CN106003009A - 一种隔轴同步驱动机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔轴同步驱动机械手，用于机械手技术领域，包括机架、转轴、转臂架、大臂、转动关节、小臂、操纵轴、大臂驱动机构、小臂驱动机构以及操纵轴驱动机构，转动关节包括关节芯轴，小臂上设有主动轴套部，小臂驱动机构包括小臂电机、第一主动带轮、第一从动带轮和第一同步带，操纵轴驱动机构包括操纵轴电机、第二主动带轮、第二从动带轮、第二同步带、第三主动带轮、第三从动带轮以及第三同步带。本发明采用了同步带轮传动的方式，让驱动关节的电机安装于机械手中心轴附近，减少机械手对中心轴的转动惯量，有效减少电机的功率，简化电机的线路布置，可有效增大机械手的工作空间，并且具有通用性好、高刚度、高运动精度、寿命长的特点。

Description

一种隔轴同步驱动机械手

技术领域

本发明用于机械手技术领域，特别是涉及一种隔轴同步驱动机械手。

背景技术

机械手的种类按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手，对于大型的机械手常使用液压式或机械式机械手，但液压式机械手成本高、污染大，机械式机械手机身重。也有一些传统的机械手都是在每个关节上各自布置对应的驱动电机，这样将会加大整个机械手的惯量，特别是在关节较长或者驱动关节的电机重量较重时则需要更高要求的中心轴电机来匹配机械手的惯量，限制了机械手增大工作空间的发展。

在国内，研究通过同步带轮作为传动方式的机械手比较少，对于基于此传动方式的大量机械手结构的研究将有利于机械手的全面发展。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种隔轴同步驱动机械手，其具有高可靠性、高运动精度、低成本、低惯量的特点，可运用于工作空间大的机械手，对促进机械手结构多样化的发展起到积极作用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种隔轴同步驱动机械手，包括机架、通过转轴装在所述机架上的转臂架、设在所述转臂架上的大臂和通过转动关节装在所述大臂远离转臂架一端的小臂、设在所述小臂远离转动关节一端的操纵轴、可驱动所述转臂架绕转轴转动的大臂驱动机构、可驱动所述小臂绕转动关节转动的小臂驱动机构以及可驱动操纵轴旋转的操纵轴驱动机构，转动关节包括设在所述大臂上的关节芯轴，所述小臂上设有套装于所述关节芯轴上的主动轴套部，小臂驱动机构包括设在所述转臂架上的小臂电机、设在小臂电机输出端的第一主动带轮、设在主动轴套部上的第一从动带轮和传动第一主动带轮和第一从动带轮的第一同步带，所述操纵轴驱动机构包括操纵轴电机、设在所述操纵轴电机输出端的第二主动带轮、设在关节芯轴上的第二从动带轮、传动第二主动带轮和第二从动带轮的第二同步带、设在关节芯轴上的第三主动带轮、设在操纵轴上的第三从动带轮以及传动第三主动带轮和第三从动带轮的第三同步带。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述大臂驱动机构包括与所述转轴同轴设置且与转臂架固定连接的从动齿轮、设在所述机架上的大臂电机以及设在大臂电机输出端且与所述从动齿轮啮合的主动齿轮。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述转臂架采用板材形成矩形的框架，所述框架具有上、下、左、右四个安装面，所述从动齿轮固定安装于框架下部的安装面，所述转轴包括设于框架上部安装面上的顶轴和设于从动齿轮底部的底轴，所述顶轴和底轴均采用带座球面轴承安装于机架上。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述大臂包括设于框架右侧安装面上的顶部大臂和底部大臂，所述顶部大臂和底部大臂间具有间隔，所述顶部大臂和底部大臂上设有安装所述关节芯轴的芯轴座，所述关节芯轴上于芯轴座内套装有轴承，所述小臂位于所述间隔内并通过主动轴套部套装在关节芯轴上，关节芯轴上于所述主动轴套部内设有轴承。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述顶部大臂、底部大臂和小臂均为中空管，所述框架内在左、右两竖向的板材之间设有小臂电机安装座，所述主动轴套部设在底部大臂的管腔内设置第一从动带轮，小臂电机安装于小臂电机安装座上，小臂电机的输出端于底部大臂的管口对侧设置第一主动带轮，第一同步带设于底部大臂的管腔内。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述小臂在远离转动关节的一端设有从动轴套部，操纵轴设于所述从动轴套部内，操纵轴上于从动轴套部内设有轴承，操纵轴上于小臂的管腔内设有第三从动带轮，关节芯轴上于小臂的管腔内设有第三主动带轮，第三同步带设于小臂的管腔内。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述框架在左侧的安装面上设有操纵轴电机安装座，所述关节芯轴上在顶部大臂的管腔内设置第二从动带轮，操纵轴电机安装于操纵轴电机安装座上，操纵轴电机的输出端于顶部大臂的管口对侧设置第二主动带轮，第二同步带设于顶部大臂的管腔内。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述第一主动带轮、第一从动带轮、第二主动带轮、第二从动带轮、第三主动带轮及第三从动带轮均为齿形带轮，所述第一同步带、第二同步带及第三同步带均为齿形带。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述机架包括底板和设在所述底板上的顶轴支架，所述顶轴采用带座球面轴承安装于顶轴支架上，底轴采用带座球面轴承安装于底板上。

