CN111331588A - 一种多自由工业机械臂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工业生产线设备领域，具体的说是一种多自由工业机械臂，包括回转基座、机械臂本体、扩展组件、前置抓取组件及后置抓取组件，所述回转基座与机械臂本体通过螺栓紧固连接，所述机械臂本体的头端部通过螺栓与扩展组件紧固连接，所述前置抓取组件与扩展组件滑动连接，所述后置抓取组件与扩展组件通过螺栓紧固连接；本发明所述的一种多自由工业机械臂，加入的扩展组件使前置抓取组件与后置抓取组件可实现限定范围内的间距调整，即通过扩展组件上的电动推杆的驱动带动前置抓取组件沿着线性滑轨平行移动来与后置抓取组件的相对位置，从而达到与不同节距上的加工品进行配合的目的，优化工序，减小单一模式的重复性。

Description

一种多自由工业机械臂
技术领域
本发明涉及工业生产线设备领域，具体说是一种多自由工业机械臂。
背景技术
随着工业生产规模不断扩大，大量流水线作业对操作工人的需求量大大增加，而劳动力成本的不断提高，制约着企业的发展，采用工业机械人代替人工作业，将大大降低企业对人工作业的依赖，在工业生产线中，为了提高生产效率，实际生产过程中通常需要同时对多个物件进行抓取并将其同时转移到一个容纳件中进行缓存或者加工处理。
在晶体硅太阳能电池生产线上，硅片以一组一组的形式堆放在篮中，同组硅片之间具有相同的节距，但是不同组的硅片之间有一个间隔，该间隔的距离大于上述节距，现有技术中的机械臂难以根据工艺生产线的工况要求切换作业方式，调整机械臂转角或相对产品的位置度，同时抓取便不能直接从花篮中提取多组硅片到石英舟内进行加工，需要分批次的对篮中的硅片一组一组地多次提取，且抓取时容易夹伤硅片。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供了一种多自由工业机械臂。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多自由工业机械臂，包括回转基座、机械臂本体、扩展组件、前置抓取组件及后置抓取组件，所述回转基座与机械臂本体通过螺栓紧固连接，所述机械臂本体的头端部通过螺栓与扩展组件紧固连接，所述前置抓取组件与扩展组件滑动连接，所述后置抓取组件与扩展组件通过螺栓紧固连接；
所述回转基座的顶部套装有平面推力球轴承，所述机械臂本体的底端固定安装有转向电机，所述转向电机的输出轴端部固定安装有主动齿轮，且通过主动齿轮与平面推力球轴承传动连接；
所述机械臂本体包括底座、下部大臂、上部小臂及腕关节，所述底座与下部大臂构成铰接配合，所述下部大臂与上部小臂构成铰接配合，所述上部小臂与腕关节构成铰接配合；
所述扩展组件包括固定板、线性滑轨及电动推杆，所述线性滑轨通过螺栓固定安装于固定板的底部，所述电动推杆的输出端与线性滑轨上的滑块固定连接；
所述前置抓取组件与后置抓取组件均包括安装板、气压缸、衔接座、第一夹持臂及第二夹持臂，所述气压缸通过螺栓固定安装于安装板上，所述衔接座嵌装于安装板上，所述第一夹持臂与第二夹持臂的顶端均通过销轴与衔接座铰接，所述气压缸的输出端与第一夹持臂通过销轴相铰接，所述第一夹持臂与第二夹持臂的内侧下端活动插接有连杆，且连杆上套接有缓冲弹簧，所述第一夹持臂与第二夹持臂均通过连杆固定连接有活动压板。
具体的，所述回转基座的顶部设有套筒，所述平面推力球轴承固定安装于套筒内，且平面推力球轴承的顶部高出套筒顶部。
具体的，所述平面推力球轴承的上端活动部外侧设有啮合齿槽，且通过啮合齿槽与主动齿轮啮合连接。
具体的，所述底座的后端固定安装有第一传动电机，所述第一传动电机通过下部大臂内置的传动机构控制下部大臂转动。
具体的，所述下部大臂的顶端固定安装有第二传动电机，所述第二传动电机通过上部小臂内置的传动机构控制上部小臂转动。
具体的，所述上部小臂的末端固定安装有第三传动电机，所述第三传动电机通过腕关节内置的传动机构控制腕关节转动。
