CN109927019A - 一种快速更换电机的三自由度机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种快速更换电机的三自由度机械手，包括热室内壁墙体、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、末端执行器俯仰机构、末端执行器夹紧机构、内置电机组件和外置穿墙电机组件，所述X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、末端执行器俯仰机构、末端执行器夹紧机构、内置电机组件和外置穿墙电机组件组成机械手，且机械手安装在热室内壁墙体上，所述X轴运动机构包括滑动导轨和外置穿墙电机组件，所述Y轴运动机构包括Y轴固定方钢内置电机组件，所述Z轴运动机构包括Z轴固定方钢和第三滑块。本发明适用于核辐射环境中，实现机械手驱动电机寿命长、维护更换方便简单；机械手结构简单、控制精度高。

Description

一种快速更换电机的三自由度机械手

技术领域

本发明属于机械手技术领域，具体涉及一种快速更换电机的三自由度机械手。

背景技术

机械手是指能模仿人的手臂某些动作功能，按固定程序搬运、抓取物件。近年来，随着社会经济的飞速发展以及机器人技术研究的不断进步，各大行业从以往的人工操作逐渐朝着自动化、智能化、模块化的方向发展。机器人在工业中的应用不仅可降低工人的劳动量提高生产效率，同时在危害环境中能保护人身安全。

核工业领域机械手主要应用于高温高压、有毒气体、放射性等恶劣环境中，用来抓取、夹持、搬运工作。通常，在辐射环境下，传统机械手电机及控制系统零部件容易过快损坏，机械手的工作寿命较低，当驱动电机发生故障后，更换困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速更换电机的三自由度机械手，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种快速更换电机的三自由度机械手，包括热室内壁墙体、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、末端执行器俯仰机构、末端执行器夹紧机构、内置电机组件和外置穿墙电机组件，所述X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、末端执行器俯仰机构、末端执行器夹紧机构、内置电机组件和外置穿墙电机组件组成机械手，且机械手安装在热室内壁墙体上，所述X轴运动机构包括滑动导轨、第一滚珠丝杠组件、第一滑块、X轴滑座和外置穿墙电机组件，所述滑动导轨有两条，两条滑动导轨平行设置，且每条滑动导轨上设置有八个第一滑块，所述X轴滑座通过螺钉与第一滑块固定连接，且X轴滑座的底部与第一滚珠丝杠连接，所述外置穿墙电机组件与滚珠丝杠传动连接，所述Y轴运动机构包括Y轴固定方钢、锥齿轮箱、第二滚珠丝杠组件、第一直线导轨、第二滑块和内置电机组件，所述Y轴固定方钢通过焊接与X轴纵向滑座固定连接，所述第一直线导轨上设置4个第二滑块，所述内置电机组件与第二滚珠丝杠组件通过锥齿轮箱传动连接，所述Z轴运动机构包括Z轴固定方钢、滚珠丝杠、第二直线导轨和第三滑块，所述Z轴固定方钢的底面固定在4个第三滑块上，所述第二滚珠丝杠组件的滑动套固定在方钢的底面，所述Z轴固定方钢的上方安装有内置电机组件，所述Z轴固定方钢的内部装有滚珠丝杠，所述第二直线导轨上设置有四个第三滑块与Z轴固定方钢侧面固定，所述末端执行器俯仰机构包括末端执行器大臂、锥齿轮、末端执行器小臂和内置电机组件，所述Z轴固定方钢的滑动套与末端执行器大臂固定连接，所述末端执行器大臂上安装有2条第二直线导轨，所述末端执行器大臂的上方安装有内置电机组件，所述锥齿轮固定在末端执行器小臂上，所述末端执行器夹紧机构包括锥齿轮组、卡爪基座，左右卡爪、滚珠丝杠组件、卡爪锥齿轮组、导向轴和内置电机组件，所述末端执行器小臂的前端固定有卡爪基座，所述内置电机组件安装在末端执行器小臂上，所述末端执行器小臂内部设置有锥齿轮组，所述卡爪锥齿轮组的输入齿轮与锥齿轮组连接，且卡爪锥齿轮组的输出齿轮与滚珠丝杠组件的丝杠中间固定连接，所述左右卡爪通过两根导向轴设置在卡爪基座内，所述滚珠丝杠有两个移动套分别与左右卡爪固定连接，且左右卡爪安装在导向轴上，所述内置电机组件与滚珠丝杠组件传动连接，所述内置电机组件包括保护罩、内置电机、燕尾槽导向机构、第一联轴器和第一快速更换电机接口，所述内置电机的外部设置有保护罩，所述燕尾槽导向机构的上部分与内置电机固定连接，且燕尾槽导向机构的下部分与第一快速更换电机接口固定连接，所述快速更换电机接口通过螺栓与基座固定，所述外置穿墙电机组件包括外置电机、外置电机安装座、第二过联轴器、穿墙管、穿墙传动轴、第二快速更换电机接口和锥齿轮箱，所述外置电机安装座安装在热室外墙壁上，所述外置电机安装在电机安装座上，所述外置电机通过第二联轴器、穿墙传动轴与第二快速更换电机接口连接，所述第二快速更换电机接口与锥齿轮箱连接，所述穿墙传动轴外包有防泄漏套管和穿墙管，所述快速更换电机接口包括电机接口法兰、电机轴套、轴承和第一联轴器，所述电机轴套安装在电机接口法兰的内部，且通过中间的轴承传动连接，所述电机轴套输入端与外置穿墙电机组件的电机输出轴连接，电机轴套输出端与联轴器连接。

