CN105983959B - 多关节机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多关节机械手，包括固定立架、以及活动连接于固定立架上的机械手臂总成，该机械手臂总成包括皆为水平布置的第一臂体、第二臂体和第三臂体，第一臂体通过一升降驱动机构竖向滑动地安装于固定立架上，且第一臂体还能够绕着摆动轴线进行摆动，该摆动轴线与第一臂体处于零位时的水平中心线相重合；第二臂体连接于第一臂体上，并能够在第一臂体的带动下进行摆动；第三臂体连接于第二臂体上，并能够在第二臂体的带动下做运动轨迹为垂直于该摆动轴线的直线运动，另第三臂体上还连接有一供吸盘或夹爪安装的法兰盘；该多关节机械手适用于直线型生产线布置的状况，操作简单、易控，利于生产。
Description
技术领域
本发明涉及智能机械手技术领域，具体提供一种多关节机械手。
背景技术
机械手，是指能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
机械手多为多关节式结构，即包括有多个机械手臂，且相邻两机械手臂之间活动连接，能够实现机械手于多个工位之间的行走；但现有的机械手结构中，每一机械手臂的运动都是通过单独配置一套动力设备来实现的，一方面，这种结构不仅增加了机械手结构的复杂度，还增加了生产成本；另一方面，这种机械手结构操控动作比较繁琐，对操作人员要求较高，增加了生产难度。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种多关节机械手，该多关节机械手结构合理，操作简单、安全、精度高。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多关节机械手，包括固定立架、以及活动连接于所述固定立架上的机械手臂总成，该机械手臂总成包括皆为水平布置的第一臂体、第二臂体和第三臂体，其中，所述第一臂体通过一升降驱动机构竖向滑动地安装于所述固定立架上，且所述第一臂体还能够绕着摆动轴线进行摆动，该摆动轴线与所述第一臂体处于零位时的水平中心线相重合；所述第二臂体连接于所述第一臂体上，并能够在所述第一臂体的带动下进行摆动；所述第三臂体连接于所述第二臂体上，并能够在所述第二臂体的带动下做运动轨迹为垂直于该摆动轴线的直线运动，另所述第三臂体上还连接有一供吸盘或夹爪安装的法兰盘。
作为本发明的进一步改进，所述第一臂体、第二臂体和第三臂体的形状相一致，皆为截面呈扁平形的长条状结构；
以所述第一臂体处于零位状态为基准，所述第一臂体、第二臂体和第三臂体从上往下依次布置并相互平行，且所述第一臂体、第二臂体和第三臂体长度方向的中心线还相重合；另该摆动轴线亦与所述第一臂体处于零位时的长度方向的中心线相重合。
作为本发明的进一步改进，所述第一臂体通过所述升降驱动机构竖向滑动地安装于所述固定立架上的结构为：所述升降驱动机构包括有固定基座、滑轨、第一马达、丝杠组件、第一皮带轮组和第一同步皮带，其中，所述固定基座的一侧定位连接在所述固定立架的上部上，所述固定基座背向所述固定立架的另一侧上定位铺设有沿竖向延伸的所述滑轨，所述第一马达、丝杠组件、第一皮带轮组和第一同步皮带皆定位内置于所述固定基座中，所述丝杠组件包括丝杠和滑设于所述丝杠上的传动螺母，所述第一皮带轮组由一对第一皮带轮组成，该对第一皮带轮分别固定套设于所述第一马达的输出轴和所述丝杠的一轴端上，且该对第一皮带轮还通过所述第一同步皮带传动连接；另设有一连接座，所述第一臂体长度方向的一侧活动承接于所述连接座上，所述连接座还滑动连接于所述滑轨上，且所述连接座还同时与所述传动螺母定位连接；
所述第一臂体还能够绕着摆动轴线进行摆动的结构为：还设有一动力驱动机构，所述动力驱动机构包括第二马达和减速机，所述第二马达和减速机均定位内置于所述连接座中，且所述减速机的输入端与所述第二马达的输出端定位连接，所述减速机的输出端与所述第一臂体长度方向的一侧定位连接。
