CN104669300A

CN104669300A - 机械手臂

Info

Publication number: CN104669300A
Application number: CN201510035524.9A
Authority: CN
Inventors: 魏征宇; 刘承宾; 潘河
Original assignee: Taiyuan Heavy Industry Co Ltd
Current assignee: Taiyuan Heavy Industry Co Ltd
Priority date: 2015-01-23
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2015-06-03

Abstract

本发明提出了一种机械手臂，包括底座、可转动地设于底座的摆臂、控制摆臂摆动速度的控制系统以及至少两个定位装置，至少两个定位装置分别设于机械手臂摆臂摆动至0°时的下方位置以及180°时的下方位置，每个定位装置包括支座、承载件以及锁紧件，支座设于底座上，且位于摆臂侧面的下方；承载件其顶面高度可上下调节地连接于支座，用以承载定位摆臂；锁紧件用以将承载件锁紧于支座。本发明提出的定位装置，通过承载件可上下调节地设于支座，并通过锁紧件锁紧定位的结构设计，使定位装置的调节更加方便。省去了原有结构例如聚氨酯缓冲垫的弹性缓冲结构，使承载件与机械手臂的摆臂的接触由弹性接触改进为刚性接触，进而使定位装置对摆臂的定位更加精确。

Description

机械手臂

技术领域

本发明涉及机械手臂技术领域，尤其涉及一种具有刚性接触结构的定位装置的机械手臂。

背景技术

现有的机械手臂通常需要在其摆臂下方安装定位装置。例如，如图1和图2所示，一种现有的液压驱动机械手1，其主要包括底座11以及安装在底座11上的摆臂12，其中底座11上安装有两个聚氨酯材质的缓冲垫13，且这两个缓冲垫13通过螺钉131紧固于底座11上。当摆臂12摆动至0°位置时(图1及图2分别表示摆臂12摆动至90°位置的状态)，摆臂12与其中一个缓冲垫13接触，起到一定的缓冲定位作用。当摆臂12摆动至180°时，摆臂12与另一个缓冲垫13接触，亦起到一定的缓冲定位作用。由于在生产过程中，需要调节定位装置即缓冲垫13的高度，因此在该液压驱动机械手1的结构中，对其缓冲垫13高度的调节方式为在缓冲垫13和底座11之间加设垫片132。

然而，上述结构存在以下缺点：通过加设或撤出垫片132以调节缓冲垫13高度的方法较繁琐，每次调节均需将螺钉131拆除，将缓冲垫13取下，加入或撤出相应的垫片132后，再将缓冲垫13通过螺钉131紧固安装于底座11。由于摆臂12摆动至0°和180°位置时要求定位精确，因此往往要多次调节缓冲垫13的高度，费时费力。另外，由于缓冲垫13为具有弹性的聚氨酯材质，其与摆臂12的接触即为弹性接触，因此在一定程度上影响了定位的精确度。

因此，克服现有技术的缺点，提供一种用于机械手摆臂的定位装置，以达到定位准确、调节方便、运行平稳的目的，从而提高摆臂的定位精确度和运动稳定性，已成为本领域内亟待解决的一大技术问题。

发明内容

本发明要解决现有技术中机械手臂的定位装置调节不便以及定位不准确的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提出的一种机械手臂，包括底座、可转动地设于所述底座的摆臂、控制所述摆臂的摆动速度的控制系统以及至少两个定位装置，至少两个所述定位装置分别设于所述机械手臂的摆臂摆动至0°时的下方位置以及180°时的下方位置，其中，每个所述定位装置包括支座、承载件以及锁紧件，所述支座设于所述底座上，且位于所述摆臂的侧面的下方；所述承载件其顶面高度可上下调节地连接于所述支座，用以承载定位所述摆臂；所述锁紧件用以将所述承载件锁紧于所述支座。

根据本发明的一实施方式，所述承载件为螺栓，所述支座内设有与所述螺栓螺接配合的螺纹。

根据另一实施方式，所述锁紧件为螺母，所述螺母螺接于所述螺栓上。

根据另一实施方式，所述支座内的螺纹以及所述螺栓的螺纹为细牙螺纹。

根据另一实施方式，所述控制系统包括液压马达以及比例阀，所述液压马达用以驱动所述摆臂摆动；所述比例阀用以控制由所述比例阀流向所述液压马达的液压油通流量，以控制所述摆臂的转动速度。

