CN104723329A - 一种用于装配紧固件的机械手臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于装配紧固件的机械手臂，包括依次转动连接的底座、腰部、大臂、肩部、小臂和手腕部，还包括用于装配紧固件的装配工具，装配工具并为可旋转的设置于所述手腕部上。本发明的用于装配紧固件的机械手臂，灵活度高，具有六个自由度，可以自动完成紧固件的装配工作，从而可大程度减轻装配工人的工作量，同时可大程度提高生产效率；本机械手臂机械结构紧凑、高效、灵活，维护方便。

Description

一种用于装配紧固件的机械手臂

技术领域

本发明属于工业机器人技术领域，具体地说，本发明涉及一种用于装配标准紧固件的机械手臂。

背景技术

机械手臂是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置，工业机械手是工业机器人的一个重要分支。在现代生产过程中，机械手臂被广泛地运用于自动生产线中，机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。在现今的生活上，科技日新月异的进展之下，机械人手臂与人类的手臂最大区别就在于灵活度与耐力度，即机械手的最大优势是可以重复地做同一动作而不知疲倦。

在工业制造领域中，工业机器人主要运用于自动化生产线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配及物流系统的搬运、包装等工作。在装配生产线中，标准紧固件的装配一般都是由工人来完成，标准紧固件的装配是一项重复性极强且单调的工作，工人在完成这项工作时很容易产生疲劳且效率较低。

发明内容

本发明提供一种用于装配紧固件的机械手臂，目的是减轻工人的工作量，提高工作效率。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于装配紧固件的机械手臂，包括依次转动连接的底座、腰部、大臂、肩部、小臂和手腕部，还包括用于装配紧固件的装配工具，装配工具并为可旋转的设置于所述手腕部上。

所述底座包括底座箱体、可旋转的设置于底座箱体内的底座主轴和用于对底座主轴提供驱动力的驱动器四，所述腰部与底座主轴连接。

所述驱动器四为电动机，驱动器四通过蜗轮蜗杆机构与所述底座主轴连接。

所述驱动器四的轴线与所述底座主轴的相垂直。

所述底座还包括底盘、设在底盘上的底座下轴套和设在所述底座箱体上的底座上轴套，底座箱体位于底盘上方且两者相连接，所述底座主轴穿过底座上轴套和底座下轴套，所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮与底座下轴套之间设有推力球轴承，蜗轮并位于底座上轴套与推力球轴承之间。

所述腰部通过轴接盘与底座主轴的上端连接。

所述腰部包括与所述底座主轴连接的腰转体、可旋转的设置于腰转体内的腰轴和用于对腰轴提供驱动力的驱动器三，所述大臂的下端与腰轴连接。

所述驱动器三为设在所述腰转体上的电动机，驱动器三的主轴与所述腰轴为同轴连接。

所述腰轴的轴线所在平面与所述底座主轴的轴线所在平面相垂直。

所述腰轴为空心轴，所述驱动器三的主轴插入腰轴内，并通过键与腰轴一端连接，所述大臂的下端与腰轴另一端连接。

所述大臂的下端设有方形的凸台，所述腰轴的端面中心设有让凸台嵌入且与凸台紧密配合的方形槽。

所述肩部包括与所述小臂连接的肩体、设置于肩体内的肩轴和用于对肩体提供驱动力的驱动器二，所述大臂的上端与肩轴连接。

所述驱动器二为设在所述肩体上的电动机。

所述肩轴的轴线所在平面与所述腰轴的轴线所在平面相平行。

所述肩轴为空心轴，所述驱动器二的主轴插入肩轴内，并通过键与肩轴一端连接，所述大臂的上端与腰轴另一端连接。

所述大臂的上端设有另一方形的凸台，所述肩轴的端面中心设有让该凸台嵌入且与该凸台紧密配合的另一方形槽。

所述小臂包括与所述肩体连接的小臂体、设置于小臂体内的臂部传动轴和与臂部传动轴连接的驱动器一，小臂体并与所述手腕部连接，驱动器一产生的动力经臂部传动轴传递至手腕部。

