CN107097219B - 机械臂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机械臂，用于将第一工位上的工件搬运至第二工位，其特征在于，所述机械臂包括：底座；第一驱动机构，设置于底座上；传动轴，所述传动轴的一端与所述第一驱动机构的输出轴连接；曲杆，所述曲杆与所述传动轴之间设置有联动机构，所述第一驱动机构驱动所述传动轴旋转并通过所述联动机构驱动所述曲杆从第一位置旋转至第二位置；抓取机构，连接于所述曲杆远离所述联动机构的一端，所述曲杆位于所述第一位置时所述抓取机构从所述第一工位抓取工件，所述曲杆位于所述第二位置时所述抓取机构松开所述工件使工件放置于所述第二工位。上述机械臂，曲杆与所述传动轴之间设置有联动机构，工件的搬运效率高，整体结构简单，便于调试和维护。

Description

机械臂
技术领域
本发明涉及工件搬运设备领域，特别是涉及一种机械臂。
背景技术
在电子产品的加工过程中，经常需要将一工位中的工件移动至另一工位，如，例如使用机械臂来搬运工件。现有的搬运装置作业效率较低，且整体结构较为复杂，设备的调试和维护多有方便。
发明内容
基于此，有必要提供一种结构简单、搬运效率高的机械臂。
一种机械臂，用于将第一工位上的工件搬运至第二工位，所述机械臂包括：
底座；
第一驱动机构，设置于所述底座上；
传动轴，所述传动轴的一端与所述第一驱动机构的输出轴连接；
曲杆，所述曲杆与所述传动轴之间设置有联动机构，所述第一驱动机构驱动所述传动轴旋转并通过所述联动机构驱动所述曲杆从第一位置旋转至第二位置；
抓取机构，连接于所述曲杆远离所述联动机构的一端，所述曲杆位于所述第一位置时所述抓取机构从所述第一工位抓取工件，所述曲杆位于所述第二位置时所述抓取机构松开所述工件使工件放置于所述第二工位；
所述联动机构包括固定于所述传动轴一端的第一蜗轮及固定于所述曲杆一端的第二蜗轮，所述第一蜗轮与所述第二蜗轮配合使用；
所述曲杆包括一体设置的第一杆体和第二杆体，所述第二蜗轮设置在所述第一杆体的一端，所述第二杆体与所述第一杆体具有夹角，所述曲杆位于所述第一位置时，所述工件位于所述第二杆体的延伸线上，所述传动轴与所述第一杆体之间连接设置有支撑架以使所述第一杆体相对于与所述传动轴始终呈固定角度旋转；
所述支撑架包括套设在所述传动轴外的第一套筒，套设在所述第一杆体外的第二套筒，及连接固定于所述第一套筒与所述第二套筒之间的固定杆，所述传动轴与所述第一套筒固定连接，所述第一杆体可相对于所述第二套筒转动。
在其中一个实施例中，所述第一蜗轮的旋转中心线与所述第二蜗轮的旋转中心线垂直，所述传动轴转动时通过所述联动机构驱动所述曲杆向上沿竖直方向旋转。
在其中一个实施例中，所述第一驱动机构为驱动电机，所述驱动电机的输出轴及所述传动轴的底部分别套接有同步轮，两个同步轮之间连接有同步带，所述驱动电机通过所述同步轮及同步带驱动所述传动轴转动。
在其中一个实施例中，所述抓取机构为平行开闭型气爪，所述平行开闭型气爪具有可开合的多个卡爪，所述曲杆位于第一位置时，所述抓取机构被所述第二驱动机构驱动一定距离后所述多个卡爪卡紧工件的一端，所述曲杆位于第二位置时，所述多个卡爪松开工件。
在其中一个实施例中，所述机械臂还包括设置在所述第二杆体上的第二驱动机构，所述第二驱动机构的输出端与所述抓取机构连接，所述抓取机构与所述第二杆体滑动连接，所述抓取机构能沿所述第二杆体的轴向方向来回移动，所述曲杆位于所述第一位置时，所述抓取机构从所述第一工位抓取工件并朝远离所述工件的方向移动一定距离，所述曲杆位于所述第二位置时，所述抓取机构被所述第二驱动机构驱动并朝所述第二工位的方向移动，所述抓取机构移动一定距离后松开所述工件使工件卡于所述第二工位上。
在其中一个实施例中，所述第二驱动机构为笔形气缸。
在其中一个实施例中，所述笔形气缸设置有两个，两个所述笔形气缸并排固定在所述第二杆体对称的两侧，两个所述笔形气缸的输出轴分别与所述第二驱动机构连接。
在其中一个实施例中，所述支撑架还包括连接设置在所述第一套筒与所述第二套筒之间的加强杆，所述加强杆具有弯折部以使所述支撑架形成稳定结构。
