一种双臂搬运机械手的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种双臂搬运机械手，包括底座、腰座、机械臂和末端构件；所述腰座可升降和旋转地安装在底座上；机械臂的一端旋转连接在腰座上，另一端旋转连接末端构件；所述腰座内部固定有电机、减速机和轴组件，机械臂的根部通过轴承安装在轴组件上。本发明的双臂搬运机械手，通过将以往设计中机械臂的大臂根部的减速机放置在腰座的其他位置，大臂不直接与减速机连接，而是通过至少两组轴承和轴组件安装在腰座上，减速机通过驱动带轮和同步带间接驱动大臂转动。利用轴承代替减速机承受重力弯矩，又通过增加轴承的间距，进一步提高了机械手的抗弯力臂，进而实现平衡大负载机械手的重力弯矩。
【专利说明】一种双臂搬运机械手
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在工业上移送物件过程中使用的机械手机构，尤其涉及一种双臂搬运机械手。
【背景技术】
[0002]现有双臂搬运机械手的双臂一般在大臂根部安装减速机，承担传递转矩和手臂重力产生的负载弯矩。然而，随着工业技术的飞速发展和工业生产需求的不断提升，基板搬运的规格越来越大。为了增大双臂搬运机械手的负载能力，相应的需要在大臂根部使用更大规格的减速机，以承担更大的传递转矩和手臂重力产生的负载重力弯矩。然而，大规格的减速机造价昂贵，相对于普通规格减速机的价格高出2?7倍。因此，如何用普通轴承和普通规格的减速机，实现双臂搬运机械手的大负载搬运功能成为亟待解决的难题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种使用普通规格减速机即可实现具有高负载能力的双臂搬运机械手。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]一种双臂搬运机械手，包括底座、腰座、机械臂和末端构件；
[0006]所述腰座可升降和旋转地安装在底座上；
[0007]所述机械臂有两个，机械臂的一端旋转连接在腰座上，另一端旋转连接末端构件；
[0008]所述腰座内部固定有第一电机、第二电机、第一减速机、第二减速机、第一轴组件和第二轴组件，两个机械臂的根部分别通过轴承安装在第一轴组件和第二轴组件上，并分别以第一轴组件和第二轴组件为旋转轴心，每个轴组件上的轴承至少有两组，所述至少两组轴承分别设置于轴组件的上半部分和下半部分；第一减速机的输入端与第一电机传动连接，输出端与一个机械臂的根部间接传动连接，第二减速机的输入端与第二电机传动连接，输出端与另一个机械臂的根部间接传动连接。
[0009]所述至少两组轴承分别设置于轴组件的顶端和底端。
[0010]第一减速机的输出端固定连接第一驱动带轮，第二减速机的输出端固定连接第二驱动带轮，第一驱动带轮通过第一同步带与一个机械臂的根部传动连接，第二驱动带轮通过第二同步带与另一个机械臂的根部传动连接。
[0011]所述机械臂包括大臂和小臂，大臂的一端为机械臂的根部，另一端与小臂同轴旋转连接；所述末端构件可旋转地安装于两个机械臂的小臂的末端，在两个机械臂的驱动下承载基板做直线运动。
[0012]第一轴组件和第二轴组件上固定连接有大臂固定带轮，机械臂的大臂上与小臂连接的一端固定有大臂轴组件，大臂轴组件上通过轴承安装有以其为轴心旋转的大臂从动带轮，大臂从动带轮通过大臂齿形带与大臂固定带轮啮合，且大臂从动带轮与小臂固定连接；
[0013]大臂轴组件上固定连接有小臂固定带轮，小臂上与末端构件连接的一端固定有小臂轴组件，小臂轴组件上通过轴承安装有以其为轴心旋转的小臂从动带轮，小臂从动带轮通过小臂齿形带与小臂固定带轮啮合，且小臂从动带轮与末端构件固定连接。
[0014]大臂固定带轮与大臂从动带轮的齿数比为2:1，小臂固定带轮与小臂从动带轮的齿数比为1: 2，大臂与小臂的旋转方向相反，小臂与末端构件的旋转方向相反，即大臂、小臂与末端构件为转数比为1:-2:1的传动结构。
[0015]所述末端构件有两个，两个机械臂分别连接一个末端构件。
[0016]本发明的双臂搬运机械手，通过将以往设计中机械臂的大臂根部的减速机放置在腰座的其他位置，大臂不通过减速机与腰座连接，而是通过至少两组有一定间隔距离的轴承和轴组件安装在腰座上，减速机通过驱动带轮和同步带间接驱动大臂转动。利用轴承代替减速机承受重力弯矩，又通过增加轴承的间距，进一步提高了机械手的抗弯力臂，进而实现平衡大负载机械手的重力弯矩。由于减速机并不直接与机械臂连接，抗弯力臂不是由减速机提供的，所以不使用大规格减速机，仅使用普通规格的减速机也可实现具有高负载能力的双臂搬运机械手，达到了降低成本的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例的双臂搬运机械手的立体结构示意图。
[0018]图2为本发明实施例的双臂搬运机械手完全伸展时的俯视图。
