关节臂式机械手的制作方法

文档序号:12169360阅读:452来源:国知局
关节臂式机械手的制作方法与工艺

本实用新型涉及机械手技术领域,具体提供一种关节臂式机械手。



背景技术:

机械手,能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能部门。

机械手多为多关节式结构,即包括有多个机械手臂,且相邻两机械手臂之间活动连接,能够实现机械手于多个工位之间的行走;但现有的多关节式机械手结构存在有以下不足:抓取组件的运动轨迹通常保持在一条直线上,虽然与直线型布置的生产线配合良好,但却不能有效适用于非直线型布置的生产线,因而现有的多关节式机械手的应用存在有一定的局限性。

有鉴于此,特提出本发明。



技术实现要素:

为了克服上述缺陷,本实用新型提供了一种关节臂式机械手,该机械手不仅结构合理、紧凑,定位精度高,操作灵活且安全;还可适用于多种形态的生产线,适用性广。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是:一种关节臂式机械手,包括电控箱和连接于所述电控箱上的机械手臂总成,该机械手臂总成包括第一臂体、第二臂体、以及一供抓取物件的抓取组件,所述第一臂体和第二臂体均为呈横向布置的条状结构体;所述第一臂体通过一升降驱动机构能够相对所述电控箱竖向位置可调地连接在所述电控箱上,同时所述第一臂体还能够相对所述电控箱旋转;所述第二臂体承接于所述第一臂体长度方向的一端上,并能够相对所述第一臂体旋转;所述抓取组件承接于所述第二臂体远离所述第一臂体的一端上,且所述抓取组件还能够相对所述第二臂体旋转。

作为本实用新型的进一步改进,所述升降驱动机构包括第一伺服马达、第一滚珠螺杆组件、第一皮带轮组、第一同步皮带、第一线性滑轨和升降固定座,其中,所述第一伺服马达定位内置于所述电控箱中,所述第一滚珠螺杆组件包括一沿竖向内置于所述电控箱中的第一螺杆和一滑设于所述第一螺杆上的第一螺帽,所述第一皮带轮组由一对第一皮带轮组成,该对第一皮带轮分别固定套设于所述第一伺服马达的输出轴和所述第一螺杆的一轴端上,且该对第一皮带轮还通过所述第一同步皮带传动连接;所述第一线性滑轨亦沿竖向定位内置于所述电控箱中,所述升降固定座承接于所述第一线性滑轨上,并与所述第一线性滑轨构成相配合滑动连接,且同时所述升降固定座还与所述第一螺帽定位连接;

另外,所述第一臂体承接于所述升降固定座上,并还能够在所述升降固定座的带动下相对所述电控箱作上下移动定位。

作为本实用新型的进一步改进,所述第一臂体还能够相对所述电控箱旋转的结构为:还设有第一旋转驱动机构,该第一旋转驱动机构包括第二伺服马达、第一减速机和旋转主轴,所述第二伺服马达定位设置于所述升降固定座上,所述第一减速机的输入轴连接于所述第二伺服马达的输出轴,所述第一减速机的输出轴定位连接于所述旋转主轴的一轴侧,且所述旋转主轴的另一轴侧还与所述第一臂体长度方向的另一端定位连接。

作为本实用新型的进一步改进,所述第一臂体和第二臂体均为中空状;且所述第二臂体承接于所述第一臂体长度方向的一端上,并能够相对所述第一臂体旋转的结构为:还设有第二旋转驱动机构,该第二旋转驱动机构包括第三伺服马达、第二减速机、第二皮带轮组和第二同步皮带,其中所述第三伺服马达定位插置于所述旋转主轴中,且同时所述第三伺服马达的输出轴还活动插置于所述第一臂体另一端中;所述第二减速机定位内置于所述第一臂体一端中,且第二减速机的输出轴还伸出于所述第一臂体外;所述第二皮带轮组由一对第二皮带轮组成,该对第二皮带轮分别固定套设于所述第三伺服马达的输出轴和所述第二减速机的输入轴上,且该对第二皮带轮还通过所述第二同步皮带传动连接;

另外,所述第二臂体的另一端定位连接于所述第二减速机的输出轴上。

作为本实用新型的进一步改进,所述抓取组件承接于所述第二臂体远离所述第一臂体的一端上,且所述抓取组件还能够相对所述第二臂体旋转的结构为:还设有第三旋转驱动机构,该第三旋转驱动机构包括第四伺服马达和第三减速机,所述第四伺服马达定位插置于所述第二臂体的一端中,所述第三减速机置于所述第二臂体外,且所述第三减速机的输入轴与所述第四伺服马达的输出轴定位连接,所述第三减速机的输出轴定位连接于所述抓取组件。