在其中一个实施例中，所述加强杆包括第一杆部和第二杆部，第一杆部与第二杆部之间的夹角为90度，第一杆部垂直于第一套筒，第二杆部垂直于第二套筒。
在其中一个实施例中，所述第一杆体和第二杆体之间的夹角为90度。
上述机械臂，曲杆和传动轴之间设置有联动机构，传动轴旋转时可通过联动机构驱动曲杆旋转，从而带动抓取机构及工件旋转至预定位置，整体结构简单，便于调试和维护，并且搬运效率高。
附图说明
图1为一实施例提供的机械臂搬运工件的立体结构示意图；
图2为图1所示机械臂的立体结构示意图；
图3为图1所示机械臂另一角度的立体结构示意图；
图4为图1所示机械臂从第一工位抓取工件的俯视结构示意图；
图5为图1所示机械臂曲杆旋转至第二工位的俯视结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，根据一实施例提供的机械臂10，包括底座100、第一驱动机构200、传动轴300、曲杆400及抓取机构600。机械臂10将第一工位21上的工件20搬运至第二工位22。
结合参阅图2、图3，第一驱动机构200、传动轴300设置在底座100上，传动轴300的一端与第一驱动机构200的输出轴连接，第一驱动机构200可驱动传动轴300相对于底座100沿传动轴300的中心轴线旋转。曲杆400和传动轴300之间设置有联动机构500，第一驱动机构200驱动传动轴300旋转时可通过该联动机构500驱动曲杆400从第一位置旋转至第二位置。抓取机构600连接在曲杆400远离联动机构500的一端，当曲杆400位于第一位置时，抓取机构600从第一工位21抓取工件20，曲杆400位于第二位置时，抓取机构600松开工件20并将工件20放置在第二工位22上，完成工件20从第一工位21搬运至第二工位22的作业，然后第一驱动机构200驱动传动轴300沿原方向相反的方向旋转，以使曲杆400从第二位置旋转至第一位置，进行下一个工件20的搬运，循环上述步骤即可实现工件20的连续搬运。
结合参阅图2、图3，底座100包括底板110、竖直设置于该底板110上的竖直板120及水平连接设置在竖直板120上的支撑板130。第一驱动机构200固定在支撑板130上，传动轴300可通过固定于支撑板130上的轴承转动设置在支撑板130上，支撑板130可以是上下间隔设置的两块，传动轴300的中心轴线方向与竖直方向平行设置。如图3所示，竖直板120与底板110之间可连接固定有加强板140，该加强板140与竖直板120及底板110均垂直，加强板140可起到增强底座100结构的稳定性的作用。
请参阅图2，第一驱动机构200可以是驱动电机，如步进电机，驱动电机的输出轴和传动轴300的底部分别套设有同步轮21，两个同步轮21之间连接有同步带220，驱动电机通过该同步轮21和同步带220驱动传动轴300相对于底座100旋转。驱动电机的输出端靠近底板110，驱动电机的输出轴与传动轴300平行。
竖直板120及传动轴300设置配合使用的感应组件900，感应组件900与驱动电机电性连接，以检测传动轴300的转动角度，当旋转至预定角度后感应组件900发送转向信息给驱动电机，使驱动电机驱动传动轴300沿反方向进行旋转。
请参阅图3，抓取机构600采用平行开闭型气爪，平行开闭型气爪具有可开合的多个卡爪610，例如具有三个卡爪610的平行开闭型气爪或具有四个卡爪610的平行开闭型气爪。曲杆400位于第一位置时，抓取机构600被第二驱动机构700驱动一定距离后，多个卡爪610聚拢而共同卡紧工件20的一端，曲杆400位于第二位置时，多个卡爪610松开工件20。
在一实施例中，联动机构500包括配合使用的第一蜗轮510和第二蜗轮520，第一蜗轮510连接于传动轴300靠近顶部的一端，第二蜗轮520固定于曲杆400的一端。第一蜗轮510的旋转中心线与第二蜗轮520的旋转中心线垂直设置，传动轴300转动时通过该联动机构500能驱动曲杆400的一部分向上沿竖直方向旋转。第一蜗轮510水平设置，第二蜗轮520竖直设置。