所述驱动器一为设在所述肩体上的电动机，驱动器一的主轴与所述臂部传动轴相平行。

所述小臂体内的臂部传动轴包括同轴设置的小臂轴一、小臂轴二和小臂轴三，小臂轴一位于小臂轴二的中心孔中，小臂轴二位于小臂轴三的中心孔中，小臂轴一、小臂轴二和小臂轴三通过齿轮传动机构分别与一个所述驱动器一连接。

所述手腕部包括与所述小臂连接的腕部架、可旋转的设置于腕部架上的腕关节一、与腕关节一连接的腕关节二和可旋转的设置于腕关节二上的腕关节三，所述装配工具为可旋转的设置于腕关节三上。

所述腕关节一包括腕部体一、腕部轴一和腕部轴五，腕部体一通过腕部轴一和腕部轴五与所述腕部架连接，腕部轴一和腕部轴五并为同轴设置，所述小臂内部设置的臂部传动轴经齿轮传动机构与腕部体一连接，将动力传递至腕部体一。

所述小臂内的臂部传动轴包括同轴设置的小臂轴一、小臂轴二和小臂轴三，小臂轴一位于小臂轴二的中心孔中，小臂轴二位于小臂轴三的中心孔中，小臂轴一、小臂轴二和小臂轴三分别由一个驱动器一提供驱动力，小臂轴三通过锥齿轮传动机构一与所述腕部体一连接，锥齿轮传动机构一的主动锥齿轮设在小臂轴三上，从动锥齿轮套设在所述腕部轴五上，且该从动锥齿轮与腕部体一固定连接。

所述小臂轴一通过锥齿轮传动机构二与所述腕部轴五连接，锥齿轮传动机构二的主动锥齿轮设在小臂轴一上，从动锥齿轮设在腕部轴五上。

所述小臂轴二通过锥齿轮传动机构三与所述腕部轴一连接，锥齿轮传动机构三的主动锥齿轮设在小臂轴二上，从动锥齿轮设在腕部轴一上。

所述腕关节二包括与所述腕部体一连接的腕部体二和设置于腕部体二内的腕部传动轴，所述腕关节三为可旋转的设置于腕部体二上，且与腕部传动轴连接，腕部传动轴并通过齿轮传动机构与所述腕部轴一和所述腕部轴五连接。

所述腕部传动轴包括同轴设置的腕部轴四和腕部轴八，腕部轴八位于腕部轴四的中心孔中，腕部轴四和腕部轴八分别通过齿轮传动机构与所述腕部轴一和所述腕部轴五连接。

所述腕部轴四通过锥齿轮传动机构四和设在所述腕部体一上的圆柱齿轮传动机构一与所述腕部轴一连接。

所述腕部轴八通过锥齿轮传动机构五和设在所述腕部体一上的圆柱齿轮传动机构二与所述腕部轴五连接。

所述腕关节三包括与所述腕部轴四连接的腕部体三和设置于腕部体三内的腕部轴九，腕部体三的旋转中心线与腕部轴四的轴线为同一直线，所述装配工具与腕部轴九连接，所述腕部轴八并通过齿轮传动机构与腕部轴九连接。

所述腕部轴八通过锥齿轮传动机构六与所述腕部轴九连接，锥齿轮传动机构六的主动锥齿轮设在腕部轴八上，从动锥齿轮设在腕部轴九上。

所述腕部轴四通过键与所述腕部体三连接。

所述装配工具为手枪钻或冲击钻。

本发明的用于装配紧固件的机械手臂，灵活度高，具有六个自由度，可以自动完成紧固件的装配工作，从而可大程度减轻装配工人的工作量，同时可大程度提高生产效率；本机械手臂机械结构紧凑、高效、灵活，维护方便。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明机械手臂的原理图；

