一种三轴机械手的制作方法

本实用新型涉及一种三轴机械手。

背景技术：

现有的三轴机械手，虽然能实现X、Y、Z三个方向上的运动，但是还存在诸多问题，比如Y轴载荷大，结构不合理，机械效率低，这样就造成了结构体积大，运行不流畅，能量消耗大等问题，因此，有必要设计一种三轴机械手。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种三轴机械手，该三轴机械手结构紧凑，Y臂负载小，运行顺畅。

实用新型的技术解决方案如下：

一种三轴机械手,包括支架、X臂、Y臂和Z臂；X臂设置在支架上，X臂、Y臂(9)和Z臂依次相连；

X臂上设有X向滑块(10)，Y臂固定在X向滑块上；

用于驱动Z臂的Z轴电机(20)设置在X向滑块上；

Z轴电机通过基于方轴-齿轮的传动机构驱动Z臂作升降运动。

三轴机械手还包括基于通过基于方轴-齿轮的传动机构包括方轴(17)和套装在方轴上的齿轮(18)；方轴的内端与Z轴电机的转轴相连(如通过联轴器相连，或直接焊接在Z轴电机的转轴上)；Z臂上设有与齿轮适配的齿条(19)；齿轮能在方轴上沿Y轴方向滑动。

在Y臂上设有能沿Y臂滑动的Y向滑块(21)，Y向滑块上设有Z臂安装板(30)，Z臂安装板上设有方轴承座(24)和Z向导向块安装板(26)；Z向导向块安装板上固定有Z向导向块(25)；带齿条的Z向导轨(8)插装在Z向导向块中的凹槽内；

齿轮上设有带孔的齿轮轴(27)；齿轮轴插装在方轴承(28)中；方轴承设置在方轴承座内，方轴插装在所述的齿轮轴中的孔中。

齿轮上还有所有锁定齿轮轴的齿轮锁定器；齿轮轴与齿轮锁定器通过螺纹配合。齿轮轴上设有外螺纹，齿轮锁定器上设有内螺纹。

齿轮锁定器能防止齿轮脱离轴承座，而方轴既能驱动齿轮转动，又能相对齿轮轴向运动，结构巧妙。

方轴的横截面为三角形、四边形、五边形或六边形。

Y向滑块上设有用于托住Z向导轨和齿条的恒负载弹簧(16)，恒定负载弹簧，又称恒力式弹簧。

方轴的外端插装在Y臂外端的端部轴承(23)中。

支架包括竖直设置的左支板(1)和右支板(2)。

X向滑块由X向驱动电机(15)和同步带传动机构驱动；

X臂安装在Y向滑块(21)上，Y向滑块由Y向驱动电机(5)和同步带传动机构驱动。

以下简述本实用新型三轴机械手的工作原理：

1.X电机带动X向同步轮、X向同步带、X轴从动轮同步运动；

2.X向滑块通过压板与X向同步带同步运动；

3.Y向驱动电机带动Y向同步轮、Y向同步带、Y向从动轮同步运动；

4.Z臂安装板固定在Y向滑块上，通过Z向上压板，Z向下压板固定在Y同步带上，与Y同步带做同步运动；

5.传动轴(即方轴)通过联轴器，由Z轴电机带动；

6.齿轮内孔套在传动轴上，与传动轴做同步运动；

7.齿条固定在导轨上，由齿轮带动做上下运动；

8.恒负载弹簧平衡齿条和导轨的重力，使传动轴保持良好的传动性能。

有益效果：

本实用新型的三轴机械手，具有以下特点：

1.Z轴电机设置在X向滑块上，通过独特的方轴-滑动的齿轮机构传动，减少Y臂的负重，Y轴载荷较传统模式减小。

传统设计中，Z轴电机一般安装在Z臂安装板上，这样增大了Y底板载荷，对Y底板的负载能力有较高的要求。本实用新型中，Z电机安装在X向滑块处，通过传动轴来传递力矩，使得系统大大减轻了Y轴的负载。

