CN106945030A - 回转升降式机械手 - Google Patents

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陈碧榭
仇鑫凯
张子晔
陆文浩
刘子毅
马江南
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苏州科技大学
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    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/102Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears
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    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/109Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements comprising mechanical programming means, e.g. cams

Abstract

本发明涉及机械手技术领域,尤其是一种回转升降式机械手,包括底座及设置在底座上的箱体,箱体的上端面转动设置有平台,平台的上表面设有支架,支架的顶端设置有顶板,顶板上转动设置有升降丝杠,升降丝杠的下端固定有外齿轮,平台的下表面具有内腔,内腔的内圈壁上固定有与外齿轮同轴的内齿轮,当换向机构推动传动齿轮与外齿轮啮合时,动力装置通过传动齿轮驱动升降丝杠转动,从而实现夹持机构的升降,当换向机构推动传动齿轮与内齿轮啮合时,动力装置通过传动齿轮驱动平台整体转动,从而实现夹持机构的转动,进而可实现将夹持机构夹持的工件传递到多个位置。

Description

回转升降式机械手
技术领域
[0001] 本发明涉及机械手技术领域,尤其是一种回转升降式机械手。
背景技术
[0002] 在机械制造领域中,为了提高生产效率,很多企业一般多是自主研发或采用机械 自动化设备进行生产作业,其不但提高了生产效率,而且还能提高材料的利用率,现有的机 械手只能实现其上夹持部件的升降,无法实现夹持部件的转动,进而使得机械手使用时具 有一定的局限性。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题是:为了解决现有技术中机械手只能实现其上夹持部件 的升降,无法实现夹持部件的转动的问题,现提供一种回转升降式机械手。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种回转升降式机械手,包括底座 及设置在底座上的箱体,所述箱体的上端面转动设置有平台,所述平台的上表面设有支架, 所述支架的顶端设置有顶板,所述顶板上转动设置有升降丝杠,所述升降丝杠穿过平台,所 述升降丝杠的下端固定有外齿轮,所述平台的下表面具有内腔,所述内腔的内圈壁上固定 有与外齿轮同轴的内齿轮,所述内齿轮与外齿轮在升降丝杠的轴线方向上错开;
[0005] 所述底座上设置有动力装置,所述箱体内转动设置有与升降丝杠同轴的花键轴, 花键轴轴向固定在箱体内,花键轴的一端与动力装置的输出端传动连接,花键轴的另一端 套设有与其相匹配的花键套,所述花键套的上端固定有与升降丝杠同轴的传动齿轮,传动 齿轮的外圈壁设有用于与内齿轮啮合的外齿部,传动齿轮的内圈壁设有用于与外齿轮啮合 的内齿部;
[0006] 所述底座上设置换向机构,所述换向机构用于推动传动齿轮沿升降丝杠轴线方向 运动,以实现传动齿轮与内齿轮或外齿轮啮合;
[0007] 所述升降丝杠上螺纹连接有用于夹持工件的夹持机构,所述夹持机构与升降丝杠 螺纹传动连接。
