CN111590547A - 一种旋转升降机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转升降机械手，包括：基座、控制器、升降机构、旋转机构和滑动轴套，升降机构和旋转机构设置在基座上，升降机构包括竖直布置的螺杆和螺母，螺母套装在螺杆的外侧，螺母的侧面向外延伸有第一凸块，螺杆的下端连接有第一动力装置；旋转机构包括导向轴套，导向轴套套装在螺母的外侧，导向轴套的高度与螺杆的高度匹配，导向轴套的下端连接有第二动力装置；滑动轴套套装在导向轴套的外侧；导向轴套的侧壁开设有供第一凸块穿过的缝隙，第一凸块穿过导向轴套与滑动轴套固定连接，第一动力装置和第二动力装置均电性连接控制器。该旋转升降机械手，同时具备升降和旋转功能，结构简单、装拆方便，有利于降低成本，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种旋转升降机械手。
背景技术
机械手是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地夹取工件进行作业。
而现有的机械手的零部件较多、结构复杂，致使制造成本高，且在一定程度上增加了工作和维修的难度，工作效率低下，不能有效的完成工作任务，达到预期效果，且花费大量不必要的精力，实用性不强。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种旋转升降机械手，结构简单、装拆方便，有利于降低成本，提高工作效率。
根据本发明实施例的一种旋转升降机械手，包括：
基座；
控制器；
升降机构，设置在所述基座上，所述升降机构包括竖直布置的螺杆和螺母，所述螺母套装在所述螺杆的外侧，所述螺母的侧面向外延伸有第一凸块，所述螺杆的下端连接有第一动力装置；
旋转机构，设置在所述基座上，所述旋转机构包括导向轴套，所述导向轴套套装在所述螺母的外侧，所述导向轴套的高度与所述螺杆的高度匹配，所述导向轴套的下端连接有第二动力装置；
滑动轴套，套装在所述导向轴套的外侧；
其中，所述导向轴套的侧壁开设有供所述第一凸块穿过的缝隙，所述第一凸块穿过所述导向轴套与所述滑动轴套固定连接，所述第一动力装置和所述第二动力装置均电性连接所述控制器。
根据本发明实施例的一种旋转升降机械手，至少具有如下有益效果：第一凸块穿过导向轴套的侧壁开设的缝隙与滑动轴套固定连接，从而使螺母与滑动轴套的固定连接，控制器启动第一动力装置，第一动力装置驱动螺杆转动，螺母与螺杆啮合传动，进而带动滑动轴套沿导向轴套上下移动。控制器启动第二动力装置，第二动力装置驱动导向轴套转动，滑动轴套跟随导向轴套转动。上述技术方案中的旋转升降机械手，同时具备升降和旋转功能，结构简单、装拆方便，有利于降低成本，提高工作效率。
根据本发明的一些实施例，所述第一动力装置是螺杆驱动电机，所述螺杆驱动电机的主轴通过联轴器与所述螺杆的下端固定连接。
根据本发明的一些实施例，所述第二动力装置包括主动轮、从动轮以及主动轮驱动电机，所述主动轮驱动电机和所述螺杆驱动电机并列布置，所述主动轮驱动电机的主轴穿过所述基座连接所述主动轮，所述从动轮套装在所述导向轴套的下端外侧，所述主动轮和所述从动轮通过同步带连接。
根据本发明的一些实施例，所述螺杆的两端通过轴承与所述导向轴套的两端转动连接。
根据本发明的一些实施例，所述螺母的侧面沿所述螺母的径向向外延伸有第二凸块，所述第二凸块的上端向外延伸形成所述第一凸块，所述第二凸块的宽度与所述第一凸块的宽度匹配。
根据本发明的一些实施例，所述滑动轴套的侧壁的上端开设有与所述第一凸块匹配的缺口槽。
根据本发明的一些实施例，所述滑动轴套侧壁的下端沿其径向向外延伸有圆盘，所述圆盘连接有用于夹取工件的夹取机构。
根据本发明的一些实施例，所述夹取机构包括支架，所述支架上设置有夹取驱动电机、第一齿条和第二齿条，所述夹取驱动电机布置在所述支架靠近所述滑动轴套的一侧，所述第一齿条和所述第二齿条竖直且平行布置在所述支架的另一侧，所述第一齿条的上端和所述第二齿条的下端均设置有夹具，所述夹取驱动电机电性连接所述控制器，所述夹取驱动电机的主轴穿过所述支架与所述第一齿条和所述第二齿条啮合，以带动两个所述夹具相互靠近或远离。
根据本发明的一些实施例，所述第一齿条和所述第二齿条朝向所述支架的一侧均连接有滑块，所述支架上设置有导轨，所述滑块上开设有与所述导轨滑动配合的滑槽。
根据本发明的一些实施例，还包括与所述基座的下端固定连接的底座，所述底座的下端连接有推进机构。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的旋转升降机械手的整体结构示意图；
图2为本发明实施例的旋转升降机械手的剖视图；
图3为本发明实施例的旋转升降机械手的分解结构示意图；
图4为图3中A处的放大图；
图5为本发明实施例的螺母的剖视图；
