专利名称：六自由度精密重载机械手的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动化机械部件，特别涉及一种六自由度精密重载机械手。
背景技术：
机械手臂作为重要制造装备中较为主要的关键装备而被广泛研究，主要应用于汽 车、船舶、舰艇、飞机、卫星、火箭、宇宙飞船、大型机床、大型生产线与设备组以及钢铁冶金 等行业。然而，在重大装备的安装/装配环节，对工业机械手的定位精度和载荷能力提出了 更高的要求。在很大程度上，工业机械手的性能精度决定着产品的精度和性能。现有技术中，机械手臂由于传动和配合连接部件较多，传动链较长，运行精度很难 达到要求，对于重负载的适应特性较差；因而，对于较重负载的工作环境下，如果对机械手 臂具有重负载和精度的要求，则限制其自由度方面的发展。因此需要一种机器人机械手臂，能够运行灵活自如，具有较多的自由度，适用于精 度要求高、重负载的场合。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的提供一种六自由度精密重载机械手，能够运行灵活 自如，具有较多的自由度，适用于精度要求高、重负载的场合。本实用新型的六自由度精密重载机械手，包括动力装置、基座和手臂总成，手臂总 成包括下臂总成、上臂总成和夹钳总成；下臂总成包括竖直设置的举升液压缸，所述举升液压缸缸体与基座以可绕自身轴 线转动的方式配合，动力装置的转动动力输出轴与举升液压缸缸体传动配合；上臂总成包括伸长液压缸、前臂旋转伺服电机和摆动液压缸，伸长液压缸、前臂旋 转伺服电机和摆动液压缸依次连接形成直杆结构；所述伸长液压缸缸体以沿竖直平面转动 的方式单自由度连接于举升液压缸活塞杆，前臂旋转伺服电机机体固定连接于伸长液压缸 活塞，前臂旋转伺服电机动力输出轴与摆动液压缸缸体传动配合；所述摆动液压缸动力输 出端连接有机械手腕形成腕关节结构；夹钳总成包括夹钳座、夹钳和推力液压缸，所述夹钳包括两个相对设置并以杠杆 结构铰接于夹钳座的夹钳杆体，推力液压缸缸体固定设置在夹钳座上，推力液压缸的活塞 杆前端部设置轴向端面弧形凸台，两个夹钳杆体阻力臂之间通过压应力回位弹簧连接，两 个夹钳杆体动力臂内侧在回位弹簧作用下分别靠在端面弧形凸台的弧形侧面。进一步，所述基座为箱式结构，基座内设置齿轮传动副，动力装置的转动动力输出 轴与齿轮传动副的主动齿轮在圆周方向固定配合，齿轮传动副的从动齿轮的从动齿轮轴穿 出基座与举升液压缸缸体传动配合，所述举升液压缸缸体立在基座上与其转动配合；所述 基座上设置竖立支撑，竖立支撑设置转动配合外套于举升液压缸缸体的环形支撑套；进一步，所述举升液压缸缸体顶端通过轴向滑键配合内套有举升滑座，举升滑座 上端形成担在举升液压缸缸体顶端面的环形凸缘，举升液压缸活塞杆沿轴线由下至上穿过举升滑座并与其固定连接，举升液压缸活塞杆上端部固定设置有上臂支座，所述伸长液压 缸缸体以沿竖直平面转动的方式单自由度铰接于上臂支座；进一步，所述伸长液压缸缸体前端通过轴向滑键配合内套有伸长滑座，伸长滑座 前端形成担在伸长液压缸缸体前端面的环形凸缘，伸长液压缸活塞杆沿轴线由后至前穿过 伸长滑座并与其固定连接，伸长液压缸活塞杆前端部固定设置有前臂旋转伺服电机支座， 所述前臂旋转伺服电机机体固定设置在前臂旋转伺服电机支座上；进一步，所述动力装置为伺服电机；进一步，所述举升液压缸缸体下端面与基座上表面之间通过推力轴承转动配合。本实用新型的有益效果本实用新型的六自由度精密重载机械手，采用液压驱动 和伺服电机驱动的驱动方式，并采用六个自由度的结构，可以实现各个方位的装配要求，结 合相应的电气控制，能实现装配操作的精确化，利用液压驱动可以抓取更大的重物，实现操 作的重载化；本实用新型在使用时配以传感器和计算机控制技术结合对安装过程进行精确 定位，可使机械手实现智能化装配及其他相关的作业要求；本实用新型提高传动效率，实现 机械手臂高精度、高可靠性、长寿命、低能耗、小体积、轻量化的高刚度高精密驱动，同时制 造加工工艺简便，生产制造成本低，安装调试容易以及拆卸维修方便。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为夹钳总成结构示意图。