[0019]图3为图2的B-B面剖视图。
[0020]图4为本发明实施例的双臂搬运机械手的腰座的内部结构俯视图。
`[0021 ] 图5为图2的A-A面剖视图。
[0022]图6为本发明实施例的双臂搬运机械手的收缩状态示意图。
[0023]附图标号说明
[0024]底座I腰座2第一机械臂3
[0025]第二机械臂4末端构件5第一电机21
[0026]第二电机22第一减速机23第二减速机24
[0027]第一轴组件25第二轴组件26第一大臂31
[0028]第一小臂32第二大臂41第二小臂42
[0029]第一驱动带轮231 第二驱动带轮241 第一同步带230
[0030]第二同步带240第一大臂固定带轮311第一大臂从动带轮312
[0031]第一大臂轴组件35 第一大臂齿形带310 第一小臂固定带轮321
[0032]第一小臂轴组件55 第一小臂从动带轮322第一小臂齿形带320
[0033]第一轴承251第二轴承252承载基板6
【具体实施方式】
[0034]下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行进一步详细说明。
[0035]如图1所示，本发明提供的一种双臂搬运机械手，包括底座1、腰座2、第一机械臂
3、第二机械臂4和末端构件5。[0036]所述腰座2通过升降驱动机构和旋转驱动机构可升降和旋转地安装在底座I上。
[0037]所述第一机械臂3和第二机械臂4 一端旋转连接在腰座2上，另一端旋转连接末端构件5，两机械臂完全伸展时互相平行，且长度相等。
[0038]如图2所示，所述第一机械臂3包括第一大臂31和第一小臂32，第一大臂31的一端为第一机械臂3的根部，另一端与第一小臂32同轴旋转连接；所述第二机械臂4包括第二大臂41和第二小臂42，第二大臂41的一端为第二机械臂4的根部，另一端与第二小臂42同轴旋转连接，所述末端构件5可旋转地安装于第一小臂32和第二小臂42的末端，在第一机械臂3和第二机械臂4的驱动下承载基板6做直线运动。
[0039]如图3、图4和图5所示，所述腰座2内部固定安装有第一电机21、第二电机22、第一减速机23、第二减速机24、第一轴组件25和第二轴组件26。第一机械臂3和第二机械臂4的根部分别通过两组轴承安装在第一轴组件25和第二轴组件26上，并分别以第一轴组件25和第二轴组件26为旋转轴心。第一减速机23的输入端与第一电机21传动连接，输出端与第一机械臂3的根部间接传动连接。第二减速机24的输入端与第二电机22传动连接，输出端与第二机械臂4的根部间接传动连接。
[0040]具体的，第一减速机23的输出端固定连接第一驱动带轮231，第二减速机24的输出端固定连接第二驱动带轮241,第一驱动带轮231通过第一同步带230与第一机械臂3的根部传动连接，第二驱动带轮241通过第二同步带240与第二机械臂4的根部传动连接。
[0041]第一机械臂3的内部结构如图5所示，第一大臂31的一端通过第一轴承251和第二轴承252旋转连接在第一轴组件25上，其中，第一轴承251位于第一轴组件25的顶端，第二轴承252位于第一轴组件25的底端。由于第一轴承251和第二轴承252之间的间距已增加达到最大，为第一机械臂3提供了足够大的抗弯力臂，所以第一机械臂3可以承受更高的负载而不弯曲。
[0042]进一步的，第一轴组件25上固定连接有第一大臂固定带轮311，第一大臂31上与第一小臂32连接的一端固定有第一大臂轴组件35。第一大臂轴组件35上通过轴承安装有以其为轴心旋转的第一大臂从动带轮312，第一大臂从动带轮312通过第一大臂齿形带310与第一大臂固定带轮311啮合，且第一大臂从动带轮312与第一小臂32固定连接。
[0043]第一大臂轴组件35上固定连接有第一小臂固定带轮321，第一小臂32上与末端构件5连接的一端固定有第一小臂轴组件55，第一小臂轴组件55上通过轴承安装有以其为轴心旋转的第一小臂从动带轮322，第一小臂从动带轮322通过第一小臂齿形带320与第一小臂固定带轮321啮合，且第一小臂从动带轮322与末端构件5固定连接。
[0044]第二机械臂4的内部传动结构与第一机械臂3相同，在此不再赘述。
[0045]本发明实施例中的末端构件5有两个，第一机械臂3和第二机械臂4分别连接一个末端构件5。
[0046]下面结合图5和图6，以第一机械臂3为例说明本发明实施例的工作过程。
[0047]在传动过程中，第一电机21驱动第一减速机23进行转速的转换，第一减速机23的输出端带动第一驱动带轮231转动,第一驱动带轮231通过第一同步带230将动力传递给第一大臂31，使之沿图6中的顺时针方向旋转。由于第一大臂固定带轮311通过第一大臂齿形带310与第一大臂从动带轮312相啮合，在第一大臂31转动过程中，第一大臂固定带轮311和第一大臂从动带轮312的相对位置产生了变化，第一大臂齿形带310的啮合作用使第一大臂从动带轮312转动。这也就带动了第一大臂31和第一小臂32围绕第一大臂轴组件35进行相对旋转运动，第一大臂固定带轮311与第一大臂从动带轮312构成行星周转轮系。