优选的，所述Y轴固定方钢上表面设置有一根第二滚珠丝杠组件和两条直线导轨，且三者互相平行设置。

优选的，所述滚珠丝杠的固定支座与Z轴固定方钢相连。

本发明的有益效果：该快速更换电机的三自由度机械手适用于核辐射环境中，驱动电机模块都采用了防辐射保护和快速更换接口，实现机械手驱动电机寿命长、维护更换方便简单；机械手结构简单、控制精度高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明X轴运动机构结构示意图；

图3为本发明Y轴运动机构结构示意图；

图4为本发明Z轴运动机构结构示意图；

图5为本发明内置电机组件结构示意图；

图6为本发明外置穿墙电机组件结构示意图；

图7为本发明快速更换电机接口模块结构示意图；

图中：1、热室内壁墙体，2、X轴运动机构，21、滑动导轨，22、第一滚珠丝杠组件，23、第一滑块，24、X轴滑座，3、Y轴运动机构，31、Y轴固定方钢，32、锥齿轮箱，33、第二滚珠丝杠组件，34、第一直线导轨，35、第二滑块，4、Z轴运动机构，41、Z轴固定方钢，42、滚珠丝杠，43、第二直线导轨，44、第三滑块，5、末端执行器俯仰机构，51、末端执行器大臂，52、锥齿轮，53、末端执行器小臂，6、末端执行器夹紧机构，61、锥齿轮组，62、卡爪基座，63、左右卡爪，64、滚珠丝杠组件，65、卡爪锥齿轮组，66、导向轴，7、内置电机组件，75、电机保护罩，76、内置电机，77、燕尾槽导向机构，78、第一联轴器，79、第一快速更换电机接口，8、外置穿墙电机组件，81、外置电机，82、外置电机安装座，83、第二联轴器，84、穿墙管，85、穿墙传动轴，86、第二快速更换电机接口，87、锥齿轮箱，91、电机接口法兰，92、电机轴套，93、轴承。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种快速更换电机的三自由度机械手，包括热室内壁墙体1、X轴运动机构2、Y轴运动机构3、Z轴运动机构4、末端执行器俯仰机构5、末端执行器夹紧机构6、内置电机组件7和外置穿墙电机组件8，所述X轴运动机构2、Y轴运动机构3、Z轴运动机构4、末端执行器俯仰机构5、末端执行器夹紧机构6、内置电机组件7和外置穿墙电机组件8组成机械手，且机械手安装在热室内壁墙体1上，所述X轴运动机构2包括滑动导轨21、第一滚珠丝杠组件22、第一滑块23、X轴滑座24和外置穿墙电机组件8，所述滑动导轨21有两条，两条滑动导轨21平行设置，且每条滑动导轨21上设置有八个第一滑块23，所述X轴滑座24通过螺钉与第一滑块23固定连接，且X轴滑座24的底部与第一滚珠丝杠22连接，所述外置穿墙电机组件8与滚珠丝杠22传动连接，所述Y轴运动机构3包括Y轴固定方钢31、锥齿轮箱32、第二滚珠丝杠组件33、两条直线导轨34、第二滑块35和内置电机组件7，所述Y轴固定方钢31通过焊接与X轴纵向滑座24固定连接，所述Y轴固定方钢31上表面设置有一根第二滚珠丝杠组件33和第一直线导轨34，且三者互相平行设置，所述第一直线导轨34上设置4个第二滑块35，所述内置电机组件7与第二滚珠丝杠组件33通过锥齿轮箱32传动连接，所述Z轴运动机