CN103707296A - 一种用于抓取钣金件的四轴机械手 - Google Patents

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高云峰
李瑞峰
邢立明
吴重阳
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哈尔滨工业大学
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Abstract

本发明提供了一种用于抓取钣金件的四轴机械手,属于四轴机械手技术领域。本发明的目的是为了解决传统的四自由度关节型机器人将垂直升降的直线运动部分设置在机器人本体末端,垂直方向机构尺寸较大,不适合狭小空间作业的问题。本发明由一轴部件、二轴部件、三轴部件、四轴部件和电控柜组合而成。其中一轴部件实现了机械臂的升降运动,二轴部件实现了大臂的回转运动,三轴部件实现了小臂的回转运动,四轴部件实现了吸盘支架的回转运动。四个轴的部件可以协调作用,各轴工作范围大,非常适合在狭小空间作业。本发明一轴行程:0~400mm;二轴行程:±180°;三轴行程:±135°;四轴行程:±110°;重复定位精度:±0.5mm。

Description

一种用于抓取钣金件的四轴机械手
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于抓取钣金件的四轴机械手,属于四轴机械手技术领域。
背景技术
[0002] 传统的四自由度关节型机器人(SCARA)将垂直升降的直线运动部分设置在机器人本体末端,垂直方向机构尺寸较大,不适合狭小空间作业。
发明内容
[0003] 本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题,即传统的四自由度关节型机器人将垂直升降的直线运动部分设置在机器人本体末端,垂直方向机构尺寸较大,不适合狭小空间作业。进而提供一种用于抓取钣金件的四轴机械手。
[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种用于抓取钣金件的四轴机械手,包括:一轴部件、二轴部件、三轴部件、四轴部件和电控柜;
所述一轴部件包括底座、螺杆支撑座、滚珠螺杆、第一交流伺服电机、直线导轨、动支架、螺母支架、桥式拖链、蹄脚、第一同步齿形带、第一同步带轮、电机支架、锁紧环、滚珠螺母和第二同步带轮,所述蹄脚设置在底座的下部,螺杆支撑座固定在底座上,滚珠螺杆设置在螺杆支撑座上,桥式拖链设置在底座上的中部,电机支架固定在底座上,第一交流伺服电机设置在电机支架上,第一交流伺服电机与第一同步带轮固连,通过第一同步齿形带将运动传递给第二同步带轮,第二同步带轮固连在滚珠螺杆的一端,通过锁紧环与滚珠螺杆固连,第二同步带轮转动带动滚珠螺杆转动,滚珠螺母与螺母支架固连,螺母支架与动支架固连,底座与动支架通过直线导轨滑动连接,滚珠螺杆和滚珠螺母经螺旋副将转动转化为动支架在垂直方向的直线运动,从而驱动动支架的升降;
所述二轴部件包括动支架、滑块、软管、大臂限位拨块、大臂限位座、RV盖板、RV减速机、RV输入轴、RV连接板、第二交流伺服电机、大臂限位柱、大臂杆、小臂限位块和大臂关节,所述大臂杆的一端与RV盖板固连,大臂杆的另一端上固定有小臂限位块和大臂关节,软管的一端与大臂杆相连接,软管的另一端与动支架的上部相连接,动支架的上端设有大臂限位拨块和大臂限位座,动支架的下部设有滑块,第二交流伺服电机通过RV连接板固定安装在动支架上,RV减速机通过RV连接板固定在动支架上,第二交流伺服电机的输出轴与RV输入轴固连,经过RV减速机的内部减速机构减速后在RV减速机的输出端输出低速转动,RV减速机的输出端通过RV盖板与大臂杆固连;