[0008] 本方案中当换向机构推动传动齿轮与外齿轮啮合时,动力装置通过传动齿轮驱动 升降丝杠转动,从而实现夹持机构的升降,当换向机构推动传动齿轮与内齿轮啮合时,动力 装置通过传动齿轮驱动平台整体转动,从而实现夹持机构的转动,进而可实现将夹持机构 夹持的工件传递到多个位置,其中动力装置将力传递到花键轴,花键轴通过花键套将力传 递到传动齿轮上。
[0009] 进一步地,所述换向机构包括调节丝杠、挡环及拨杆,所述调节丝杠通过基座转动 设置在底座上,所述调节丝杠轴向固定在底座上,所述拨杆的一端开设有卡槽,另一端与调 节丝杠螺纹连接,箱体上开设有长槽,所述拨杆与长槽滑动连接,挡环同轴固定在花键套 上,挡环位于卡槽内,通过长槽的设置使得拨杆只能在调节丝杠轴线方向上移动,从而实现 在转动调节丝杠时拨杆上升或下降,由于花键套滑动设置在花键轴上且与花键轴传动连 接,当拨杆通过挡环与卡槽的设置实现推动花键套上升或下降,从而实现传动齿轮的位移。 [0010] 进一步地,所述调节丝杠的底端设置有环形凸起,所述基座上设置有与环形凸起 相匹配的环形凹槽,所述环形凸起转动设置在环形凹槽内,调节丝杠上固定有把手,通过环 形凹槽与环形凸起的设置实现调节丝杠的轴向固定,基座可由两半拼接而成,实现环形凸 起的安装。
[0011] 进一步地,所述动力装置包括电机、减速机及转轴,所述电机及减速机均固定在底 座上,所述电机的输出端与减速机的输入端传动连接,所述减速机的输出端与转轴传动连 接,所述转轴上固定有主动锥齿轮,所述花键轴远离花键套的一端固定有从动锥齿轮,所述 主动锥齿轮与从动锥齿轮传动连接,电机驱动减速机,减速机驱动转轴,转轴与花键轴之间 通过主动锥齿轮与从动锥齿轮的啮合,实现力的传递。
[0012] 进一步地,所述拨杆上套设有导电环,所述箱体上位于拨杆的上下两侧分别固定 有第一导电块和第二导电块,所述电机与导电环之间设置有第一导线,所述第一导电块与 第二导电块之间设置有第二导线,所述第二导电块与电机之间设置有第三导线,第一导线 上串联有开关,当导电环随拨杆上升至与第一导电块接触时,传动齒轮与内齿轮嗤合;当导 电环随拨杆下降至与第二导电块接触时,传动齿轮与外齿轮啮合,当需要夹持机构升降时, 转动调节丝杠带动拨杆下降,直到导电环随拨杆下降至与第二导电块接触时,刚好传动齿 轮与外齿轮啮合,一方面提供了限位,便于工作人员掌握传动齿轮与外齿轮是否啮合到位, 另一方面防止在外齿轮与传动齿轮啮合不到位时,动力装置启动,导从而致发生故障,提高 了安全性能;当需要夹持机构转动时,转动调节丝杠带动拨杆上升,直到导电环随拨杆下降 至与第二导电块接触时,刚好传动齿轮与内齿轮啮合。
[0013] 进一步地,所述夹持机构包括悬臂及拉动气缸,所述悬臂的一端固定有螺母,所述 悬臂的另一端固定所述拉动气缸,所述螺母与升降丝杠螺纹传动连接,所述螺母上固定有 滑块,所述支架上沿升降丝杠的轴线方向开设有滑槽,所述滑块与滑槽滑动连接,所述拉动 气缸的伸出端上固定有承载板,所述承载板的下表面固定有双杆液压缸,所述双杆液压缸 的两个伸出端上均固定有夹板,通过双杆液压缸的两个伸出端上的夹板相互靠拢将工件夹 持。
[00M]本发明的有益效果是:本发明回转升降式机械手当换向机构推动传动齿轮与外齿 轮啮合时,动力装置通过传动齿轮驱动升降丝杠转动,从而实现夹持机构的升降,当换向机 构推动传动齿轮与内齿轮啮合时,动力装置通过传动齿轮驱动平台整体转动,从而实现夹 持机构的转动,进而可实现将夹持机构夹持的工件传递到多个位置,其中夹持机构的转动 及升降共用一个动力源,具有结构紧凑,使用方便,结构简单,成本低的优点。
附图说明
[0015]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0016]图1是本发明回转升降式机械手的示意图;
