一种机械式工业机器人末端执行器[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 207915494 U(45)授权公告日 2018.09.28

(21)申请号 201820290786.9(22)申请日 2018.02.09

(73)专利权人 华北水利水电大学

地址 450045 河南省郑州市金水区北环路

36号(72)发明人 李远航　王柏森　朱宏兴　范素香　(51)Int.Cl.

B25J 15/00(2006.01)

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

权利要求书2页 说明书4页 附图3页

CN 207915494 U(54)实用新型名称

一种机械式工业机器人末端执行器(57)摘要

本实用新型公开了一种机械式工业机器人末端执行器，所述机械式工业机器人末端执行器工作时，通过臂端的按压和弹簧的双作用使导向块在凹槽内相对滑动；空心推杆外面设置的导向块沿中轴导轨套筒内的导向槽做直线滑动的插接配合；滑爪套表面的凸条与中轴导轨套筒内凸条斜向配合，使滑爪套的下部可转动地卡扣在中轴导轨套筒上；滑爪套上的卡爪与固定端内的卡块旋转卡死，固定端内弹簧给与滑爪套一个反向作用力，使得固定端与滑爪套锁紧不断开。本实用新型用于机器人末端执行器不需用到电气、液压、压缩空气控制，能满足工业机器人在单自由度移动下对工作对象抓取移动的要求，控制方便，操作简单，成本低且用途广泛。

CN 207915494 U

权　利　要　求　书

1/2页

1.一种机械式工业机器人末端执行器，其特征在于：由前至后包括执行器固定端(1)、滑爪套(2)、中轴导轨套筒(3)、空心推杆(4)、固定连接法兰盘(7)，以及位于固定连接法兰盘(7)和中轴导轨套筒(3)之间的弹簧(13)，其中：

所述执行器固定端(1)与滑爪套(2)卡位配合以实现所述执行器固定端(1)与滑爪套(2)转动锁紧；

所述滑爪套(2)的后端设置有滑爪套杆(11)，所述滑爪套杆(11)的外周面套设有空心推杆(4)，所述空心推杆(4)和所述滑爪套(2)的外周面套设有中轴导轨套筒(3)，所述空心推杆(4)的前端面与所述滑爪套(2)顶推配合以使得滑爪套(2)转动地设置在中轴导轨套筒(3)中；

所述空心推杆(4)的后端固设有固定连接法兰盘(7)，所述空心推杆(4)的外周面上套设有弹簧(13)，所述弹簧(13)压缩设置在所述固定连接法兰盘(7)的前端面与中轴导轨套筒(3)的后端面之间；

所述滑爪套杆(11)的后端面设置有用于限制所述滑爪套(2)向前运动圆头螺钉(8)。2.根据权利要求1所述的机械式工业机器人末端执行器，其特征在于：所述执行器固定端(1)内开设有圆柱形空腔，所述圆柱形空腔的腔壁后端设置有固定端卡块(14)，所述滑爪套(2)的前端设置有滑爪套卡爪(9)，所述执行器固定端(1)与滑爪套卡爪(9)通过所述固定端卡块(14)和滑爪套卡爪(9)卡位配合实现臂端与固定端的连接，且滑爪套(2)的前端面顶推所述圆柱形空腔内设置的固定端内弹簧(15)；

滑爪套(2)的前后端分别设置有锥形凸台和滑爪套杆(11)，锥形凸台的后端设置有径向向外延伸的滑爪套卡爪(9)，滑爪套卡爪(9)的外周面与执行器固定端的空腔内壁面适配，通过固定端卡块(14)与划爪套卡爪(9)卡位固定，且滑爪套(2)前端的锥形凸台的前端面顶推固定端内弹簧(15)；滑爪套杆(11)后端设置有沿轴线向前延伸的螺纹孔，螺纹孔内旋装有圆头螺钉(8)，滑爪套(2)的外周面上还设置有滑爪套转位齿柱(10)；

空心推杆(4)的前端面设置有与滑爪套转位齿柱(10)顶推适配的齿形凸缘，且空心推杆(4)的轴向长度大于滑爪套杆(11)的轴向长度，空心推杆(4)的轴线位置设置有轴向延伸的通孔，该通孔的内壁面与滑爪套杆(11)的外周面适配，使得滑爪套杆(11)在该通孔内直线滑动；空心推杆(4)的前端外周面设置有导向块(12)，导向块(12)的外周面不突出于滑爪套转位齿柱(10)的外周面；空心推杆(4)的后端设置有阶梯型凸台；空心推杆(4)后端的外周面上套设有弹簧(13)；