根据另一实施方式，所述控制系统控制所述摆臂的步骤如下：

a.当所述摆臂由0°位置摆动至一第一位置时，所述比例阀控制所述液压油通流量由零升高至一最大值X_max，所述摆臂的摆动速度由零升高至一最大速度V_max；

b.当所述摆臂由一第一位置摆动至一第二位置时，所述比例阀控制所述液压油通流量保持在所述最大值X_max，所述摆臂的摆动速度保持在所述最大速度V_max；

c.当所述摆臂由一第二位置摆动至一第三位置时，所述比例阀控制所述液压油通流量由所述最大值X_max降低至一最小值X_min，所述摆臂的摆动速度由所述最大速度V_max降低至一最小速度V_min；

d.当所述摆臂由一第三位置摆动至180°位置时，所述比例阀控制所述液压油通流量保持为所述最小值X_min，所述摆臂以所述最小速度V_min的摆动速度摆动直至与所述定位装置的承载件接触定位。

根据另一实施方式，所述液压油通流量的所述最小值X_min为所述最大值X_max的25％～50％。

根据另一实施方式，所述摆臂摆动速度的最小速度V_min为所述最大速度V_max的25％～50％。

根据另一实施方式，所述摆臂位于所述第一位置、第二位置及第三位置时对应的角度分别为α、β及γ，且0°＜α＜β＜γ≤180°。

根据另一实施方式，α为5°～25°，β为150°～175°，γ为176°～180°。

由上述技术方案可知，本发明提出的机械手臂的有益效果在于：本发明提出的定位装置，通过承载件可上下调节地设于支座，并通过锁紧件锁紧定位的结构设计，使定位装置的调节更加方便。当该定位装置安装于本发明提出的机械手臂时，省去了原有结构例如聚氨酯缓冲垫的弹性缓冲结构，使承载件与机械手臂的摆臂的接触由弹性接触改进为刚性接触，进而使定位装置对摆臂的定位更加精确。

附图说明

图1是一种现有的液压驱动机械手的结构示意图；

图2是图1的A向结构示意图；

图3是本发明提出的机械手臂的结构示意图；

图4是图3的B部分放大结构示意图，表示本发明提出的定位装置；

图5是图3的C向结构示意图；

图6a是本发明提出的机械手臂的摆臂处于0°定位状态的结构示意图；

图6b是本发明提出的机械手臂的摆臂处于180°定位状态的结构示意图；

图7是本发明提出的机械手臂的控制系统的原理图。

其中，附图标记说明如下：

1.液压驱动机械手；11.底座；12.摆臂；13.缓冲垫；131.螺钉；132.垫片；2.机械手臂；21.底座；22.轴座；23.摆臂；231.轴连接端；232.摆动端；24.转轴；25.定位装置；251.支座；252.螺栓；253.螺母；261.液压马达；262.比例阀。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。

图3～图5表示本发明提出的机械手臂2的一实施方式，如图3～图5所示，在本实施方式中，机械手臂2主要包括底座21、摆臂23、控制系统以及两个定位装置25。

如图3和图5所示，底座21上固定有一对轴座22，摆臂23通过一转轴24可转动地设于该轴座22上。在本实施方式中，摆臂23具有一轴连接端231以及一摆动端232。具体来说，摆动端232上安装有其他工作结构，轴连接端231即摆臂23与转轴24枢接的部分，轴连接端231的两侧面均为平面(为了便于描述与理解，定义如图6a所示的机械手臂2的摆臂23处于0°定位状态时，摆臂23与定位装置25接触的侧面为左侧面，如图6b所示的机械手臂2的摆臂23处于180°定位状态时，摆臂23与定位装置25接触的侧面为右侧面)，但并不以此为限。另外，机械手臂2的轴座22及摆臂23等亦可选用现有的其他结构。