所述三轴部件包括护线管、大臂关节、第三交流伺服电机、第一电机安装板、第一谐波减速机、小臂定位轴、小臂补强板和小臂杆,所述第三交流伺服电机通过第一电机安装板和第一谐波减速机的安装法兰上的通孔固定安装在大臂关节上,第一谐波减速机固连在大臂关节上,第三交流伺服电机的输出轴与谐波减速机的输入端固连,经过第一谐波减速机的内部减速机构减速后在第一谐波减速机的输出端输出低速转动,小臂杆与第一谐波减速机的输出端固连在一起,小臂定位轴用于实现小臂杆回转中心的精确定位,小臂补强板用于小臂开孔后机械结构的补强,护线管固定在小臂杆上的一侧;
所述四轴部件包括小臂补强板、小臂杆、第二同步齿形带、第三同步带轮、张紧轮、小臂关节、端盖、轴承、从动轴、第四同步带轮、透盖、吸盘安装板、吸盘支架、真空吸盘、锁紧螺母、涨紧套、涨紧套压板、轴承隔套、限位块、电机安装座、第二谐波减速机、第二电机安装板、隔套和第四交流伺服电机,所述小臂补强板设置在小臂杆内的一侧,张紧轮设置在小臂杆内的中部,小臂关节设置在小臂杆上,小臂关节的上部设有端盖,透盖设置在小臂关节的下部,锁紧螺母设置在吸盘支架上部的从动轴上,锁紧螺母上部的从动轴上设有轴承隔套,限位块设置在小臂杆的下部,隔套设置在第四交流伺服电机上部的第二电机安装板内侧,第四交流伺服电机通过第二电机安装板和第二谐波减速机的安装法兰上的通孔固定安装在小臂杆上,电机安装座固定在小臂杆上,第二谐波减速机固定在第二电机安装板上,第四交流伺服电机的输出轴与第二谐波减速机的输入端固连,经过第二谐波减速机的内部减速机构减速后在第二谐波减速机的输出端输出低速转动,第三同步带轮与第二谐波减速机的输出端固连在一起,第三同步带轮通过第二同步齿形带驱动第四同步带轮同速转动,第四同步带轮与从动轴固连,从动轴通过涨紧套与吸盘支架固连,从动轴上设有轴承,涨紧套下部的动轴上设有涨紧套压板,四个真空吸盘与吸盘安装板上的安装孔可调连接,吸盘安装板上开有多个安装孔。[0005] 本发明由一轴部件、二轴部件、三轴部件、四轴部件和电控柜组合而成。其中一轴部件实现了机械臂的升降运动,二轴部件实现了大臂的回转运动,三轴部件实现了小臂的回转运动,四轴部件实现了吸盘支架的回转运动。四个轴的部件可以协调作用,各轴工作范围大,非常适合在狭小空间作业。
[0006] 本发明主要技术参数:
工作区域:R650mm~R1680mm 危险区域:R300mm~R1824mm 一轴行程:0~400mm ;
二轴行程:±180° ;
三轴行程:±135° ;
四轴行程:±110° ;
负载:10Kg ;
重复定位精度:±0.5mm ;
整机功率:2.1kff ;
整机重量:220kg。
[0007]
附图说明
[0008] 图1为本发明用于抓取钣金件的四轴机械手的整体结构示意图;
图2为一轴部件的结构示意图;
图3为一轴部件中滚珠螺杆部分的结构示意图;
图4为图3的K向视图(电机输出轴部分); 图5为二轴部件的结构示意图;
图6为三轴部件的结构示意图;
图7为四轴部件的结构示意图;
图8和图9为图7的局部放大图。
[0009]
具体实施方式
[0010] 下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式,但本发明的保护范围不限于下述实施例。
[0011] 如图广图9所示,本实施例所涉及的一种用于抓取钣金件的四轴机械手,包括:一轴部件1、二轴部件2、三轴部件3、四轴部件4和电控柜5 ;
所述一轴部件I包括底座7、螺杆支撑座8、滚珠螺杆10、第一交流伺服电机11、直线导轨12、动支架14、螺母支架15、桥式拖链17、蹄脚18、第一同步齿形带20、第一同步带轮21、电机支架22、锁紧环23、滚珠螺母24和第二同步带轮26,所述蹄脚18设置在底座7的下部,螺杆支撑座8固定在底座7上,滚珠螺杆10设置在螺杆支撑座8上,桥式拖链17设置在底座7上的中部,电机支架22固定在底座7上,第一交流伺服电机11设置在电机支架22上,第一交流伺服电机11与第一同步带轮21固连,通过第一同步齿形带20将运动传递给第二同步带轮26,第二同步带轮26固连在滚珠螺杆10的一端,通过锁紧环23与滚珠螺杆10固连,第二同步带轮26转动带动滚珠螺杆10转动,滚珠螺母24与螺母支架15固连,螺母支架15与动支架14固连,底座7与动支架14通过直线导轨12滑动连接,滚珠螺杆10和滚珠螺母24经螺旋副将转动转化为动支架14在垂直方向的直线运动,从而驱动动支架14的升降;
