CN111300479A - 一种机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种机械臂，包括一轴组件、二轴组件和三轴组件，所述一轴组件包括一轴罩壳、一轴基座以及位于所述一轴罩壳中的导轨、一轴电机、滑块，所述滑块位于所述导轨上，且能够在一轴电机的带动下沿着所述导轨上下移动，所述一轴基座位于所述滑块上；所述二轴组件包括二轴连杆以及位于二轴连杆上的二轴电机、二轴减速机、二轴电机法兰；所述三轴组件包括三轴连杆以及位于三轴连杆上的三轴电机、三轴减速机、三轴电机法兰。本发明提供的一种机械臂，该机械臂的覆盖率较大，可以实现上下左右的灵活移动，且具有密封性良好，装备和维护方便等优势。

Description

一种机械臂

技术领域

本发明涉及机械臂领域，具体涉及一种机械臂。

背景技术

随着机械化程度的普及，目前高速公路上已经开始通过发卡机进行机器发卡，而目前高速上发卡机主要采用半自动的方式，需要驾驶员进行或多或少的干预。例如有的发卡机需要驾驶员触发发卡按钮，驾驶员如果停车位置不合理，需要下车进行取卡，不能适应所有车型，大型货车取卡较困难等，这些问题都造成通行效率的降低以及安全风险的增加。

若想实现发卡机的机械智能化，首选需要合适的机械臂进行卡的传递，而机械臂在发卡过程中需要进行上下左右的移动，才能保证发卡速率和准确率。如何实现一种能够实现较大覆盖率，且能够灵活上下左右运动的机械臂已经成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械臂，该机械臂的覆盖率较大，可以实现上下左右的灵活移动，且具有密封性良好，装备和维护方便等优势。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种机械臂，包括一轴组件、二轴组件和三轴组件，所述一轴组件包括一轴罩壳、一轴基座以及位于所述一轴罩壳中的导轨、一轴电机、滑块，所述滑块位于所述导轨上，且能够在一轴电机的带动下沿着所述导轨上下移动，所述一轴基座位于所述滑块上；

所述二轴组件包括二轴连杆以及位于二轴连杆上的二轴电机、二轴减速机、二轴电机法兰，所述二轴连杆的一端与所述一轴基座的末端固定连接，所述二轴连杆的另一端固定安装所述二轴电机、二轴减速机和二轴电机法兰，所述二轴电机法兰连接所述二轴电机和二轴减速机，且所述二轴电机的输出端连接所述二轴减速机；

所述三轴组件包括三轴连杆以及位于三轴连杆上的三轴电机、三轴减速机、三轴电机法兰，所述二轴减速机的输出端连接所述三轴连杆的一端，且所述三轴连杆在所述二轴减速机的带动下做旋转运动；所述三轴连杆的另一端固定安装所述三轴电机、三轴减速机和三轴电机法兰，所述三轴电机法兰连接所述三轴电机和三轴减速机，且所述三轴电机的输出端连接所述三轴减速机。

进一步地，所述一轴组件还包括丝杠，所述丝杠的顶端与所述一轴电机固定连接，所述丝杠和滑块通过螺旋副连接，所述一轴电机驱动所述丝杠旋转，通过所述螺旋副带动滑块沿着所述导轨上下移动。

进一步地，所述一轴组件还包括同步带，所述同步带与所述一轴电机连接，所述滑块固定在所述同步带上，所述一轴电机驱动所述同步带旋转，使得所述滑块沿着导轨上下移动。

进一步地，所述一轴组件还包括上风琴罩和下风琴罩，所述上风琴罩的顶端固定在所述一轴罩壳的顶部，所述上风琴罩的底端固定在所述一轴基座的上表面；所述下风琴罩的顶端固定在所述一轴基座的下表面，所述下风琴罩的底端固定在所述一轴罩壳的底部，所述上风琴罩和下风琴罩随着所述一轴基座的上下运动，进行伸缩运动。

进一步地，所述二轴电机法兰侧面包括腰型孔，用于将二轴连杆内部线缆穿出至所述三轴连杆内部；所述三轴电机法兰侧面包括腰型孔，用于将三轴连杆内部线缆穿出。

进一步地，所述三轴组件还包括三轴骨架油封，所述三轴骨架油封的外环端固定连接在所述三轴连杆的一端，所述三轴骨架油封的内环端连接所述二轴电机法兰，且所述三轴骨架油封和二轴电机法兰之间可以进行旋转运动。

进一步地，所述机械臂还包括四轴组件，所述四轴组件包括四轴连杆以及位于四轴连杆上的四轴电机、四轴减速机、四轴电机法兰，所述三轴减速机的输出端连接所述四轴连杆的一端，且所述四轴连杆在所述三轴减速机的带动下做旋转运动；所述四轴连杆的另一端固定安装所述四轴电机、四轴减速机和四轴电机法兰，所述四轴电机法兰连接所述四轴电机和四轴减速机，且所述四轴电机的输出端连接所述四轴减速机。