作为本发明的进一步改进，所述连接座包括从上往下依次布置的第一座体和第二座体，所述第一座体的一侧滑动连接于所述滑轨上，且所述第一座体的一侧还同时与所述传动螺母定位连接；所述第二座体上具有一用以容置所述动力驱动机构的容置腔，且所述第二座体的上侧与所述第一座体定位连接，所述第二座体的下侧悬置于所述第一臂体的上方。
作为本发明的进一步改进，所述第二臂体连接于所述第一臂体上，并能够在所述第一臂体的带动下进行摆动的结构为：所述第二臂体长度方向的一侧通过第一轴承连接在所述第一臂体长度方向的另一侧上；另所述第一臂体上还具有一沿其长度方向延伸的空腔，并还在所述第一臂体的空腔内设置有一第一传动机构，所述第一传动机构包括第二皮带轮和第三皮带轮，所述第二皮带轮相对所述第一臂体位置固定，且同时所述第二皮带轮还通过一第一连接轴与所述减速机的输出端定位连接，所述第三皮带轮定位套设于所述第一轴承的内圈上，且所述第三皮带轮和第二皮带轮还通过皮带连接。
作为本发明的进一步改进，所述第三臂体连接于所述第二臂体上，并能够在所述第二臂体的带动下做运动的结构为：所述第三臂体长度方向的一侧通过第二轴承连接在所述第二臂体长度方向的另一侧上；另所述第二臂体上亦具有一沿其长度方向延伸的空腔，并在所述第二臂体的空腔内设置有一第二传动机构，所述第二传动机构包括第二连接轴、第四皮带轮和第五皮带轮，其中，所述第二连接轴的一轴端转动连接于所述第二臂体长度方向的一侧上，所述第二连接轴的另一轴端穿设过所述第一臂体，并与所述第一臂体长度方向的另一侧定位连接，所述第四皮带轮定位套设于所述第二连接轴上，所述第五皮带轮定位套设于所述第二轴承的内圈上，且所述第五皮带轮和第四皮带轮还通过皮带连接；
另所述第三臂体的运动轨迹为垂直于该摆动轴线的直线运动的结构为：所述第一臂体的臂长与所述第二臂体的臂长相等，且所述第二皮带轮的半径为所述第三皮带轮的半径的两倍，所述第五皮带轮的半径为所述第四皮带轮的半径的两倍。
作为本发明的进一步改进，所述第二皮带轮相对所述第一臂体位置固定的结构为：还设有一U型连接件和连接螺栓，所述U型连接件的一侧与所述减速机定位连接，所述U型连接件的另一侧位于所述第一臂体的下方，所述连接螺栓依次穿设过所述U型连接件的另一侧和所述第一臂体，并与所述第二皮带轮锁固连接。
本发明的有益效果是：该多关节机械手具有皆为水平布置的第一臂体、第二臂体和第三臂体，其中，所述第一臂体通过一升降驱动机构竖向滑动地安装于所述固定立架上，且所述第一臂体还能够绕着摆动轴线进行摆动，所述第二臂体连接于所述第一臂体上，并能够在所述第一臂体的带动下进行摆动；所述第三臂体连接于所述第二臂体上，并能够在所述第二臂体的带动下做运动轨迹为垂直于该摆动轴线的直线运动，且所述第三臂体上还连接有一供吸盘或夹爪安装的法兰盘；相较于现有技术，该多关节机械手具有以下优点：①通过采用第一臂体带动第二臂体运动、第二臂体带动第三臂体运动的方式，减少了额外动力设备配置，降低了生产成本；②通过对第一、二臂体的臂长、以及对第一、二传动机构中各皮带轮转速的合理控制，使第三臂体(法兰盘)的运动轨迹始终保持在一条直线上；该多关节机械手适用于直线型生产线布置的状况，操作简单、易控，利于生产。
附图说明
图1为本发明所述多关节机械手处于零位状态时的结构示意视图；
图2为本发明所述多关节机械手处于零位状态时的主视图；
图3为本发明所述多关节机械手处于零位状态时的俯视图；
图4为本发明所述多关节机械手处于零位状态时的侧视图；
图5为本发明所述多关节机械手处于零位状态时的局部剖面结构示意图；
图6为本发明所述多关节机械手处于工作状态时的结构示意视图；
图7为本发明所述多关节机械手处于工作状态时的主视图；
图8为本发明所述多关节机械手处于工作状态时的俯视图；
图9为本发明所述多关节机械手处于工作状态时的运动原理示意图。
