CN105834633A - 一种新型机械臂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型机械臂，包括底座、固定座、第一电机、转动盘、摆动机构、下臂体、上臂体、上支架、连杆、支撑座和割嘴接头，所述的固定座通过减震机构连接在底座上，所述的第一电机安装在固定座内，所述的转动盘活动连接在固定座内，所述的第一电机的出轴端连接在转动盘的底部，所述的摆动机构安装在转动盘的上方，所述的下臂体与摆动机构相连，所述的上臂体通过升降机构与下臂体相连，所述的上支架通过角度调节机构连接在上臂体上，所述的位置调节机构相连安装在上支架的上方，所述的割嘴接头安装在支撑座上，所述的支撑座上相对于割嘴接头的位置开设有通孔。本设计具有结构简单、易于制造和实用高效的优点。

Description

一种新型机械臂
技术领域
本发明涉及机械臂技术领域，特别是一种新型机械臂。
背景技术
机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业，手臂一般有3个运动:伸缩、旋转和升降。实现旋转、升降运动是由横臂和产柱去完成。但是在气割领域中，现有的机械臂存在着很大的局限性，其无法满足现代化工业生产的需要，所以设计一种新型机械臂就显得尤为重要。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是通过在固定座与转动盘之间设置定位机构，利用定位机构来减少惯性对机械臂旋转运动造成影响，提高了机械臂的旋转精度；提供一种新型机械臂。
为解决上述的技术问题，本发明的结构包括
底座，
固定座，所述的固定座通过减震机构连接在底座上，
第一电机，所述的第一电机安装在固定座内，
转动盘，所述的转动盘活动连接在固定座内，所述的第一电机的出轴端连接在转动盘的底部，
摆动机构，所述的摆动机构安装在转动盘的上方，
下臂体，所述的下臂体与摆动机构相连，
上臂体，所述的上臂体通过升降机构与下臂体相连，
上支架，所述的上支架通过角度调节机构连接在上臂体上，所述的上支架上开设有通槽，
连杆，所述的连杆的上端穿过通槽与位置调节机构相连，所述的位置调节机构相连安装在上支架的上方，
支撑座，所述的支撑座与连杆的下端相连，
割嘴接头，所述的割嘴接头安装在支撑座上，所述的支撑座上相对于割嘴接头的位置开设有通孔。
进一步：所述的减震机构包括直线轴承、第一弹簧和阻尼器，所述的直线轴承和阻尼器安装在底座与固定座之间，所述的直线轴承的上端伸入至固定座内，所述的第一弹簧环绕在直线轴承的外侧，所述的第一弹簧的两端分别与底座和固定座相连。
又进一步：所述的转动盘与固定座之间设置有定位机构，所述的定位机构机构包括开设在固定座内侧的半球形卡槽，开设在转动盘外侧的导向槽、球形卡头和第二弹簧，所述的固定座左右两端的内侧各开设有一个半球形卡槽，所述的球形卡头通过第二弹簧连接在导向槽内，所述的球形卡头在第二弹簧的作用下卡入半球形卡槽内，实现固定座与转动盘之间的定位。
又进一步：所述的摆动机构包括摆动壳体、第二电机、第一转动轴和第一锁紧螺母，所述的第二电机设置在摆动壳体内，所述的摆动壳体的侧壁上开设有第一连接孔，所述的第一转动轴的外侧设置有外接螺纹，所述的第一转动轴的一端穿过第一连接孔与第二电机相连，所述的第一转动轴的另一端穿过下臂体，所述的下臂体两侧的第一转动轴上各连接有一个第一锁紧螺母，所述的下臂体通过两侧的第一锁紧螺母与第一转动轴固定连接。
又进一步：所述的第二电机与转动盘之间还设置有高度调节机构，所述的高度调节机构包括第三电机、第一丝杠、丝杠螺母和支撑板，所述的第二电机安装在支撑板上，所述的第三电机安装在转动盘上，所述的第三电机与第一丝杠相连，所述的支撑板通过丝杠螺母与第一丝杠相连
又进一步：所述的升降机构包括竖直设置在下臂体一侧的导轨、滑块、气缸和连接板，所述的气缸安装在下臂体的另一侧上，所述的上臂体通过滑块活动连接在导轨上，所述的气缸通过连接板与上臂体相连。
又进一步：所述的角度调节机构包括第四电机、第二转动轴和第二锁紧螺母，所述的第四电机安装在上支架的一侧，所述的第二转动轴的外侧设置有外接螺纹，所述的第二转动轴的一端穿过上支架与第四电机相连，所述的第二转动轴的另一端穿过上臂体，所述的上臂体两侧的第二转动轴上各连接有一个第二锁紧螺母，所述的上臂体通过两侧的第二锁紧螺母与第二转动轴固定连接。
