CN107803829B - 一种多功能直驱水平关节机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型多功能直驱水平关节机械臂，包括机械臂本体以及与所述机械臂本体相连接的第一臂体、与第一臂体一端端部相连接的第二臂体；机械臂本体包括呈竖直方向设置的直线模组单元、滑块座以及驱动组件；该滑块座外侧连接有固定座，且在所述固定座下部设置有第一直驱电机；第一臂体的一端与第一直驱电机相连，且第一臂体异于第一直驱电机的另一端设置有第二直驱电机；第二臂体一端与第一臂体端部的第二直驱电机相连接，本设计整体外观协调，可以作为桌面级别的机械臂，末端可以安装3D打印喷头、真空吸盘、电动手爪、毛笔、电烙铁、激光光源等，去实现各种功能，例如3D打印、堆垛、写字、焊电路板、激光烧结等。

Description

一种多功能直驱水平关节机械臂

[技术领域]

本发明涉及直驱水平关节机械臂产品技术领域，尤其涉及一种可以显著降低制作成本，臂体厚度薄，整体外观协调的新型多功能直驱水平关节机械臂。

[背景技术]

水平关节四轴机械臂目前已经被非常广泛应用，在搬运、加工、装配等环境中有非常重要的作用，它本身具有动作灵活、结构紧凑、空间要求小、重复定位精度高等特点，能够精确、快速达到空间的一点，水平关节四轴机械臂相对于六轴工业机械臂来说具有体积小，灵活，成本低等优势，在未来工业流水线中被大量使用将会是必然趋势，加大对水平关节四轴机械臂的研究也非常必要，目前国内外水平关节四轴机械臂的主要品牌包括爱普生、雅马哈、库卡等企业。

目前市场上现有的水平关节四轴机械臂大多数结构采用谐波减速器或者RV 减速器，上下Z轴和旋转R轴设在末端，前面两个大臂体组成两个机械臂，从而实现四轴机械臂在空间上的不同动作，这种机械臂具有负载比较大，臂长可以很长，精度高等特点，但是价格比较高，由于上下Z轴和旋转R轴设在末端，末端的结构空间比较大，不适应在空间狭小的场合工作。

基于上述问题，怎样才能有效的优化设备结构，使得机械臂可以更好的应用于多种不同的场合，本领域的技术人员进行了大量的研发和实验，从臂体的结构与原理方面入手进行改进和改善，并取得了较好的成绩。

[发明内容]

为克服现有技术所存在的问题，本发明提供一种可以显著降低制作成本，臂体厚度薄，整体外观协调的新型多功能直驱水平关节机械臂。

本发明解决技术问题的方案是提供一种新型多功能直驱水平关节机械臂，包括机械臂本体以及与所述机械臂本体相连接的第一臂体、与第一臂体一端端部相连接的第二臂体；所述机械臂本体包括呈竖直方向设置的直线模组单元、可沿该直线模组单元上下移动的滑块座以及用于驱动该滑块座移动、设置于直线模组单元下部的驱动组件；该滑块座外侧连接有固定座，且在所述固定座下部设置有第一直驱电机；所述第一臂体的一端与第一直驱电机相连，且第一臂体异于第一直驱电机的另一端设置有第二直驱电机；第二臂体一端与第一臂体端部的第二直驱电机相连接。

优选地，所述机械臂本体还包括底座以及架设设置于所述底座上部的主支撑板以及与主支撑板相互垂直设置的侧板；直线模组单元竖直设置于底座上，处于主支撑板与侧边之间；该所述驱动组件包括电机、由电机带动的主动同步轮、用于带动滑块座在直线模组单元上移动的从动同步轮以及用于连接主动同步轮与从动同步轮的同步带；电机位于直线模组单元下部。

优选地，所述第一直驱电机包括绕设有线圈的定子冲片、转子、定子轴、第一旋转轴承、与第一旋转轴承同轴且相对于定子轴固定的第二旋转轴承以及编码器；该定子冲片固定于定子轴上；且转子外壳内壁粘有磁铁；所述定子轴固定于固定座中；在编码器外部还固定设置有用于对编码器进行保护的编码器保护盖；该所述第一臂体一端通过螺丝与转子外部端面相连接。

优选地，所述固定座通过螺丝固定于滑块座上，第一直驱电机通过螺丝固定于固定座上，且在该所述直线模组单元一侧设置有坦克拖链，固定座内部设置有用于用于控制第一直驱电机运行的第一电机驱动板。

优选地，所述第二直驱电机的结构与第一直驱电机结构相同。

优选地，所述第一臂体包括第一臂体上盖板以及第一臂体下盖板；且在所述第一臂体内部设置有用于控制第二直驱电机运行的第二电机驱动板；第二臂体一端通过螺丝与第二直驱电机的转子外部端面相连接。