[0017]图2是图1中A的局部放大示意图。
[0018]图中:1、底座,2、箱体,2-1、长槽,3、平台,4、支架,4-1、滑槽,5、顶板,6、升降丝杠, 7、外齿轮,8、内齿轮,9、花键轴,1〇、花键套,n、传动齿轮,12、调节丝杠,12—丨、环形凸起, I3、挡环,14、拨杆,15、把手,I6、电机,I7、减速机,is、转轴,lg、主动锥齿轮,2〇、从动锥齿 轮,21、导电环,22、第一导电块,23、第二导电块,24、基座,25、第一导线,26、第二导线,27、 第三导线,28、悬臂,29、拉动气缸,30、螺母,31、滑块,32、承载板,33、双杆液压缸,34、夹板, 35、转环,36、压环。
具体实施方式
[0019] 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以 示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成,方向和参照(例如, 上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此,并非在限制性意义上采 用以下具体实施方式,并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的 范围。
[0020] 实施例1
[0021] 如图1和2所示,一种回转升降式机械手,包括底座1及设置在底座1上的箱体2,箱 体2的上端面转动设置有平台3,平台3的下端设转环35,箱体2的上表面设有环形槽,转环35 转动设置在环形槽内,转环35上方设置有压环36,压环36与箱体2通过螺钉固定连接,从而 实现平台3在箱体2上的轴向定位,平台3的上表面设有支架4,支架4的顶端设置有顶板5,顶 板5上转动设置有升降丝杠6,升降丝杠6穿过平台3,升降丝杠6的下端固定有外齿轮7,平台 3的下表面具有内腔,内腔的内圈壁上固定有与外齿轮7同轴的内齿轮8,内齿轮8与外齿轮7 在升降丝杠6的轴线方向上错开;
[0022] 底座1上设置有动力装置,箱体2内转动设置有与升降丝杠6同轴的花键轴9,花键 轴9轴向固定在箱体2内,花键轴9的一端与动力装置的输出端传动连接,花键轴9的另一端 套设有与其相匹配的花键套10,花键套10的上端固定有与升降丝杠6同轴的传动齿轮11,传 动齿轮11的外圈壁设有用于与内齿轮8啮合的外齿部,传动齿轮11的内圈壁设有用于与外 齿轮7啮合的内齿部;
[0023] 底座1上设置换向机构,换向机构用于推动传动齿轮11沿升降丝杠6轴线方向运 动,以实现传动齿轮11与内齿轮8或外齿轮7啮合;
[0024] 升降丝杠6上螺纹连接有用于夹持工件的夹持机构,夹持机构与升降丝杠6螺纹传 动连接。
[0025] 换向机构包括调节丝杠12、挡环13及拨杆14,调节丝杠12通过基座24转动设置在 底座1上,调节丝杠12轴向固定在底座1上,拨杆14的一端开设有卡槽,另一端与调节丝杠12 螺纹连接,箱体2上开设有长槽2-1,拨杆14与长槽2-1滑动连接,挡环13同轴固定在花键套 10上,挡环13位于卡槽内,通过长槽2-1的设置使得拨杆14只能在调节丝杠12轴线方向上移 动,从而实现在转动调节丝杠12时拨杆14上升或下降,由于花键套10滑动设置在花键轴9上 且与花键轴9传动连接,当拨杆14通过挡环13与卡槽的设置实现推动花键套10上升或下降, 从而实现传动齿轮11的位移。
[0026] 调节丝杠12的底端设置有环形凸起12-1,基座24上设置有与环形凸起12-1相匹配 的环形凹槽,环形凸起12-1转动设置在环形凹槽内,调节丝杠12上固定有把手15,通过环形 凹槽与环形凸起12-1的设置实现调节丝杠12的轴向固定,基座24可由两半拼接而成,实现 环形凸起12-1的安装。