进一步地，所述四轴组件还包括四轴骨架油封，所述四轴骨架油封的外环端固定连接在所述四轴连杆的一端，所述四轴骨架油封的内环端连接所述三轴电机法兰，且所述四轴骨架油封和三轴电机法兰之间可以进行旋转运动。

进一步地，所述机械臂还包括执行组件，所述执行组件包括执行连杆以及位于执行连杆上的执行电机、执行减速机、执行电机法兰，所四轴减速机的输出端连接所述执行连杆的一端，且所述执行连杆在所述四轴减速机的带动下做旋转运动；所述执行连杆的另一端固定安装所述执行电机、执行减速机和执行电机法兰，所述执行电机法兰连接所述执行电机和执行减速机，且所述执行电机的输出端连接所述执行减速机。

进一步地，所述执行组件还包括执行骨架油封，所述执行骨架油封的外环端固定连接在所述执行连杆的一端，所述执行骨架油封的内环端连接所述四轴电机法兰，且所述执行骨架油封和四轴电机法兰之间可以进行旋转运动。

本发明的有益效果为：本发明中机械臂采用风琴罩与一轴基座连接，实现了一轴组件的完全密封，降低一轴组件受腐蚀污染的几率，大幅延长机械臂的使用寿命；本发明机械臂二轴组件、三轴组件、四轴组件和执行组件旋转关节处均采用电机和减速机直连结构，减少了中间环节，缩短了中间尺寸链，从而提高了整体运动精度，降低了制造成本；本发明在旋转关节处，均采用骨架油封进行旋转密封，使内部结构处于无尘无水的环境中，保障电子元器件的运行可靠性及寿命；本发明机械臂电机、减速机与对应连杆之间采用模块化设计，电机法兰、电机、减速机组成一个子组件，然后再和连杆组成一个整体组件，每个组件都可以单独替换和装配，更有利于装配工艺的制定及维护保养，降低生产成本及后期的售后成本；本发明机械臂线缆全部采用机械手内部走线，电子元件及接头都密封在机械手内，不与外部环境相接触。不采用中空减速机结构，采用普通薄型减速机，在杆件上设置腰型孔通过线缆，大幅降低了杆件的厚度，使整体结构更轻便，降低了负载，减小了负载惯量，外观也更美观。

附图说明

附图1为本发明机械臂的整体示意图；

附图2为本发明一轴罩壳和一轴基座剖面图；

附图3为本发明一轴罩壳和一轴基座俯视图；

附图4为本发明二轴组件剖视图；

附图5为本发明三轴组件剖视图。

图中：1一轴罩壳，2一轴基座，3二轴组件，4三轴组件，5四轴组件，6执行组件，7一轴电机，8丝杠，9滑块，10风琴罩，11二轴连杆，12二轴电机法兰，13二轴电机，14二轴减速机，15三轴连杆，16三轴电机法兰，17三轴电机，18三轴减速机，19三轴骨架油封。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

如附图1所示，本发明提供的一种机械臂，包括一轴组件、二轴组件3三轴组件4，一轴组件包括一轴罩壳1、一轴基座2以及位于一轴罩壳中的导轨、一轴电机7、滑块9，滑块9位于导轨上，且能够在一轴电机7的带动下沿着导轨上下移动，一轴基座2位于滑块9上。

如附图2所示，一轴组件还包括丝杠8，丝杠8的顶端与一轴电机7固定连接，丝杠8和滑块9通过螺旋副连接，一轴电机7驱动丝杠8旋转，通过螺旋副带动滑块9沿着导轨上下移动。本发明中滑块同时连接丝杠和导轨，丝杠用于带动滑块上下运动，导轨用于固定滑块，使得滑块沿着导轨所在的竖直方向进行上下运动。本发明上述一轴组件中丝杠还可以替换为同步带，同步带与一轴电机连接，滑块固定在同步带上，一轴电机驱动同步带旋转，使得滑块沿着导轨上下移动，且同步带运行不需要进行固定周期的润滑，降低了维护保养的难度和成本。本发明一轴组件可以实现Z轴上下运动，导轨采用两根力偶式对称安装，可以有效抵抗负载运动时产生的力矩，一轴基座直接伸出，可以实现大行程的运动。

如附图2和3所示，一轴组件还包括风琴罩10，风琴罩分为上风琴罩和下风琴罩，上风琴罩的顶端固定在一轴罩壳1的顶部，上风琴罩的底端固定在一轴基座2的上表面；下风琴罩的顶端固定在一轴基座2的下表面，下风琴罩的底端固定在一轴罩壳1的底部，本发明中一轴罩壳的顶部和底部设置钣金滑槽，用于固定上风琴罩的顶端和下风琴罩的底端。上风琴罩和下风琴罩随着一轴基座2的上下运动，进行伸缩运动。风琴罩可以有效的实现对一轴电机、丝杠、导轨与外界使用环境的隔离，达到防尘防水的目的。