本发明的有益效果：发明的机械手采用了一种使用同步带轮传动的方式，让驱动关节的电机安装于机械手中心轴附近，在起到配重作用的同时，大大减少了机械手对中心轴的转动惯量，这种传动方式的机械手可以有效减少电机的功率，能简化电机的线路布置，可以有效增大机械手的工作空间，并且具有通用性好、高刚度、高运动精度、寿命长的特点。

同时，本技术方案采用同步带轮传动，具有高可靠性、高运动精度、低成本、低惯量的特点，可运用于工作空间大的机械手，对促进机械手结构多样化的发展起到积极作用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式

参照图1，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构。以下将详细说明本发明各元件的结构特点，而如果有描述到方向( 上、下、左、右、前及后) 时，是以图1所示的结构为参考描述，但本发明的实际使用方向并不局限于此。

本发明提供了一种隔轴同步驱动机械手，包括机架1、通过转轴装在所述机架1上的转臂架2、设在所述转臂架2上的大臂3和通过转动关节4装在所述大臂3远离转臂架2一端的小臂5、设在所述小臂5远离转动关节4一端的操纵轴6、可驱动所述转臂架2绕转轴转动的大臂驱动机构、可驱动所述小臂5绕转动关节转动的小臂驱动机构以及可驱动操纵轴6旋转的操纵轴驱动机构，转动关节4包括设在所述大臂3上的关节芯轴41，所述小臂5上设有套装于所述关节芯轴41上的主动轴套部51，小臂驱动机构包括设在所述转臂架2上的小臂电机71、设在小臂电机71输出端的第一主动带轮72、设在主动轴套部51上的第一从动带轮73和传动第一主动带轮72和第一从动带轮73的第一同步带74，所述操纵轴驱动机构包括操纵轴电机81、设在所述操纵轴电机81输出端的第二主动带轮82、设在关节芯轴41上的第二从动带轮83、传动第二主动带轮82和第二从动带轮83的第二同步带84、设在关节芯轴41上的第三主动带轮85、设在操纵轴6上的第三从动带轮86以及传动第三主动带轮85和第三从动带轮86的第三同步带87。所述大臂驱动机构包括与所述转轴同轴设置且与转臂架2固定连接的从动齿轮91、设在所述机架1上的大臂电机92以及设在大臂电机92输出端且与所述从动齿轮91啮合的主动齿轮93，从动齿轮91大于主动齿轮93，形成减速齿轮组，减速齿轮组来驱动机械手的整体转动，从而增大驱动力矩的同时还提升了整体的稳定性。工作时，大臂驱动机构中，大臂电机92通过齿轮啮合传动而驱动转臂架2绕转轴旋转，转臂架2附带大臂3转动，实现大臂3的摆动动作；小臂驱动机构中，小臂电机71通过第一主动带轮72、第一同步带74、第一从动带轮73驱动小臂5的主动轴套部51绕关节芯轴41转动，实现小臂5的摆动动作；操纵轴驱动机构中，操纵轴电机81通过第二主动带轮82、第二同步带84、第二从动带轮83驱动关节芯轴41转动，关节芯轴41通过第三主动带轮85、第三同步带86、第三从动带轮86驱动操纵轴旋转，实现操纵轴41的旋转动作。

