CN105437225A - 一种六自由度机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业机械手技术领域，具体公开了一种六自由度机械手，其具有六级传动机构，在其第三级摆动机构中，丝杠螺母包括并排设置的螺母一与螺母二，该双螺母机构使丝杠螺母正反转过程中均无间隙，使得机械手的整体刚性较好；在其第一级旋转机构、第二级旋转机构、第四级旋转机构及第五级旋转机构中，均采用蜗轮蜗杆减速器，其中蜗杆的齿厚自蜗杆的连接电机端沿轴向逐步增大，该结构通过齿厚的变化自动调节背隙精度，有助于提升六自由度机械手的刚性；此外，第六级旋转机构采用的摩擦行星减速器，其固定柔轮、行星柔轮、柔性圆筒与输入轴之间只做纯滚动利用摩擦力传递扭矩，没有传动间隙，有助于提高本实施例六自由度机械手的刚性。

Description

一种六自由度机械手

技术领域

本发明涉及工业机械手技术领域，具体涉及一种六自由度机械手。

背景技术

工业制造加工企业广泛采用工业机器人是目前至将来的发展趋势，工业机器人的应用不仅可以提高产品的产量与品质，而且有效改善了劳动环境，减轻了劳动强度，对保障人身安全、提高生产效率具有重要的意义。目前各种类型的工业机械手在各行各业中发挥着其优势，但一些多自由度机械手存在着刚性不足的缺陷，致使机械手的寿命与精确性较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种刚性较好的六自由度机械手。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种六自由度机械手，包括：

第一级旋转机构，该第一级旋转机构包括底座一、减速器一、电机一及输出轴一，所述减速器一设于底座一上，所述电机一与减速器一的输入端连接，所述输出轴一与减速器一的输出端连接；

第二级旋转机构，该第二级旋转机构包括底座二、减速器二、电机二及输出轴二，所述底座二与输出轴一固定连接，所述输出轴二与输出轴一垂直；

第四级旋转机构，该第四级旋转机构包括底座四、减速器四、电机四及输出轴四；

第三级摆动机构，该第三级摆动机构包括摆臂与滚珠丝杠机构，所述摆臂的一端与输出轴二固定连接，另一端与底座四铰接；所述滚珠丝杠机构包括电机三、滚珠丝杠及螺母座及设于螺母座上与滚珠丝杠相匹配的丝杠螺母，所述螺母座与底座四铰接，所述电机三与摆臂下端铰接；所述丝杠螺母包括并排设置的螺母一与螺母二；

第五级旋转机构，该第五级旋转机构包括电机座、电机五及减速器五；

第六级旋转机构，该第六级旋转机构包括电机支架、电机六及行星减速器，所述电机支架与减速器五的输出端固定连接，所述电机六固定安装于电机支架上，所述行星减速器设有输出轴。

进一步的，所述减速器一和/或减速器二和/或减速器四和/或减速器五为蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器包括蜗轮与蜗杆，所述蜗杆的齿厚自蜗杆的连接电机端沿轴向逐步增大。

进一步的，所述电机五与减速器五的输入端之间还设有延伸臂，所述延伸臂内设有连接电机五与减速器五的连接杆。

本发明的六自由度机械手，具有六级传动机构，在其第三级摆动机构中，丝杠螺母包括并排设置的螺母一与螺母二，该双螺母机构使丝杠螺母正反转过程中均无间隙，使得机械手的整体刚性较好；在其第一级旋转机构、第二级旋转机构、第四级旋转机构及第五级旋转机构中，均采用蜗轮蜗杆减速器，其中蜗杆的齿厚自蜗杆的连接电机端沿轴向逐步增大，该结构通过齿厚的变化自动调节背隙精度，有助于提升六自由度机械手的刚性；此外，第六级旋转机构采用的摩擦行星减速器，其固定柔轮、行星柔轮、柔性圆筒与输入轴之间只做纯滚动利用摩擦力传递扭矩，没有传动间隙，有助于提高本实施例六自由度机械手的刚性。

附图说明

图1为本实施例六自由度机械手的结构示意图；

图2为图1所示六自由度机械手的背面结构示意图；

图3为本实施例蜗轮蜗杆减速器中蜗轮与蜗杆的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2所示，本实施例的六自由度机械手包括第一级旋转机构、第二级旋转机构、第三级摆动机构、第四级旋转机构、第五级旋转机构以及第六级旋转机构。

上述第一级旋转机构包括底座一11、减速器一10、电机一12及输出轴一13，其中减速器一10设于底座一11上，其电机一12与减速器一10的输入端连接，输出轴一13与减速器一10的输出端连接，且该减速器一10的输入端的轴线与输出端的轴线相互垂直。