空心推杆4前端的外周面和滑爪套转位齿柱(10)的外周面上还套设中轴导轨套筒(3)，中轴导轨套筒(3)的轴线位置开设有轴向延伸的通孔，通孔的内壁面凸设有凸条，所述凸条与滑爪套(2)表面的滑爪套转位齿柱(10)斜向顶推配合，凸条的内壁面设置有轴向延伸的导向槽，通过导向块(12)与导向槽配合，使得空心推杆(4)能够在中轴导轨套筒(3)内直线滑动。

3.根据权利要求2所述的机械式工业机器人末端执行器，其特征在于：所述中轴导轨套筒(3)的前端为插接端，后端为导轨限位端；空心推杆(4)前端外周面设置有导向块(12)，并套在中轴导轨套筒(3)内沿其上的导向槽做直线滑动的插接配合；插接端外面成型有凸缘与滑爪套(2)表面凸条斜向设置，使滑爪套(2)的下部可转动地卡扣在中轴导轨套筒(3)上；空心推杆(4)的外部安装有中轴导轨套筒(3)，中轴导轨套筒(3)内有凹槽，其中空心推杆导

2

CN 207915494 U

权　利　要　求　书

2/2页

向块(12)与凹槽相对应，通过臂端的按压和弹簧的双作用使导向块在凹槽内相对滑动。

4.根据权利要求3所述的机械式工业机器人末端执行器，其特征在于：滑爪套(2)上的卡爪(9)、滑爪套转位齿柱(10)、空心推杆(4)上的空心推杆导向块(12)、固定连接法兰盘(7)上的螺栓孔、等间距列阵分布有3个。

5.根据权利要求4所述的机械式工业机器人末端执行器，其特征在于：所述机械式工业机器人末端执行器还包括位于固定连接法兰盘(7)后端的臂端连接帽(5)，所述臂端连接帽(5)通过内六角紧固螺栓与固定连接法兰盘(7)连接。

6.根据权利要求5所述的机械式工业机器人末端执行器，其特征在于：所述臂端连接帽(5)开设有与所述臂端连接帽同轴线的盲孔，所述盲孔的后端封闭。

3

CN 207915494 U

说　明　书

一种机械式工业机器人末端执行器

1/4页

技术领域

[0001]本实用新型涉及一种工业机器人末端执行器，尤其是一种机械式工业机器人末端执行器。

背景技术

[0002]工业机器人末端执行器安装于机器人手臂末端，直接作用于工作对象，作为机器人与工作对象相互作用的最后环节与执行部件，其性能的优劣在很大程度上决定了整个机器人的工作性能。目前，机器人末端执行器的抓取系统包含机械手、机器人附件和移动抓取系统。夹持装置由刀柄、模块化夹持系统、磁力夹持技术、液压技术等组成。无论是机械手还是其他末端执行器，大多是由复杂的零件组成，在生产过程中无一不依靠电气、液压、压缩空气等才能实现，这样的末端执行器结构复杂，生产成本高，维修保养费用高。发明内容

[0003]本实用新型的目的是提供一种机械式工业机器人末端执行器，用以解决现有技术中的工业机器人末端执行器结构复杂、生产成本高、维修保养费用高的问题。[0004]为了实现上述目的，本实用新型的一种机械式工业机器人末端执行器的技术方案是：一种机械式工业机器人末端执行器，由前至后包括执行器固定端、滑爪套、中轴导轨套筒、空心推杆、固定连接法兰盘，以及位于固定连接法兰盘和中轴导轨套筒之间的弹簧，其中：

[0005]所述执行器固定端与滑爪套卡位配合以实现所述执行器固定端与滑爪套转动锁紧；所述滑爪套的后端设置有滑爪套杆，所述滑爪套杆的外周面套设有空心推杆，所述空心推杆和所述滑爪套的外周面套设有中轴导轨套筒，所述空心推杆的前端面与所述滑爪套顶推配合以使得滑爪套转动地设置在中轴导轨套筒中。所述空心推杆的后端固设有固定连接法兰盘，所述空心推杆的外周面上套设有弹簧，所述弹簧压缩设置在所述固定连接法兰盘的前端面与中轴导轨套筒的后端面之间。所述滑爪套杆的后端面设置有用于限制所述滑爪套向前运动圆头螺钉。