发明的机械手采用了一种使用同步带轮传动的方式，让驱动关节的电机安装于机械手中心轴附近，在起到配重作用的同时，大大减少了机械手对中心轴的转动惯量，这种传动方式的机械手可以有效减少电机的功率，能简化电机的线路布置，可以有效增大机械手的工作空间，并且具有通用性好、高刚度、高运动精度、寿命长的特点。

同时，本技术方案采用同步带轮传动，所述第一主动带轮72、第一从动带轮73、第二主动带轮82、第二从动带轮83、第三主动带轮85及第三从动带轮86均为齿形带轮，所述第一同步带74、第二同步带84及第三同步带86均为齿形带，具有高可靠性、高运动精度、低成本、低惯量的特点，可运用于工作空间大的机械手，对促进机械手结构多样化的发展起到积极作用。

其中，所述转臂架2采用板材形成矩形的框架，所述框架具有上、下、左、右四个安装面，所述从动齿轮91固定安装于框架下部的安装面，所述转轴包括设于框架上部安装面上的顶轴21和设于从动齿轮91底部的底轴22，所述机架1包括底板11和设在所述底板11上的顶轴支架12，所述顶轴21采用带座球面轴承23安装于顶轴支架12上，底轴22采用带座球面轴承23安装于底板11上。

所述大臂3包括设于框架右侧安装面上的顶部大臂31和底部大臂32，顶部大臂31和底部大臂32与框架右侧安装面的连接拐角处设置固定架33，所述顶部大臂31和底部大臂32间具有间隔，该间隔用于固定小臂5，所述顶部大臂31和底部大臂32上设有安装所述关节芯轴41的芯轴座34，所述关节芯轴41上于芯轴座34内套装有轴承52，所述小臂5位于所述间隔内并通过主动轴套部51套装在关节芯轴41上，关节芯轴41上于所述主动轴套部51内设有轴承52。所述顶部大臂31、底部大臂32和小臂5均为中空管，所述框架内在左、右两竖向的板材之间设有小臂电机安装座13，所述主动轴套部51设在底部大臂32的管腔内设置第一从动带轮73，小臂电机71安装于小臂电机安装座13上，小臂电机71的输出端于底部大臂32的管口对侧设置第一主动带轮72，第一同步带74设于底部大臂32的管腔内。所述小臂5在远离转动关节4的一端设有从动轴套部53，操纵轴6设于所述从动轴套部53内，操纵轴6上于从动轴套部53内设有轴承52，操纵轴6上于小臂5的管腔内设有第三从动带轮86，关节芯轴41上于小臂5的管腔内设有第三主动带轮85，第三同步带86设于小臂5的管腔内。所述框架在左侧的安装面上设有操纵轴电机安装座14，所述关节芯轴41上在顶部大臂31的管腔内设置第二从动带轮83，操纵轴电机81安装于操纵轴电机安装座14上，操纵轴电机81的输出端于顶部大臂31的管口对侧设置第二主动带轮82，第二同步带84设于顶部大臂31的管腔内。中空管的结构将同步带穿置于其中，结构更加紧凑，使用更加安全可靠。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种隔轴同步驱动机械手，其特征在于：包括机架、通过转轴装在所述机架上的转臂架、设在所述转臂架上的大臂和通过转动关节装在所述大臂远离转臂架一端的小臂、设在所述小臂远离转动关节一端的操纵轴、可驱动所述转臂架绕转轴转动的大臂驱动机构、可驱动所述小臂绕转动关节转动的小臂驱动机构以及可驱动操纵轴旋转的操纵轴驱动机构，转动关节包括设在所述大臂上的关节芯轴，所述小臂上设有套装于所述关节芯轴上的主动轴套部，小臂驱动机构包括设在所述转臂架上的小臂电机、设在小臂电机输出端的第一主动带轮、设在主动轴套部上的第一从动带轮和传动第一主动带轮和第一从动带轮的第一同步带，所述操纵轴驱动机构包括操纵轴电机、设在所述操纵轴电机输出端的第二主动带轮、设在关节芯轴上的第二从动带轮、传动第二主动带轮和第二从动带轮的第二同步带、设在关节芯轴上的第三主动带轮、设在操纵轴上的第三从动带轮以及传动第三主动带轮和第三从动带轮的第三同步带。