作为本实用新型的进一步改进,所述抓取组件包括臂架和抓取件,所述臂架为由均呈长条板状的第一连接臂和第二连接臂相连接而构成的T型结构体,且所述第一连接臂背向所述第二连接臂的一端定位连接于所述第三减速机的输出轴上;所述抓取件为吸盘、夹爪和电磁铁中的一种,且所述抓取件定位连接于所述第二连接臂上。

作为本实用新型的进一步改进,所述电控箱为立式放置,其具有一竖立壳体、一收容壳体和一罩壳,所述收容壳体定位设置于所述竖立壳体的顶端上,所述升降驱动机构收容于所述收容壳体中;还在所述收容壳体上设置有一竖向的U型缺口,所述罩壳定位插置于所述U型缺口中,且同时所述罩壳还罩设于所述第一旋转驱动机构外;

另外,所述第一旋转驱动机构还包括有一第三同步带,所述第一减速机的输入轴通过所述第三同步带与所述第二伺服马达的输出轴传动连接;且所述旋转主轴活动设置于所述升降固定座上。

作为本实用新型的进一步改进,所述电控箱为卧式放置的中空长方体结构,所述升降驱动机构收容于该中空长方体结构中,还在该中空长方体结构的上表面开设有一与其内腔相贯通的贯穿口,所述升降固定座能够相对所述贯穿口伸出和回缩;

另外,所述第二伺服马达定位设置于所述升降固定座的顶端上,所述旋转主轴位于所述第二伺服马达的上方,所述旋转主轴的下轴侧通过所述第一减速机与所述第二伺服马达的输出轴定位连接,所述旋转主轴的上轴侧与所述第一臂体长度方向的另一端定位连接。

作为本实用新型的进一步改进,还在所述电控箱的底面上设置有多个调节地脚,该多个调节地脚能够带动所述电控箱进行上下微幅移动定位。

本实用新型的有益效果是:相较于现有技术,该关节臂式机械手中抓取组件的运动轨迹为一个周面,抓取组件能够触及到这一周面上的任意点,从而大大扩展了抓取组件的抓取面;因而,该关节臂式机械手可适用于多种布置形态的生产线,适用性广。此外,该关节臂式机械手的动作速度快、操作灵活,且定位精度高,平稳性、安全性好。

附图说明

图1为本实用新型所述关节臂式机械手的第一种实施例在零位状态时(非工作状态下)的立体结构示意图;

图2为图1所示关节臂式机械手的侧视结构示意图;

图3为图1所示关节臂式机械手的俯视结构示意图;

图4为图1所示关节臂式机械手中各驱动机构的连接关系结构示意图;

图5为图1所示关节臂式机械手中所述升降驱动机构的结构示意图;

图6为图1所示关节臂式机械手中所述第一旋转驱动机构的结构示意图;

图7为图1所示关节臂式机械手中所述第二旋转驱动机构的结构示意图;

图8为图1所示关节臂式机械手中所述第三旋转驱动机构的结构示意图;

图9为本实用新型所述关节臂式机械手的第二种实施例在零位状态时(非工作状态下)的立体结构示意图;

图10为图9所示关节臂式机械手的主视结构示意图;

图11为图9所示关节臂式机械手中各驱动机构的连接关系结构示意图;

图12为图9所示关节臂式机械手中所述升降驱动机构的结构示意图;

图13为图9所示关节臂式机械手中所述第一旋转驱动机构的结构示意图;

图14为图9所示关节臂式机械手中所述第二旋转驱动机构的结构示意图;

图15为图9所示关节臂式机械手中所述第三旋转驱动机构的结构示意图。

结合附图,作以下说明:

1——第一臂体 2——第二臂体

3——抓取组件 30——臂架

31——抓取件 4——电控箱

40——竖立壳体 41——收容壳体

42——罩壳 5——升降驱动机构

50——第一伺服马达 51——第一螺杆

52——第一螺帽 53——第一同步皮带

54——第一线性滑轨 55——升降固定座

6——第一旋转驱动机构 60——第二伺服马达

61——第一减速机 62——旋转主轴

7——第二旋转驱动机构 70——第三伺服马达

71——第二减速机 72——第二同步皮带

8——第三旋转驱动机构 80——第四伺服马达

81——第三减速机 9——调节地脚

具体实施方式

下面参照图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。

本实用新型公开了一种关节臂式机械手,包括电控箱4和连接于所述电控箱4上的机械手臂总成,该机械手臂总成包括第一臂体1、第二臂体2、以及一供抓取物件的抓取组件3,所述第一臂体1和第二臂体2均为呈横向布置且截面为扁平形的条状结构体(如指形);所述第一臂体1通过一升降驱动机构5能够相对所述电控箱4竖向位置可调地连接在所述电控箱4上,同时所述第一臂体1还能够相对所述电控箱4旋转;所述第二臂体2承接于所述第一臂体1长度方向的一端上,并能够相对所述第一臂体1旋转;所述抓取组件3承接于所述第二臂体2远离所述第一臂体1的一端上,且所述抓取组件3还能够相对所述第二臂体2旋转。