两个定位装置25均设于底座21上，且其中一个定位装置25位于机械手臂2的摆臂23摆动至0°时的左侧面的下方位置，另一个定位装置25位于机械手臂2的摆臂23摆动至180°时的右侧面的下方位置。在本实施方式中，如图6a和图6b所示，两个定位装置25的设置位置进一步对应于摆臂23摆动至0°及180°时的轴连接端231的位置，但并不以此为限，在其他实施方式中，定位装置25亦可对应于摆臂23的其他部位。另外，如图5所示，摆臂23摆动至0°及180°时的两个对应位置处分别设置了一个定位装置25。但在其他方式中，每个对应位置处的定位装置25数量并不唯一，例如可分别设置两个定位装置25于上述两个位置，并且每个位置上的两个定位装置25的分布位置亦可灵活选择，并不以此为限。

如图4所示，在本实施方式中，定位装置25主要包括支座251、螺栓252以及螺母253。其中支座251设于摆臂23的下方对应于左侧面或右侧面的位置。支座251内设有与螺栓252螺接配合的螺纹。螺母253用以螺接于螺栓252上并对螺栓252进行锁紧定位。另外，支座251内的螺纹以及螺栓252的螺纹可选择但不限于细牙螺纹，以提高调节螺栓252的精度，进一步提升定位装置25对摆臂23的定位精确度。需要说明的是，以上结构中，螺栓252可由其他结构代替，用以提供一顶面可相对支座251上下升降的承载件的功能，并且，螺母253亦可由其他结构代替，用以提供一锁紧该承载件于支座251上的锁紧件。

通过上述结构，在对定位装置25进行调节时，无需将定位装置25拆下，仅需调节两个螺栓252的高度并利用两个螺母253进行紧固即可，使定位装置25的调节更加方便。当定位装置25安装于本发明提出的机械手臂2时，省去了原有结构例如聚氨酯缓冲垫的弹性缓冲结构，由于螺栓252与摆臂23均为刚性材质，因此使螺栓252与机械手臂2的摆臂23的接触由弹性接触改进为刚性接触，进而使定位装置25对摆臂23的定位更加精确。

如图7所示，控制系统包括液压马达261以及比例阀262。其中液压马达261用以驱动摆臂23摆动；比例阀262用以控制由比例阀261流向液压马达261的液压油通流量。

本发明提出的机械手臂2的控制系统在控制摆臂23时，

当摆臂23由0°位置摆动至一第一位置时，比例阀262控制液压油通流量由零升高至一最大值X_max，摆臂23的摆动速度由零升高至一最大速度V_max；

当摆臂23由一第一位置摆动至一第二位置时，比例阀262控制液压油通流量保持在最大值X_max，摆臂23的摆动速度保持在最大速度V_max；

当摆臂23由一第二位置摆动至一第三位置时，比例阀262控制液压油通流量由最大值X_max降低至一最小值X_min，摆臂23的摆动速度由最大速度V_max降低至一最小速度V_min；

当摆臂23由一第三位置摆动至180°位置时，比例阀262控制液压油通流量保持为最小值X_min，摆臂23以最小速度V_min的摆动速度摆动直至与定位装置25的承载件接触定位。

具体来说，摆臂23位于第一位置、第二位置及第三位置时对应的角度分别为α、β及γ，且0°＜α＜β＜γ≤180°。在本实施方式中，α＝10°，β＝170°，γ＝178°，但并不以此为限。在其他实施方式中，位于以上各位置时的摆臂23的角度可优选为：α为5°～25°，β为150°～175°，γ为176°～180°。对于不同结构以及不同应用领域的机械手臂，可灵活选择上述个位置的角度。

需要说明的是，由比例阀262控制调节流向液压马达261的液压油通流量可包括电压或电流，并不以此为限。并且，该液压油通流量可控制在0％～100％，或者是控制在0％～X％(X≤100)，当比例阀262控制流向液压马达261的液压油通流量由零升高至最大值X_max时，即由0％增至X％时，液压马达261驱动摆臂23的摆动速度由零升高至一最大速度V_max；当比例阀262控制流向液压马达261的液压油通流量由最大值X_max降低至最小值X_min时，即由X％降至X’％时(X’＜X)，液压马达261驱动摆臂23的摆动速度由最大速度V_max降低至一最小速度V_min。另外，上述液压油通流量的最小值X_min为其最大值X_max的25％～50％，并且，上述摆臂摆动速度的最小速度V_min为其最大速度V_max的25％～50％，均不以此为限。

