CN105881529B - 一种工业机器人的机械手组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业机器人的机械手组件，包括小臂、枢接在小臂上的摆动臂、安装在摆动臂上的机械爪手。机械爪手包括铰接在爪手机架上的两对爪手、安装在爪手机架上用于驱动两对爪手动作的爪手驱动机构。爪手驱动机构包括由固定联接的左旋螺纹杆和右旋螺纹杆驱动的第一锁紧体、第二锁紧体，第一锁紧体和第二锁紧体作反向运动，第一对爪手连接第一锁紧体，第二对爪手连接第二锁紧体，反向运动的两个锁紧体可驱使两对爪手作收拢和开放的动作，以抓取和释放工件。本发明可使两对爪手同时动作且运动幅度相同，以便机械爪手全方位且准确地抓紧工件。
Description
技术领域：
本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种工业机器人的机械手组件。
背景技术：
申请号为CN201210566463.5的发明专利申请公开了一种轻型六轴通用机器人，轴座固定在臂轴上，轴座上固定有轴座保护箱，第三轴驱动电机、第四轴驱动电机、第五轴驱动电机和第六轴驱动电机置于轴座保护箱中；小臂杆壳体和小臂加长杆壳体分别固定在小臂减速器的前后部，第六轴插套在第五轴中，第五轴插套在第四轴中，第四轴中插套在小臂杆壳体、小臂减速器和小臂加长杆壳体中，第四轴、第五轴和第六轴上分别固定有第四轴从动齿轮、第五轴从动齿轮和第六轴从动齿轮。
其中，小臂的末端安装手腕，手腕上安装与工件接触的机械手，上述小臂、手腕、机械手构成机械手组件。现有技术中的机械手包括用于抓取工件的机械爪手，机械爪手中的驱动装置难以驱使多个手爪的运动幅度保持一致，如此，机械爪手难以全方位地抓紧工件，可导致工件从机械爪手中脱落。
发明内容：
本发明所解决的技术问题：作为机器人执行末端的机械爪手，在抓取工件时，多个手爪的运动幅度难以保持一致而全方位地抓紧工件。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种工业机器人的机械手组件，包括小臂、枢接在小臂前端的摆动臂、驱动摆动臂摆动的第一驱动单元、安装在摆动臂前端的机械爪手、驱动机械爪手旋转的第二驱动单元；所述摆动臂摆动时的中心线垂直于机械爪手的旋转中心线；所述机械爪手包括爪手机架、铰接在爪手机架上的两对爪手、安装在爪手机架上用于驱动两对爪手动作的爪手驱动机构；所述爪手驱动机构包括支架体、第一锁紧体、第二锁紧体；所述支架体上竖直设有首尾联接的左旋螺纹杆和右旋螺纹杆、用于驱动左旋螺纹杆和右旋螺纹杆旋转的动力装置；所述第一锁紧体与左旋螺纹杆螺接，第二锁紧体与右旋螺纹杆螺接，支架体上设有对第一锁紧体和第二锁紧体的升降进行导向的导向杆；所述两对爪手中的第一对爪手中的两个爪手左右对称设置，两对爪手中的第二对爪手中的两个爪手前后对称设置，第一对爪手中的两个爪手的底部开设倾斜设置的第一滑行槽，第二对爪手中的两个爪手的底部开设倾斜设置的第二滑行槽，所述第一锁紧体的顶部设有与第一滑行槽滑动配合的第一滑销，第二锁紧体的顶部设有与第二滑行槽滑动配合的第二滑销。
按上述技术方案，本发明所述的一种工业机器人的机械手组件中机械爪手的工作原理如下：联接在一起的左旋螺纹杆和右旋螺纹杆首尾固定在一起，左旋螺纹杆和右旋螺纹杆同轴设置，左旋螺纹杆和右旋螺纹杆同时旋转，左旋螺纹杆驱动第一锁紧体下降，右旋螺纹杆驱动第二锁紧体上升，第一锁紧体带动第一滑销下降，由于第一滑行槽倾斜设置，因此，竖直下降的第一滑销可驱使第一对爪手中任一爪手围绕其与爪手机架的铰接处旋转，如此，第一对爪手作相向摆动；同时，第二锁紧体带动第二滑销上升，由于第二滑行槽倾斜设置(第二滑行槽倾斜的方向与第一滑行槽倾斜的方向相反)，因此，竖直上升的第二滑销驱使第二对爪手中任一爪手围绕其与爪手机架的铰接处旋转，如此，第二对爪手作相向摆动；至此，两对爪手呈收拢状，用于抓取工件。
