CN106826785A - 一种工业机械手 - Google Patents

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Abstract

一种工业机械手，包括底座，底座上可转动的安有回转座，回转座上固定有大臂，大臂的上端转动安有小臂，小臂远离大臂的一端转动安有夹具头；回转座上设有用于驱动回转座的动力组件I，小臂上设有用于驱动小臂的动力组件II，小臂上还设有用于带动夹具头转动的动力组件III。大臂与底座转动连接。回转座、大臂和小臂均采用壳体结构，其上分别设有可视窗口。各电机连有一电机驱动器，电机驱动器分别连接运动控制器I和运动控制器且，运动控制器I连接一上位机，运动控制器且连接一工控手持终端。提高了机械手臂在整体上的灵活性，提高了实际生产的自动化程度；能直观地反映机械手的组成部件。

Description

一种工业机械手
技术领域
本发明涉及一种工业机械手。
背景技术
目前，各个机械领域，如自动化设备、汽车、精密机械行业等领域，越来越多的引入了机械手臂。但传统机械手臂的整体的灵活性相对较低，这在实际生产中往往会制约生产的自动化程度。此外，现有机械手臂在学校教学方面，不能将机械手臂的相关组成部件直观地反映出来，且在将现有工业机械手臂用到教学中时，无法全方位的展示工业机械手臂的运动状态，不便于学生了解机械手臂的相关领域的知识体系。此为现有技术的不足之处。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种工业机械手臂的技术方案，用于解决传统机械手臂的整体的灵活性相对较低的问题，以提高实际生产的自动化程度，能将机械手的相关组成部件直观地反映出来，能将工业机械手臂直观地应用到教学上，且能全方位的展示工业机械手臂的运动状态。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种工业机械手臂，包括底座，底座上可转动的安有回转座，回转座上固定有大臂，大臂的上端转动安有小臂，小臂能够在竖直平面内转动，小臂远离大臂的一端转动安有夹具头;回转座上设有用于驱动回转座在水平面内转动的动力组件I，小臂上设有用于带动小臂在竖直平面内转动的动力组件II，小臂上还设有用于带动夹具头在竖直平面内俯仰转动的动力组件III。
所述大臂与所述的底座转动连接，底座上设有用于驱动大臂在竖直平面内转动的动力组件VI，所述的动力组件VI包括电机VI和减速机VI，电机VI固定在回转座上，减速机VI的输入轴与电机VI的输出轴同轴连接，减速机VI的输出轴固定在大臂上。
所述回转座、大臂和小臂均采用壳体结构，所述回转座、大臂和小臂上分别设有可视窗口，便于教学使用。
所述的动力组件工包括电机I和减速机I，电机I固定在回转座上，减速机I的输入轴与电机工的输出轴同轴连接，减速机工的输出轴固定在底座上。
所述的动力组件II包括电机II和减速机II，电机II固定在小臂上，减速机II的输入轴与电机II的输出轴同轴连接，减速机II的输出轴固定在大臂上。
所述的动力组件III包括分别固定在小臂上的电机III和减速机III，电机III的输出轴上安有皮带轮III，减速机III的输入轴上安有皮带轮IV，皮带轮IV通过皮带II与皮带轮III相连；减速机III的输出轴与夹具头固定连接。
所述小臂包括肘关节和转动安装在肘关节一侧的横臂;肘关节上设有用于驱动横臂转动的动力组件IV;所述的动力组件IV包括电机IV、减速机IV和转轴I，减速机IV和电机IV分别固定在肘关节上，减速机IV的输入轴与电机IV的输出轴同轴连接，减速机IV的输出轴与转轴I同轴连接，转轴I远离减速机IV的一端固定在横臂上。
