一种电机驱动多轴组合机械臂系统的制作方法

本实用新型涉及机械设备控制技术领域，尤其涉及一种电机驱动多轴组合机械臂系统。

背景技术：

为提高生产效率、稳定和提高产品质量、改善工人劳动条件、以及加快实现工业生产机械化和自动化，机械臂已成为现代工业生产系统中的一个重要组成部分。其延伸和扩展可代替很多领域的技术工人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作，以及进行单调的重复劳动，从而提高劳动生产率，保证产品质量。

然而，很多传统的机械臂装置的运动方式不合理，其在空间上的移动经常会受到限制，或者说，其不能够在一定空间内向任意角度或方向实现移动来满足实际工业生产的需求，这种限制使得其应用范围和场所受到很大的影响。

本领域技术人员对现有公知技术的缺陷进行了分析，发现目前存在的各种机械臂多为单轴或多轴机械臂，当遇到需要单轴或多轴工作时，需要更换匹配的单轴或多轴机械臂，若根据不同使用需求对机械臂的轴数进行任意增加或减少，很多机械臂设备都会因另外配备相应的辅助设备或将不同的机械手设备组合使用，而导致生产方式复杂，生产成本偏高，例如，无法通过简捷、有效的方式来使机械臂实现在水平面与垂直面的转动调节。

综上所述，本实用新型正是在现有公知技术的基础上，结合实际应用的验证，对同一技术领域内的产品结构提出进一步研发与设计的技术方案，这些所提出的技术方案完全能解决现有技术存在的问题，同时也有利于同一技术领域的众多技术问题的解决以及提高技术方案的可拓展性。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本实用新型提供一种电机驱动多轴组合机械臂系统，使其可解决不同的工作需求、无需更换机械臂、机械臂的轴数便于增加或减少、应用范围更广，同时解决现有技术的诸多不足。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电机驱动多轴组合机械臂系统，其垂直固定机架上设置至少一组机械臂，所述电机驱动多轴组合机械臂系统包括：

至少一个垂直方向单轴机械臂，设置于所述固定机架底部并且由伺服电机驱动旋转，所述垂直方向单轴机械臂顶端连接头安装转轴组件；

水平方向单轴机械臂，设置于对应垂直方向单轴机械臂顶部并且由所述转轴组件带动水平旋转，所述水平方向单轴机械臂底座具有电机驱动机构；

传动机构，设置于所述水平方向单轴机械臂的滚珠轴承外部，包括由所述电机驱动机构驱动旋转的齿轮，所述齿轮带动所述水平方向单轴机械臂进行转动；

轨道，设置于所述固定机架垂直方向上，使所述垂直方向单轴机械臂与相接的水平方向单轴机械臂一同沿着所述轨道进行滑动。

对于以上技术方案的附加结构，还包括以下任意一项：

所述电机驱动机构包括一蜗杆齿轮，所述蜗杆齿轮的齿与齿轮外圈的轮齿相啮合，电机驱动机构带动蜗杆齿轮旋转并且使所述齿轮带动水平方向单轴机械臂的转动组件进行转动；

相应地，所述水平方向单轴机械臂的连接端口接入不同形状的机械臂组件，并且随着齿轮的转动实现360°范围内的转动；

所述垂直方向单轴机械臂与水平方向单轴机械臂之间活动连接，并且使所述水平方向单轴机械臂在水平空间上通过旋转调节位置。

对于以上具有任一项的附加结构的技术方案，还包括：

每个水平方向单轴机械臂与对应的垂直方向单轴机械臂拼接为一体式的多轴机械臂，并且使每个多轴机械臂通过固定机架的若干轨道沿着固定机架高度方向滑动；

所述单轴机械臂通过伺服电机带动电机转轴在滚珠轴承内转动，使机械臂于水平面转动。

对于本实用新型所采用的技术方案，可实施为：

每个单轴机械臂外端面具有用于连接另一个增加的单轴机械臂的连接轴孔，并且通过连接轴孔安装的转轴组件使另一个增加的单轴机械臂转动。

相应地，所述水平方向单轴机械臂接入不同数量的垂直方向或水平方向的单轴机械臂，每两个单轴机械臂之间通过连接轴孔口以及转轴组件相接，从而构成任意组合的多轴组合机械臂系统。