构4包括Z轴固定方钢41、滚珠丝杠42、第二直线导轨43和第三滑块44，所述Z轴固定方钢41的底面固定在4个第三滑块44上，所述第二滚珠丝杠组件33的滑动套固定在方钢41的底面，所述Z轴固定方钢41的上方安装有内置电机组件7，所述Z轴固定方钢41的内部装有滚珠丝杠42，所述滚珠丝杠42的固定支座与Z轴固定方钢41相连，所述第二直线导轨43上设置有四个第三滑块44与Z轴固定方钢41侧面固定，所述末端执行器俯仰机构5包括末端执行器大臂51、锥齿轮52、末端执行器小臂53和内置电机组件7，所述Z轴固定方钢41的滑动套与末端执行器大臂51固定连接，所述末端执行器大臂51上安装有2条第二直线导轨43，所述末端执行器大臂51的上方安装有内置电机组件7，所述锥齿轮52固定在末端执行器小臂53上，所述末端执行器夹紧机构6包括锥齿轮组61、卡爪基座62，左右卡爪63、滚珠丝杠组件64、卡爪锥齿轮组65、导向轴66和内置电机组件7，所述末端执行器小臂53的前端固定有卡爪基座62，所述内置电机组件74安装在末端执行器小臂53上，所述末端执行器小臂53内部设置有锥齿轮组61，所述卡爪锥齿轮组65的输入齿轮与锥齿轮组61连接，且卡爪锥齿轮组65的输出齿轮与滚珠丝杠组件64的丝杠中间固定连接，所述左右卡爪63通过两根导向轴66设置在卡爪基座62内，所述滚珠丝杠62有两个移动套分别与左右卡爪63固定连接，且左右卡爪63安装在导向轴66上，所述内置电机组件7与滚珠丝杠组件62传动连接，所述内置电机组件7包括保护罩75、内置电机76、燕尾槽导向机构77、第一联轴器78和第一快速更换电机接口79，所述内置电机76的外部设置有保护罩75，所述燕尾槽导向机构77的上部分与内置电机76固定连接，且燕尾槽导向机构77的下部分与第一快速更换电机接口79固定连接，所述快速更换电机接口79通过螺栓与基座固定，所述外置穿墙电机组件8包括外置电机81、外置电机安装座82、第二过联轴器83、穿墙管84、穿墙传动轴85、第二快速更换电机接口86和锥齿轮箱87，所述外置电机安装座82安装在热室外墙壁上，所述外置电机81安装在电机安装座82上，所述外置电机81通过第二联轴器83、穿墙传动轴85与第二快速更换电机接口86连接，所述第二快速更换电机接口86与锥齿轮箱87连接，所述穿墙传动轴85外包有防泄漏套管和穿墙管84，所述快速更换电机接口86包括电机接口法兰91、电机轴套92、轴承93和第一联轴器78，所述电机轴套92安装在电机接口法兰91的内部，且通过中间的轴承93传动连接，所述电机轴套92输入端与外置穿墙电机组件8的电机输出轴连接，电机轴套92输出端与联轴器78连接。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种快速更换电机的三自由度机械手，包括热室内壁墙体、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、末端执行器俯仰机构、末端执行器夹紧机构、内置电机组件和外置穿墙电机组件，其特征在于：所述X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、末端执行器俯仰