具体的，所述前置抓取组件通过螺栓固定安装于线性滑轨上的滑块上，所述前置抓取组件与后置抓取组件的夹持部处于同一水平线上，所述第一夹持臂与第二夹持臂的顶端均固定安装有环形齿轮，且通过环形齿轮相互间啮合连接，所述第一夹持臂与第二夹持臂呈对称设置，所述活动压板的内侧设有条纹槽。
本发明的有益效果：
(1)、本发明所述的一种多自由工业机械臂，回转基座与机械臂本体采用了分体式的结构设计，根据需求拆分使用，使机械臂本体根据不同工艺生产线的工况要求切换作业方式，即有要求性的定向线上工况，或在此基础上加入回转基座，并通过转向电机的驱动使机械臂本体呈周向回转角度，以对应两线以上的产线工况实现产品自动化作业产出。
(2)、本发明所述的一种多自由工业机械臂，加入的扩展组件使前置抓取组件与后置抓取组件可实现限定范围内的间距调整，即通过扩展组件上的电动推杆的驱动带动前置抓取组件沿着线性滑轨平行移动来与后置抓取组件的相对位置，从而达到与不同节距上的加工品进行配合的目的，优化工序，减小单一模式的重复性。
(3)、本发明所述的一种多自由工业机械臂，通过气压缸带动第一夹持臂与第二夹持臂对加工品进行夹持，夹持时，使碰触到加工品的活动压板在缓冲弹簧的弹性作用下，缓冲调整对加工品的夹持力，避免用力过大对加工品造成夹伤的现象。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明提供的一种多自由工业机械臂的结构示意图；
图2为本发明提供的一种多自由工业机械臂的后视图；
图3为本发明提供的一种多自由工业机械臂的回转基座部结构示意图；
图4为本发明提供的一种多自由工业机械臂的扩展组件俯视图；
图5为本发明提供的一种多自由工业机械臂的后置抓取组件主视图；
图6为本发明提供的一种多自由工业机械臂的后置抓取组件右视图。
图中：1、回转基座；2、机械臂本体；3、扩展组件；4、前置抓取组件；5、后置抓取组件；6、平面推力球轴承；7、转向电机；8、主动齿轮；9、底座；10、下部大臂；11、上部小臂；12、腕关节；13、固定板；14、线性滑轨；15、电动推杆；16、安装板；17、气压缸；18、衔接座；19、第一夹持臂；20、第二夹持臂；21、连杆；22、缓冲弹簧；23、活动压板；24、套筒；25、啮合齿槽；26、第一传动电机；27、第二传动电机；28、第三传动电机；29、环形齿轮；30、条纹槽。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-图6所示，本发明所述的一种多自由工业机械臂，包括回转基座1、机械臂本体2、扩展组件3、前置抓取组件4及后置抓取组件5，所述回转基座1与机械臂本体2通过螺栓紧固连接，所述机械臂本体2的头端部通过螺栓与扩展组件3紧固连接，所述前置抓取组件4与扩展组件3滑动连接，所述后置抓取组件5与扩展组件3通过螺栓紧固连接；
所述回转基座1的顶部套装有平面推力球轴承6，所述机械臂本体2的底端固定安装有转向电机7，所述转向电机7的输出轴端部固定安装有主动齿轮8，且通过主动齿轮8与平面推力球轴承6传动连接，回转基座1与机械臂本体2采用了分体式的结构设计，根据需求拆分使用，使机械臂本体2根据不同工艺生产线的工况要求切换作业方式，即有要求性的定向线上工况，或在此基础上加入回转基座1，并通过转向电机7的驱动使机械臂本体2呈周向回转角度，以对应两线以上的产线工况实现产品自动化作业产出；
所述机械臂本体2包括底座9、下部大臂10、上部小臂11及腕关节12，所述底座9与下部大臂10构成铰接配合，所述下部大臂10与上部小臂11构成铰接配合，所述上部小臂11与腕关节12构成铰接配合；
所述扩展组件3包括固定板13、线性滑轨14及电动推杆15，所述线性滑轨14通过螺栓固定安装于固定板13的底部，所述电动推杆15的输出端与线性滑轨14上的滑块固定连接，加入的扩展组件3使前置抓取组件4与后置抓取组件5可实现限定范围内的间距调整，即通过扩展组件3上的电动推杆15的驱动带动前置抓取组件4沿着线性滑轨14平行移动来与后置抓取组件5的相对位置，从而达到与不同节距上的加工品进行配合的目的，优化工序，减小单一模式的重复性；
