CN104227732B - 大臂／小臂可快速更换的scara机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大臂／小臂可快速更换的SCARA机械手。大臂可快速更换的SCARA机械手，包括底座、大臂、小臂和手腕，还包括相互配合的联轴器座和联轴器，底座与大臂通过大臂驱动机构连接，联轴器座与大臂连接，联轴器与大臂输出轴连接。小臂可快速更换的SCARA机械手，包括底座、大臂、小臂和手腕，还包括相互配合的联轴器座和联轴器，大臂与小臂通过小臂驱动机构连接，联轴器座与大臂连接，联轴器与小臂输出轴连接。本发明采用相互配合的联轴器座和联轴器，使大臂／小臂安装和拆卸更加简便快捷，实现SCARA机械手手臂的快速更换，使不同的底座与大臂之间、大臂与小臂之间可以进行多样化搭配，丰富了SCARA机械手的种类，提高了SCARA机械手的可适应性。
Description
技术领域
本发明涉及工业机械手领域，尤其涉及一种大臂／小臂可快速更换的SCARA机械手。
背景技术
工业机械手主要用于简单、重复、繁重的工作，如上、下料，搬运，装配等，以及工作环境恶劣的场所，如喷漆、焊接、清砂和清理核废料等。工业机械手可分为：直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型及关节型。关节型机械手又分为水平关节型和垂直关节型。SCARA的全称为： Selective Compliance
Assembly Robot Arm，即选择顺应性装配机械手臂，所以SCARA又称为装配机械手。据统计SCARA机械手是应用最多的机械手，且市场分析预测，今后装配机械手的需求量将逐渐增加。
通过调查国内外不同品牌的SCARA机械手及查阅相关文献发现，所设计的SCARA机械手的臂长范围相对固定，缺乏灵活性，可适应性较差。以EPSON的SCARA机械手G3-350、G6-450为例子：G3-350的臂长为350mm，其大小臂长分别为220mm、130mm，G6-450的臂长为450mm，其大小臂长分别为200mm、250mm；若G3-350与G6-450的手臂能够实现互换（即大臂与大臂、小臂与小臂互换），则互换后的臂长有：330mm、350mm、450mm及470mm。因此若SCARA机械手的手臂能够实现互换，则臂长更丰富，顾客可选择性更广，同时也提高了产品的竞争力。若想实现快速不同SCARA机械手手臂的互换，采用一般的结构则拆卸和装配麻烦，耗时长。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种大臂可快速更换的SCARA机械手，以解决现有SCARA机械手缺乏灵活性、大臂拆卸装配麻烦等问题。
为了实现上述目的，采用如下的技术方案。一种大臂可快速更换的SCARA机械手，包括依次连接的底座、大臂、小臂和手腕，还包括相互配合的联轴器座和联轴器，所述底座与大臂通过大臂驱动机构连接，所述大臂驱动机构的大臂输出轴穿过大臂、联轴器座和联轴器，所述联轴器座与大臂连接，所述联轴器与大臂输出轴连接。大臂输出轴旋转，依次经过联轴器、联轴器座的传递，使大臂绕底座转动。更换时，只需将联轴器与大臂输出轴的连接松开，取下联轴器，即可将大臂和联轴器座一并取出，再装上另一带有联轴器座的大臂，联轴器配合好联轴器座并与大臂输出轴进行连接即可。
进一步的，所述大臂驱动机构包括伺服电机、谐波减速器和大臂输出轴，所述谐波减速器包括波发生器、柔轮和刚轮，所述波发生器与伺服电机连接，所述柔轮与大臂输出轴连接，所述刚轮与底座固定连接。
进一步的，所述大臂与小臂的连接端也设置有相互配合的联轴器座和联轴器，所述大臂与小臂通过小臂驱动机构连接，所述小臂驱动机构的小臂输出轴穿过小臂、大臂、联轴器座和联轴器，所述联轴器座与大臂连接，所述联轴器与小臂输出轴连接。大臂与小臂的连接也采用了相互配合的联轴器座和联轴器，使大臂与小臂的连接也可以实现快速更换。