如附图4所示，二轴组件包括二轴连杆11以及位于二轴连杆11上的二轴电机13、二轴减速机14、二轴电机法兰12，二轴连杆11的一端与一轴基座2的末端固定连接，二轴连杆11的另一端固定安装二轴电机13、二轴减速机14和二轴电机法兰12，二轴电机法兰12连接二轴电机13和二轴减速机14，且二轴电机13的输出端连接二轴减速机14，无中间过渡环节，保证了传动精度。上述二轴电机13、二轴电机法兰12、二轴减速机14组成一个子组件，此子组件与二轴连杆11固定连接。在二轴电机法兰12侧面设置有腰型孔，用于线缆走线。线缆输入端固定于二轴连杆11处，从腰型孔穿出。使用上述方案的优点是采用模块化设计，使装配及安排工序更简单。因为不用中空走线，可以使用较小的减速机，实现了连杆厚度的减薄，结构更加紧凑和美观。

如附图5所示，三轴组件包括三轴连杆15以及位于三轴连杆15上的三轴电机17、三轴减速机18、三轴电机法兰16，二轴减速机18的输出端连接三轴连杆15的一端，且三轴连杆15在二轴减速机14的带动下做旋转运动；三轴连杆15的另一端固定安装三轴电机17、三轴减速机18和三轴电机法兰16，三轴电机法兰16连接三轴电机17和三轴减速机18，且三轴电机17的输出端连接三轴减速机18。三轴组件4还包括三轴骨架油封19，三轴骨架油封19的外环端固定连接在三轴连杆15的一端，三轴骨架油封19的内环端与二轴电机法兰12圆周接触，即三轴骨架油封19和二轴电机法兰12之间可以进行旋转运动，进而使得三轴连杆内部形成密封空间。三轴电机17、三轴电机法兰16、三轴减速机18组成一个子组件，此子组件与三轴连杆15固定连接。在三轴电机法兰16侧面设置有腰型孔，用于线缆走线。线缆固定端位于三轴连杆15中间位置，在三轴连杆内壁设置有耐磨材料与线缆接触。

使用上述方案的优点是采用模块化设计，使装配及安排工序更简单。因为不用中空走线，可以使用较小的减速机，实现了连杆厚度的减薄，结构紧凑。使用骨架油封将杆件内部与外部环境隔离，达到防水防尘的目的。设置耐磨材料，防止线缆磨损。

请继续参阅附图1，本发明机械臂还包括四轴组件5和执行组件6，且四轴组件和执行组件与三轴组件结构类似，具体的，四轴组件包括四轴连杆以及位于四轴连杆上的四轴电机、四轴减速机、四轴电机法兰，三轴减速机的输出端连接四轴连杆的一端，且四轴连杆在三轴减速机的带动下做旋转运动；四轴连杆的另一端固定安装四轴电机、四轴减速机和四轴电机法兰，四轴电机法兰连接四轴电机和四轴减速机，且四轴电机的输出端连接四轴减速机。四轴组件还包括四轴骨架油封，四轴骨架油封的外环端固定连接在四轴连杆的一端，四轴骨架油封的内环端连接三轴电机法兰，且四轴骨架油封和三轴电机法兰之间可以进行旋转运动。

执行组件包括执行连杆以及位于执行连杆上的执行电机、执行减速机、执行电机法兰，所四轴减速机的输出端连接执行连杆的一端，且执行连杆在四轴减速机的带动下做旋转运动；执行连杆的另一端固定安装执行电机、执行减速机和执行电机法兰，执行电机法兰连接执行电机和执行减速机，且执行电机的输出端连接执行减速机。执行组件还包括执行骨架油封，执行骨架油封的外环端固定连接在执行连杆的一端，执行骨架油封的内环端连接四轴电机法兰，且执行骨架油封和四轴电机法兰之间可以进行旋转运动。

本发明从一轴罩壳1到执行组件6，线缆均采用机械臂内部走线。旋转关节处，均采用油封密封，其他部位采用O型圈密封，整体IP等级可以达到IP54级别。

本发明中三轴组件、四轴组件和执行组件均可以绕着与上一组件连接处进行旋转运动，执行组件可以用于夹持卡等物品，且三轴组件、四轴组件和执行组件可以在一轴基座的带动下进行上下移动。通过一轴基座三轴组件、四轴组件以及执行组件的旋转，以及一轴基座的上下运动，使得执行组件所夹持的卡等物品可以灵活进行上下左右的移动，且能够触及的范围较大。