所述夹具头包括腕关节和转动安装在腕关节上的夹具;横臂上设有用于驱动夹具转动的动力组件V;动力组件V包括电机V和中部转动安装在小臂上的转轴II，电机V的输出轴上安有皮带轮I，转轴II的轴线和减速机III的输出轴的轴线重合，转轴II位于小臂的外侧的轴上安有皮带轮II，皮带轮II通过皮带I与皮带轮I相连;转轴II位于小臂的内侧的轴上同轴地连接有伞齿轮工，伞齿轮I与一伞齿轮II相啮合，伞齿轮II同轴地安装在转轴III的一端，转轴III的另一端穿过所述的腕关节与减速机V的输入轴固定连接，减速机V的输出轴与所述的夹具固定连接，转轴III与腕关节转动连接。
所述的电机I、电机II、电机III、电机IV、电机V和电机VI连接一电机驱动器，所述的电机驱动器分别连接运动控制器I和运动控制器II，运动控制器I连接一上位机，运动控制器II连接一工控手持终端。其中，电机驱动器用于控制各电机的启动与关闭，且电机驱动器还用于实时向上位机反馈各电机的驱动参数，上位机接收并处理各相关电机的驱动参数，计算并直观显示夹具头所限位的部件在实际运动中的移动角度、角速度、角加速度等运动参数，从而便于学生快速全面的学习和掌握工业机械手的运动控制，以及便于实现在线仿真和在线编程实验的实训;尤其便于针对某一个特定的转动部位，进行相应的运动控制仿真与实际实践控制。此外，使用时，可通过上位机和/或工控手持终端，设置各相关电机的驱动参数，运动控制器将上位机和/或工控手持终端的控制信号转换成运动控制信号，传送给电机驱动器，驱动电机转动。使用灵活且便于工业与教学使用，且能将工业机械手臂直观地应用到教学上，且能全方位的展示工业机械手臂的运动状态，从而便于学生了解机械手臂的相关领域的知识体系，且便于在实践中教学，实用性强。
所述横臂上设有一用于在轴线方向上限位所述转轴I的定位板，转轴I与该定位板相垂直，用于防止转轴I在轴线方向滑动，从而增加使用的稳定性与可靠性。
此外，为便于控制，本发明所涉及到的电机均采用伺服电机，且各电机分别连接在所述的电机驱动器上。
与现有技术相比，本发明相对于现有技术的有益效果为：可通过动力组件工控制回转座在水平面上旋转，可通过动力组件II控制小臂在竖直平面内旋转，还可通过动力组件III控制夹具头在竖直平面内做俯仰转动，从而提高了生产的自动化程度，提高了工作的灵活性和稳定性；大臂与底座转动连接，从而可实现大臂在竖直平面内的转动，这进一步提高了生产的自动化程度，提高了工作的灵活性和稳定性，较为实用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的主视图示意图；
图3为图1的俯视图示意图；
图4为图1的左视图的局部剖视示意图；
图5为图3中A处的放大图。
具体实施例
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
如图1-图5所示，本发明的一种工业机械手臂，包括底座1,底座1上可转动的安有回转座2，回转座2上固定有大臂3，大臂3的上端转动安有小臂4,大臂3与小臂4的一端转动连接，小臂4能够在竖直平面内进行正反360。转动，小臂4远离大臂3的一端转动安有夹具头5。回转座2上设有用于带动回转座2在水平面内转动的动力组件I，小臂4上设有用于带动小臂4在竖直平面内转动的动力组件II，小臂4上还设有用于带动夹具头5在竖直平面内俯仰转动的动力组件III。大臂3与所述的底座1转动连接，底座1上设有用于驱动大臂3在竖直平面内左右摆动的动力组件VI。所述的动力组件VI包括电机VI 28和减速机VI 29，电机VI 28固定在回转座2上，减速机VI 29的输入轴与电机VI 28的输出轴同轴连接，减速机VI 29的输出轴固定在大臂3上。
回转座2、大臂3和小臂4分别采用壳体结构，回转座2、大臂3和小臂4上分别设有可视窗口，便于直观地看到构成工业机械手臂的各种组成部件，便于教学使用。