图2是本发明机械手臂的结构示意图；

图3是本发明机械手臂的主视图；

图4是图3中A处放大图；

图5是图3中B处放大图；

图6是本发明机械手臂的左视图；

图7是图6中C处放大图；

图8是图6中D处放大图；

图9是本发明机械手臂的俯视图；

图10是图9中E处放大图；

图11是图9中F处放大图；

图12是本发明机械手臂的后视图；

图13是腕部架与腕部体一的装配图；

图14是腕部架的结构示意图；

图15是腕部体一的结构示意图；

图中标记为：

1、键；2、腕部体一；201、腕转体；202、连接耳一；203、腔体；3、键；4、腕部轴三；5、腕部架；501、腕部法兰盘；502、连接耳二；503、连接杆；504、避让槽；6、腕部轴二；7、调整片；8、螺钉；9、深沟球轴承；10、腕部轴一；11、轴端盖；12、调整片；13、锥齿轮；14、锥齿轮；15、圆锥滚子轴承；16、圆锥滚子轴承；17、锥齿轮；18、圆锥滚子轴承；19、圆柱直齿轮；20、圆柱直齿轮；21、圆柱直齿轮；22、轴端盖；23、深沟球轴承；24、圆锥滚子轴承；25、圆锥滚子轴承26、销27、小臂轴三28、小臂轴二；29、小臂轴一；30、键；31、键；32、销；33、螺钉；34、销；35、调整片；36、腕部轴五；37、圆锥滚子轴承；38、轴簧；39、圆锥滚子轴承；40、圆锥滚子轴承；41、深沟球轴承；42、轴簧；43、腕部轴六；44、腕部轴七；45、螺钉；46、键；47、腕部轴四；48、腕部轴八；49、装配工具；50、卡簧；51、圆柱滚子轴承；52、底座下轴套；53、推力球轴承；54、蜗轮；55、键；56、卡簧；57、销；58、双列圆柱滚子轴承；59、底座主轴；60、轴接盘；61、螺钉；62、驱动器一；63、螺钉；64、肩体上盖；65、小臂体；66、调整片；67、腕部下盖；68、轴簧；69、端盖；70、键；71、键；72、腕部轴九；73、键；74、键；75、肩体；76、圆锥滚子轴承；77、圆锥滚子轴承；78、肩轴；79、圆锥滚子轴承；80、螺钉；81、腰轴；82、腰转体；83、底座箱体；84、蜗杆；85、蜗杆轴承盖；86、圆锥滚子轴承；87、驱动器四；88、键；89、连接盘；90、螺钉；91、正锁紧螺母；92、驱动器三；93、肩部下壳体；94、反锁紧螺母；95、腰盖；96、圆锥滚子轴承；97、销；98、螺钉；99、肩体下盖；100、正锁紧螺母；101、驱动器二；102、反锁紧螺母；103、螺钉；104、连接平板；105、腕部体三；106、腕部体二；107、螺钉；108、腕部上盖；109、端盖；110、销；111、腕部侧盖；112、螺钉；113、螺钉；114、上壳；115、下壳；116、大臂；117、底座上轴套；118、底座旁盖；119、底盘；120、底座；121、腰部；122、肩部；123、小臂；124、腕关节一；125、腕关节二；126、腕关节三；127、肩部上壳体。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1至图15所示，本发明提供了一种用于装配紧固件的机械手臂，包括依次转动连接的底座120、腰部121、大臂116、肩部122、小臂123和手腕部，还包括用于装配紧固件的装配工具49，装配工具49并为可旋转的设置于手腕部上。本机械手臂具有六个自由度，灵活度高，可以自动完成紧固件的装配工作。

具体地说，如图3和图4所示，底座120包括底盘119、底座箱体83、可旋转的设置于底座箱体83内的底座主轴59和用于对底座主轴59提供驱动力的驱动器四87，腰部121与底座主轴59连接。

如图3和图4所示，底盘119的外围圆周上设有螺纹孔、螺栓孔和销孔，底盘119通过螺钉和定位销固定在工作位置上。底盘119位于底座箱体83的底部，底座箱体83通过螺钉和定位销与底盘119固定连接。底座箱体83和底座主轴59均为竖直设置，底座箱体83为内部中空的壳体结构，底座箱体83内部并设有与驱动器四87和底座主轴59连接的传动机构。驱动器四87优选为电动机，传动机构优选为蜗轮蜗杆机构，驱动器四87通过蜗轮蜗杆机构与底座主轴59连接。驱动器四87固定安装在底座箱体83上，驱动器四87的主轴插入底座箱体83内，蜗轮蜗杆机构的蜗杆84与驱动器四87的主轴固定连接，蜗轮蜗杆机构的蜗轮54套设在底座主轴59上，且通过键55与底座主轴59连接，驱动器四87的轴线与底座主轴59的轴线在空间上为相垂直的。驱动器四87运转时，通过蜗轮蜗杆机构将动力传递至底座主轴59，驱动底座主轴59转动，从而带动位于底座120上方的部件摆动。