优选地，所述机械臂本体的固定座朝向滑块座一侧开设有用于放置第一电机驱动板的槽体。

优选地，所述第一旋转轴承设置于定子轴上部、第二旋转轴承设置于定子轴下部。

优选地，所述转子中间部位设置旋转轴，该旋转轴与第一旋转轴承、第二旋转轴承内圈配合。

与现有技术相比，本发明一种新型多功能直驱水平关节机械臂通过同时设置机械臂本体以及与所述机械臂本体相连接的第一臂体16、与第一臂体16一端端部相连接的第二臂体17，且将该机械臂本体设计成为包括呈竖直方向设置的直线模组单元15、可沿该直线模组单元15上下移动的滑块座151以及用于驱动该滑块座151移动、设置于直线模组单元15下部的驱动组件12，结合臂体之间的直驱电机，第二臂体17的结构具有结构紧凑，上下运动行程大，负载轻盈等特点，与使用谐波减速器或者RV减速器的机械臂比成本大幅度降低，且使用直驱的方式直接提高了机械臂的重复定位精度，臂体厚度可以设计得非常薄，整体外观协调，这种水平关节三轴机械臂体型很小，可以作为桌面级别的机械臂，末端可以安装3D打印喷头、真空吸盘、电动手爪、毛笔、电烙铁、激光光源等，去实现各种功能，例如3D打印、堆垛、写字、焊电路板、激光烧结等。

[附图说明]

图1是本发明一种新型多功能直驱水平关节机械臂的立体状态结构示意图。

图2是本发明一种新型多功能直驱水平关节机械臂的侧面状态结构示意图。

图3是图2中A处的放大示意图。

图4是本发明一种新型多功能直驱水平关节机械臂的另一侧面状态结构示意图。

[具体实施方式]

为使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定此发明。

请参阅图1至图4，本发明一种新型多功能直驱水平关节机械臂1包括机械臂本体以及与所述机械臂本体相连接的第一臂体16、与第一臂体16一端端部相连接的第二臂体17；所述机械臂本体包括呈竖直方向设置的直线模组单元15、可沿该直线模组单元15上下移动的滑块座151以及用于驱动该滑块座151移动、设置于直线模组单元15下部的驱动组件12；该滑块座151外侧连接有固定座153，且在所述固定座153下部设置有第一直驱电机18；所述第一臂体16的一端与第一直驱电机18相连，且第一臂体16异于第一直驱电机18的另一端设置有第二直驱电机19；第二臂体17一端与第一臂体16端部的第二直驱电机19相连接。

通过同时设置机械臂本体以及与所述机械臂本体相连接的第一臂体16、与第一臂体16一端端部相连接的第二臂体17，且将该机械臂本体设计成为包括呈竖直方向设置的直线模组单元15、可沿该直线模组单元15上下移动的滑块座151 以及用于驱动该滑块座151移动、设置于直线模组单元15下部的驱动组件12，结合臂体之间的直驱电机，第二臂体17的结构具有结构紧凑，上下运动行程大，负载轻盈等特点，与使用谐波减速器或者RV减速器的机械臂比成本大幅度降低，且使用直驱的方式直接提高了机械臂的重复定位精度，臂体厚度可以设计得非常薄，整体外观协调，这种水平关节三轴机械臂体型很小，可以作为桌面级别的机械臂，末端可以安装3D打印喷头、真空吸盘、电动手爪、毛笔、电烙铁、激光光源等，去实现各种功能，例如3D打印、堆垛、写字、焊电路板、激光烧结等。

优选地，所述机械臂本体还包括底座11以及架设设置于所述底座11上部的主支撑板13以及与主支撑板13相互垂直设置的侧板14；直线模组单元15竖直设置于底座11上，处于主支撑板13与侧边14之间；该所述驱动组件12包括电机121、由电机121带动的主动同步轮123、用于带动滑块座151在直线模组单元15上移动的从动同步轮127以及用于连接主动同步轮123与从动同步轮127 的同步带125；电机121位于直线模组单元15下部。

优选地，所述第一直驱电机18包括绕设有线圈的定子冲片186、转子181、定子轴184、第一旋转轴承183、与第一旋转轴承183同轴且相对于定子轴184 固定的第二旋转轴承182以及编码器185；该定子冲片186固定于定子轴184上；且转子181外壳内壁粘有磁铁187；所述定子轴184固定于固定座153中；在编码器185外部还固定设置有用于对编码器185进行保护的编码器保护盖；该所述第一臂体16一端通过螺丝与转子181外部端面相连接。

优选地，所述固定座153通过螺丝固定于滑块座151上，第一直驱电机18 通过螺丝固定于固定座153上，且在该所述直线模组单元15一侧设置有坦克拖链14，固定座153内部设置有用于用于控制第一直驱电机18运行的第一电机驱动板152。