[0006]所述执行器固定端内开设有圆柱形空腔，所述圆柱形空腔的腔壁后端设置有固定端卡块，所述滑爪套的前端设置有滑爪套卡爪，所述执行器固定端与滑爪套卡爪通过所述固定端卡块和滑爪套卡爪卡位配合实现臂端与固定端的连接，且滑爪套的前端面顶推所述圆柱形空腔内设置的固定端内弹簧。滑爪套的前后端分别设置有锥形凸台和滑爪套杆，锥形凸台的后端设置有径向向外延伸的滑爪套卡爪，滑爪套卡爪的外周面与执行器固定端的空腔内壁面适配，通过固定端卡块与划爪套卡爪卡位固定，且滑爪套前端的锥形凸台的前端面顶推固定端内弹簧；滑爪套杆后端设置有沿轴线向前延伸的螺纹孔，螺纹孔内旋装有圆头螺钉，滑爪套的外周面上还设置有滑爪套转位齿柱。空心推杆的前端面设置有与滑爪套转位齿柱顶推适配的齿形凸缘，且空心推杆的轴向长度大于滑爪套杆的轴向长度，空心推杆的轴线位置设置有轴向延伸的通孔，该通孔的内壁面与滑爪套杆的外周面适配，使得

4

CN 207915494 U

说　明　书

2/4页

滑爪套杆在该通孔内直线滑动；空心推杆的前端外周面设置有导向块，导向块的外周面不突出于滑爪套转位齿柱的外周面；空心推杆的后端设置有阶梯型凸台；空心推杆后端的外周面上套设有弹簧；

[0007]空心推杆前端的外周面和滑爪套转位齿柱的外周面上还套设中轴导轨套筒，中轴导轨套筒的轴线位置开设有轴向延伸的通孔，通孔的内壁面凸设有凸条，所述凸条与滑爪套表面的滑爪套转位齿柱斜向顶推配合，凸条的内壁面设置有轴向延伸的导向槽，通过导向块与导向槽配合，使得空心推杆能够在中轴导轨套筒内直线滑动。[0008]所述中轴导轨套筒的前端为插接端，后端为导轨限位端；空心推杆前端外周面设置有导向块，并套在中轴导轨套筒内沿其上的导向槽做直线滑动的插接配合；插接端外面成型有凸缘与滑爪套表面凸条斜向设置，使滑爪套的下部可转动地卡扣在中轴导轨套筒上；空心推杆的外部安装有中轴导轨套筒，中轴导轨套筒内有凹槽，其中空心推杆导向块与凹槽相对应，通过臂端的按压和弹簧的双作用使导向块在凹槽内相对滑动。[0009]滑爪套上的卡爪、滑爪套转位齿柱、空心推杆上的空心推杆导向块、固定连接法兰盘上的螺栓孔、等间距列阵分布有个。

[0010]所述机械式工业机器人末端执行器还包括位于固定连接法兰盘后端的臂端连接帽，所述臂端连接帽通过内六角紧固螺栓与固定连接法兰盘连接。[0011]所述臂端连接帽开设有与所述臂端连接帽同轴线的盲孔，所述盲孔的后端封闭。[0012]采用本实用新型产生的有益技术效果是：机械式机器人末端执行器即灵巧又实用，非常适合执行工厂里重复抓取搬运工件的动作，其抓取过程简单迅速，大大节省了末端执行器抓取固定工件的准备时间，提高了生产加工效率，且适用于多产品、多场合使用，执行器模型简单，纯机械式，不需用到电气、液压、压缩空气控制，结构简单，控制方便，操作简便，成本低且用途广泛，既能实现可靠的自锁连接固定，又能满足工业机器人在单自由度移动下，如：推、拉、压、提等，对工作对象抓取移动的要求，体积小、结构轻、便于安装和维修。附图说明

[0013]图1为本实用新型结构示意图。

[0014]图2为本实用新型内部结构示意图(去掉中轴导轨套筒和臂端连接帽)。[0015]图3为执行器固定端的正视结构示意图。[0016]图4为滑爪套的结构示意图。