所述二轴部件2包括动支架14、滑块28、软管30、大臂限位拨块31、大臂限位座32、RV盖板34、RV减速机35、RV输入轴36、RV连接板37、第二交流伺服电机38、大臂限位柱39、大臂杆40、小臂限位块42和大臂关节43,所述大臂杆40的一端与RV盖板34固连,大臂杆40的另一端上固定有小臂限位块42和大臂关节43,软管30的一端与大臂杆40相连接,软管30的另一端与动支架14的上部相连接,动支架14的上端设有大臂限位拨块31和大臂限位座32,动支架14的下部设有滑块28,第二交流伺服电机38通过RV连接板37固定安装在动支架14上,RV减速机35通过RV连接板37固定在动支架14上,第二交流伺服电机38的输出轴与RV输入轴36固连,经过RV减速机35的内部减速机构减速后在RV减速机35的输出端输出低速转动,RV减速机35的输出端通过RV盖板34与大臂杆40固连;所述三轴部件3包括护线管41、大臂关节43、第三交流伺服电机46、第一电机安装板47、第一谐波减速机48、小臂定位轴49、小臂补强板50和小臂杆51,所述第三交流伺服电机46通过第一电机安装板47和第一谐波减速机48的安装法兰上的通孔固定安装在大臂关节43上,第一谐波减速机48固连在大臂关节43上,第三交流伺服电机46的输出轴与谐波减速机48的输入端固连,经过第一谐波减速机48的内部减速机构减速后在第一谐波减速机48的输出端输出低速转动,小臂杆51与第一谐波减速机48的输出端固连在一起,小臂定位轴49用于实现小臂51杆回转中心的精确定位,小臂补强板50用于小臂开孔后机械结构的补强,护线管41固定在小臂杆51上的一侧; 所述四轴部件4包括小臂补强板50、小臂杆51、第二同步齿形带52、第三同步带轮56、张紧轮57、小臂关节58、端盖59、轴承60、从动轴61、第四同步带轮62、透盖63、吸盘安装板64、吸盘支架65、真空吸盘67、锁紧螺母68、涨紧套70、涨紧套压板71、轴承隔套72、限位块73、电机安装座74、第二谐波减速机75、第二电机安装板77、隔套78和第四交流伺服电机79,所述小臂补强板50设置在小臂杆51内的一侧,张紧轮57设置在小臂杆51内的中部,小臂关节58设置在小臂杆51上,小臂关节58的上部设有端盖59,透盖63设置在小臂关节58的下部,锁紧螺母68设置在吸盘支架65上部的从动轴61上,锁紧螺母68上部的从动轴61上设有轴承隔套72,限位块73设置在小臂杆51的下部,隔套78设置在第四交流伺服电机79上部的第二电机安装板77内侧,第四交流伺服电机79通过第二电机安装板77和第二谐波减速机75的安装法兰上的通孔固定安装在小臂杆51上,电机安装座74固定在小臂杆51上,第二谐波减速机75固定在第二电机安装板77上,第四交流伺服电机79的输出轴与第二谐波减速机75的输入端固连,经过第二谐波减速机75的内部减速机构减速后在第二谐波减速机75的输出端输出低速转动,第三同步带轮56与第二谐波减速机75的输出端固连在一起,第三同步带轮56通过第二同步齿形带52驱动第四同步带轮62同速转动,第四同步带轮62与从动轴61固连,从动轴61通过涨紧套70与吸盘支架65固连,从动轴61上设有轴承60,涨紧套70下部的动轴61上设有涨紧套压板71,四个真空吸盘67与吸盘安装板64上的安装孔64-1可调连接,吸盘安装板64上开有多个安装孔64-1,用于适应不同尺寸和形状的工件。