[0027] 动力装置包括电机I6、减速机I7及转轴18,电机16及减速机17均固定在底座1上, 电机16的出柄与减速机17的输入端传动连接,减速机17的输出端与转轴18传动连接,转 轴18上固定有主动锥齿轮19,花键轴9远离花键套1〇的一端固定有从动锥齿轮2〇,主动锥齿 轮19与从动锥齿轮20传动连接,电机16驱动减速机17,减速机17驱动转轴18,转轴18与花键 轴9之间通过主动锥齿轮19与从动锥齿轮2〇的啮合,实现力的传递。
[0028]拨杆14上套设有导电环21,箱体2上位于拨杆14的上下两侧分别固定有第一导电 块22和第二导电块23,电机16与导电环21之间设置有第一导线25,第一导电块22与第二导 电块23之间设置有第二导线况,第二导电块23与电机16之间设置有第三导线27,第一导线 25上串联有开关,当导电环21随拨杆14上升至与第一导电块22接触时,传动齿轮11与内齿 轮8啮合;当导电环21随拨杆14下降至与第二导电块23接触时,传动齿轮11与外齿轮7啮合, 当需要夹持机构升降时,转动调节丝杠12带动拨杆14下降,直到导电环21随拨杆(14)下降 至与第二导电块23接触时,刚好传动齿轮丨丨与外齿轮7啮合,一方面提供了限位,便于工作 人员掌握传动齿轮11与外齿轮7是否啮合到位,另一方面防止在外齿轮7与传动齿轮U啮合 不到位时,动力装置启动,导从而致发生故障,提高了安全性能;当需要夹持机构转动时,转 动调节丝杠I2带动拨杆14上升,直到导电环21随拨杆14下降至与第二导电块23接触时,刚 好传动齿轮11与内齿轮8啮合。
[0029]夹持机构包括悬臂28及拉动气缸四,悬臂28的一端固定有螺母30,悬臂28的另一 端固定拉动气缸29,螺母30与升降丝杠6螺纹传动连接,螺母30上固定有滑块31,支架4上沿 升降丝杠6的轴线方向开设有滑槽4-1,滑块31与滑槽滑动连接,拉动气缸29的伸出端上 固定有承载板32,承载板32的下表面固定有双杆液压缸33,双杆液压缸33的两个伸出端上 均固定有夹板34,通过双杆液压缸33的两个伸出端上的夹板34相互靠拢将工件夹持。
[0030]上述回转升降式机械手的工作原理如下:
[0031]通过夹持机构的双杆液压缸33将工件夹持;
[0032]当需要带动夹持机构上升时,转动调节丝杠12带动拨杆14移动,直到导电环21随 拨杆14下降至与第二导电块23接触时,刚好传动齿轮U与外齿轮7啮合,打开开关,电机16 带动减速机17,减速机I7通过主动锥齿轮19及从动锥齿轮2〇的啮合带动花键轴9转动,花键 轴9将动力传递给花键套10,并由花键套1〇将动力传动到传动齿轮^,最终由传动齿轮^与 外齿轮7啮合带动升降丝杠6转动,螺母30与升降丝杠6传动连接,并由滑块3)与滑槽4-1的 限位,最终实现夹持机构的上升或下降;
[0033] 当需要带动夹持机构转动时,转动调节丝杠12带动拨杆14移动,直达导电环21随 拨杆14上升至与第一导电块22接触时,刚好传动齿轮u的外齿部与内齿轮8啮合,打开开 关,电机I6带动减速机I7,减速机I7通过主动锥齿轮19及从动锥齿轮2〇的哺合带动花键轴g 转动,花键轴9将动力传递给花键套10,并由花键套10将动力传动到传动齿轮1 i,最终由传 动齿轮11与内齿轮8啮合带动平台3整体转动,最终实现夹持机构的转动。 ^
[0034] 上f依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全 可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性 范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1. 