通过上述技术方案，第一对爪手连接第一锁紧体，第二对爪手连接第二锁紧体，而与第一锁紧体螺接的左旋螺纹杆和与第二锁紧体螺接的右旋螺纹杆联接在一起，为一体结构，如此，本发明可使第一对爪手同时动作且运动幅度相同，可使第二对爪手同时动作且运动幅度相同，可使第一对爪手和第二对爪手同时动作且运动幅度相同，以便机械爪手全方位且准确地抓紧工件。
作为本发明对小臂与摆动臂连接关系的一种说明，所述小臂的前端开设一凹形豁口，所述摆动臂枢接在凹形豁口内。按上述说明，所述摆动臂在小臂的凹形豁口内摆动。
作为本发明对第一驱动单元的一种说明，所述第一驱动单元包括安装在小臂上的第一电机、联接第一电机与摆动臂的第一传动单元；所述第一传动单元包括枢接在小臂上且同轴设置的第二齿轮和第三齿轮、枢接在小臂上且同轴设置的第四齿轮和第一同步带轮、枢接在小臂上的第三轴、固定安装在第三轴上的第二同步带轮；所述第一电机的输出轴上安装有第一齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合，第三齿轮与第四齿轮啮合，第一同步带轮通过同步带与第二同步带轮联接，第三轴与摆动臂固定连接。按上述说明，第一电机将动力依次经第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一同步带、第二同步带传递给第三轴，第三轴驱动摆动臂摆动。
作为本发明对第二驱动单元的一种说明，所述第二驱动单元包括安装在摆动臂上的第二电机、联接第二电机与机械爪手的第二传动单元；所述第二传动单元包括与第二电机输出轴联接的减速器、与减速器输出端连接的旋转盘，机械爪手安装在旋转盘上。
作为本发明对机械爪手的一种说明，所述爪手机架包括安装在摆动臂前端的爪手机架底板、竖直设置在爪手机架底板上的爪手机架支撑杆、固定在爪手机架支撑杆顶部的爪手机架顶板；所述爪手驱动机构安装在爪手机架底板上且位于爪手机架顶板的下方，所述爪手机架顶板上开设四个铰接孔，两对爪手中的四个爪手相应地铰接在四个铰接孔内。按上述说明，每个铰接孔内固定有铰接销，四个爪手以一对一的方式通过铰接销铰接在四个铰接孔内。任一爪手的底端位于铰接孔的下方，即，倾斜的第一滑行槽和第二滑行槽均位于铰接孔的下方。
作为本发明对机械爪手的一种说明，所述支架体包括底座、支板；所述底座固定设置在爪手机架上，所述导向杆固定在底座上，所述支板水平固定在导向杆的顶部；所述第一锁紧体包括第一升降底盘、一对第一导向柱、第一锁紧块、第一凹形块；所述第一升降底盘螺接在左旋螺纹杆上，第一升降底盘开设第一导向槽口，所述第一导向槽口与导向杆滑动配合；所述一对第一导向柱竖直设置在第一升降底盘上，所述支板上开设一对第一导向孔，一对第一导向柱以一对一的方式配合在一对第一导向孔内，所述第一锁紧块安装在第一导向柱的顶部，所述第一凹形块安装在第一锁紧块的顶部，所述第一滑销安装在第一凹形块的顶部；所述第二锁紧体包括第二升降底盘、第二导向柱、锁紧盘、第二凹形块；所述第二升降底盘螺接在右旋螺纹杆上，第二升降底盘开设第二导向槽口，所述第二导向槽口与导向杆滑动配合；所述第二导向柱竖直设置在第二升降底盘上，第二升降底盘位于第一升降底盘的下方；所述第一升降底盘开设第二导向孔，所述支板上开设第三导向孔，所述第二导向柱向上穿过第二导向孔和第三导向孔；所述锁紧盘水平安装在第二导向柱的顶部，所述第二凹形块安装在锁紧盘上，所述第二滑销安装在第二凹形块的顶部；所述锁紧盘上开设第四导向孔，所述第一导向柱穿过第四导向孔，所述第一锁紧块位于锁紧盘的上方。
按上述说明，联接在一起的左旋螺纹杆与右旋螺纹杆同时转动，左旋螺纹杆驱动第一升降底盘升降，右旋螺纹杆驱动第二升降底盘升降，第一升降底盘的升降在第一导向槽口和导向杆的导向下进行，第二升降底盘的升降在第二导向槽口和导向杆的导向下进行。