又进一步：所述的位置调节机构包括第五电机、第二丝杠和活灵，所述的第五电机安装在上支架的上方，所述的第二丝杠与第五电机相连，所述的连杆通过活灵与第二丝杠相连。
再进一步：所述的割嘴接头通过卡紧机构与支撑座相连，所述的卡紧机构包括第一卡头和第二卡头，所述的第一卡头和第二卡头上相对的一侧开设有与割嘴接头外形相匹配的卡槽，所述的第一卡头的两端各设置有一个第一连接座，所述的第二卡头的两端各设置有一个第二连接座，所述的第一连接座通过螺纹连接组件与第二连接座相连，所述的第一卡头和第二卡头上开设有第二连接孔，所述的支撑座上相对于第二连接孔的位置开设有第三连接孔。
采用上述结构后，本发明通过在固定座与转动盘之间设置定位机构，利用定位机构来减少惯性对机械臂旋转运动造成影响，提高了机械臂的旋转精度；并且本设计还具有结构简单、易于制造和实用高效的优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明下端未旋转时的结构示意图。
图2为本发明下端旋转90°后的结构示意图。
图3为图2中A的放大图。
图4为高度调节机构的结构示意图。
图5为本发明上端的右视结构示意图。
图6为本发明上端的主视结构示意图。
图7为卡紧机构的主视结构示意图。
图8为升降机构的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种新型机械臂，包括底座1、固定座2、第一电机6、转动盘3、摆动机构4、下臂体5、上臂体40、上支架22、连杆27、支撑座26和割嘴接头29，所述的固定座2通过减震机构连接在底座1上，所述的第一电机6安装在固定座2内，所述的转动盘3活动连接在固定座2内，所述的第一电机6的出轴端连接在转动盘3的底部，所述的摆动机构安装在转动盘3的上方，所述的下臂体5与摆动机构相连，所述的上臂体40通过升降机构与下臂体5相连，所述的上支架22通过角度调节机构连接在上臂体40上，所述的上支架22上开设有通槽，所述的连杆27的上端穿过通槽与位置调节机构相连，所述的位置调节机构相连安装在上支架22的上方，所述的支撑座26与连杆27的下端相连，所述的割嘴接头29安装在支撑座26上，所述的支撑座26上相对于割嘴接头29的位置开设有通孔。工作时，先启动第一电机6使其带着转动盘3进行旋转，从而把下臂体5转向所对应的工作台，然后启动摆动机构使其带着下臂体5进行旋转，完成对下臂体5角度的调节，然后启动升降机构完成对上臂体40高度的调节，再然后启动角度调节机构使上支架22呈水平状态，最后启动位置调节机构完成对割嘴接头29水平位置的调节，把割嘴接头29运送到切割工位，本设计具有结构简单、易于制造和实用高效的优点。
如图1和图2所示的减震机构包括直线轴承7、第一弹簧8和阻尼器9，所述的直线轴承7和阻尼器9安装在底座1与固定座2之间，所述的直线轴承7的上端伸入至固定座2内，所述的第一弹簧8环绕在直线轴承7的外侧，所述的第一弹簧8的两端分别与底座1和固定座2相连。本设计通过第一弹簧8和阻尼器9来减少振动对机械臂主体造成影响。
如图2和图3所示的转动盘3与固定座2之间设置有定位机构，所述的定位机构包括开设在固定座2内侧的半球形卡槽11，开设在转动盘3外侧的导向槽12、球形卡头13和第二弹簧14，所述的固定座2左右两端的内侧各开设有一个半球形卡槽11，所述的球形卡头13通过第二弹簧14连接在导向槽12内，所述的球形卡头13在第二弹簧14的作用下卡入半球形卡槽11内，实现固定座2与转动盘3之间的定位。本设计通过在固定座与转动盘之间设置定位机构，利用定位机构来减少惯性对机械臂旋转运动造成影响，提高了机械臂的旋转精度。
如图1和图4所示的摆动机构4包括摆动壳体17、第二电机16、第一转动轴15和第一锁紧螺母10，所述的第二电机16设置在摆动壳体17内，所述的摆动壳体17的侧壁上开设有第一连接孔，所述的第一转动轴15的外侧设置有外接螺纹，所述的第一转动轴15的一端穿过第一连接孔与第二电机16相连，所述的第一转动轴15的另一端穿过下臂体5，所述的下臂体5两侧的第一转动轴15上各连接有一个第一锁紧螺母10，所述的下臂体5通过两侧的第一锁紧螺母10与第一转动轴15固定连接。工作时启动第二电机16使其通过第一转动轴15带动下臂体5进行转动，完成对下臂体5角度的调节。