上述第二级旋转机构包括底座二21、减速器二20、电机二22及输出轴二23，其中底座二21与输出轴一13固定连接，电机二22与减速器二20的输入端连接，输出轴二23与减速器二20的输出端连接，且该减速器二20的输出轴二23与减速器一10的输出轴一13垂直。

上述第四级旋转机构包括底座四41、减速器四40、电机四42及输出轴四43，其中电机四42与减速器四40的输入端连接，输出轴四43与减速器四40的输出端连接，且该减速器四40的输入端轴线与输出端轴线相互垂直。

上述第三级摆动机构包括摆臂30与滚珠丝杠机构，该摆臂30的一端通过底座三31与输出轴二23固定连接，另一端与底座四41通过转轴一39铰接。上述滚珠丝杠机构包括电机三33、滚珠丝杠34、螺母座35及设于螺母座35上与滚珠丝杠34相匹配的丝杠螺母。其中所述螺母座35与底座四41通过转轴二38铰接，且电机三33与摆臂30的下端通过转轴三32铰接。需要说明的是，上述丝杠螺母包括并排设置的螺母一36与螺母二37，该双螺母机构使丝杠螺母34正反转过程中均无间隙，使得机械手的整体刚性较好。

上述第五级旋转机构包括电机座54、电机五53及减速器五51，其中电机座54与减速器四40的输出轴四43连接，电机五53与减速器五51的输入端连接。在本实施例中，电机五53与减速器五51的输入端之间还设有延伸臂52，在其延伸臂52内设有连接电机五53与减速器五51的连接杆。该延伸臂52的作用在于延伸机械手的工作范围。

上述第六级旋转机构包括电机支架62、电机六61及行星减速器60，其中电机支架62与减速器五51的输出端固定连接，在减速器五51工作状态下，电机支架62绕减速器五51输出端的轴线摆动。此外，上述电机六61固定安装于电机支架62上，其行星减速器60设有输出轴70，该输出轴70为六自由度机械手的输出端。需要说明的是，本实施例的行星减速器60优选采用公开号为“CN104061295A”的中国发明专利公开的摩擦行星减速器，该摩擦行星减速器用于本实施例机械手的优势在于，固定柔轮、行星柔轮、柔性圆筒与输入轴之间只做纯滚动利用摩擦力传递扭矩，没有传动间隙，有助于提高本实施例六自由度机械手的刚性。

进一步的，如图3所示，本实施例中的减速器一和/或减速器二和/或减速器四和/或减速器五优选采用蜗轮蜗杆减速器，该蜗轮蜗杆减速器包括蜗轮80与蜗杆81，需要特别说明的是，上述蜗杆81的齿厚自蜗杆的连接电机端沿轴向逐步增大，该结构通过齿厚的变化自动调节背隙精度，同样有助于提升本实施例六自由度机械手的刚性。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种六自由度机械手，其特征在于，包括：

第一级旋转机构，该第一级旋转机构包括底座一、减速器一、电机一及输出轴一，所述减速器一设于底座一上，所述电机一与减速器一的输入端连接，所述输出轴一与减速器一的输出端连接；

第二级旋转机构，该第二级旋转机构包括底座二、减速器二、电机二及输出轴二，所述底座二与输出轴一固定连接，所述输出轴二与输出轴一垂直；

第四级旋转机构，该第四级旋转机构包括底座四、减速器四、电机四及输出轴四；

第三级摆动机构，该第三级摆动机构包括摆臂与滚珠丝杠机构，所述摆臂的一端与输出轴二固定连接，另一端与底座四铰接；所述滚珠丝杠机构包括电机三、滚珠丝杠及螺母座及设于螺母座上与滚珠丝杠相匹配的丝杠螺母，所述螺母座与底座四铰接，所述电机三与摆臂下端铰接；所述丝杠螺母包括并排设置的螺母一与螺母二；

第五级旋转机构，该第五级旋转机构包括电机座、电机五及减速器五；

第六级旋转机构，该第六级旋转机构包括电机支架、电机六及行星减速器，所述电机支架与减速器五的输出端固定连接，所述电机六固定安装于电机支架上，所述行星减速器设有输出轴。

2.按照权利要求1所述的六自由度机械手，其特征在于，所述减速器一和/或减速器二和/或减速器四和/或减速器五为蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器包括蜗轮与蜗杆，所述蜗杆的齿厚自蜗杆的连接电机端沿轴向逐步增大。

3.按照权利要求1或2所述的六自由度机械手，其特征在于，所述电机五与减速器五的输入端之间还设有延伸臂，所述延伸臂内设有连接电机五与减速器五的连接杆。