结合附图，作以下说明：
1——第一臂体 2——第二臂体
3——第三臂体 4——升降驱动机构
40——固定基座 41——滑轨
42——第一马达 43——丝杠
44——传动螺母 45——第一皮带轮
46——第一同步皮带 5——固定立架
6——法兰盘 7——连接座
71——第一座体 72——第二座体
8——动力驱动机构 80——第二马达
81——减速机 92——第二皮带轮
93——第三皮带轮 94——第四皮带轮
95——第五皮带轮 10——U型连接件
具体实施方式
下面参照图对本发明的优选实施例进行详细说明。
本发明所述的一种多关节机械手，包括固定立架5、以及活动连接于所述固定立架上的机械手臂总成，该机械手臂总成包括皆为水平布置的第一臂体1、第二臂体2和第三臂体3，其中，所述第一臂体1通过一升降驱动机构4竖向滑动地安装于所述固定立架5上，且所述第一臂体还能够绕着摆动轴线A进行摆动，该摆动轴线A与所述第一臂体处于零位时的水平中心线相重合；所述第二臂体2连接于所述第一臂体1上，并能够在所述第一臂体的带动下进行摆动；所述第三臂体3连接于所述第二臂体2上，并能够在所述第二臂体的带动下做运动轨迹为垂直于该摆动轴线A的直线运动，另所述第三臂体3上还连接有一供吸盘或夹爪安装的法兰盘6。
在本实施例中，所述第一臂体1、第二臂体2和第三臂体3的形状相一致，皆为截面呈扁平形的长条状结构；
以所述第一臂体处于零位状态为基准，所述第一臂体、第二臂体和第三臂体从上往下依次布置并相互平行，且所述第一臂体、第二臂体和第三臂体长度方向的中心线还相重合；另该摆动轴线A亦与所述第一臂体1处于零位时的长度方向的中心线相重合。
在本实施例中，所述第一臂体1通过所述升降驱动机构4竖向滑动地安装于所述固定立架5上的结构为：所述升降驱动机构4包括有固定基座40、滑轨41、第一马达42、丝杠组件、第一皮带轮组和第一同步皮带，其中，所述固定基座40的一侧定位连接在所述固定立架5的上部上，所述固定基座40背向所述固定立架的另一侧上定位铺设有沿竖向延伸的所述滑轨41，所述第一马达42、丝杠组件、第一皮带轮组和第一同步皮带皆定位内置于所述固定基座40中，所述丝杠组件包括丝杠43和滑设于所述丝杠上的传动螺母44，所述第一皮带轮组由一对第一皮带轮45组成，该对第一皮带轮分别固定套设于所述第一马达的输出轴和所述丝杠的一轴端上，且该对第一皮带轮还通过所述第一同步皮带46传动连接；另设有一连接座7，所述第一臂体1长度方向的一侧活动承接于所述连接座上，所述连接座还滑动连接于所述滑轨41上，且所述连接座还同时与所述传动螺母44定位连接；
所述第一臂体还能够绕着摆动轴线A进行摆动的结构为：还设有一动力驱动机构8，所述动力驱动机构包括第二马达80和减速机81，所述第二马达和减速机均定位内置于所述连接座7中，且所述减速机的输入端与所述第二马达的输出端定位连接，所述减速机的输出端与所述第一臂体1长度方向的一侧定位连接。
优选的，所述连接座7包括从上往下依次布置的第一座体71和第二座体72，所述第一座体71的一侧滑动连接于所述滑轨41上，且所述第一座体的一侧还同时与所述传动螺母44定位连接；所述第二座体72上具有一用以容置所述动力驱动机构8的容置腔，且所述第二座体的上侧与所述第一座体71定位连接，所述第二座体的下侧悬置于所述第一臂体1的上方。
在本实施例中，所述第二臂体2连接于所述第一臂体1上，并能够在所述第一臂体的带动下进行摆动的结构为：所述第二臂体2长度方向的一侧通过第一轴承连接在所述第一臂体1长度方向的另一侧上；另所述第一臂体1上还具有一沿其长度方向延伸的空腔，并还在所述第一臂体的空腔内设置有一第一传动机构，所述第一传动机构包括第二皮带轮92和第三皮带轮93，所述第二皮带轮92相对所述第一臂体位置固定，且同时所述第二皮带轮92还通过一第一连接轴与所述减速机81的输出端定位连接，所述第三皮带轮93定位套设于所述第一轴承的内圈上，且所述第三皮带轮和第二皮带轮还通过皮带连接。