作为本发明对机械爪手的一种说明，所述右旋螺纹杆位于左旋螺纹杆的下方，右旋螺纹杆的底端枢接在底座上，左旋螺纹杆的顶端枢接在支板上，右旋螺纹杆的底部安装有蜗轮，蜗轮啮合有蜗杆，蜗杆水平设置，蜗杆枢接在底座上，蜗杆与第一伺服电机联接，第一伺服电机安装在底座上。按上述说明，左旋螺纹杆和右旋螺纹杆的转动由第一伺服电机驱动的蜗轮蜗杆驱动，由于蜗轮蜗杆具有良好的自锁功能，因此，本发明所述的两对爪手在摆动过程中可稳定地停留在空间的任意位置。
附图说明：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明一种工业机器人的机械手组件的结构示意图；
图2为图1中机械爪手30的结构示意图；
图3为图2中第一对爪手51中任一爪手的结构示意图；
图4为图2中第二对爪手52中任一爪手的结构示意图；
图5为图2中第一凹形块625的结构示意图。
图中符号说明：
10、小臂；11、第一齿轮；12、第二齿轮；14、第四齿轮；15、第一同步带轮；16、第三轴；17、第二同步带轮；18、同步带；
20、摆动臂；21、旋转盘；
30、机械爪手；
40、爪手机架；41、爪手机架底板；42、爪手机架支撑杆；43、爪手机架顶板；
50、两对爪手；51、第一对爪手；511、第一滑行槽；512、第一铰接孔；52、第二对爪手；521、第二滑行槽；522、第二铰接孔；
60、爪手驱动机构；611、左旋螺纹杆；612、右旋螺纹杆；613、导向杆；614、底座；615、支板；616、蜗轮；617、蜗杆；618、第一伺服电机；621、第一滑销；622、第一升降底盘；623、第一导向柱；624、第一锁紧块；625、第一凹形块；626、第一导向槽口；632、第二升降底盘；633、第二导向柱；634、锁紧盘；635、第二凹形块；636、第二导向槽口。
具体实施方式：
如图1，一种工业机器人的机械手组件，包括小臂10、枢接在小臂前端的摆动臂20、驱动摆动臂摆动的第一驱动单元、安装在摆动臂前端的机械爪手30、驱动机械爪手旋转的第二驱动单元；所述摆动臂摆动时的中心线垂直于机械爪手的旋转中心线。其中，所述小臂10的前端开设一凹形豁口，所述摆动臂20枢接在凹形豁口内。
如图1，所述第一驱动单元包括安装在小臂10上的第一电机、联接第一电机与摆动臂的第一传动单元；所述第一传动单元包括枢接在小臂上且同轴设置的第二齿轮12和第三齿轮、枢接在小臂上且同轴设置的第四齿轮14和第一同步带轮15、枢接在小臂上的第三轴16、固定安装在第三轴上的第二同步带轮17；所述第一电机的输出轴上安装有第一齿轮11，第一齿轮与第二齿轮啮合，第三齿轮与第四齿轮啮合，第一同步带轮通过同步带18与第二同步带轮联接，第三轴与摆动臂20固定连接。
所述第二驱动单元包括安装在摆动臂20上的第二电机、联接第二电机与旋转手的第二传动单元；所述第二传动单元包括与第二电机输出轴联接的减速器、与减速器输出端连接的旋转盘21，机械爪手30安装在旋转盘上。
结合图2至图5，所述机械爪手包括爪手机架40、铰接在爪手机架上的两对爪手50、安装在爪手机架上用于驱动两对爪手动作的爪手驱动机构60。所述爪手驱动机构包括支架体、第一锁紧体、第二锁紧体；所述支架体上竖直设有首尾联接的左旋螺纹杆611和右旋螺纹杆612、用于驱动左旋螺纹杆和右旋螺纹杆旋转的动力装置；所述第一锁紧体与左旋螺纹杆螺接，第二锁紧体与右旋螺纹杆螺接，支架体上设有对第一锁紧体和第二锁紧体的升降进行导向的导向杆613；所述两对爪手中的第一对爪手51中的两个爪手左右对称设置，两对爪手中的第二对爪手52中的两个爪手前后对称设置，第一对爪手中的两个爪手的底部开设倾斜设置的第一滑行槽511，第二对爪手中的两个爪手的底部开设倾斜设置的第二滑行槽521，所述第一锁紧体的顶部设有与第一滑行槽滑动配合的第一滑销621，第二锁紧体的顶部设有与第二滑行槽滑动配合的第二滑销。