如图3和图4所示，底盘119的中心设有圆形通孔，用于配合底座下轴套52；底座下轴套52用于安放配合圆柱滚子轴承51和推力球轴承53，推力球轴承53用于承载底座主轴59的轴向力，圆柱滚子轴承51与底座主轴59上端的双列圆柱滚子轴承58承载底座主轴的径向力，圆柱滚子轴承51的下方设有卡簧50，推力球轴承53位于蜗轮54与底座下轴套52之间，蜗轮54并位于底座上轴套117与推力球轴承53之间。双列圆柱滚子轴承58与底座上轴套117配合，底座上轴套117嵌入底座箱体83上端所设的孔中且通过螺钉固定在底座箱体83上。如图7所示，蜗杆84通过圆锥滚子轴承86装配在底座旁盖118上，底座旁盖118通过螺钉和定位销与底座箱体83连接。

如图3所示，底座主轴59穿过底座上轴套117和底座下轴套52，底座主轴59并为空心轴，有利于散热。

如图6和图7所示，腰部121包括与底座主轴59连接的腰转体82、可旋转的设置于腰转体82内的腰轴81和用于对腰轴81提供驱动力的驱动器三92，大臂116呈长条形，大臂116的下端与腰轴81连接。

如图6和图7所示，腰转体81通过轴接盘60与底座主轴59的上端连接，构成旋转关节，为本机械手臂的第一个关节；轴接盘60通过螺钉和定位销与底座主轴59固定连接，腰转体81通过螺钉61与轴接盘60固定连接。腰轴81通过两个圆锥滚子轴承79装配在腰转体82内部，腰轴81由驱动器三92驱动旋转，形成本机械手臂的第二个关节。

如图6和图7所示，驱动器三92为设在腰转体81上的电动机，驱动器三92的主轴与腰轴81为同轴连接。驱动器三92固定安装在腰转体81上，腰轴81为空心轴，一方面有利于散热，另一方面便于与驱动器三92和大臂116进行连接。驱动器三92的主轴插入腰轴81的内孔中，且通过键93与腰轴81连接。驱动器三92运转时，可驱动腰轴81同步转动，从而带动大臂116摆动。腰轴81朝向大臂116的端面中心处设有一方形槽，大臂116的下端设有一方形的凸台，该凸台嵌入腰轴81上的方形槽中，凸台并与方形槽紧密配合。因此，大臂116与腰部121的装配精度是靠腰轴81上的方形槽和大臂116下端的方凸台实现的，大臂116与腰轴81之间并通过螺钉80固定连接。

如图6和图8所示，肩部122主要包括与小臂123连接的肩体75、设置于肩体75内的肩轴76和用于对肩轴76提供驱动力的驱动器二101，大臂116的上端与肩轴76固定连接。驱动器二101优选为电动机，驱动器二101与肩体75和肩轴76连接。肩轴78为空心轴，一方面有利于散热，另一方面便于与大臂116进行连接。肩轴78朝向大臂116的端面中心处设有一方形槽，大臂116的上端也设有一方形的凸台，该凸台嵌入肩轴78上的方形槽中，凸台并与方形槽紧密配合。因此，大臂116与肩部122的装配精度是靠肩轴78上的方形槽和大臂116上端的方凸台实现的，大臂116与肩轴78之间并通过螺钉固定连接。