进一步地，所述多轴组合机械臂系统包括可使用需求随时加装或拆卸的不同数量的若干单轴机械臂，使多轴组合机械臂系统满足不同距离的加工需求。

本实用新型所述的电机驱动多轴组合机械臂系统的有益效果为：

⑴可形成具有多轴工作的若干组机械臂，通过在一个单轴机械臂上安装另一个单轴机械臂，满足不同的工作需求，无需更换机械臂，机械臂的轴数便于根据不同需求任意增加或减少，应用范围更广，尤其适用于机械模具生产工艺等；

⑵通过在单轴机械臂上接入不同数量的单轴机械臂，每两个单轴机械臂之间通过连接端口以及连接组件相接，从而构成任意组合的多轴机械臂系统，其任意组合的方式，包括可将N个数量的组合机械臂系统根据加工需求进行加装或拆下，形成N+1或N-1个不同轴数的组合机械臂系统，直接根据加工机床加工工艺的需要来装配单轴机械臂或多个单轴机械臂，减小了整体机械臂更换的需求，应用范围更广，有利于完成不同距离的机械操作；

⑶采用垂直方向单轴机械臂顶端通过连接头使水平方向单轴机械臂之间转动，从而使水平方向单轴机械臂跟随底座在垂直方向单轴机械臂的上方进行水平旋转，有利于实现不同方向的旋转。

附图说明

下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型实施例所述电机驱动多轴组合机械臂系统的立体结构示意图一；

图2是本实用新型实施例所述电机驱动多轴组合机械臂系统的立体结构示意图二；

图3是本实用新型实施例所述电机驱动多轴组合机械臂系统的立体结构示意图三。

图中：

1、固定机架；2、垂直方向单轴机械臂；3、水平方向单轴机械臂；4、电机驱动机构；5、轨道；

31、齿轮；32、滚珠轴承；33、转动组件；34、机械臂连接头；35、底座；36、转轴组件；

41、电机转轴；42、蜗杆齿轮。

具体实施方式

实施例一

如图1-3所示，本实用新型实施例一所述的电机驱动多轴组合机械臂系统，所实施的技术手段要达到的目的在于，解决传统机械臂设备当遇到需要单轴或多轴工作时，还要另外更换匹配的单轴或多轴机械臂而导致的无法通过单轴机械臂达到多轴工作需要的技术问题，在实现该技术问题的同时，还要通过有效的方式使机械臂实现不同方位的旋转与位置调节，因此，本实用新型所实施的技术方案首先包括垂直设置的立式固定机架1。

对于上述设置的立式固定机架1结构进行分析：

所实施的固定机架1采用具有一个单轴机械臂的设备或者在传统机械臂设备的基础上固定装有一个垂直方向单轴机械臂2，同时，为配合安装另一个机械臂，所实施的垂直方向单轴机械臂2具备用于安装另一个单轴机械臂的连接组件，以使两个单轴机械臂有利于同时运转，具体实施时，采用在垂直方向单轴机械臂2顶端设置一连接头，该连接头安装转轴组件36并且通过伺服电机驱动垂直方向单轴机械臂2转动，使垂直方向单轴机械臂2与水平方向单轴机械臂3之间的转轴组件36转动，从而使水平方向单轴机械臂3跟随底座35在垂直方向单轴机械臂2的上方进行水平旋转。

对于上述设置的水平方向单轴机械臂3结构进行分析：

所实施的水平方向单轴机械臂3包括设置于其转动部滚珠轴承32外部的齿轮31，在具体实施时，通过齿轮31旋转带动平方向单轴机械臂3的转动组件33旋转，使水平方向单轴机械臂3外端的机械臂连接头34接入的机械臂进行转动；

进一步地，所实施的水平方向单轴机械臂3的底座35设置电机驱动机构4，所实施的电机驱动机构4包括一蜗杆齿轮42，该蜗杆齿轮42的齿与齿轮31外圈的轮齿相啮合，从而使电机驱动机构4的电机转轴41带动蜗杆齿轮42旋转并且使齿轮31带动水平方向单轴机械臂3的转动组件33进行转动。