2.根据权利要求1所述的隔轴同步驱动机械手，其特征在于：所述大臂驱动机构包括与所述转轴同轴设置且与转臂架固定连接的从动齿轮、设在所述机架上的大臂电机以及设在大臂电机输出端且与所述从动齿轮啮合的主动齿轮。

3.根据权利要求2所述的隔轴同步驱动机械手，其特征在于：所述转臂架采用板材形成矩形的框架，所述框架具有上、下、左、右四个安装面，所述从动齿轮固定安装于框架下部的安装面，所述转轴包括设于框架上部安装面上的顶轴和设于从动齿轮底部的底轴，所述顶轴和底轴均采用带座球面轴承安装于机架上。

4.根据权利要求3所述的隔轴同步驱动机械手，其特征在于：所述大臂包括设于框架右侧安装面上的顶部大臂和底部大臂，所述顶部大臂和底部大臂间具有间隔，所述顶部大臂和底部大臂上设有安装所述关节芯轴的芯轴座，所述关节芯轴上于芯轴座内套装有轴承，所述小臂位于所述间隔内并通过主动轴套部套装在关节芯轴上，关节芯轴上于所述主动轴套部内设有轴承。

5.根据权利要求4所述的隔轴同步驱动机械手，其特征在于：所述顶部大臂、底部大臂和小臂均为中空管，所述框架内在左、右两竖向的板材之间设有小臂电机安装座，所述主动轴套部设在底部大臂的管腔内设置第一从动带轮，小臂电机安装于小臂电机安装座上，小臂电机的输出端于底部大臂的管口对侧设置第一主动带轮，第一同步带设于底部大臂的管腔内。

6.根据权利要求5所述的隔轴同步驱动机械手，其特征在于：所述小臂在远离转动关节的一端设有从动轴套部，操纵轴设于所述从动轴套部内，操纵轴上于从动轴套部内设有轴承，操纵轴上于小臂的管腔内设有第三从动带轮，关节芯轴上于小臂的管腔内设有第三主动带轮，第三同步带设于小臂的管腔内。

7.根据权利要求5所述的隔轴同步驱动机械手，其特征在于：所述框架在左侧的安装面上设有操纵轴电机安装座，所述关节芯轴上在顶部大臂的管腔内设置第二从动带轮，操纵轴电机安装于操纵轴电机安装座上，操纵轴电机的输出端于顶部大臂的管口对侧设置第二主动带轮，第二同步带设于顶部大臂的管腔内。

8.根据权利要求1所述的隔轴同步驱动机械手，其特征在于：所述第一主动带轮、第一从动带轮、第二主动带轮、第二从动带轮、第三主动带轮及第三从动带轮均为齿形带轮，所述第一同步带、第二同步带及第三同步带均为齿形带。

9.根据权利要求3所述的隔轴同步驱动机械手，其特征在于：所述机架包括底板和设在所述底板上的顶轴支架，所述顶轴采用带座球面轴承安装于顶轴支架上，底轴采用带座球面轴承安装于底板上。