肩部122与大臂116和驱动器二101之间的连接如同本领域技术人所公知的那样，如图8所示，肩体75具有套设在肩轴76上的肩部下壳体93和与肩部下壳体93固定连接的肩体下盖99，肩体下盖99将肩部下壳体93的一端封闭。肩部下壳体93通过两个圆锥滚子轴承76、77装配在肩轴76上，肩体75由驱动器二101提供驱动力，驱动器二101的动力输出端与肩体下盖99连接，形成本机械手臂的第三个关节。驱动器二101的轴线与驱动器三92的轴线相平行，驱动器二101运转时，可驱动肩体75摆动。

作为变形实施方案，肩部122与大臂116和驱动器二101之间的连接也可以通过谐波减速器实现，大臂116与谐波减速器的柔轮通过螺钉2固定连接，肩部122与谐波减速器的刚轮通过螺钉固定连接，驱动器二101通过螺钉固定安装在肩部122上，驱动器二101的主轴与谐波减速器的波发生器通过固定连接，主轴带动波发生器旋转，通过谐波减速器的柔轮和刚轮的错齿运动，在谐波减速器上安装的肩部122，以谐波减速器的中心部为转动中心在驱动器二101的作用下带动肩部122及肩部122上的零件相对于大臂116转动。

如图9和图10所示，小臂123包括与肩体75连接的小臂体65、设置于小臂体65内的臂部传动轴和与臂部传动轴连接的驱动器一62，小臂体65并与手腕部连接，驱动器一62产生的动力经臂部传动轴传递至手腕部。

如图10所示，肩体75的上端具有与肩部下壳体93固定连接的肩部上壳体127和与肩部上壳体127固定连接的肩体上盖64，肩部上壳体127并与肩体上盖64拼合形成内部可容纳与臂部传动轴和驱动器一62连接的传动机构的封闭空腔。小臂体65通过销26和螺钉与肩部上壳体127固定连接。驱动器一62优选为固定安装在肩体上盖64上的电动机，驱动器一62的主轴插入空腔内部，与传动机构连接，驱动器一62的主轴并与臂部传动轴相平行。

如图10和图11所示，小臂体65为内部中空的圆柱形构件，一端通过法兰盘与肩部上壳体127固定连接，另一端通过法兰盘与手腕部连接。小臂体65的中心孔中所设的臂部传动轴包括同轴设置的小臂轴一29、小臂轴二28和小臂轴三27，小臂轴二28和小臂轴三27均为空心轴，小臂轴一29通过圆锥滚子轴承24设置于小臂轴二28的中心孔中，小臂轴二28通过圆锥滚子轴承25、15设置于小臂轴三27的中心孔中，小臂轴三27通过圆锥滚子轴承18、16设置于小臂体65的中心孔。小臂轴一29、小臂轴二28和小臂轴三27通过齿轮传动机构分别与一个驱动器一62连接。驱动器一62的轴线与小臂轴一29、小臂轴二28和小臂轴三27的轴线相平行，各个驱动器一62分别通过圆柱齿轮传动机构与小臂轴一29、小臂轴二28和小臂轴三27连接，具体的，如图10所示，小臂轴一29的端部设有一个圆柱直齿轮21，小臂轴二28的端部设有一个圆柱直齿轮22，小臂轴三27的端部设有一个圆柱直齿轮19，各个驱动器一62的主轴上设有分别与圆柱直齿轮21、圆柱直齿轮22和圆柱直齿轮19啮合的圆柱直齿轮，从而各个驱动器一62能够分别驱动小臂轴一29、小臂轴二28和小臂轴三27转动。

如图5和图11所示，手腕部包括与小臂体65固定连接的腕部架5、可旋转的设置于腕部架5上的腕关节一124、与腕关节一124连接的腕关节二125和可旋转的设置于腕关节二125上的腕关节三126，装配工具49为可旋转的设置于腕关节三126上。小臂轴一29、小臂轴二28、小臂轴三27分别是腕关节三126、腕关节二125、腕关节一124三个关节的传动轴，在驱动器一62的作用下，各个关节部位可作相应的旋转动作，并使装配工具49能够旋转。

具体的，如图11所示，腕关节一124包括腕部体一2、腕部轴一10和腕部轴五36，腕部体一2通过腕部轴一10和腕部轴五36与腕部架5连接，腕部轴一10和腕部轴五36并为同轴设置，小臂内部设置的小臂轴三27经齿轮传动机构与腕部体一2连接，将动力传递至腕部体一2。