以上所述仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用于限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机械臂，其特征在于，包括一轴组件、二轴组件和三轴组件，所述一轴组件包括一轴罩壳、一轴基座以及位于所述一轴罩壳中的导轨、一轴电机、滑块，所述滑块位于所述导轨上，且能够在一轴电机的带动下沿着所述导轨上下移动，所述一轴基座位于所述滑块上；

所述二轴组件包括二轴连杆以及位于二轴连杆上的二轴电机、二轴减速机、二轴电机法兰，所述二轴连杆的一端与所述一轴基座的末端固定连接，所述二轴连杆的另一端固定安装所述二轴电机、二轴减速机和二轴电机法兰，所述二轴电机法兰连接所述二轴电机和二轴减速机，且所述二轴电机的输出端连接所述二轴减速机；

所述三轴组件包括三轴连杆以及位于三轴连杆上的三轴电机、三轴减速机、三轴电机法兰，所述二轴减速机的输出端连接所述三轴连杆的一端，且所述三轴连杆在所述二轴减速机的带动下做旋转运动；所述三轴连杆的另一端固定安装所述三轴电机、三轴减速机和三轴电机法兰，所述三轴电机法兰连接所述三轴电机和三轴减速机，且所述三轴电机的输出端连接所述三轴减速机。

2.根据权利要求1所述的一种机械臂，其特征在于，所述一轴组件还包括丝杠，所述丝杠的顶端与所述一轴电机固定连接，所述丝杠和滑块通过螺旋副连接，所述一轴电机驱动所述丝杠旋转，通过所述螺旋副带动滑块沿着所述导轨上下移动。

3.根据权利要求1所述的一种机械臂，其特征在于，所述一轴组件还包括同步带，所述同步带与所述一轴电机连接，所述滑块固定在所述同步带上，所述一轴电机驱动所述同步带旋转，使得所述滑块沿着导轨上下移动。

4.根据权利要求1所述的一种机械臂，其特征在于，所述一轴组件还包括上风琴罩和下风琴罩，所述上风琴罩的顶端固定在所述一轴罩壳的顶部，所述上风琴罩的底端固定在所述一轴基座的上表面；所述下风琴罩的顶端固定在所述一轴基座的下表面，所述下风琴罩的底端固定在所述一轴罩壳的底部，所述上风琴罩和下风琴罩随着所述一轴基座的上下运动，进行伸缩运动。

5.根据权利要求1所述的一种机械臂，其特征在于，所述二轴电机法兰侧面包括腰型孔，用于将二轴连杆内部线缆穿出至所述三轴连杆内部；所述三轴电机法兰侧面包括腰型孔，用于将三轴连杆内部线缆穿出。

6.根据权利要求1所述的一种机械臂，其特征在于，所述三轴组件还包括三轴骨架油封，所述三轴骨架油封的外环端固定连接在所述三轴连杆的一端，所述三轴骨架油封的内环端连接所述二轴电机法兰，且所述三轴骨架油封和二轴电机法兰之间可以进行旋转运动。

7.根据权利要求1所述的一种机械臂，其特征在于，所述机械臂还包括四轴组件，所述四轴组件包括四轴连杆以及位于四轴连杆上的四轴电机、四轴减速机、四轴电机法兰，所述三轴减速机的输出端连接所述四轴连杆的一端，且所述四轴连杆在所述三轴减速机的带动下做旋转运动；所述四轴连杆的另一端固定安装所述四轴电机、四轴减速机和四轴电机法兰，所述四轴电机法兰连接所述四轴电机和四轴减速机，且所述四轴电机的输出端连接所述四轴减速机。

8.根据权利要求7所述的一种机械臂，其特征在于，所述四轴组件还包括四轴骨架油封，所述四轴骨架油封的外环端固定连接在所述四轴连杆的一端，所述四轴骨架油封的内环端连接所述三轴电机法兰，且所述四轴骨架油封和三轴电机法兰之间可以进行旋转运动。

9.根据权利要求7所述的一种机械臂，其特征在于，所述机械臂还包括执行组件，所述执行组件包括执行连杆以及位于执行连杆上的执行电机、执行减速机、执行电机法兰，所四轴减速机的输出端连接所述执行连杆的一端，且所述执行连杆在所述四轴减速机的带动下做旋转运动；所述执行连杆的另一端固定安装所述执行电机、执行减速机和执行电机法兰，所述执行电机法兰连接所述执行电机和执行减速机，且所述执行电机的输出端连接所述执行减速机。

10.根据权利要求9所述的一种机械臂，其特征在于，所述执行组件还包括执行骨架油封，所述执行骨架油封的外环端固定连接在所述执行连杆的一端，所述执行骨架油封的内环端连接所述四轴电机法兰，且所述执行骨架油封和四轴电机法兰之间可以进行旋转运动。

Images