优选地，所述第二直驱电机19的结构与第一直驱电机18结构相同。

优选地，所述第一臂体16包括第一臂体上盖板以及第一臂体下盖板；且在所述第一臂体内部设置有用于控制第二直驱电机19运行的第二电机驱动板161；第二臂体17一端通过螺丝与第二直驱电机19的转子外部端面相连接。

优选地，所述机械臂本体的固定座153朝向滑块座151一侧开设有用于放置第一电机驱动板152的槽体。

优选地，所述第一旋转轴承183设置于定子轴184上部、第二旋转轴承182 设置于定子轴184下部。

优选地，所述转子181中间部位设置旋转轴，该旋转轴与第一旋转轴承183、第二旋转轴承182内圈配合。

与现有技术相比，本发明一种新型多功能直驱水平关节机械臂1通过同时设置机械臂本体以及与所述机械臂本体相连接的第一臂体16、与第一臂体16一端端部相连接的第二臂体17，且将该机械臂本体设计成为包括呈竖直方向设置的直线模组单元15、可沿该直线模组单元15上下移动的滑块座151以及用于驱动该滑块座151移动、设置于直线模组单元15下部的驱动组件12，结合臂体之间的直驱电机，第二臂体17的结构具有结构紧凑，上下运动行程大，负载轻盈等特点，与使用谐波减速器或者RV减速器的机械臂比成本大幅度降低，且使用直驱的方式直接提高了机械臂的重复定位精度，臂体厚度可以设计得非常薄，整体外观协调，这种水平关节三轴机械臂体型很小，可以作为桌面级别的机械臂，末端可以安装3D打印喷头、真空吸盘、电动手爪、毛笔、电烙铁、激光光源等，去实现各种功能，例如3D打印、堆垛、写字、焊电路板、激光烧结等。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多功能直驱水平关节机械臂，其特征在于：包括机械臂本体以及与所述机械臂本体相连接的第一臂体、与第一臂体一端端部相连接的第二臂体；所述机械臂本体包括呈竖直方向设置的直线模组单元、可沿该直线模组单元上下移动的滑块座以及用于驱动该滑块座移动、设置于直线模组单元下部的驱动组件；该滑块座外侧连接有固定座，且在所述固定座下部设置有第一直驱电机；所述第一臂体的一端与第一直驱电机相连，且第一臂体异于第一直驱电机的另一端设置有第二直驱电机；第二臂体一端与第一臂体端部的第二直驱电机相连接；所述机械臂本体还包括底座以及架设设置于所述底座上部的主支撑板以及与主支撑板相互垂直设置的侧板；直线模组单元竖直设置于底座上，处于主支撑板与侧板之间；该所述驱动组件包括电机、由电机带动的主动同步轮、用于带动滑块座在直线模组单元上移动的从动同步轮以及用于连接主动同步轮与从动同步轮的同步带；电机位于直线模组单元下部；所述第一直驱电机包括绕设有线圈的定子冲片、转子、定子轴、第一旋转轴承、编码器以及与第一旋转轴承同轴且相对于定子轴固定的第二旋转轴承；该定子冲片固定于定子轴上；且转子外壳内壁粘有磁铁；所述定子轴固定于固定座中；在编码器外部还固定设置有用于对编码器进行保护的编码器保护盖；该所述第一臂体一端通过螺丝与转子外部端面相连接；所述固定座通过螺丝固定于滑块座上，第一直驱电机通过螺丝固定于固定座上，且在该所述直线模组单元一侧设置有坦克拖链，固定座内部设置有用于控制第一直驱电机运行的第一电机驱动板。

2.如权利要求1所述的一种多功能直驱水平关节机械臂，其特征在于：所述第二直驱电机的结构与第一直驱电机结构相同。

3.如权利要求1或2所述的一种多功能直驱水平关节机械臂，其特征在于：所述第一臂体包括第一臂体上盖板以及第一臂体下盖板；且在所述第一臂体内部设置有用于控制第二直驱电机运行的第二电机驱动板；第二臂体一端通过螺丝与第二直驱电机的转子外部端面相连接。

4.如权利要求1所述的一种多功能直驱水平关节机械臂，其特征在于：所述固定座朝向滑块座一侧开设有用于放置第一电机驱动板的槽体。

5.如权利要求1所述的一种多功能直驱水平关节机械臂，其特征在于：所述第一旋转轴承设置于定子轴上部、第二旋转轴承设置于定子轴下部。

6.如权利要求1所述的一种多功能直驱水平关节机械臂，其特征在于：所述转子中间部位设置旋转轴，该旋转轴与第一旋转轴承、第二旋转轴承内圈配合。

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