机械爪手30中，所述爪手机架40包括安装在摆动臂20前端的爪手机架底板41、竖直设置在爪手机架底板上的爪手机架支撑杆42、固定在爪手机架支撑杆顶部的爪手机架顶板43；所述爪手驱动机构60安装在爪手机架底板上且位于爪手机架顶板的下方，所述爪手机架顶板上开设四个铰接孔，两对爪手中的四个爪手相应地铰接在四个铰接孔内。
机械爪手30中，所述支架体包括底座614、支板615；所述底座固定设置在爪手机架40上，所述导向杆613固定在底座上，所述支板水平固定在导向杆的顶部。所述第一锁紧体包括第一升降底盘622、一对第一导向柱623、第一锁紧块624、第一凹形块625；所述第一升降底盘螺接在左旋螺纹杆611上，第一升降底盘开设第一导向槽口626，所述第一导向槽口与导向杆滑动配合；所述一对第一导向柱竖直设置在第一升降底盘上，所述支板上开设一对第一导向孔，一对第一导向柱以一对一的方式配合在一对第一导向孔内，所述第一锁紧块安装在第一导向柱的顶部，所述第一凹形块安装在第一锁紧块的顶部，所述第一滑销621安装在第一凹形块的顶部。所述第二锁紧体包括第二升降底盘632、第二导向柱633、锁紧盘634、第二凹形块635；所述第二升降底盘螺接在右旋螺纹杆612上，第二升降底盘开设第二导向槽口636，所述第二导向槽口与导向杆滑动配合；所述第二导向柱竖直设置在第二升降底盘上，第二升降底盘位于第一升降底盘的下方；所述第一升降底盘开设第二导向孔，所述支板上开设第三导向孔，所述第二导向柱向上穿过第二导向孔和第三导向孔；所述锁紧盘水平安装在第二导向柱的顶部，所述第二凹形块安装在锁紧盘上，所述第二滑销安装在第二凹形块的顶部；所述锁紧盘上开设第四导向孔，所述第一导向柱穿过第四导向孔，所述第一锁紧块位于锁紧盘的上方。
机械爪手30中，所述右旋螺纹杆612位于左旋螺纹杆611的下方，右旋螺纹杆的底端枢接在底座614上，左旋螺纹杆的顶端枢接在支板615上，所述动力装置包括安装在右旋螺纹杆底部的蜗轮616、与蜗轮啮合的蜗杆617、与蜗杆联接的第一伺服电机618，蜗杆水平设置，蜗杆枢接在底座上，第一伺服电机安装在底座上。
实际操作中，本发明所述的一种工业机器人的机械手组件中机械爪手30的工作流程如下：第一伺服电机618驱动蜗轮616蜗杆617动作，蜗轮蜗杆驱动固定联接的左旋螺纹杆611和右旋螺纹杆612旋转；左旋螺纹杆驱动第一锁紧体中第一升降底盘622下降，第一升降底盘带动第一锁紧块624下降，第一锁紧块带动第一滑销621下降，由于第一滑行槽511倾斜设置，竖直下降的第一滑销可驱使第一对爪手51中的爪手围绕其与爪手机架40的铰接处旋转，使第一对爪手作相向摆动；右旋螺纹杆612驱动第二锁紧体中的第二升降底盘632上升，第二升降底盘带动锁紧盘634上升，锁紧盘带动第二滑销上升，由于第二滑行槽521倾斜设置(第二滑行槽倾斜的方向与第一滑行槽倾斜的方向相反)，因此，竖直上升的第二滑销驱使第二对爪手52中的爪手围绕其与爪手机架40的铰接处旋转，使第二对爪手作相向摆动；如此，两对爪手50呈收拢状，用于抓取工件。
以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种工业机器人的机械手组件，包括小臂(10)、枢接在小臂前端的摆动臂(20)、驱动摆动臂摆动的第一驱动单元、安装在摆动臂前端的机械爪手(30)、驱动机械爪手旋转的第二驱动单元；所述摆动臂摆动时的中心线垂直于机械爪手的旋转中心线；其特征在于：
所述机械爪手包括爪手机架(40)、铰接在爪手机架上的两对爪手(50)、安装在爪手机架上用于驱动两对爪手动作的爪手驱动机构(60)；
所述爪手驱动机构包括支架体、第一锁紧体、第二锁紧体；所述支架体上竖直设有首尾联接的左旋螺纹杆(611)和右旋螺纹杆(612)、用于驱动左旋螺纹杆和右旋螺纹杆旋转的动力装置；所述第一锁紧体与左旋螺纹杆螺接，第二锁紧体与右旋螺纹杆螺接，支架体上设有对第一锁紧体和第二锁紧体的升降进行导向的导向杆(613)；