节省了Y轴负载后，Y轴的结构可以更小，更轻巧，在同样的条件下，大大提升系统的流畅性

在Y轴轻量化设计后，系统摩擦力也会随之减小，这样摩擦损耗机械功率减少，机械效率提高。

2.采用恒负载弹簧，恒负载弹簧固定在Z臂安装板上，同时弹簧片附着在齿条上。

综上所述，本实用新型的三轴机械手结构紧凑，Y臂载荷小，运行顺畅，能量浪费少，机械效率高。

附图说明

图1为三轴机械手总体结构前侧向立体图；

图2为三轴机械手右视图；

图3为三轴机械手正视图；

图4为三轴机械手左视图；

图5为三轴机械手后视图；

图6为三轴机械手俯视图；

图7为三轴机械手总体结构后侧向立体图；

图8为方轴-齿轮机构与Z臂结构示意图；

图9为带转轴的齿轮的结构示意图；

图10为齿轮轴上套装有方轴承及与方轴的位置关系示意图；

图11为齿轮、齿轮锁定器、方轴承与方轴的位置关系示意图；

图12为Z臂安装板结构示意图。

标号说明：1-左支板，2-右支板，3-X向横梁，4-X向导轨，5-Y向驱动电机，6-Y向同步带，7-Y轴从动轮，8-Z向导轨，9-Y臂，10-X向滑块，11-X轴从动轮，12-X向连接器，13-X向同步带，14-X轴同步轮，15-X向驱动电机，16-恒负载弹簧，17-方轴，18-齿轮，19-齿条，20-Z轴电机，21-Y向滑块，22-Y向连接器；23-端部轴承。24-方轴承座，25-Z向导向块，26-Z向导向块安装板，27-齿轮轴，28-方轴承，29-齿轮锁定器，30-Z臂安装板。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

实施例1：如图1～2，一种三轴机械手,包括支架、X臂、Y臂和Z臂；X臂设置在支架上，X臂、Y臂9和Z臂依次相连；

X臂上设有X向滑块10，Y臂固定在X向滑块上；

用于驱动Z臂的Z轴电机20设置在X向滑块上；

Z轴电机通过基于方轴-齿轮的传动机构驱动Z臂作升降运动。

三轴机械手还包括基于通过基于方轴-齿轮的传动机构包括方轴17和套装在方轴上的齿轮18；方轴的内端与Z轴电机的转轴相连(如通过联轴器相连，或直接焊接在Z轴电机的转轴上)；Z臂上设有与齿轮适配的齿条19；齿轮能在方轴上沿Y轴方向滑动。

在Y臂上设有能沿Y臂滑动的Y向滑块21，Y向滑块上设有Z臂安装板30，Z臂安装板上设有方轴承座24和Z向导向块安装板26；Z向导向块安装板上固定有Z向导向块25；带齿条的Z向导轨8插装在Z向导向块中的凹槽内；

齿轮上设有带孔的齿轮轴27；齿轮轴插装在方轴承28中；方轴承设置在方轴承座内，方轴插装在所述的齿轮轴中的孔中。

齿轮上还有所有锁定齿轮轴的齿轮锁定器；齿轮轴与齿轮锁定器通过螺纹配合。齿轮轴上设有外螺纹，齿轮锁定器上设有内螺纹。

齿轮锁定器能防止齿轮脱离轴承座，而方轴既能驱动齿轮转动，又能相对齿轮轴向运动，结构巧妙。

方轴的横截面为六边形，具体为正六边形。对应的，齿轮中的孔为六边形孔，具体为正六边形。

Y向滑块上设有用于托住Z向导轨和齿条的恒负载弹簧16，恒定负载弹簧，又称恒力式弹簧。

方轴的外端插装在Y臂外端的端部轴承23中。

支架包括竖直设置的左支板1和右支板2；

X向滑块由X向驱动电机15和同步带传动机构驱动；

X臂安装在Y向滑块21上，Y向滑块由Y向驱动电机5和同步带传动机构驱动。

X轴组件(即X臂)包括X向横梁3、X向导轨4、X向滑块10、X向驱动电机15、X向滑块10以及X向传动机构；

X向横梁固定在支架上；X向导轨固定在X向横梁上；X向滑块安装在X向导轨上且能沿着X向导轨滑动；X向驱动电机安装在支架上或X向横梁上；X向驱动电机通过X向传动机构与X向滑块相连；

Y轴组件(即Y臂)包括Y向驱动电机5、Y臂9、Y向传动机构、Y向导轨和Y向滑块21；

Y向臂固定在X向滑块上；Y向臂与X向横梁垂直；Y向臂上固定有Y向导轨，Y向滑块安装的Y向导轨上，且能沿Y向导轨滑动；Y向驱动电机通过Y向传动机构与Y向滑块相连；

恒负载弹簧用来平衡齿条和Z导轨所受的重力。