实现上述功能的关节臂式机械手可具有多种外形与结构,举例说明如下:

第一实施例:

请参阅附图1-8所示,其为本发明所述关节臂式机械手的第一实施例结构。

在本实施例中,所述电控箱4为立式放置,其具有一竖立壳体40、一收容壳体41和一罩壳42,所述收容壳体41定位设置于所述竖立壳体40的顶端上,还在所述收容壳体41上设置有一竖向的U型缺口,所述罩壳42定位插置于所述U型缺口中。

所述升降驱动机构5收容于所述收容壳体41中,且所述升降驱动机构5包括第一伺服马达50、第一滚珠螺杆组件、第一皮带轮组、第一同步皮带53、第一线性滑轨54和升降固定座55,其中,所述第一伺服马达50定位内置于所述电控箱4中,所述第一滚珠螺杆组件包括一沿竖向内置于所述电控箱4中的第一螺杆51和一滑设于所述第一螺杆51上的第一螺帽52,所述第一皮带轮组由一对第一皮带轮组成,该对第一皮带轮分别固定套设于所述第一伺服马达50的输出轴和所述第一螺杆51的一轴端上,且该对第一皮带轮还通过所述第一同步皮带53传动连接;所述第一线性滑轨54亦沿竖向定位内置于所述电控箱4中,所述升降固定座55承接于所述第一线性滑轨54上,并与所述第一线性滑轨54构成相配合滑动连接,且同时所述升降固定座55还与所述第一螺帽52定位连接;

另外,所述第一臂体1承接于所述升降固定座55上,并还能够在所述升降固定座55的带动下相对所述电控箱4作上下移动定位。

在本实施例中,所述第一臂体1还能够相对所述电控箱4旋转的结构为:还设有第一旋转驱动机构6,该第一旋转驱动机构6收容于所述罩壳42中(即为所述罩壳42罩设于所述第一旋转驱动机构6外),且该第一旋转驱动机构6包括第二伺服马达60、第一减速机61、第三同步带和旋转主轴62,所述第二伺服马达60定位设置于所述升降固定座55上,所述第一减速机61的输入轴通过所述第三同步带与所述第二伺服马达60的输出轴传动连接,所述第一减速机61的输出轴定位连接于所述旋转主轴62的一轴侧,所述旋转主轴62活动设置于所述升降固定座55上,且所述旋转主轴62的另一轴侧还与所述第一臂体1长度方向的另一端定位连接。

优选的,所述第一臂体1和第二臂体2均为中空状;且所述第二臂体2承接于所述第一臂体1长度方向的一端上,并能够相对所述第一臂体1旋转的结构为:还设有第二旋转驱动机构7,该第二旋转驱动机构7包括第三伺服马达70、第二减速机71、第二皮带轮组和第二同步皮带72,其中所述第三伺服马达70定位插置于所述旋转主轴62中(所述旋转主轴62为中空结构),且同时所述第三伺服马达70的输出轴还活动插置于所述第一臂体1另一端中;所述第二减速机71定位内置于所述第一臂体1一端中,且第二减速机71的输出轴还伸出于所述第一臂体1外;所述第二皮带轮组由一对第二皮带轮组成,该对第二皮带轮分别固定套设于所述第三伺服马达70的输出轴和所述第二减速机71的输入轴上,且该对第二皮带轮还通过所述第二同步皮带72传动连接;另外,所述第二臂体2的另一端定位连接于所述第二减速机71的输出轴上。

在本实施例中,所述抓取组件3承接于所述第二臂体2远离所述第一臂体1的一端上,且所述抓取组件3还能够相对所述第二臂体2旋转的结构为:还设有第三旋转驱动机构8,该第三旋转驱动机构8包括第四伺服马达80和第三减速机81,所述第四伺服马达80定位插置于所述第二臂体2的一端中,所述第三减速机81置于所述第二臂体2外,且所述第三减速机81的输入轴与所述第四伺服马达80的输出轴定位连接,所述第三减速机81的输出轴定位连接于所述抓取组件3。

优选的,所述抓取组件3包括臂架30和抓取件31,所述臂架30为由均呈长条板状的第一连接臂和第二连接臂相连接而构成的T型结构体,且所述第一连接臂背向所述第二连接臂的一端定位连接于所述第三减速机81的输出轴上;所述抓取件31为吸盘、夹爪和电磁铁中的一种,且所述抓取件31定位连接于所述第二连接臂上。