机构、末端执行器夹紧机构、内置电机组件和外置穿墙电机组件组成机械手，且机械手安装在热室内壁墙体上，所述X轴运动机构包括滑动导轨、第一滚珠丝杠组件、第一滑块、X轴滑座和外置穿墙电机组件，所述滑动导轨有两条，两条滑动导轨平行设置，且每条滑动导轨上设置有八个第一滑块，所述X轴滑座通过螺钉与第一滑块固定连接，且X轴滑座的底部与第一滚珠丝杠连接，所述外置穿墙电机组件与滚珠丝杠传动连接，所述Y轴运动机构包括Y轴固定方钢、锥齿轮箱、第二滚珠丝杠组件、第一直线导轨、第二滑块和内置电机组件，所述Y轴固定方钢通过焊接与X轴纵向滑座固定连接，所述第一直线导轨上设置4个第二滑块，所述内置电机组件与第二滚珠丝杠组件通过锥齿轮箱传动连接，所述Z轴运动机构包括Z轴固定方钢、滚珠丝杠、第二直线导轨和第三滑块，所述Z轴固定方钢的底面固定在4个第三滑块上，所述第二滚珠丝杠组件的滑动套固定在方钢的底面，所述Z轴固定方钢的上方安装有内置电机组件，所述Z轴固定方钢的内部装有滚珠丝杠，所述第二直线导轨上设置有四个第三滑块与Z轴固定方钢侧面固定，所述末端执行器俯仰机构包括末端执行器大臂、锥齿轮、末端执行器小臂和内置电机组件，所述Z轴固定方钢的滑动套与末端执行器大臂固定连接，所述末端执行器大臂上安装有2条第二直线导轨，所述末端执行器大臂的上方安装有内置电机组件，所述锥齿轮固定在末端执行器小臂上，所述末端执行器夹紧机构包括锥齿轮组、卡爪基座，左右卡爪、滚珠丝杠组件、卡爪锥齿轮组、导向轴和内置电机组件，所述末端执行器小臂的前端固定有卡爪基座，所述内置电机组件安装在末端执行器小臂上，所述末端执行器小臂内部设置有锥齿轮组，所述卡爪锥齿轮组的输入齿轮与锥齿轮组连接，且卡爪锥齿轮组的输出齿轮与滚珠丝杠组件的丝杠中间固定连接，所述左右卡爪通过两根导向轴设置在卡爪基座内，所述滚珠丝杠有两个移动套分别与左右卡爪固定连接，且左右卡爪安装在导向轴上，所述内置电机组件与滚珠丝杠组件传动连接，所述内置电机组件包括保护罩、内置电机、燕尾槽导向机构、第一联轴器和第一快速更换电机接口，所述内置电机的外部设置有保护罩，所述燕尾槽导向机构的上部分与内置电机固定连接，且燕尾槽导向机构的下部分与第一快速更换电机接口固定连接，所述快速更换电机接口通过螺栓与基座固定，所述外置穿墙电机组件包括外置电机、外置电机安装座、第二过联轴器、穿墙管、穿墙传动轴、第二快速更换电机接口和锥齿轮箱，所述外置电机安装座安装在热室外墙壁上，所述外置电机安装在电机安装座上，所述外置电机通过第二联轴器、穿墙传动轴与第二快速更换电机接口连接，所述第二快速更换电机接口与锥齿轮箱连接，所述穿墙传动轴外包有防泄漏套管和穿墙管，所述快速更换电机接口包括电机接口法兰、电机轴套、轴承和第一联轴器，所述电机轴套安装在电机接口法兰的内部，且通过中间的轴承传动连接，所述电机轴套输入端与外置穿墙电机组件的电机输出轴连接，电机轴套输出端与联轴器连接。

2.根据权利要求1所述的一种快速更换电机的三自由度机械手，其特征在于：所述Y轴固定方钢上表面设置有一根第二滚珠丝杠组件和两条直线导轨，且三者互相平行设置。

3.根据权利要求1所述的一种快速更换电机的三自由度机械手，其特征在于：所述滚珠丝杠的固定支座与Z轴固定方钢相连。