所述第三臂体3连接于所述第二臂体2上，并能够在所述第二臂体的带动下做运动的结构为：所述第三臂体3长度方向的一侧通过第二轴承连接在所述第二臂体2长度方向的另一侧上；另所述第二臂体1上亦具有一沿其长度方向延伸的空腔，并在所述第二臂体的空腔内设置有一第二传动机构，所述第二传动机构包括第二连接轴、第四皮带轮94和第五皮带轮95，其中，所述第二连接轴的一轴端转动连接于所述第二臂体长度方向的一侧上，所述第二连接轴的另一轴端穿设过所述第一臂体1，并与所述第一臂体长度方向的另一侧定位连接，所述第四皮带轮94定位套设于所述第二连接轴上，所述第五皮带轮95定位套设于所述第二轴承的内圈上(第三臂体长度方向的一侧亦是定位套设于所述第二轴承的内圈上)，且所述第五皮带轮和第四皮带轮还通过皮带连接；
另所述第三臂体3的运动轨迹为垂直于该摆动轴线A的直线运动的结构为：所述第一臂体的臂长与所述第二臂体的臂长相等，且所述第二皮带轮的半径为所述第三皮带轮的半径的两倍，所述第五皮带轮的半径为所述第四皮带轮的半径的两倍。
优选的，所述第二皮带轮92相对所述第一臂体位置固定的结构为：还设有一U型连接件10和连接螺栓，所述U型连接件的一侧与所述减速机定位连接，所述U型连接件的另一侧位于所述第一臂体的下方，所述连接螺栓依次穿设过所述U型连接件的另一侧和所述第一臂体，并与所述第二皮带轮锁固连接。
本发明的工作原理为：首先，通过所述升降驱动机构4带动该机械手臂总成进行上下运动，实现机械手臂总成与工位之间的高度调整；然后，所述动力驱动机构8能够带动所述第一臂体1绕着摆动轴线A进行摆动，而所述第一臂体1通过第一传动机构能够带动所述第二臂体2进行摆动，所述第二臂体2通过第二传动机构能够带动第三臂体3进行运动，因为在本发明中，所述第一臂体的臂长与所述第二臂体的臂长相等，且所述第一传动机构中第二皮带轮的半径为第三皮带轮的半径的两倍，所述第二传动机构中第五皮带轮的半径为第四皮带轮的半径的两倍，这样在所述第一臂体相对摆动轴线A摆动角度为α时，所述第二臂体便可相对第一臂体摆动角度为2*β(α＝β)，所述第三臂体便可保持运动方向不变，形成一运动轨迹为垂直于摆动轴线A的直线运动。本发明所述的多关节机械手适用于直线型生产线布置的状况，操作简单、易控。
Claims (6)
1.一种多关节机械手，包括固定立架(5)、以及活动连接于所述固定立架上的机械手臂总成，其特征在于：该机械手臂总成包括皆为水平布置的第一臂体(1)、第二臂体(2)和第三臂体(3)，所述第一臂体(1)通过一升降驱动机构(4)竖向滑动地安装于所述固定立架(5)上，且所述第一臂体还能够绕着摆动轴线(A)进行摆动，该摆动轴线(A)与所述第一臂体处于零位时的水平中心线相重合；所述第二臂体(2)连接于所述第一臂体(1)上，并能够在所述第一臂体的带动下进行摆动；所述第三臂体(3)连接于所述第二臂体(2)上，并能够在所述第二臂体的带动下做运动轨迹为垂直于该摆动轴线(A)的直线运动，另所述第三臂体(3)上还连接有一供吸盘或夹爪安装的法兰盘(6)；
其中，所述第一臂体(1)通过所述升降驱动机构(4)竖向滑动地安装于所述固定立架(5)上的结构为：所述升降驱动机构(4)包括有固定基座(40)、滑轨(41)、第一马达(42)、丝杠组件、第一皮带轮组和第一同步皮带，所述固定基座(40)的一侧定位连接在所述固定立架(5)的上部上，所述固定基座(40)背向所述固定立架的另一侧上定位铺设有沿竖向延伸的所述滑轨(41)，所述第一马达(42)、丝杠组件、第一皮带轮组和第一同步皮带皆定位内置于所述固定基座(40)中，所述丝杠组件包括丝杠(43)和滑设于所述丝杠上的传动螺母(44)，所述第一皮带轮组由一对第一皮带轮(45)组成，该对第一皮带轮分别固定套设于所述第一马达的输出轴和所述丝杠的一轴端上，且该对第一皮带轮还通过所述第一同步皮带(46)传动连接；另设有一连接座(7)，所述第一臂体(1)长度方向的一侧活动承接于所述连接座上，所述连接座还滑动连接于所述滑轨(41)上，且所述连接座还同时与所述传动螺母(44)定位连接；