本实用新型实施例一所述的电机驱动多轴组合机械臂系统，工作时，单轴机械臂是通过伺服电机带动蜗杆齿轮42转动并且使齿轮31带动水平方向单轴机械臂3由水平面进行转动，当需要用到多个机械臂而完成多轴向的机械臂工作时，可设置不同数量的垂直方向单轴机械臂3，对于每一个垂直方向单轴机械臂2、以及与其相接的水平方向单轴机械臂3，这两个单轴机械臂通过机械臂转轴组件36依次分别连接水平方向单轴机械臂3的底座35、垂直方向单轴机械臂2的连接头，使两个机械臂固定。

实施例二

如图1-3所示，本实用新型实施例二所述的电机驱动多轴组合机械臂系统，是在实施例一的基础上进行的一个变形，与实施例一所实施的技术方案属于同一个构思，解决相同的技术问题，所实施的技术手段是在水平方向单轴机械臂3的连接端口处接入不同形状的机械臂组件，并且随着齿轮31的转动实现360°范围内的转动，同时，由于垂直方向单轴机械臂2与水平方向单轴机械臂3之间采用活动连接，因而可使水平方向单轴机械臂3在垂直空间上通过旋转调节位置。

进一步地，所实施的固定机架1上具有若干使垂直方向单轴机械臂3在垂直方向上进行滑动的轨道5，由于每个水平方向单轴机械臂3与对应的垂直方向单轴机械臂2拼接为一体式的多轴机械臂，并且使每个多轴机械臂通过固定机架1的若干轨道5沿着固定机架1高度方向滑动；

相应地，由于所实施的至少一个垂直方向单轴机械臂2装有一水平方向单轴机械臂3，从而使形成的多轴组合机械臂系统兼具垂直旋转、水平旋转以及垂直升降，所形成的多轴组合机械臂系统至少包括可同时进行纵向旋转与横向旋转的单轴机械臂。

本实用新型实施例二所实施的其它技术手段，可参照实施例一或在其基础上进行改进，此处不再赘述。

实施例三

如图1-3所示，本发明实施例三所述的电机驱动多轴组合机械臂系统，是在实施例一、实施例二的基础上进行的一个变形，与实施例一、实施例二所实施的技术方案属于同一个构思，解决相同的技术问题，所实施的技术手段是每个单轴机械臂外端面具有用于连接另一个增加的单轴机械臂的连接轴孔，并且通过连接轴孔安装的转轴组件使另一个增加的单轴机械臂转动。

相应地，所述水平方向单轴机械臂接入不同数量的垂直方向或水平方向的单轴机械臂，每两个单轴机械臂之间通过连接轴孔口以及转轴组件相接，从而构成任意组合的多轴组合机械臂系统。

进一步地，所述多轴组合机械臂系统包括可使用需求随时加装或拆卸的不同数量的若干单轴机械臂，使多轴组合机械臂系统满足不同距离的加工需求。

本发明实施例三所实施的其它技术手段，可参照实施例一、实施例二或在其基础上进行改进，此处不再赘述。

相应地，本实用新型所实施的技术方案并未涉及电路控制，所涉及的驱动机构有关电路控制部分本领域技术人员完全可采用技术手段进行实施。

在本说明书的描述中，若出现术语“实施例一”、“本实施例”、“具体实施”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型或实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例；而且，所描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以恰当的方式结合。

在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”、“设置”、“具有”等均做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接或在不影响部件关系与技术效果的基础上通过中间组件间接进行，也可以是一体连接或部分连接，如同此例的情形对于本领域普通技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型或实用新型中的具体含义。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，对于以下几种情形的修改，都应该在本案的保护范围内：①以本实用新型技术方案为基础并结合现有公知常识所实施的新的技术方案，该新的技术方案所产生的技术效果并没有超出本实用新型技术效果之外，例如，将在一个具备单轴机械臂的设备上加装一个单轴机械臂形成多轴机械臂的技术方案；②采用公知技术对本实用新型技术方案的部分特征的等效替换，所产生的技术效果与本实用新型技术效果相同，例如，将驱动机构的组件进行等效替换；③以本实用新型技术方案为基础进行可拓展，拓展后的技术方案的实质内容没有超出本实用新型技术方案之外；④利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域。