具体实施方式
图1为本实用新型的结构示意图，图2为夹钳总成结构示意图，如图所示本实施 例的六自由度精密重载机械手，包括动力装置3、基座1和手臂总成，手臂总成包括下臂总 成、上臂总成和夹钳总成；下臂总成包括竖直设置的举升液压缸，所述举升液压缸缸体8与基座1以可绕自 身轴线转动的方式配合，动力装置的转动动力输出轴与举升液压缸缸体8传动配合；上臂总成包括伸长液压缸、前臂旋转伺服电机21和摆动液压缸24，伸长液压缸、 前臂旋转伺服电机21和摆动液压缸24依次连接形成直杆结构；具体连接方式为所述伸 长液压缸缸体16以沿竖直平面转动的方式单自由度连接于举升液压缸活塞杆9，前臂旋转 伺服电机21机体固定连接于伸长液压缸活塞17，前臂旋转伺服电机21动力输出轴23与摆 动液压缸缸体24传动配合；所述摆动液压缸24动力输出端32连接有机械手腕26形成腕 关节结构，如图所示；摆动液压缸24动力输出端32通过花键轴25与机械手腕26连接；夹钳总成包括夹钳座27、夹钳和推力液压缸，所述夹钳包括两个相对设置并以杠 杆结构铰接于夹钳座27的夹钳杆体30，两个夹钳杆体30的阻力臂形成钳嘴；推力液压缸 缸体28固定设置在夹钳座27上，推力液压缸的活塞杆29前端部设置轴向端面弧形凸台 31，两个夹钳杆体30阻力臂之间通过压应力回位弹簧连接，两个夹钳杆体动力臂内侧在回 位弹簧31作用下分别靠在端面弧形凸台33的弧形侧面；使用时，当推力液压缸28的活塞 杆29向前运动时，端面弧形凸台33驱动动力臂克服回位弹簧并分开，阻力臂形成夹持状态，则钳嘴形成加持状态，放下物体时，推力液压缸28的活塞杆29带动端面弧形凸台33向 后运动，则回位弹簧向外弹开阻力臂，使钳嘴张开。本实施例中，所述基座1为箱式结构，基座1内设置齿轮传动副，动力装置3的转 动动力输出轴3a与齿轮传动副的主动齿轮2在圆周方向固定配合，齿轮传动副的从动齿轮 4的从动齿轮的从动齿轮轴5穿出基座1与举升液压缸缸体8传动配合，所述举升液压缸缸 体8立在基座1上与其转动配合；所述基座1上设置竖立支撑，竖立支撑设置转动配合外套 于举升液压缸缸体8的环形支撑套10 ；采用竖立支撑和环形支撑套结构，利于保证举升液 压缸的稳定性，防止其倾倒，进一步提高其承载能力；本传动结构拆卸、安装和维修方便，体 积紧凑。本实施例中，所述举升液压缸缸体8顶端通过轴向滑键配合内套有举升滑座11， 举升滑座11上端形成担在举升液压缸缸体8顶端面的环形凸缘，举升液压缸活塞杆9沿轴 线由下至上穿过举升滑座11并与其固定连接，如图所示，活塞杆9端部通过连接块12与举 升滑座11固定连接；举升液压缸活塞杆9上端部固定设置有上臂支座13，所述伸长液压缸 缸体16以沿竖直平面转动的方式单自由度铰接于上臂支座13，如图所示，伸长液压缸缸体 16通过连接装置15固定设置在一转臂14上，转臂14以沿竖直平面转动的方式单自由度铰 接于上臂支座13 ；采用举升滑套的结构，使其与活塞杆一起负载，能进一步稳定活塞杆，增 加其承受重载的能力，防止其失稳。本实施例中，所述伸长液压缸缸体16前端通过轴向滑键配合内套有伸长滑座18， 伸长滑座18前端形成担在伸长液压缸缸体16前端面的环形凸缘，伸长液压缸活塞杆17沿 轴线由后至前穿过伸长滑座18并与其固定连接，伸长液压缸活塞杆17前端部固定设置有 前臂旋转伺服电机支座20，如图所示，前臂旋转伺服电机支座20通过连接块19固定设置在 伸长液压缸活塞杆17前端；所述前臂旋转伺服电机21机体固定设置在前臂旋转伺服电机 支座20上；采用伸长滑套的结构，使其与活塞杆一起负载，能进一步稳定活塞杆，增加其承 受重载的能力，防止其失稳。本实施例中，所述动力装置3为伺服电机；驱动精度高，控制方便简单。