结合参阅图2、图3，在一实施例中，曲杆400包括一体设置的第一杆体410和第二杆体420，第一杆体410和第二杆体420具有夹角。第二蜗轮520连接固定于第一杆体410远离的末端，曲杆400位于第一位置时，工件20位于第二杆体420的延伸线上，曲杆400位于第二位置时，第二工位22位于第二杆体420的延伸线上。传动轴300与第一杆体410之间连接设置有支撑架800，支撑架800可使第一杆体410始终与传动轴300呈固定角度的旋转，即传动轴300、联动机构500第一杆体410及支撑架800共同形成稳定结构，使第一杆体410在曲杆400旋转运动时保持固定角度的旋转状态。
支撑架800包括第一套筒810、第二套筒820及固定杆830，第一套筒810套设在传动轴300外，传动轴300与第一套筒810固定连接，第二套筒820套设在第一杆体410上，第一杆体410可相对于第二套筒820旋转。
还可以在第一套筒810和第二套筒820之间连接设置有加强杆840，该加强杆840具有弯折部，以使传动轴300、联动机构500第一杆体410及支撑架800形成的结构更为稳定。弯折部使固定和加强杆840之间形成三角形结构。加强杆840包括第一杆部和第二杆部，第一杆部与第二杆部之间的夹角为90度，第一杆部垂直于第一套筒810，第二杆部垂直于第二套筒820。
第一杆体410和第二杆体420之间的夹角可设置为90度，为便于描述，定义与第二杆体420平行的方向为X轴方向，与第一杆体410平行的方向Y轴方向，竖直方向为Z轴方向，传动轴300与Z轴平行，驱动电机驱动传动轴300旋转时，第一蜗轮510带动第二蜗轮520转动，如绕图1、图2中箭头方向旋转，第一杆体410此时沿水平方向旋转，第二杆体420被第一杆体410带动水平旋转的同时沿竖直方向向上旋转，由于设置有支撑架800，使得第一杆体410在曲杆400被联动机构500驱动时始终保持在水平方向上的旋转。
第一杆体410和第二杆体420之间的夹角也可以是其它角度，例如两者之间的夹角为锐角，第一杆体410向下倾斜。
第一工位21和第二工位22设置为处于同一水平面上，两个工位可以使用相同的结构，例如具有多个卡爪的卡盘，工件20整体呈圆柱形，抓取机构600从第一工位21抓取工件20时，卡盘松开工件20，曲杆400位于第二位置时，对应的卡盘张开卡爪，抓取机构600松开工件20，使工件20的另一端放置于卡盘的卡爪中。
如图4、图5所示，在一具体的实施例中，工件20位于第一工位21时的轴线方向与工件20位于第二工位22时的轴线方向垂直，第一杆体410和第二杆体420之间的夹角为90度，曲杆400从第一位置旋转第二位置时，第一杆体410沿水平方向旋转90度，第二杆体420沿水平方向旋转270度。
在一实施例中，机械臂10还包括第二驱动机构700，该第二驱动机构700设置在第二杆体420上，第二驱动机构700的输出端与抓取机构600连接，而抓取机构600滑动套设在第二杆体420上，即抓取机构600能沿着第二杆体420的轴向方向来回移动。曲杆400位于第一位置时，抓取机构600从第一工位21抓取工件20并朝远离工件20的方向移动一定距离，曲杆400位于第二位置时，抓取机构600被第二驱动机构700驱动并朝第二工位22的方向移动，抓取机构600移动一定距离后松开工件20使工件20卡于第二工位22上。
第二驱动机构700可采用笔形气缸，例如在第二杆体420对称的两侧设置有笔形气缸。两个笔形气缸并排固定在第二杆体420上，两个笔形气缸的输出轴分别与第二驱动机构700连接，两个笔形气缸为同步运动，即同步驱动抓取机构600沿第二杆体420的轴向方向滑动。
上述机械臂，曲杆和传动轴之间设置有联动机构，传动轴旋转时可通过联动机构驱动曲杆旋转，从而带动抓取机构及工件旋转至预定位置，整体结构简单，便于调试和维护，并且搬运效率高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种机械臂，用于将第一工位上的工件搬运至第二工位，其特征在于，所述机械臂包括：
底座；