由于本发明提出的机械手臂2的定位装置25与摆臂23的左侧面或右侧面的接触，由现有技术中的弹性接触变为刚性接触，因此上述提出的控制系统对摆臂23摆动速度的控制方式，使摆臂23平稳起步，高速摆过，并稳定减速进而以低速准确平稳地停靠定位于定位装置25。

虽已参照几个典型实施例描述了本发明的机械手臂，但应理解，所用的术语是说明和示例性的，而非限制性的。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离其构思或实质，因此，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的构思和范围内广泛地解释，故落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims

1.一种机械手臂(2)，包括底座(21)、可转动地设于所述底座(21)的摆臂(23)、控制所述摆臂(23)的摆动速度的控制系统以及至少两个定位装置(25)，至少两个所述定位装置(25)分别设于所述机械手臂(2)的摆臂(23)摆动至0°时的下方位置以及180°时的下方位置，其特征在于，每个所述定位装置(25)包括：

支座(251)，设于所述底座上，且位于所述摆臂(23)的侧面的下方；

承载件，其顶面高度可上下调节地连接于所述支座(251)，用以承载定位所述摆臂(23)；以及

锁紧件，用以将所述承载件锁紧于所述支座。

2.根据权利要求1所述的机械手臂(2)，其特征在于，所述承载件为螺栓(252)，所述支座(251)内设有与所述螺栓(252)螺接配合的螺纹。

3.根据权利要求2所述的机械手臂(2)，其特征在于，所述锁紧件为螺母(253)，所述螺母(253)螺接于所述螺栓(252)上。

4.根据权利要求2所述的机械手臂(2)，其特征在于，所述支座(251)内的螺纹以及所述螺栓(252)的螺纹为细牙螺纹。

5.根据权利要求1所述的机械手臂(2)，其特征在于，所述控制系统包括：

液压马达(261)，用以驱动所述摆臂(23)摆动；以及

比例阀(262)，用以控制由所述比例阀(262)流向所述液压马达(261)的液压油通流量，以控制所述摆臂(23)的摆动速度。

6.根据权利要求5所述的机械手臂(2)，其特征在于，

当所述摆臂(23)由0°位置摆动至一第一位置时，所述比例阀(262)控制所述液压油通流量由零升高至一最大值X_max，所述摆臂(23)的摆动速度由零升高至一最大速度V_max；

当所述摆臂(23)由一第一位置摆动至一第二位置时，所述比例阀(262)控制所述液压油通流量保持在所述最大值X_max，所述摆臂(23)的摆动速度保持在所述最大速度V_max；

当所述摆臂(23)由一第二位置摆动至一第三位置时，所述比例阀(262)控制所述液压油通流量由所述最大值X_max降低至一最小值X_min，所述摆臂(23)的摆动速度由所述最大速度V_max降低至一最小速度V_min；

当所述摆臂(23)由一第三位置摆动至180°位置时，所述比例阀(262)控制所述液压油通流量保持为所述最小值X_min，所述摆臂(23)以所述最小速度V_min的摆动速度摆动直至与所述定位装置(25)的承载件接触定位。

7.根据权利要求6所述的机械手臂(2)，其特征在于，所述液压油通流量的所述最小值X_min为所述最大值X_max的25％～50％。

8.根据权利要求7所述的机械手臂(2)，其特征在于，所述摆臂(23)摆动速度的最小速度V_min为所述最大速度V_max的25％～50％。

9.根据权利要求6所述的机械手臂(2)，其特征在于，所述摆臂(23)位于所述第一位置、第二位置及第三位置时对应的角度分别为α、β及γ，且0°＜α＜β＜γ≤180°。

10.根据权利要求9所述的机械手臂(2)，其特征在于，α为5°～25°，β为150°～175°，γ为176°～180°。