如图11所示，小臂轴三27是通过锥齿轮传动机构一与腕部体一2连接，锥齿轮传动机构一的主动锥齿轮17通过键30固定在小臂轴三27的端部，从动锥齿轮通过圆锥滚子轴承39设在腕部轴五36上，且该从动锥齿轮通过销34和螺钉与腕部体一2固定连接。在驱动器一62的作用下，小臂轴三27转动，通过锥齿轮传动机构一带动腕部体一2以及腕部体一2的零件相对于腕部架5转动。

如图11所示，小臂轴一29通过锥齿轮传动机构二与腕部轴五36连接，将动力传递至腕部轴五36，该锥齿轮传动机构二的主动锥齿轮13通过键固定在小臂轴一29的端部，与主动锥齿轮13啮合的从动锥齿轮通过键固定在腕部轴五36的端部，腕部轴五36的端部并设有用于从动锥齿轮轴向限位的螺钉33。腕部轴五36通过圆锥滚子轴承37和圆锥滚子轴承39支撑在腕部架5和腕部体一2上，在驱动器一62的作用下，小臂轴一29转动，通过锥齿轮传动机构二带动腕部轴五36转动。

如图11所示，小臂轴二28通过锥齿轮传动机构三与腕部轴一10连接，将动力传递至腕部轴一10，该锥齿轮传动机构三的主动锥齿轮14通过键31固定在小臂轴二28的端部，与主动锥齿轮14啮合的从动锥齿轮通过键固定在腕部轴一10的端部，腕部轴一10的端部并设有用于从动锥齿轮轴向限位的螺钉8。腕部轴一10通过圆锥滚子轴承和深沟球轴承9支撑在腕部架5和腕部体一2上，在驱动器一62的作用下，小臂轴二28转动，通过锥齿轮传动机构三带动腕部轴一10转动。

腕部架5的结构如图13和图14所示，作为优选的，腕部架5包括与小臂体65端部的法兰盘固定连接的腕部法兰盘501、与腕部法兰盘501固定连接的两个连接耳二502以及与两个连接耳二502固定连接的连接杆503。两个连接耳二502设在腕部法兰盘501的同一侧且为相平行，连接杆503位于两个连接耳二502之间，与两个连接耳二502连接，可以提高腕部架5的整体强度。两个连接耳二502为相对设置，中间形成容纳臂部传动轴和、臂部传动轴端部设置的主动锥齿轮以及腕部轴五36、腕部轴一10端部设置的从动锥齿轮的空腔，腕部法兰盘501上并设有让尺寸最大的主动锥齿轮17穿过的通孔，两个连接耳二502上分别设有让腕部轴五36、腕部轴一10穿过的通孔，两个通孔并为同轴。

如图13和图14所示，由于与主动锥齿轮17啮合的从动锥齿轮位于连接耳二502的外侧，因此在各个连接耳二502上靠近腕部法兰盘501的位置处设有一避让槽504，该避让槽504为贯穿连接耳二502的通槽，从而确保主动锥齿轮17从两侧的避让槽504中露出，与腕部体一2上的从动锥齿轮保持啮合。

如图12所示，由于腕部架5为敞开的结构，为了实现密封，在腕部架5上还设有上壳114和下壳115，上壳114和下壳115拼合形成可以容纳连接耳二502和连接杆503的壳体，该壳体在一端具有开口，壳体在开口端与腕部法兰盘501固定连接。

如图5和图11所示，腕关节二125包括与腕部体一2固定连接的腕部体二106和设置于腕部体二106内的腕部传动轴，腕关节三126为可旋转的设置于腕部体二106上，且与腕部传动轴连接，腕部传动轴并通过齿轮传动机构与腕部轴一10和腕部轴五36连接，使驱动器一62产生的动力能够传递至腕关节三126。

如图11所示，腕部传动轴包括同轴设置的腕部轴四47和腕部轴八48，腕部体二106为内部中空的圆柱形构件，在端部通过法兰盘与腕部体一2固定连接。腕部轴八48通过轴承设置于腕部轴四47的中心孔中，腕部轴四47通过轴承设置于腕部体二106的中心孔中。