本实施例中，所述举升液压缸缸体8下端面与基座1上表面之间通过推力轴承6 转动配合；减小摩擦，提高传动效率，降低噪声。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本 实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范 围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种六自由度精密重载机械手，其特征在于包括动力装置、基座和手臂总成，手臂 总成包括下臂总成、上臂总成和夹钳总成；下臂总成包括竖直设置的举升液压缸，所述举升液压缸缸体与基座以可绕自身轴线转 动的方式配合，动力装置的转动动力输出轴与举升液压缸缸体传动配合；上臂总成包括伸长液压缸、前臂旋转伺服电机和摆动液压缸，伸长液压缸、前臂旋转伺 服电机和摆动液压缸依次连接形成直杆结构；所述伸长液压缸缸体以沿竖直平面转动的 方式单自由度连接于举升液压缸活塞杆，前臂旋转伺服电机机体固定连接于伸长液压缸活 塞，前臂旋转伺服电机动力输出轴与摆动液压缸缸体传动配合；所述摆动液压缸动力输出 端连接有机械手腕形成腕关节结构；夹钳总成包括夹钳座、夹钳和推力液压缸，所述夹钳包括两个相对设置并以杠杆结构 铰接于夹钳座的夹钳杆体，推力液压缸缸体固定设置在夹钳座上，推力液压缸的活塞杆前 端部设置轴向端面弧形凸台，两个夹钳杆体阻力臂之间通过压应力回位弹簧连接，两个夹 钳杆体动力臂内侧在回位弹簧作用下分别靠在端面弧形凸台的弧形侧面。
2.根据权利要求1所述的六自由度精密重载机械手，其特征在于所述基座为箱式结 构，基座内设置齿轮传动副，动力装置的转动动力输出轴与齿轮传动副的主动齿轮在圆周 方向固定配合，齿轮传动副的从动齿轮的从动齿轮轴穿出基座与举升液压缸缸体传动配 合，所述举升液压缸缸体立在基座上与其转动配合；所述基座上设置竖立支撑，竖立支撑设 置转动配合外套于举升液压缸缸体的环形支撑套。
3.根据权利要求2所述的六自由度精密重载机械手，其特征在于所述举升液压缸缸 体顶端通过轴向滑键配合内套有举升滑座，举升滑座上端形成担在举升液压缸缸体顶端面 的环形凸缘，举升液压缸活塞杆沿轴线由下至上穿过举升滑座并与其固定连接，举升液压 缸活塞杆上端部固定设置有上臂支座，所述伸长液压缸缸体以沿竖直平面转动的方式单自 由度铰接于上臂支座。
4.根据权利要求3所述的六自由度精密重载机械手，其特征在于所述伸长液压缸缸 体前端通过轴向滑键配合内套有伸长滑座，伸长滑座前端形成担在伸长液压缸缸体前端面 的环形凸缘，伸长液压缸活塞杆沿轴线由后至前穿过伸长滑座并与其固定连接，伸长液压 缸活塞杆前端部固定设置有前臂旋转伺服电机支座，所述前臂旋转伺服电机机体固定设置 在前臂旋转伺服电机支座上。
5.根据权利要求4所述的六自由度精密重载机械手，其特征在于所述动力装置为伺 服电机。
6.根据权利要求5所述的六自由度精密重载机械手，其特征在于所述举升液压缸缸 体下端面与基座上表面之间通过推力轴承转动配合。
专利摘要本实用新型公开了一种六自由度精密重载机械手，包括动力装置、基座和手臂总成，手臂总成包括下臂总成、上臂总成和夹钳总成；采用液压驱动和伺服电机驱动的驱动方式，并采用六个自由度的结构，可以实现各个方位的装配要求，结合相应的电气控制，能实现装配操作的精确化，利用液压驱动可以抓取更大的重物，实现操作的重载化；本实用新型在使用时配以传感器和计算机控制技术结合对安装过程进行精确定位，可使机械手实现智能化装配及其他相关的作业要求；本实用新型提高传动效率，实现机械手臂高精度、高可靠性、长寿命、低能耗、小体积、轻量化的高刚度高精密驱动，同时制造加工工艺简便，生产制造成本低，安装调试容易以及拆卸维修方便。
文档编号B25J9/08GK201776752SQ20102011097
公开日2011年3月30日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者熊小辉, 罗天洪 申请人:重庆交通大学