第一驱动机构，设置于所述底座上；
传动轴，可转动地设置在所述底座上，所述传动轴的一端与所述第一驱动机构的输出轴连接；
曲杆，所述曲杆与所述传动轴之间设置有联动机构，所述第一驱动机构驱动所述传动轴旋转并通过所述联动机构驱动所述曲杆从第一位置旋转至第二位置；
抓取机构，连接于所述曲杆远离所述联动机构的一端，所述曲杆位于所述第一位置时所述抓取机构从所述第一工位抓取工件，所述曲杆位于所述第二位置时所述抓取机构松开所述工件使工件放置于所述第二工位；
所述联动机构包括固定于所述传动轴一端的第一蜗轮及固定于所述曲杆一端的第二蜗轮，所述第一蜗轮与所述第二蜗轮配合使用；
所述曲杆包括一体设置的第一杆体和第二杆体，所述第二蜗轮设置在所述第一杆体的一端，所述第二杆体与所述第一杆体具有夹角，所述曲杆位于所述第一位置时，所述工件位于所述第二杆体的延伸线上，所述传动轴与所述第一杆体之间连接设置有支撑架以使所述第一杆体相对于与所述传动轴始终呈固定角度旋转；
所述支撑架包括套设在所述传动轴外的第一套筒，套设在所述第一杆体外的第二套筒，及连接固定于所述第一套筒与所述第二套筒之间的固定杆，所述传动轴与所述第一套筒固定连接，所述第一杆体可相对于所述第二套筒转动。
2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述第一蜗轮的旋转中心线与所述第二蜗轮的旋转中心线垂直，所述传动轴转动时通过所述联动机构驱动所述曲杆向上沿竖直方向旋转。
3.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述第一驱动机构为驱动电机，所述驱动电机的输出轴及所述传动轴的底部分别套接有同步轮，两个同步轮之间连接有同步带，所述驱动电机通过所述同步轮及同步带驱动所述传动轴转动。
4.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂还包括设置在所述第二杆体上的第二驱动机构，所述第二驱动机构的输出端与所述抓取机构连接，所述抓取机构与所述第二杆体滑动连接，所述抓取机构能沿所述第二杆体的轴向方向来回移动；所述抓取机构为平行开闭型气爪，所述平行开闭型气爪具有可开合的多个卡爪，所述曲杆位于第一位置时，所述抓取机构被所述第二驱动机构驱动一定距离后，所述多个卡爪卡紧工件的一端，所述曲杆位于第二位置时，所述多个卡爪松开工件。
5.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂还包括设置在所述第二杆体上的第二驱动机构，所述第二驱动机构的输出端与所述抓取机构连接，所述抓取机构与所述第二杆体滑动连接，所述抓取机构能沿所述第二杆体的轴向方向来回移动，所述曲杆位于所述第一位置时，所述抓取机构从所述第一工位抓取工件并朝远离所述工件的方向移动一定距离，所述曲杆位于所述第二位置时，所述抓取机构被所述第二驱动机构驱动并朝所述第二工位的方向移动，所述抓取机构移动一定距离后松开所述工件使工件卡于所述第二工位上。
6.根据权利要求5所述的机械臂，其特征在于，所述第二驱动机构为笔形气缸。
7.根据权利要求6所述的机械臂，其特征在于，所述笔形气缸设置有两个，两个所述笔形气缸并排固定在所述第二杆体对称的两侧，两个所述笔形气缸的输出轴分别与所述第二驱动机构连接。
8.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述支撑架还包括连接设置在所述第一套筒与所述第二套筒之间的加强杆，所述加强杆具有弯折部以使所述支撑架形成稳定结构。
9.根据权利要求8所述的机械臂，其特征在于，所述加强杆包括第一杆部和第二杆部，第一杆部与第二杆部之间的夹角为90度，第一杆部垂直于第一套筒，第二杆部垂直于第二套筒。
10.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述第一杆体和第二杆体之间的夹角为90度。
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