如图11所示，腕部轴四47和腕部轴八48分别通过齿轮传动机构与腕部轴一10和腕部轴五36连接。具体的，腕部轴四47通过锥齿轮传动机构四和设在腕部体一2上的圆柱齿轮传动机构一与腕部轴一10连接。圆柱齿轮传动机构一为二级齿轮传动机构，相应在腕部体一2上设有与腕部轴一10相平行的腕部轴二6和腕部轴三4，腕部轴二6位于腕部轴三4和腕部轴一10之间。锥齿轮传动机构四的主动锥齿轮通过键1固定在腕部轴三4的端部，锥齿轮传动机构四的从动锥齿轮通过定位销和螺钉与腕部轴四47的端部固定连接。圆柱齿轮传动机构一包括设在腕部轴一10、腕部轴二6和腕部轴三4上且为依次啮合的三个圆柱直齿轮，腕部轴一10在旋转时，通过圆柱齿轮传动机构一和锥齿轮传动机构四驱动腕部轴四47转动。

如图11所示，腕部轴八48通过锥齿轮传动机构五和设在腕部体一2上的圆柱齿轮传动机构二与腕部轴五36连接。圆柱齿轮传动机构二也为二级齿轮传动机构，相应在腕部体一2的另一侧部设有与腕部轴五36相平行的腕部轴六43和腕部轴七44，腕部轴六43位于腕部轴七44和腕部轴五36之间。锥齿轮传动机构五的主动锥齿轮通过键固定在腕部轴七44的端部，锥齿轮传动机构五的从动锥齿轮通过键46与腕部轴八48的端部固定连接。圆柱齿轮传动机构二包括设在腕部轴五36、腕部轴六43和腕部轴七44上且为依次啮合的三个圆柱直齿轮，腕部轴五36在旋转时，通过圆柱齿轮传动机构一和锥齿轮传动机构五驱动腕部轴八48转动。

腕部体一2的结构如图13和图15所示，腕部体一2包括腕转体201和与腕转体201固定连接的两个连接耳一202，腕转体201为内部中空的矩形结构，两个连接耳一202设在腕转体201的同一侧且为相平行，两个腕转体201中间形成容纳腕部架5的空间，与主动锥齿轮17啮合的从动锥齿轮固定在其中一个连接耳一202的侧面，且两个连接耳一202上设有支撑腕部轴一10、腕部轴二6、腕部轴三4、腕部轴五37、腕部轴六43和腕部轴七44穿过的通孔。腕转体201内部具有容纳锥齿轮传动机构四和锥齿轮传动机构五的腔体203，腕部轴七44和腕部轴三4并插入该腔体203中。腕部体一2的两侧相对的外侧面设有分别容纳圆柱齿轮传动机构一和圆柱齿轮传动机构二的腔体，且腕部体一2的两侧腔体由腕部侧盖111封闭。

如图5所示，腕关节三126包括与腕部轴四47连接的腕部体三105和设置于腕部体三105内的腕部轴九72，腕部体三105的旋转中心线与腕部轴四47的轴线为同一直线，装配工具49与腕部轴九72连接，腕部轴八48并通过齿轮传动机构与腕部轴九72连接。腕部轴四47通过键70与腕部体三105连接，腕部体三105具有让腕部轴四47插入的孔，孔侧壁设有键槽。而且，腕部体二106的端部设有让腕部体三105插入的孔，腕部体三105通圆锥滚子轴承支撑在腕部体二106上。

如图5所示，腕部轴八48通过锥齿轮传动机构六与腕部轴九72连接，腕部体三105内部设有容纳锥齿轮传动机构六和腕部轴九72的空腔，锥齿轮传动机构六的主动锥齿轮通过键71固定在腕部轴八48的端部，锥齿轮传动机构六的从动锥齿轮通过键74固定在腕部轴九72的端部，腕部轴九72的端部并设有用于从动锥齿轮轴向限位的螺钉。