[0017]图5为中轴导轨套筒的结构示意图。[0018]图6为空心推杆4的结构示意图。[0019]图中：1-执行器固定端，2-滑爪套，3-中轴导轨套筒，4-空心推杆，5-臂端连接帽，6-内六角紧固螺栓，7-固定连接法兰盘，8-圆头螺钉，9-滑爪套卡爪，10-滑爪套转位齿柱，11-滑爪套杆，12-空心推杆导向块，13-弹簧，14-固定端连接卡块，15-固定端内弹簧，16-凸条。

具体实施方式

[0020]下面结合附图对本实用新型实施方式做进一步详细的说明。[0021]本实用新型的机械式工业机器人末端执行器实施例，如图1所示，由前至后包括执

5

CN 207915494 U

说　明　书

3/4页

行器固定端1、滑爪套2、中轴导轨套筒3、空心推杆4、固定连接法兰盘7、臂端连接帽5，以及位于固定连接法兰盘7和中轴导轨套筒3之间的弹簧13。[0022]执行器固定端1为圆柱形，其内部设置圆柱形空腔，空腔内壁的后端设置有沿径向向内延伸的固定端卡块14，固定端卡块14有3个，圆周均布在空腔内壁上；空腔内壁前端中部设置有向后延伸的用以固定固定端内弹簧15的圆柱形凸起。此外，执行器固定端1的前端面还设置有圆柱形凸台。

[0023]滑爪套2的前后端分别设置有锥形凸台和滑爪套杆11。锥形凸台的后端设置有径向向外延伸的滑爪套卡爪9，滑爪套卡爪9周向等距离列阵分布在滑爪套2的外周面上，滑爪套卡爪9的外周面与执行器固定端1的空腔内壁面适配，通过固定端卡块14与划爪套卡爪9卡位固定，且滑爪套2前端的锥形凸台的前端面顶推固定端内弹簧15；滑爪套杆11为轴向延伸的圆柱形，其后端中部设置有沿轴线向前延伸的螺纹孔，螺纹孔内旋装有圆头螺钉8；滑爪套2的外周面上还设置有滑爪套转位齿柱10，滑爪套转位齿柱10等距离列阵分布，滑爪套转位齿柱10的外周面与滑爪套卡爪9的外周面平齐。

[0024]空心推杆4的前端面设置有与滑爪套转位齿柱10顶推适配的齿形凸缘，且空心推杆4的轴向长度大于滑爪套杆11的轴向长度，空心推杆4的轴线位置设置有轴向延伸的通孔，该通孔的内壁面与滑爪套杆11的外周面适配，使得滑爪套杆11在该通孔内直线滑动；空心推杆4的前端外周面设置有导向块12，导向块12的外周面不突出于滑爪套转位齿柱10的外周面；空心推杆4的后端设置有阶梯型凸台；空心推杆4后端的外周面上套设有弹簧13。[0025]空心推杆4前端的外周面和滑爪套转位齿柱10的外周面上还套设中轴导轨套筒3，中轴导轨套筒3的轴线位置开设有轴向延伸的通孔，通孔的内壁面凸设有凸条16，该凸条与滑爪套2表面的滑爪套转位齿柱10斜向顶推配合，凸条的内壁面设置有轴向延伸的导向槽，通过导向块12与导向槽配合，使得空心推杆4能够在中轴导轨套筒3内直线滑动。[0026]空心推杆4的后端依次设置有固定连接法兰盘7、臂端连接帽5，臂端连接帽5通过内六角紧固螺栓6与固定连接法兰盘7连接，固定连接法兰盘7的内孔与空心推杆4后端的阶梯型凸台的外周面适配，空心推杆4的前端面与轴肩止推配合，空心推杆4的后端面与空心推杆4的后端面平齐。此外，固定连接法兰盘7的外周面上设置有紧定螺钉孔，通过紧定螺钉将空心推杆4和固定连接法兰盘7固定连接。[0027]上述实施例的装配过程如下：[0028]第一步，将空心推杆4由前至后装入中轴导轨套筒3的空腔中，并使空心推杆4的导向块12对齐中轴导轨套筒3空腔内的导向槽，使得空心推杆4能够在中轴导轨套筒3内沿其上的导向槽做直线滑动的插接配合。由于导向槽的后端面距离中轴导轨套筒3的后端面有一定距离，导向槽的后端面与导向块12的后端面挡止配合，从而能够对空心推杆4的向后移动进行限位。[0029]第二步，将滑爪套2由前至后装入空心推杆4的空腔中，并使滑爪套转位齿柱10对准导向槽，使得滑爪套转位齿柱10的后端面与空心推杆4前端的齿形凸缘的前端面接触，使滑爪套2的下部可转动地卡扣在中轴导轨套筒3上。[0030]第三步，将弹簧由后至前套设在空心推杆4的外周面上，且弹簧的后端抵靠在中轴导轨套筒3的后端面。[0031]第四步，将固定连接法兰盘7由后至前套设在空心推杆4后端的阶梯轴上，并使固