在本实施例中,还在所述电控箱4的底面上设置有多个调节地脚9,该多个调节地脚9能够带动所述电控箱4进行上下微幅移动定位。

第二实施例:

请参阅附图9-15所示,其为本发明所述关节臂式机械手的第二实施例结构。

在本实施例中,所述电控箱4为卧式放置的中空长方体结构;所述升降驱动机构5收容于该中空长方体结构中,所述升降驱动机构5包括第一伺服马达50、第一滚珠螺杆组件、第一皮带轮组、第一同步皮带53、第一线性滑轨54和升降固定座55,其中,所述第一伺服马达50定位内置于所述电控箱4中,所述第一滚珠螺杆组件包括一沿竖向内置于所述电控箱4中的第一螺杆51和一滑设于所述第一螺杆51上的第一螺帽52,所述第一皮带轮组由一对第一皮带轮组成,该对第一皮带轮分别固定套设于所述第一伺服马达50的输出轴和所述第一螺杆51的一轴端上,且该对第一皮带轮还通过所述第一同步皮带53传动连接;所述第一线性滑轨54亦沿竖向定位内置于所述电控箱4中,所述升降固定座55承接于所述第一线性滑轨54上,并与所述第一线性滑轨54构成相配合滑动连接,且同时所述升降固定座55还与所述第一螺帽52定位连接;另外,所述第一臂体1承接于所述升降固定座55上,并还能够在所述升降固定座55的带动下相对所述电控箱4作上下移动定位;且还在该中空长方体结构的上表面开设有一与其内腔相贯通的贯穿口,所述升降固定座55能够相对所述贯穿口伸出和回缩。

在本实施例中,所述第一臂体1还能够相对所述电控箱4旋转的结构为:还设有第一旋转驱动机构6,该第一旋转驱动机构6包括第二伺服马达60、第一减速机61和旋转主轴62,所述第二伺服马达60定位设置于所述升降固定座55的顶端上,所述旋转主轴62位于所述第二伺服马达60的上方,所述旋转主轴62的下轴侧通过所述第一减速机61与所述第二伺服马达60的输出轴定位连接(即所述第一减速机61的输入轴与所述第二伺服马达60的输出轴定位连接),所述旋转主轴62的上轴侧与所述第一臂体1长度方向的另一端定位连接。另外,还设置有一外罩壳,所述外罩壳罩设于所述第二伺服马达及第一减速机外,且同时所述外罩壳还定位连接于所述升降固定座15上。

优选的,所述第一臂体1和第二臂体2均为中空状;且所述第二臂体2承接于所述第一臂体1长度方向的一端上,并能够相对所述第一臂体1旋转的结构为:还设有第二旋转驱动机构7,该第二旋转驱动机构7包括第三伺服马达70、第二减速机71、第二皮带轮组和第二同步皮带72,其中所述第三伺服马达70定位插置于所述旋转主轴62中(所述旋转主轴62为中空结构),且同时所述第三伺服马达70的输出轴还活动插置于所述第一臂体1另一端中;所述第二减速机71定位内置于所述第一臂体1一端中,且第二减速机71的输出轴还伸出于所述第一臂体1外;所述第二皮带轮组由一对第二皮带轮组成,该对第二皮带轮分别固定套设于所述第三伺服马达70的输出轴和所述第二减速机71的输入轴上,且该对第二皮带轮还通过所述第二同步皮带72传动连接;

另外,所述第二臂体2的另一端定位连接于所述第二减速机71的输出轴上。

在本实施例中,所述抓取组件3承接于所述第二臂体2远离所述第一臂体1的一端上,且所述抓取组件3还能够相对所述第二臂体2旋转的结构为:还设有第三旋转驱动机构8,该第三旋转驱动机构8包括第四伺服马达80和第三减速机81,所述第四伺服马达80定位插置于所述第二臂体2的一端中,所述第三减速机81置于所述第二臂体2外,且所述第三减速机81的输入轴与所述第四伺服马达80的输出轴定位连接,所述第三减速机81的输出轴定位连接于所述抓取组件3。

优选的,所述抓取组件3包括臂架30和抓取件31,所述臂架30为由均呈长条板状的第一连接臂和第二连接臂相连接而构成的T型结构体,且所述第一连接臂背向所述第二连接臂的一端定位连接于所述第三减速机81的输出轴上;所述抓取件31为吸盘、夹爪和电磁铁中的一种,且所述抓取件31定位连接于所述第二连接臂上。

在本实施例中,还在所述电控箱4的底面上设置有多个调节地脚9,该多个调节地脚9能够带动所述电控箱4进行上下微幅移动定位。

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