如图5所示，腕部轴九72通过圆锥滚子轴承支撑在腕部体三105和腕部下盖67上，腕部下盖67用于封闭腕部体三105的开口端，腕部轴九72的一端并从腕部体三105的另一开口端伸出，腕部轴九72的伸出端通过连接平板104与装配工具49连接成一体。在腕部轴四47转动时，可带动腕部体三105及其上的零件同步转动；在腕部轴八48转动时，可通过锥齿轮传动机构六驱动腕部轴九72转动，腕部轴九72并带动装配工具同步转动。

上述主要由与小臂体65固定连接的腕部架5、可旋转的设置于腕部架5上的腕关节一124、与腕关节一124连接的腕关节二125和可旋转的设置于腕关节二125上的腕关节三126构成的手腕部，为同轴心式三自由度结构，灵活度高，通用性强，手腕作业空间范围大，其中腕关节二125和腕关节三126的旋转范围不受限制，即旋转范围能够为0°～360°，很大程度地提高机械手的灵活度和通用性。本机械手臂的腕部采用同轴心式三自由度手腕，还具有自动对心的功能，即其本身精度高，作业精度也高。

本机械手臂装配的紧固件主要为标准件，如螺钉、螺栓或螺母等，相应用于装配紧固件的装配工具49可以为手枪钻、冲击钻等回转类的工具，可将紧固件旋紧到相应安装位置处，装配工具49并通过螺钉安装在连接平板104上，方便拆卸更换。装配工具49的结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述。

本机械手臂的各个关节处的部件通过螺钉连接，为易于拆卸的结构，从而大大降低了机械手臂的维护难度，大幅度降低机械臂的维护成本；本机械臂作业空间范围大，可装配大型零部件上的标准紧固件；本机械臂可大程度减轻装配工人的工作量，同时可大程度提高企业的生产效率。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于装配紧固件的机械手臂，包括依次转动连接的底座、腰部、大臂、肩部、小臂和手腕部，其特征在于：还包括用于装配紧固件的装配工具，装配工具并为可旋转的设置于所述手腕部上。

2.根据权利要求1所述的用于装配紧固件的机械手臂，其特征在于：所述底座包括底座箱体、可旋转的设置于底座箱体内的底座主轴和用于对底座主轴提供驱动力的驱动器四，所述腰部与底座主轴连接。

3.根据权利要求2所述的用于装配紧固件的机械手臂，其特征在于：所述驱动器四为电动机，驱动器四通过蜗轮蜗杆机构与所述底座主轴连接。

4.根据权利要求3所述的用于装配紧固件的机械手臂，其特征在于：所述驱动器四的轴线与所述底座主轴的相垂直。

5.根据权利要求3或4所述的用于装配紧固件的机械手臂，其特征在于：所述底座还包括底盘、设在底盘上的底座下轴套和设在所述底座箱体上的底座上轴套，底座箱体位于底盘上方且两者相连接，所述底座主轴穿过底座上轴套和底座下轴套，所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮与底座下轴套之间设有推力球轴承，蜗轮并位于底座上轴套与推力球轴承之间。

6.根据权利要求5所述的用于装配紧固件的机械手臂，其特征在于：所述腰部通过轴接盘与底座主轴的上端连接。

7.根据权利要求2所述的用于装配紧固件的机械手臂，其特征在于：所述腰部包括与所述底座主轴连接的腰转体、可旋转的设置于腰转体内的腰轴和用于对腰轴提供驱动力的驱动器三，所述大臂的下端与腰轴连接。

8.根据权利要求7所述的用于装配紧固件的机械手臂，其特征在于：所述驱动器三为设在所述腰转体上的电动机，驱动器三的主轴与所述腰轴为同轴连接。

9.根据权利要求7所述的用于装配紧固件的机械手臂，其特征在于：所述腰轴的轴线所在平面与所述底座主轴的轴线所在平面相垂直。

10.根据权利要求7或8或9所述的用于装配紧固件的机械手臂，其特征在于：所述腰轴为空心轴，所述驱动器三的主轴插入腰轴内，并通过键与腰轴一端连接，所述大臂的下端与腰轴另一端连接。