所述前置抓取组件4与后置抓取组件5均包括安装板16、气压缸17、衔接座18、第一夹持臂19及第二夹持臂20，所述气压缸17通过螺栓固定安装于安装板16上，所述衔接座18嵌装于安装板16上，所述第一夹持臂19与第二夹持臂20的顶端均通过销轴与衔接座18铰接，所述气压缸17的输出端与第一夹持臂19通过销轴相铰接，所述第一夹持臂19与第二夹持臂20的内侧下端活动插接有连杆21，且连杆21上套接有缓冲弹簧22，所述第一夹持臂19与第二夹持臂20均通过连杆21固定连接有活动压板23，通过气压缸17带动第一夹持臂19与第二夹持臂20对加工品进行夹持，夹持时，使碰触到加工品的活动压板23在缓冲弹簧22的弹性作用下，缓冲调整对加工品的夹持力，避免用力过大对加工品造成夹伤的现象，在对活动压板23进行连接安装时，先将第一夹持臂19与第二夹持臂20的内侧活动插接连杆21，并将连杆21的一端嵌在活动压板23上，在调整好缓冲弹簧22的初始行程后，使其不会影响到活动压板23的初始夹间距，将连杆21的另一端卡上限位环，此处为配合装配要求而设定，不同装配情况可酌情而定。
具体的，所述回转基座1的顶部设有套筒24，所述平面推力球轴承6固定安装于套筒24内，且平面推力球轴承6的顶部高出套筒24顶部，使平面推力球轴承6封装于套筒24内，避位沾染灰尘、杂质等而使用其活动，避免机械臂本体2在安装到平面推力球轴承6上后，套筒24造成干涉。
具体的，所述平面推力球轴承6的上端活动部外侧设有啮合齿槽25，且通过啮合齿槽25与主动齿轮8啮合连接，通过转向电机7的驱动带动安装在平面推力球轴承6上的机械臂本体2呈周向回转角度，转向电机7根据需求可配置一个控制器，控制器采用单片机AT89C51，用于控制其运作，转向电机7的型号为57BYG250B。
具体的，所述底座9的后端固定安装有第一传动电机26，所述第一传动电机26通过下部大臂10内置的传动机构控制下部大臂10转动，通过第一传动电机26的驱动控制下部大臂10转动。
具体的，所述下部大臂10的顶端固定安装有第二传动电机27，所述第二传动电机27通过上部小臂11内置的传动机构控制上部小臂11转动，通过第二传动电机27的驱动控制上部小臂11转动。
具体的，所述上部小臂11的末端固定安装有第三传动电机28，所述第三传动电机28通过腕关节12内置的传动机构控制腕关节12转动，通过第三传动电机28的驱动控制腕关节12转动，第一传动电机26、第二传动电机27及第三传动电机28的型号均为FL42BLS，第一传动电机26、第二传动电机27及第三传动电机28根据需求可配置一个控制器，控制器采用单片机IAP15W4K61S4。
具体的，所述前置抓取组件4通过螺栓固定安装于线性滑轨14上的滑块上，所述前置抓取组件4与后置抓取组件5的夹持部处于同一水平线上，通过扩展组件3上的电动推杆15的驱动带动前置抓取组件4沿着线性滑轨14平行移动来与后置抓取组件5的相对位置，从而达到与不同节距上的加工品进行配合的目的，电动推杆15的型号为ZHN-6000-200-10-s，所述第一夹持臂19与第二夹持臂20的顶端均固定安装有环形齿轮29，且通过环形齿轮29相互间啮合连接，所述第一夹持臂19与第二夹持臂20呈对称设置，所述活动压板23的内侧设有条纹槽30，因第一夹持臂19与第二夹持臂20通过环形齿轮29相互啮合，此时通过气压缸17的驱动带动第一夹持臂19利用啮合连接的关系与第二夹持臂20对加工品进行夹持，气压缸17的型号为CDU-25。
在使用时，通过第一传动电机26、第二传动电机27及第三传动电机28分别对应控制下部大臂10、上部小臂11及腕关节12转动，控制抓取部转移至盛放硅片的花篮中，通过前置抓取组件4与后置抓取组件5上的气压缸17的驱动带动第一夹持臂19利用啮合连接的关系与第二夹持臂20对加工品进行夹持，期间，通过扩展组件3上的电动推杆15的驱动带动前置抓取组件4沿着线性滑轨14平行移动来与后置抓取组件5的相对位置，从而达到与不同节距上的硅片进行配合抓取，优化工序，减小单一模式的重复性，夹持时，使碰触到加工品的活动压板23在缓冲弹簧22的弹性作用下，缓冲调整对加工品的夹持力，避免用力过大对加工品造成夹伤的现象，同时回转基座1与机械臂本体2采用了分体式的结构设计，根据需求拆分使用，使机械臂本体2根据不同工艺生产线的工况要求切换作业方式，即有要求性的定向线上工况，或在此基础上加入回转基座1，并通过转向电机7的驱动使机械臂本体2呈周向回转角度，以对应两线以上的产线工况实现产品自动化作业产出。