进一步的，所述联轴器为液压联轴器。通过拧紧液压联轴器上的一个螺钉即可实现液压联轴器与大臂输出轴及联轴器座的紧密连接，反之即可实现快速拆卸，从而提高更换效率。
进一步的，所述伺服电机为步进电机或直驱电机。
本发明的第二个目的在于提供一种小臂可快速更换的SCARA机械手，以解决现有SCARA机械手缺乏灵活性、小臂拆卸装配麻烦等问题。
为了实现上述目的，采用如下的技术方案。一种小臂可快速更换的SCARA机械手，包括依次连接的底座、大臂、小臂和手腕，还包括相互配合的联轴器座和联轴器，所述大臂与小臂通过小臂驱动机构连接，所述小臂驱动机构的小臂输出轴穿过小臂、大臂、联轴器座和联轴器，所述联轴器座与大臂连接，所述联轴器与小臂输出轴连接。小臂输出轴旋转，依次经过联轴器、联轴器座的传递，使小臂绕大臂与小臂的连接端转动。更换时，只需将联轴器与小臂输出轴的连接松开，取下联轴器，即可将小臂和小臂驱动机构一并取出，再装上另一带有小臂驱动机构的小臂，联轴器配合好联轴器座并与小臂输出轴进行连接即可。
进一步的，所述小臂驱动机构包括伺服电机、谐波减速器和小臂输出轴，所述谐波减速器包括波发生器、柔轮和刚轮，所述波发生器与伺服电机连接，所述刚轮与小臂输出轴连接，所述柔轮与小臂固定连接。
进一步的，所述底座与大臂的连接端也设置有相互配合的联轴器座和联轴器，所述底座与大臂通过大臂驱动机构连接，所述大臂驱动机构的大臂输出轴穿过大臂、联轴器座和联轴器，所述联轴器座与大臂连接，所述联轴器与大臂输出轴连接。底座与大臂的连接也采用了相互配合的联轴器座和联轴器，使底座与大臂的连接也可以实现快速更换。
进一步的，所述联轴器为液压联轴器。通过拧紧液压联轴器上的一个螺钉即可实现液压联轴器与大臂输出轴及联轴器座的紧密连接，反之即可实现快速拆卸，从而提高更换效率。
进一步的，所述伺服电机为步进电机或直驱电机。
与现有技术相比，本发明采用相互配合的联轴器座和联轴器，使大臂／小臂安装和拆卸更加简便快捷，实现SCARA机械手手臂的快速更换，使不同的底座与大臂之间、大臂与小臂之间可以进行多样化搭配，丰富了SCARA机械手的种类，提高了SCARA机械手的可适应性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为底座与大臂的连接结构示意图；
图3为大臂与小臂的连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明的整体结构如图1所示，包括依次连接的底座1、大臂2、小臂3和手腕4，底座1固定在地面、桌面、工作台等平面上，底座1与大臂2通过大臂驱动机构连接，大臂2能够绕大臂2与底座1的连接端旋转，大臂2与小臂3通过小臂驱动机构连接，小臂3能够绕小臂3与大臂2的连接端旋转，小臂3的另一端连接手腕4，手腕4能够绕小臂3与手腕4的连接端旋转，也能够上下运动。
实施例一 底座与大臂的连接结构及大臂的快速更换操作。
底座1与大臂2的连接结构如图2所示。底座1与大臂2通过大臂驱动机构连接，大臂驱动机构包括大臂伺服电机51、大臂谐波减速器和大臂输出轴55。大臂谐波减速器包括大臂波发生器52、大臂柔轮53和大臂刚轮54。大臂伺服电机51固定于安装板，安装板与大臂刚轮54通过螺钉固定于底座轴承座11，底座轴承座11通过螺钉固定于底座1。大臂波发生器52与大臂伺服电机51连接，大臂柔轮53与大臂输出轴55连接。大臂输出轴55从底座1内向上穿出底座1，再穿过大臂2，联轴器座71通过螺钉固定于大臂2，大臂2下表面与大臂输出轴55的轴肩相配合。液压联轴器72沿着大臂输出轴55插入，直到与联轴器座71完全吻合，将液压联轴器72的螺钉拧紧，液压联轴器72即与大臂输出轴55固定连接。
工作时，大臂伺服电机51带动大臂波发生器52旋转，由于大臂刚轮54固定，因此大臂柔轮53旋转进而带动大臂输出轴55旋转。由于大臂输出轴55通过液压联轴器72及联轴器座71与大臂2连为一体，因此当大臂输出轴55旋转时，大臂2也随着旋转。