如图4所示的第二电机16与转动盘3之间还设置有高度调节机构，所述的高度调节机构包括第三电机19、第一丝杠20、丝杠螺母21和支撑板18，所述的第二电机16安装在支撑板18上，所述的第三电机19安装在转动盘3上，所述的第三电机19与第一丝杠20相连，所述的支撑板18通过丝杠螺母21与第一丝杠20相连。工作时通过启动第三电机19，利用其带着第一丝杠20进行旋转，支撑板18在丝杠螺母21的带动下进行竖直方向上的运动，从而完成对第二电机16高度的调节，使第二电机16的出轴端正对着第一连接孔，通过采用上述设计，减少了加工误差对本设计的影响，使机械臂能够正常安装及工作。
如图8所示的升降机构包括竖直设置在下臂体5一侧的导轨41、滑块、气缸42和连接板43，所述的气缸42安装在下臂体5的另一侧上，所述的上臂体40通过滑块活动连接在导轨41上，所述的气缸42通过连接板43与上臂体40相连。工作时启动气缸42，使上臂体40在连接板43的作用下沿着导轨41进行竖直方向上的运动，完成对上臂体40高度的调节。
如图5和图6所示的角度调节机构包括第四电机23、第二转动轴25和第二锁紧螺母24，所述的第四电机23安装在上支架22的一侧，所述的第二转动轴25的外侧设置有外接螺纹，所述的第二转动轴25的一端穿过上支架22与第四电机23相连，所述的第二转动轴25的另一端穿过上臂体40，所述的上臂体40两侧的第二转动轴25上各连接有一个第二锁紧螺母24，所述的上臂体40通过两侧的第二锁紧螺母24与第二转动轴25固定连接。工作时，通过启动第四电机23，使其通过第二转动轴25带着上支架22进行旋转，使上支架22保持水平状态。
如图5和图6所示的位置调节机构包括第五电机30、第二丝杠31和活灵32，所述的第五电机30安装在上支架22的上方，所述的第二丝杠31与第五电机30相连，所述的连杆27通过活灵32与第二丝杠31相连。工作时，启动第五电机30使其带着第二丝杠31进行旋转，连杆27在活灵32的带动下会进行水平移动，从而完成对割嘴接头水平位置的调节，把割嘴接头运送到切割工位。
如图5所示的第二丝杠31与第五电机30之间设置有第二扭力限制器33，本设计通过在第二丝杠与第五电机之间设置第二扭力限制器来起到自我保护的作用，防止由于发生卡死对第五电机的自身结构造成损伤。
如图7所示的割嘴接头29通过卡紧机构28与支撑座26相连，所述的卡紧机构28包括第一卡头34和第二卡头35，所述的第一卡头34和第二卡头35上相对的一侧开设有与割嘴接头29外形相匹配的卡槽，所述的第一卡头34的两端各设置有一个第一连接座36，所述的第二卡头35的两端各设置有一个第二连接座37，所述的第一连接座36通过螺纹连接组件与第二连接座37相连，所述的第一卡头34和第二卡头35上开设有第二连接孔38，所述的支撑座26上相对于第二连接孔38的位置开设有第三连接孔，所述的第一卡头34和第二卡头35的卡槽内侧设置有橡胶软垫39。本发明通过橡胶软垫39的设计来对割嘴接头29进行保护，防止在夹紧过程中对割嘴接头29造成损伤，延长了割嘴接头29的使用寿命。

Claims (9)

1.一种新型机械臂，其特征在于：包括
底座(1)，
固定座(2)，所述的固定座(2)通过减震机构连接在底座(1)上，
第一电机(6)，所述的第一电机(6)安装在固定座(2)内，
转动盘(3)，所述的转动盘(3)活动连接在固定座(2)内，所述的第一电机(6)的出轴端连接在转动盘(3)的底部，
摆动机构(4)，所述的摆动机构(4)安装在转动盘(3)的上方，
下臂体(5)，所述的下臂体(5)与摆动机构相连，
上臂体(40)，所述的上臂体(40)通过升降机构与下臂体(5)相连，
上支架(22)，所述的上支架(22)通过角度调节机构连接在上臂体(40)上，所述的上支架(22)上开设有通槽，
连杆(27)，所述的连杆(27)的上端穿过通槽与位置调节机构相连，所述的位置调节机构相连安装在上支架(22)的上方，
支撑座(26)，所述的支撑座(26)与连杆(27)的下端相连，
割嘴接头(29)，所述的割嘴接头(29)安装在支撑座(26)上，所述的支撑座(26)上相对于割嘴接头(29)的位置开设有通孔。