在本实施方式中，动力组件II包括电机II 8和减速机II 9，电机II 8固定在小臂4上，减速机II 9的输入轴与电机II 8的输出轴同轴连接，减速机II 9的输出轴固定在大臂3上。电机II 8带动减速机II 9转动，减速机II 9的转动带动小臂4在竖直平面内转动。动力组件III包括均固定在小臂4上的电机III 10和减速机III 11，电机III 10的输出轴上安有皮带轮III 12，减速机III 11的输入轴上安有皮带轮IV 13，皮带轮IV 13通过皮带II 14与皮带轮II工12相连;减速机III 11的输出轴与夹具头5固定连接。电机III 10提供驱动力，通过皮带轮III 12、皮带II 14、皮带轮IV 13以及减速机III 11的传动，带动夹具头5在竖直平面内做俯仰运动。
在本实施方式中，小臂4包括肘关节4.1和转动安装在肘关节4.1一侧的横臂4.2；肘关节4.1上设有用于驱动横臂4.2转动的动力组件IV;所述的动力组件IV包括电机IV 15、减速机IV 16和转轴工17，减速机IV16和电机 IV 15分别固定在肘关节4. 1上，减速机IV16的输入轴与电机IV15的输出轴同轴连接，减速机IV 16的输出轴与转轴工17同轴连接，转轴I 17远离减速机IV 16的一端固定在横臂4. 2上。电机IV 15带动减速机IV 16转动，减速机IV16的转动带动转轴工17转动，从而带动横臂4. 2在竖直平面内进行360°转动。
在本实施方式中，夹具头5包括腕关节5.1和转动安装在腕关节5.1上的夹具5.2；横臂4.2上设有用于驱动夹具 5.2转动的动力组件V。如图1和图3所示，动力组件V包括电机V 18和中部转动安装在小臂4上的转轴II 19，电机V 18的输出轴上安有皮带轮工20，转轴H19的轴线和减速机m11的输出轴的轴线重合，转轴H19位于小臂4的外侧的轴上安有皮带轮II 22，皮带轮II 22通过皮带工23与皮带轮工20相连;转轴II 19位于小臂4的内侧的轴上同轴地连接有伞齿轮I 24，伞齿轮I 24与一伞齿轮II 25相啮合，伞齿轮II 25同轴地安装在一转轴III 26的一端，转轴III 26的另一端穿过所述的腕关节5.1与减速机V 31的输入轴固定连接，减速机V31的输出轴与所述的夹具5.2固定连接，转轴II工26与腕关节5.1转动连接。
其中，上述夹具5.2与减速机III 11的输出轴固定连接，减速机V 31的输出轴的轴线与减速机III 11的输出轴的轴线相垂直。
在本实施方式中，所述横臂4.2上设有一用于在轴线方向上限位所述转轴工17的定位板27，转轴I 17与该定位板27相垂直。
其中，在本实施方式中，大臂3的侧面上设有加强板30，加强板30是大臂3的加强筋，增大了大臂3的支撑力；此外，所述的皮带I和皮带II上分别设有一压辊21，增强了两皮带的张紧力，有效防止了两皮带的打滑，较为实用。
使用时，通过动力组件I控制回转座2在水平面上进行正反转动、通过动力组件II控制小臂4在竖直平面内进行正反转动、通过动力组件III控制夹具头5在竖直平面内做俯仰转动、通过动力组件IV控制横臂4. 2在竖直平面内进行正反转动、通过动力组件V控制夹具5. 2在竖直平面内进行正反转动、通过动力组件VI控制大臂3在竖直平面内左右转动，从而使夹具5. 2到达指定的位置，克服了传统机械手臂在整体上灵活性相对较低的问题，提高了实际生产的自动化程度，也提高了生产的稳定性。