所述第一臂体还能够绕着摆动轴线(A)进行摆动的结构为：还设有一动力驱动机构(8)，所述动力驱动机构包括第二马达(80)和减速机(81)，所述第二马达和减速机均定位内置于所述连接座(7)中，且所述减速机的输入端与所述第二马达的输出端定位连接，所述减速机的输出端与所述第一臂体(1)长度方向的一侧定位连接。
2.根据权利要求1所述的多关节机械手，其特征在于：所述第一臂体(1)、第二臂体(2)和第三臂体(3)的形状相一致，皆为截面呈扁平形的长条状结构；
以所述第一臂体处于零位状态为基准，所述第一臂体、第二臂体和第三臂体从上往下依次布置并相互平行，且所述第一臂体、第二臂体和第三臂体长度方向的中心线还相重合；另该摆动轴线(A)亦与所述第一臂体(1)处于零位时的长度方向的中心线相重合。
3.根据权利要求2所述的多关节机械手，其特征在于：所述连接座(7)包括从上往下依次布置的第一座体(71)和第二座体(72)，所述第一座体(71)的一侧滑动连接于所述滑轨(41)上，且所述第一座体的一侧还同时与所述传动螺母(44)定位连接；所述第二座体(72)上具有一用以容置所述动力驱动机构(8)的容置腔，且所述第二座体的上侧与所述第一座体(71)定位连接，所述第二座体的下侧悬置于所述第一臂体(1)的上方。
4.根据权利要求2所述的多关节机械手，其特征在于：所述第二臂体(2)连接于所述第一臂体(1)上，并能够在所述第一臂体的带动下进行摆动的结构为：所述第二臂体(2)长度方向的一侧通过第一轴承连接在所述第一臂体(1)长度方向的另一侧上；另所述第一臂体(1)上还具有一沿其长度方向延伸的空腔，并还在所述第一臂体的空腔内设置有一第一传动机构，所述第一传动机构包括第二皮带轮(92)和第三皮带轮(93)，所述第二皮带轮(92)相对所述第一臂体位置固定，且同时所述第二皮带轮(92)还通过一第一连接轴与所述减速机(81)的输出端定位连接，所述第三皮带轮(93)定位套设于所述第一轴承的内圈上，且所述第三皮带轮和第二皮带轮还通过皮带连接。
5.根据权利要求4所述的多关节机械手，其特征在于：所述第三臂体(3)连接于所述第二臂体(2)上，并能够在所述第二臂体的带动下做运动的结构为：所述第三臂体(3)长度方向的一侧通过第二轴承连接在所述第二臂体(2)长度方向的另一侧上；另所述第二臂体(1)上亦具有一沿其长度方向延伸的空腔，并在所述第二臂体的空腔内设置有一第二传动机构，所述第二传动机构包括第二连接轴、第四皮带轮(94)和第五皮带轮(95)，其中，所述第二连接轴的一轴端转动连接于所述第二臂体长度方向的一侧上，所述第二连接轴的另一轴端穿设过所述第一臂体(1)，并与所述第一臂体长度方向的另一侧定位连接，所述第四皮带轮(94)定位套设于所述第二连接轴上，所述第五皮带轮(95)定位套设于所述第二轴承的内圈上，且所述第五皮带轮和第四皮带轮还通过皮带连接；
另所述第三臂体(3)的运动轨迹为垂直于该摆动轴线(A)的直线运动的结构为：所述第一臂体的臂长与所述第二臂体的臂长相等，且所述第二皮带轮的半径为所述第三皮带轮的半径的两倍，所述第五皮带轮的半径为所述第四皮带轮的半径的两倍。
6.根据权利要求4所述的多关节机械手，其特征在于：所述第二皮带轮(92)相对所述第一臂体位置固定的结构为：还设有一U型连接件(10)和连接螺栓，所述U型连接件的一侧与所述减速机定位连接，所述U型连接件的另一侧位于所述第一臂体的下方，所述连接螺栓依次穿设过所述U型连接件的另一侧和所述第一臂体，并与所述第二皮带轮锁固连接。
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