2.根据权利要求1所述的一种新型机械臂，其特征在于：所述的减震机构包括直线轴承(7)、第一弹簧(8)和阻尼器(9)，所述的直线轴承(7)和阻尼器(9)安装在底座(1)与固定座(2)之间，所述的直线轴承(7)的上端伸入至固定座(2)内，所述的第一弹簧(8)环绕在直线轴承(7)的外侧，所述的第一弹簧8的两端分别与底座(1)和固定座(2)相连。
3.根据权利要求1所述的一种新型机械臂，其特征在于：所述的转动盘(3)与固定座(2)之间设置有定位机构，所述的定位机构包括开设在固定座(2) 内侧的半球形卡槽(11)，开设在转动盘(3)外侧的导向槽(12)、球形卡头(13)和第二弹簧(14)，所述的固定座(2)左右两端的内侧各开设有一个半球形卡槽11，所述的球形卡头(13)通过第二弹簧14连接在导向槽(12)内，所述的球形卡头(13)在第二弹簧(14)的作用下卡入半球形卡槽(11)内，实现固定座(2)与转动盘(3)之间的定位。
4.根据权利要求1所述的一种新型机械臂，其特征在于：所述的摆动机构包括摆动壳体(17)、第二电机(16)、第一转动轴(15)和第一锁紧螺母(10)，所述的第二电机(16)设置在摆动壳体(17)内，所述的摆动壳体(17)的侧壁上开设有第一连接孔，所述的第一转动轴(15)的外侧设置有外接螺纹，所述的第一转动轴(15)的一端穿过第一连接孔与第二电机(16相连，所述的第一转动轴(15)的另一端穿过下臂体(5)，所述的下臂体(5)两侧的第一转动轴(15)上各连接有一个第一锁紧螺母(10)，所述的下臂体(5)通过两侧的第一锁紧螺母(10)与第一转动轴(15)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种新型机械臂，其特征在于：所述的第二电机(16)与转动盘(3)之间还设置有高度调节机构，所述的高度调节机构包括第三电机(19)、第一丝杠(20)、丝杠螺母(21)和支撑板(18)，所述的第二电机(16)安装在支撑板(18)上，所述的第三电机(19)安装在转动盘(3)上，所述的第三电机(19)与第一丝杠(20)相连，所述的支撑板(18)通过丝杠螺母(21)与第一丝杠(20)相连。
6.根据权利要求1所述的一种新型机械臂，其特征在于：所述的升降机构包括竖直设置在下臂体(5)一侧的导轨(41)、滑块、气缸(42)和连接板(43)，所述的气缸(42)安装在下臂体(5)的另一侧上，所述的上臂体40通过滑块活动连接在导轨(41)上，所述的气缸(42)通过连接板(43)与上臂体(40) 相连。
7.根据权利要求1所述的一种新型机械臂，其特征在于：所述的角度调节机构包括第四电机(23)、第二转动轴(25)和第二锁紧螺母(24)，所述的第四电机(23)安装在上支架(22)的一侧，所述的第二转动轴(25)的外侧设置有外接螺纹，所述的第二转动轴(25)的一端穿过上支架(22)与第四电机(23)相连，所述的第二转动轴(25的另一端穿过上臂体(40，所述的上臂体(40两侧的第二转动轴(25)上各连接有一个第二锁紧螺母(24)，所述的上臂体(40)通过两侧的第二锁紧螺母(24)与第二转动轴(25)固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种新型机械臂，其特征在于：所述的位置调节机构包括第五电机(30)、第二丝杠(31)和活灵(32)，所述的第五电机(30)安装在上支架(22)的上方，所述的第二丝杠(31)与第五电机(30)相连，所述的连杆(27)通过活灵(32)与第二丝杠(31)相连。
9.根据权利要求1所述的一种新型机械臂，其特征在于：所述的割嘴接头(29)通过卡紧机构(28)与支撑座(26)相连，所述的卡紧机构(28)包括第一卡头(34)和第二卡头(35)，所述的第一卡头(34)和第二卡头(35)上相对的一侧开设有与割嘴接头(29)外形相匹配的卡槽，所述的第一卡头(34)的两端各设置有一个第一连接座(36)，所述的第二卡头(35)的两端各设置有一个第二连接座(37)，所述的第一连接座(36)通过螺纹连接组件与第二连接座(37)相连，所述的第一卡头(34)和第二卡头(35)上开设有第二连接孔(38)，所述的支撑座(26)上相对于第二连接孔(38)的位置开设有第三连接孔。
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