[0048]与此同时，第一小臂从动带轮322通过第一小臂齿形带320与第一小臂固定带轮321啮合，第一小臂32相对于第一大臂轴组件35的转动也就带动了第一小臂32和末端构件5围绕第一小臂轴组件55进行相对旋转运动。在以第一大臂31为参考体系的第一小臂32中，第一小臂固定带轮321和第一小臂从动带轮322也构成一个行星周转轮系。在这两个行星周转轮系的作用下，第一小臂32与末端构件5的旋转连接轴心始终沿着A-A方向的直线伸缩动作。即承载于末端构件5上的承载基板6也做直线运动。
[0049]需要指出的是，为保证第一小臂32与末端构件5的旋转连接轴心始终沿着A-A方向的直线伸缩动作，第一大臂固定带轮311与第一大臂从动带轮312的齿数比为2:1，第一小臂固定带轮321与第一小臂从动带轮322的齿比为1: 2，又由于第一大臂31与第一小臂32的旋转方向相反,第一小臂32与末端构件5的旋转方向相反，即第一大臂31与第一小臂32、末端构件5为1: -2: I转数比的传动结构。
[0050]本发明的双臂搬运机械手，通过将以往设计中机械臂的大臂根部的减速机放置在腰座的其他位置，大臂不通过减速机与腰座连接，而是通过至少两组轴承和轴组件安装在腰座上，减速机通过驱动带轮和同步带间接驱动大臂转动。利用轴承代替减速机承受重力弯矩，又通过增加轴承的间距，进一步提高了机械手的抗弯力臂，进而实现平衡大负载机械手的重力弯矩。由于减速机并不直接与机械臂连接，抗弯力臂不是由减速机提供的，所以不使用大规格减速机，仅使用普通规格的减速机也可实现具有高负载能力的双臂搬运机械手，达到了降低成本的目的。
[0051]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种双臂搬运机械手，其特征在于，包括底座、腰座、机械臂和末端构件； 所述腰座可升降和旋转地安装在底座上； 所述机械臂有两个，机械臂的一端旋转连接在腰座上，另一端旋转连接末端构件； 所述腰座内部固定有第一电机、第二电机、第一减速机、第二减速机、第一轴组件和第二轴组件，两个机械臂的根部分别通过轴承安装在第一轴组件和第二轴组件上，并分别以第一轴组件和第二轴组件为旋转轴心，每个轴组件上的轴承至少有两组，所述至少两组轴承分别设置于轴组件的上半部分和下半部分；第一减速机的输入端与第一电机传动连接，输出端与一个机械臂的根部间接传动连接，第二减速机的输入端与第二电机传动连接，输出端与另一个机械臂的根部间接传动连接。
2.根据权利要求1所述的双臂搬运机械手，其特征在于，所述至少两组轴承分别设置于轴组件的顶端和底端。
3.根据权利要求1所述的双臂搬运机械手，其特征在于，第一减速机的输出端固定连接第一驱动带轮，第二减速机的输出端固定连接第二驱动带轮，第一驱动带轮通过第一同步带与一个机械臂的根部传动连接，第二驱动带轮通过第二同步带与另一个机械臂的根部传动连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的双臂搬运机械手，其特征在于，所述机械臂包括大臂和小臂，大臂的一端为机械臂的根部，另一端与小臂同轴旋转连接；所述末端构件可旋转地安装于两个机械臂的小臂的末端，在两个机械臂的驱动下承载基板做直线运动。
5.根据权利要求4所述的双臂搬运机械手，其特征在于，第一轴组件和第二轴组件上固定连接有大臂固定带轮，机械臂的大臂上与小臂连接的一端固定有大臂轴组件，大臂轴组件上通过轴承安装有以其为轴心旋转的大臂从动带轮，大臂从动带轮通过大臂齿形带与大臂固定带轮啮合，且大臂从动带轮与小臂固定连接； 大臂轴组件上固定连接有小臂固定带轮，小臂上与末端构件连接的一端固定有小臂轴组件，小臂轴组件上通过轴承安装有以其为轴心旋转的小臂从动带轮，小臂从动带轮通过小臂齿形带与小臂固定带轮啮合，且小臂从动带轮与末端构件固定连接。
6.根据权利要求5所述的双臂搬运机械手，其特征在于，大臂固定带轮与大臂从动带轮的齿数比为2:1，小臂固定带轮与小臂从动带轮的齿数比为1: 2，大臂与小臂的旋转方向相反，小臂与末端构件的旋转方向相反，即大臂、小臂与末端构件为转数比为1:-2:1的传动结构。
7.根据权利要求6所述的双臂搬运机械手，其特征在于，所述末端构件有两个，两个机械臂分别连接一个末端构件。
【文档编号】B25J9/08GK103802090SQ201210445436
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月8日 优先权日:2012年11月8日
【发明者】李学威, 王凤利, 朱玉聪, 朱维金, 刘长斌, 姜飞 申请人:沈阳新松机器人自动化股份有限公司