一种回转升降式机械手,其特征在于:包括底座(1)及设置在底座(1)上的箱体(2), 所述箱体(2)的上端面转动设置有平台(3),所述平台(3)的上表面设有支架(4),所述支架 (4)的顶端设置有顶板(5),所述顶板(5)上转动设置有升降丝杠(6),所述升降丝杠⑹穿过 平台⑶,所述升降丝杠⑹的下端固定有外齿轮(7),所述平台⑶的下表面具有内腔,所述 内腔的内圈壁上固定有与外齿轮⑺同轴的内齿轮⑻,所述内齿轮⑻与外齿轮⑺在升降 丝杠⑹的轴线方向上错开; 所述底座(1)上设置有动力装置,所述箱体(2)内转动设置有与升降丝杠(6)同轴的花 键轴(9),花键轴⑼轴向固定在箱体⑵内,花键轴⑼的一端与动力装置的输出端传动连 接,花键轴⑼的另一端套设有与其相匹配的花键套(1〇),所述花键套(10)的上端固定有与 升降丝杠⑹同轴的传动齿轮(11),传动齿轮(11)的外圈壁设有用于与内齿轮(8)啮合的外 齿部,传动齿轮(11)的内圈壁设有用于与外齿轮(7)啮合的内齿部; 所述底座(1)上设置换向机构,所述换向机构用于推动传动齿轮(11)沿升降丝杠^5)轴 线方向运动,以实现传动齿轮(11)与内齿轮⑻或外齿轮(7)啮合; 所述升降丝杠(6)上螺纹连接有用于夹持工件的夹持机构,所述夹持机构与升降丝杠 (6)螺纹传动连接。
2. 根据权利要求1所述的回转升降式机械手,其特征在于:所述换向机构包括调节丝杠 (12)、挡环(13)及拨杆(14),所述调节丝杠(12)通过基座(24)转动设置在底座⑴上,所述 调节丝杠(12)轴向固定在底座(1)上,所述拨杆(14)的一端开设有卡槽,另一端与调节丝杠 (12) 螺纹连接,箱体(2)上开设有长槽(2-1),所述拨杆(14)与长槽(2-1)滑动连接,挡环 (13) 同轴固定在花键套(10)上,挡环(13)位于卡槽内。
3. 根据权利要求2所述的回转升降式机械手,其特征在于:所述调节丝杠(12)的底端设 置有环形凸起(12-1),所述基座(24)上设置有与环形凸起(12-1)相匹配的环形凹槽,所述 环形凸起(12-1)转动设置在环形凹槽内,调节丝杠(12)上固定有把手(15)。
4. 根据权利要求3所述的回转升降式机械手,其特征在于:所述动力装置包括电机 (16)、减速机(17)及转轴(18),所述电机(16)及减速机(17)均固定在底座⑴上,所述电机 (16)的输出端与减速机(17)的输入端传动连接,所述减速机(17)的输出端与转轴(18)传动 连接,所述转轴(18)上固定有主动锥齿轮(19),所述花键轴⑼远离花键套(10)的一端固定 有从动锥齿轮(20),所述主动锥齿轮(19)与从动锥齿轮(20)传动连接。
5.根据权利要求4所述的回转升降式机械手,其特征在于:所述拨杆(14)上套设有导电 环(21),所述箱体(2)上位于拨杆(14)的上下两侧分别固定有第一导电块(22)和第二导电 块(23),所述电机(16)与导电环(21)之间设置有第一导线(25),所述第一导电块(22)与第 二导电块(23)之间设置有第二导线(26),所述第二导电块(23)与电机(16)之间设置有第三 导线(27),第一导线(25)上串联有开关,当导电环(21)随拨杆(14)上升至与第一导电块 (22)接触时,传动齿轮(11)与内齿轮⑻啮合;当导电环(21)随拨杆(14)下降至与第二导电 块(23)接触时,传动齿轮(11)与外齿轮(7)啮合。
6.根据权利要求1所述的回转升降式机械手,其特征在于:所述夹持机构包括悬臂(28) 及拉动气缸(29),所述悬臂(28)的一端固定有螺母(30),所述悬臂(28)的另一端固定所述 拉动气缸(29),所述螺母(30)与升降丝杠(6)螺纹传动连接,所述螺母(3〇)上固定有滑块 (31),所述支架(4)上沿升降丝杠(6)的轴线方向开设有滑槽(4-1),所述滑块(31)与滑槽 (4-1)滑动连接,所述拉动气缸(29)的伸出端上固定有承载板(32),所述承载板(32)的下表 面固定有双杆液压缸(33),所述双杆液压缸(33)的两个伸出端上均固定有夹板(34)。
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