需要更换大臂2时，只需将液压联轴器72的螺钉拧松，液压联轴器72与大臂输出轴55的连接也随之松开，将液压联轴器72取出，将大臂2与联轴器座71一并取下，再换上带有联轴器座71的新的大臂，装上液压联轴器72并拧紧螺钉，即完成大臂2的更换。当无需快速更换时，可将液压联轴器72换成胀紧套。
实施例二 大臂与小臂的连接结构及小臂的快速更换操作。
大臂2与小臂3的连接结构如图3所示。大臂2与小臂3通过小臂驱动机构连接，小臂驱动机构包括小臂伺服电机61、小臂谐波减速器和小臂输出轴65。小臂谐波减速器包括小臂波发生器64、小臂柔轮62和小臂刚轮63。小臂伺服电机61固定于安装板，安装板与小臂柔轮62通过螺钉固定于电机减速器座66，电机减速器座66通过螺钉固定于小臂3。小臂波发生器64与小臂伺服电机61连接，小臂刚轮63与小臂输出轴65通过螺钉固定连接。小臂输出轴65从上往下穿过小臂3，再穿过大臂2，联轴器座71通过螺钉固定于大臂2，大臂2上表面与小臂输出轴65的轴肩相配合。液压联轴器72沿着小臂输出轴65插入，直到与联轴器座71完全吻合，将液压联轴器72的螺钉拧紧，液压联轴器72即与小臂输出轴65固定连接。
工作时，小臂伺服电机61带动小臂波发生器64旋转，由于小臂刚轮63与小臂输出轴65固定，小臂输出轴65又通过液压联轴器72及联轴器座71与大臂2连为一体，因此小臂柔轮62旋转进而通过电机减速器座66带动小臂输出轴65旋转。
需要更换小臂3时，只需将液压联轴器72的螺钉拧松，液压联轴器72与小臂输出轴65的连接也随之松开，将液压联轴器72取出，将小臂3与小臂驱动机构一并取下，再换上带有小臂驱动机构的新的小臂，装上液压联轴器72并拧紧螺钉，即完成小臂3的更换。当无需快速更换时，可将液压联轴器72换成胀紧套。
Claims (9)
1.一种大臂可快速更换的SCARA机械手，包括依次连接的底座、大臂、小臂和手腕，其特征在于，还包括相互配合的联轴器座和联轴器，所述底座与大臂通过大臂驱动机构连接，所述大臂驱动机构的大臂输出轴穿过大臂、联轴器座和联轴器，所述联轴器座与大臂连接，所述联轴器与大臂输出轴连接。
2.根据权利要求1所述的SCARA机械手，其特征在于，所述大臂驱动机构包括伺服电机、谐波减速器和大臂输出轴，所述谐波减速器包括波发生器、柔轮和刚轮，所述波发生器与伺服电机连接，所述柔轮与大臂输出轴连接，所述刚轮与底座固定连接。
3.根据权利要求1所述的SCARA机械手，其特征在于，所述大臂与小臂的连接端也设置有相互配合的联轴器座和联轴器，所述大臂与小臂通过小臂驱动机构连接，所述小臂驱动机构的小臂输出轴穿过小臂、大臂、联轴器座和联轴器，所述联轴器座与大臂连接，所述联轴器与小臂输出轴连接。
4.根据权利要求1所述的SCARA机械手，其特征在于，所述联轴器为液压联轴器。
5.根据权利要求2所述的SCARA机械手，其特征在于，所述伺服电机为直驱电机。
6.一种小臂可快速更换的SCARA机械手，包括依次连接的底座、大臂、小臂和手腕，其特征在于，还包括相互配合的联轴器座和联轴器，所述大臂与小臂通过小臂驱动机构连接，所述小臂驱动机构的小臂输出轴穿过小臂、大臂、联轴器座和联轴器，所述联轴器座与大臂连接，所述联轴器与小臂输出轴连接。
7.根据权利要求6所述的SCARA机械手，其特征在于，所述小臂驱动机构包括伺服电机、谐波减速器和小臂输出轴，所述谐波减速器包括波发生器、柔轮和刚轮，所述波发生器与伺服电机连接，所述刚轮与小臂输出轴连接，所述柔轮与小臂固定连接。
8.根据权利要求6所述的SCARA机械手，其特征在于，所述联轴器为液压联轴器。
9.根据权利要求7所述的SCARA机械手，其特征在于，所述伺服电机为直驱电机。
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