[0012] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式,而且本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种用于抓取钣金件的四轴机械手,包括:一轴部件、二轴部件、三轴部件、四轴部件和电控柜;其特征在于, 所述一轴部件包括底座、螺杆支撑座、滚珠螺杆、第一交流伺服电机、直线导轨、动支架、螺母支架、桥式拖链、蹄脚、第一同步齿形带、第一同步带轮、电机支架、锁紧环、滚珠螺母和第二同步带轮,所述蹄脚设置在底座的下部,螺杆支撑座固定在底座上,滚珠螺杆设置在螺杆支撑座上,桥式拖链设置在底座上的中部,电机支架固定在底座上,第一交流伺服电机设置在电机支架上,第一交流伺服电机与第一同步带轮固连,通过第一同步齿形带将运动传递给第二同步带轮,第二同步带轮固连在滚珠螺杆的一端,通过锁紧环与滚珠螺杆固连,第二同步带轮转动带动滚珠螺杆转动,滚珠螺母与螺母支架固连,螺母支架与动支架固连,底座与动支架通过直线导轨滑动连接,滚珠螺杆和滚珠螺母经螺旋副将转动转化为动支架在垂直方向的直线运动,从而驱动动支架的升降; 所述二轴部件包括动支架、滑块、软管、大臂限位拨块、大臂限位座、RV盖板、RV减速机、RV输入轴、RV连接板、第二交流伺服电机、大臂限位柱、大臂杆、小臂限位块和大臂关节,所述大臂杆的一端与RV盖板固连,大臂杆的另一端上固定有小臂限位块和大臂关节,软管的一端与大臂杆相连接,软管的另一端与动支架的上部相连接,动支架的上端设有大臂限位拨块和大臂限位座,动支架的下部设有滑块,第二交流伺服电机通过RV连接板固定安装在动支架上,RV减速机通过RV连接板固定在动支架上,第二交流伺服电机的输出轴与RV输入轴固连,经过RV减速机的内部减速机构减速后在RV减速机的输出端输出低速转动,RV减速机的输出端通过RV盖板与大臂杆固连; 所述三轴部件包括护线管、大臂关节、第三交流伺服电机、第一电机安装板、第一谐波减速机、小臂定位轴、小臂补强板和小臂杆,所述第三交流伺服电机通过第一电机安装板和第一谐波减速机的安装法兰上的通孔固定安装在大臂关节上,第一谐波减速机固连在大臂关节上,第三交流伺服电机的输出轴与谐波减速机的输入端固连,经过第一谐波减速机的内部减速机构减速后在第一谐波减速机的输出端输出低速转动,小臂杆与第一谐波减速机的输出端固连在一起,小臂定·位轴用于实现小臂杆回转中心的精确定位,小臂补强板用于小臂开孔后机械结构的补强,护线管固定在小臂杆上的一侧; 所述四轴部件包括小臂补强板、小臂杆、第二同步齿形带、第三同步带轮、张紧轮、小臂关节、端盖、轴承、从动轴、第四同步带轮、透盖、吸盘安装板、吸盘支架、真空吸盘、锁紧螺母、涨紧套、涨紧套压板、轴承隔套、限位块、电机安装座、第二谐波减速机、第二电机安装板、隔套和第四交流伺服电机,所述小臂补强板设置在小臂杆内的一侧,张紧轮设置在小臂杆内的中部,小臂关节设置在小臂杆上,小臂关节的上部设有端盖,透盖设置在小臂关节的下部,锁紧螺母设置在吸盘支架上部的从动轴上,锁紧螺母上部的从动轴上设有轴承隔套,限位块设置在小臂杆的下部,隔套设置在第四交流伺服电机上部的第二电机安装板内侧,第四交流伺服电机通过第二电机安装板和第二谐波减速机的安装法兰上的通孔固定安装在小臂杆上,电机安装座固定在小臂杆上,第二谐波减速机固定在第二电机安装板上,第四交流伺服电机的输出轴与第二谐波减速机的输入端固连,经过第二谐波减速机的内部减速机构减速后在第二谐波减速机的输出端输出低速转动,第三同步带轮与第二谐波减速机的输出端固连在一起,第三同步带轮通过第二同步齿形带驱动第四同步带轮同速转动,第四同步带轮与从动轴固连,从动轴通过涨紧套与吸盘支架固连,从动轴上设有轴承,涨紧套下部的动轴上设有涨紧套压板,四个真空吸盘与吸盘安装板上的安装孔可调连接,吸盘安装板上开有多个安装 孔。
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