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种多自由工业机械臂，包括回转基座(1)、机械臂本体(2)、扩展组件(3)、前置抓取组件(4)及后置抓取组件(5)，其特征在于：所述回转基座(1)与机械臂本体(2)通过螺栓紧固连接，所述机械臂本体(2)的头端部通过螺栓与扩展组件(3)紧固连接，所述前置抓取组件(4)与扩展组件(3)滑动连接，所述后置抓取组件(5)与扩展组件(3)通过螺栓紧固连接；
所述回转基座(1)的顶部套装有平面推力球轴承(6)，所述机械臂本体(2)的底端固定安装有转向电机(7)，所述转向电机(7)的输出轴端部固定安装有主动齿轮(8)，且通过主动齿轮(8)与平面推力球轴承(6)传动连接；
所述机械臂本体(2)包括底座(9)、下部大臂(10)、上部小臂(11)及腕关节(12)，所述底座(9)与下部大臂(10)构成铰接配合，所述下部大臂(10)与上部小臂(11)构成铰接配合，所述上部小臂(11)与腕关节(12)构成铰接配合；
所述扩展组件(3)包括固定板(13)、线性滑轨(14)及电动推杆(15)，所述线性滑轨(14)通过螺栓固定安装于固定板(13)的底部，所述电动推杆(15)的输出端与线性滑轨(14)上的滑块固定连接；
所述前置抓取组件(4)与后置抓取组件(5)均包括安装板(16)、气压缸(17)、衔接座(18)、第一夹持臂(19)及第二夹持臂(20)，所述气压缸(17)通过螺栓固定安装于安装板(16)上，所述衔接座(18)嵌装于安装板(16)上，所述第一夹持臂(19)与第二夹持臂(20)的顶端均通过销轴与衔接座(18)铰接，所述气压缸(17)的输出端与第一夹持臂(19)通过销轴相铰接，所述第一夹持臂(19)与第二夹持臂(20)的内侧下端活动插接有连杆(21)，且连杆(21)上套接有缓冲弹簧(22)，所述第一夹持臂(19)与第二夹持臂(20)均通过连杆(21)固定连接有活动压板(23)。
2.根据权利要求1所述的一种多自由工业机械臂，其特征在于：所述回转基座(1)的顶部设有套筒(24)，所述平面推力球轴承(6)固定安装于套筒(24)内，且平面推力球轴承(6)的顶部高出套筒(24)顶部。
3.根据权利要求1所述的一种多自由工业机械臂，其特征在于：所述平面推力球轴承(6)的上端活动部外侧设有啮合齿槽(25)，且通过啮合齿槽(25)与主动齿轮(8)啮合连接。
4.根据权利要求1所述的一种多自由工业机械臂，其特征在于：所述底座(9)的后端固定安装有第一传动电机(26)，所述第一传动电机(26)通过下部大臂(10)内置的传动机构控制下部大臂(10)转动。
5.根据权利要求1所述的一种多自由工业机械臂，其特征在于：所述下部大臂(10)的顶端固定安装有第二传动电机(27)，所述第二传动电机(27)通过上部小臂(11)内置的传动机构控制上部小臂(11)转动。
6.根据权利要求1所述的一种多自由工业机械臂，其特征在于：所述上部小臂(11)的末端固定安装有第三传动电机(28)，所述第三传动电机(28)通过腕关节(12)内置的传动机构控制腕关节(12)转动。
7.根据权利要求1所述的一种多自由工业机械臂，其特征在于：所述前置抓取组件(4)通过螺栓固定安装于线性滑轨(14)上的滑块上，所述前置抓取组件(4)与后置抓取组件(5)的夹持部处于同一水平线上；所述第一夹持臂(19)与第二夹持臂(20)的顶端均固定安装有环形齿轮(29)，且通过环形齿轮(29)相互间啮合连接，所述第一夹持臂(19)与第二夹持臂(20)呈对称设置，所述活动压板(23)的内侧设有条纹槽(30)。
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