所述两对爪手中的第一对爪手(51)中的两个爪手左右对称设置，两对爪手中的第二对爪手(52)中的两个爪手前后对称设置，第一对爪手中的两个爪手的底部开设倾斜设置的第一滑行槽(511)，第二对爪手中的两个爪手的底部开设倾斜设置的第二滑行槽(521)，所述第一锁紧体的顶部设有与第一滑行槽滑动配合的第一滑销(621)，第二锁紧体的顶部设有与第二滑行槽滑动配合的第二滑销；
所述支架体包括底座(614)、支板(615)；所述底座固定设置在爪手机架(40)上，所述导向杆(613)固定在底座上，所述支板水平固定在导向杆的顶部；
所述第一锁紧体包括第一升降底盘(622)、一对第一导向柱(623)、第一锁紧块(624)、第一凹形块(625)；所述第一升降底盘螺接在左旋螺纹杆(611)上，第一升降底盘开设第一导向槽口(626)，所述第一导向槽口与导向杆滑动配合；所述一对第一导向柱竖直设置在第一升降底盘上，所述支板上开设一对第一导向孔，一对第一导向柱以一对一的方式配合在一对第一导向孔内，所述第一锁紧块安装在第一导向柱的顶部，所述第一凹形块安装在第一锁紧块的顶部，所述第一滑销(621)安装在第一凹形块的顶部；
所述第二锁紧体包括第二升降底盘(632)、第二导向柱(633)、锁紧盘(634)、第二凹形块(635)；所述第二升降底盘螺接在右旋螺纹杆(612)上，第二升降底盘开设第二导向槽口(636)，所述第二导向槽口与导向杆滑动配合；所述第二导向柱竖直设置在第二升降底盘上，第二升降底盘位于第一升降底盘的下方；所述第一升降底盘开设第二导向孔，所述支板上开设第三导向孔，所述第二导向柱向上穿过第二导向孔和第三导向孔；所述锁紧盘水平安装在第二导向柱的顶部，所述第二凹形块安装在锁紧盘上，所述第二滑销安装在第二凹形块的顶部；所述锁紧盘上开设第四导向孔，所述第一导向柱穿过第四导向孔，所述第一锁紧块位于锁紧盘的上方。
2.如权利要求1所述的一种工业机器人的机械手组件，其特征在于：所述小臂(10)的前端开设一凹形豁口，所述摆动臂(20)枢接在凹形豁口内。
3.如权利要求1所述的一种工业机器人的机械手组件，其特征在于：所述第一驱动单元包括安装在小臂(10)上的第一电机、联接第一电机与摆动臂的第一传动单元；所述第一传动单元包括枢接在小臂上且同轴设置的第二齿轮(12)和第三齿轮、枢接在小臂上且同轴设置的第四齿轮(14)和第一同步带轮(15)、枢接在小臂上的第三轴(16)、固定安装在第三轴上的第二同步带轮(17)；所述第一电机的输出轴上安装有第一齿轮(11)，第一齿轮与第二齿轮啮合，第三齿轮与第四齿轮啮合，第一同步带轮通过同步带(18)与第二同步带轮联接，第三轴与摆动臂(20)固定连接。
4.如权利要求1所述的一种工业机器人的机械手组件，其特征在于：所述第二驱动单元包括安装在摆动臂(20)上的第二电机、联接第二电机与旋转手的第二传动单元；所述第二传动单元包括与第二电机输出轴联接的减速器、与减速器输出端连接的旋转盘(21)，机械爪手(30)安装在旋转盘上。
5.如权利要求1所述的一种工业机器人的机械手组件，其特征在于：机械爪手(30)中，所述爪手机架(40)包括安装在摆动臂(20)前端的爪手机架底板(41)、竖直设置在爪手机架底板上的爪手机架支撑杆(42)、固定在爪手机架支撑杆顶部的爪手机架顶板(43)；所述爪手驱动机构(60)安装在爪手机架底板上且位于爪手机架顶板的下方，所述爪手机架顶板上开设四个铰接孔，两对爪手中的四个爪手相应地铰接在四个铰接孔内。
6.如权利要求1所述的一种工业机器人的机械手组件，其特征在于：机械爪手(30)中，所述右旋螺纹杆(612)位于左旋螺纹杆(611)的下方，右旋螺纹杆的底端枢接在底座(614)上，左旋螺纹杆的顶端枢接在支板(615)上，所述动力装置包括安装在右旋螺纹杆底部的蜗轮(616)、与蜗轮啮合的蜗杆(617)、与蜗杆联接的第一伺服电机(618)，蜗杆水平设置，蜗杆枢接在底座上，第一伺服电机安装在底座上。
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