6

CN 207915494 U

说　明　书

4/4页

定连接法兰盘7的前端面与轴肩挡止配合，再旋紧固定连接法兰盘7的外周面设置的紧定螺钉，将固定连接法兰盘7固定在空心推杆4上，并弹簧限制在固定连接法兰盘7的前端面和中轴导轨套筒3的后端面之间。[0032]第五步，将圆头螺钉8旋装进滑爪套杆11后端的螺纹孔中。由于圆头螺钉8的横截面大于滑爪套杆11的横截面，且小于空心推杆4的横截面，使得空心推杆4的前后移动距离限定在圆头螺钉8的前端面和滑爪套转位齿柱10的后端面之间。[0033]第六步，将臂端连接帽5由后至前安装在固定连接法兰盘7的后端面上，通过内六角紧固螺栓6将两者固定在一起。由于臂端连接帽5的轴线位置设置有后端封闭的盲孔，以容纳圆头螺钉8。[0034]第七步，将执行器固定端1由前至后与划爪套卡爪9卡位固定，完成机械式工业机器人末端执行器的装配。

[0035]上述实施例的动作过程如下：执行器固定端1与划爪套卡爪9卡位固定；其中滑爪套2可转动地设置在中轴导轨套筒3的空腔中，滑爪套2上端与圆头螺钉8进行连接固定；中轴导轨套筒3分为两部分，一部分为导轨限位端，另一部分为插接端；空心推杆4外面设置有导向块12，并套在中轴导轨套筒3内沿其上的导向槽做直线滑动的插接配合；插接端外面成型有齿形凸缘与滑爪套2表面凸条斜向设置，使滑爪套2的下部可转动地卡扣在中轴导轨套筒3上，空心推杆4的外部安装有中轴导轨套筒3，中轴导轨套筒3内有凹槽，其中空心推杆导向块12与凹槽相对应，通过臂端的按压和弹簧的双作用使导向块12在凹槽内相对滑动，滑爪套2上的卡爪9与固定端内的卡块14旋转卡死，固定端内弹簧给与滑爪套一个反向作用力，使得固定端与滑爪套锁紧不断开。

[0036]空心推杆4外面设置有导向块12，可沿中轴导轨套筒3内的导向槽做直线滑动的插接配合；滑爪套2表面的凸条与中轴导轨套筒内凸条斜向配合，使滑爪套的下部可转动地卡扣在中轴导轨套筒上。

[0037]本实用新型用于机器人末端执行器，工作时，通过臂端的按压和弹簧的双作用使导向块12在凹槽内相对滑动；空心推杆4外面设置的导向块12沿中轴导轨套筒3内的导向槽做直线滑动的插接配合；滑爪套2表面的凸条与中轴导轨套筒3内凸条斜向配合，使滑爪套2的下部可转动地卡扣在中轴导轨套筒3上；滑爪套2上的卡爪9与固定端1内的卡块14旋转卡死，固定端内弹簧13给与滑爪套2一个反向作用力，使得固定端1与滑爪套2锁紧不断开。[0038]本实用新型用于机器人末端执行器不需用到电气、液压、压缩空气控制，控制方便，操作简单，成本低且用途广泛。

7

CN 207915494 U

说　明　书　附　图

1/3页

图1

图2

8

CN 207915494 U

说　明　书　附　图

2/3页

图3

图4

9

CN 207915494 U

说　明　书　附　图

3/3页

图5

图6

10