此外，涉及到的电机均采用伺服电机，所述的电机I 6、电机II 8、电机III 10、电机IV 15、电机V 18和电机VI 28连接在同一电机驱动器上，该电机驱动器分别连接运动控制器I和运动控制器II，运动控制器I连接一上位机、运动控制器II连接一工控手持终端。其中，运动控制器II采用CPAC-Oto3ox-UCT2-8PV-F4-M23型运动控制器，上位机采用PC机，工控手持终端采用GRP2001-II型手持终端。使用时，可通过上位机和/或工控手持终端，设置各相关电机的驱动参数，运动控制器将上位机和/或工控手持终端的控制信号转换成运动控制信号，传送给电机驱动器，驱动电机转动，使用灵活且便于工业与教学。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种工业机械手，包括底座，底座上可转动的安有回转座，回转座上固定有大臂，其特征在于，大臂的上端转动安有小臂，小臂能够在竖直平面内转动，小臂远离大臂的一端转动安有夹具头；回转座上设有用于驱动回转座在水平面内转动的动力组件I，小臂上设有用于带动小臂在竖直平面内转动的动力组件II，小臂上还设有用于带动夹具头在竖直平面内俯仰转动的动力组件III。
2.根据权利要求1所述的工业机械手，其特征在于，所述大臂与所述的底座转动连接，底座上设有用于驱动大臂在竖直平面内转动的动力组件VI，所述的动力组件VI包括电机VI和减速机VI，电机VI固定在回转座上，减速机VI的输入轴与电机VI的输出轴同轴连接，减速机VI的输出轴固定在大臂上。
3.根据权利要求1或2所述的工业机械手臂，其特征在于，所述回转座、大臂和小臂均采用壳体结构，所述回转座、大臂和小臂上分别设有可视窗口。
4.根据权利要求2所述的工业机械手臂，其特征在于，所述的动力组件I包括电机I和减速机I，电机I固定在回转座上，减速机I的输入轴与电机工的输出轴同轴连接，减速机工的输出轴固定在底座上。
5.根据权利要求4所述的工业机械手臂，其特征在于，所述的动力组件II包括电机II和减速机II，电机II固定在小臂上，减速机II的输入轴与电机II的输出轴同轴连接，减速机II的输出轴固定在大臂上。
6.根据权利要求5所述的工业机械手臂，其特征在于，所述的动力组件III包括分别固定在小臂上的电机III和减速机III，电机III的输出轴上安有皮带轮III，减速机III的输入轴上安有皮带轮IV，皮带轮IV通过皮带II与皮带轮III相连;减速机III的输出轴与夹具头固定连接。
7.根据权利要求6所述的工业机械手臂，其特征在于，所述小臂包括肘关节和转动安装在肘关节一侧的横臂;肘关节上设有用于驱动横臂转动的动力组件IV；所述的动力组件IV包括电机IV、减速机IV和转轴I，减速机IV和电机IV分别固定在肘关节上，减速机IV的输入轴与电机IV的输出轴同轴连接，减速机IV的输出轴与转轴工同轴连接，转轴工远离减速机IV的一端固定在横臂上。
8.根据权利要求7所述的工业机械手臂，其特征在于，所述夹具头包括腕关节和转动安装在腕关节上的夹具;横臂上设有用于驱动夹具转动的动力组件V；动力组件V包括电机V和中部转动安装在小臂上的转轴II，电机V的输出轴上安有皮带轮I，转轴II的轴线和减速机III的输出轴的轴线重合，转轴II位于小臂的外侧的轴上安有皮带轮II，皮带轮II通过皮带I与皮带轮工相连;转轴II位于小臂的内侧的轴上同轴地连接有伞齿轮工，伞齿轮I与一伞齿轮II相啮合，伞齿轮II同轴地安装在一转轴III的一端，转轴III的另一端穿过所述的腕关节与减速机V的输入轴固定连接，减速机V的输出轴与所述的夹具固定连接，转轴III与腕关节转动连接。
9.根据权利要求8所述的工业机械手臂，其特征在于，所述的电机I、电机II、电机III、电机IV、电机V和电机VI连接一电机驱动器，所述的电机驱动器分别连接运动控制器I和运动控制器II，运动控制器工连接一上位机，运动控制器II连接一工控手持终端。
10.根据权利要求7所述的工业机械手臂，其特征在于，所述横臂上设有一用于在轴线方向上限位所述转轴工的定位板，转轴工与该定位板相垂直。
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