图6为本发明实施例的夹取机构的结构示意图；
图7为本发明实施例的旋转升降机械手的一个应用场景图；
图8为本发明实施例的旋转升降机械手的另一个应用场景图。
附图标记：
基座100
升降机构200、螺杆驱动电机201、联轴器202、轴承203、螺杆204、螺母205、第一凸块2051、第二凸块2052
旋转机构300、主动轮驱动电机301、主动轮302、从动轮303、同步带304、导向轴套305
滑动轴套400、圆盘401、缺口槽402
夹取机构500、外罩501、夹取驱动电机502、第一齿条503、第二齿条504、导轨505、滑块506、连接板507、支架508、夹具509
载物台600、推进机构700、底座800
具体实施方式
下面详细描述发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1至图3所示，在本申请的一个实施例中，提供一种旋转升降机械手，整体结构如下：
包括基座100和控制器，基座100上设置有滑动轴套400、升降机构200和旋转机构300，滑动轴套400连接有用于夹取工件的夹取机构500。滑动轴套400在升降机构200的作用下相对基座100进行上升或下降运动，进而带动夹取机构500相对基座100进行上升或下降运动；滑动轴套400在旋转机构300的作用下相对基座100进行旋转动作，进而带动夹取机构500相对基座100进行旋转运动。
其中，升降机构200包括竖直布置的螺杆204和螺母205，螺母205套装在螺杆204的外侧，并与螺杆204进行啮合传动，螺母205的侧壁向外延伸有第一凸块2051，螺杆204的下端连接有第一动力装置，第一动力装置电性连接控制器。旋转机构300包括导向轴套305，导向轴套305套装在螺母205的外侧，导向轴套305的高度与螺杆204的高度匹配，螺杆204的上、下两端分别通过轴承203与导向轴套305的上、下两端转动连接。螺杆204的上、下两端均设置有轴承隔环和锁紧件，用于定位轴承203，防止轴承203在导向轴套305转动的过程中发生蹿位。导向轴套305的侧壁开设有供第一凸块2051穿过的缝隙，导向轴套305的下端连接有第二动力装置，第二动力装置电性连接控制器。滑动轴套400套装在导向轴套305的外侧，第一凸块2051穿过导向轴套305与滑动轴套400固定连接，也即是螺母205通过第一凸块2051与滑动轴套400固定连接。在本实施例中，控制器的位置不做限定，可以设置在基座100上，还可以独立于基座100设置，控制器用于启动或停止第一动力装置和第二动力装置。控制器启动第一动力装置，第一动力装置驱动螺杆204转动，螺母205与螺杆204啮合传动，进而带动滑动轴套400沿导向轴套305上下移动。控制器启动第二动力装置，第二动力装置驱动导向轴套305转动，滑动轴套400跟随导向轴套305转动，此时，第一动力装置需与第二动力装置的转速保持同步，以使螺杆204、螺母205和导向轴套305的转速一致。
具体结构如下：
参照图1至图3所示，在本申请的一些实施例中，第一动力装置是螺杆驱动电机201，螺杆驱动电机201的机身通过支撑座固定在基座100上，螺杆驱动电机201的主轴通过联轴器202与螺杆204的下端固定连接。第二动力装置包括主动轮302、从动轮303以及主动轮驱动电机301，主动轮驱动电机301和螺杆驱动电机201并列布置，主动轮驱动电机301的主轴穿过基座100连接主动轮302，从动轮303套装在导向轴套305的下端外侧，主动轮302和从动轮303通过同步带304连接。
参照图4至图5所示，在本申请的一些实施例中，滑动轴套400的侧壁的上端开设有与第一凸块2051匹配的缺口槽402。第一凸块2051嵌入缺口槽402，并通过螺钉固定在缺口槽402中，以保证螺母205与滑动轴套400始终固定连接。
进一步地，螺母205的侧面沿螺母205的径向向外延伸有第二凸块2052，第二凸块2052的上端沿螺母205的径向向外延伸形成第一凸块2051，第二凸块2052的宽度与第一凸块2051的宽度匹配。也即是第二凸块2052卡入导向轴套305的侧壁的缝隙中，第二凸块2052的高度与螺母205的高度匹配，设置第二凸块2052的作用是为螺母205和第一凸块2051提供强度支撑，防止滑动轴套400跟随导向轴套305转动的过程中损坏螺母205和第一凸块2051。
参照图4所示，在本申请的一些实施例中，滑动轴套400侧壁的下端沿其径向向外延伸有圆盘401，圆盘401通过连接板507连接有用于夹取工件的夹取机构500。参照图6所示，夹取机构500包括支架508，支架508上设置有夹取驱动电机502、第一齿条503和第二齿条504，夹取驱动电机502电性连接控制器，夹取驱动电机502的主轴垂直于滑动轴套400，夹取驱动电机502的机身布置在支架508靠近滑动轴套400的一侧，并通过支架508与连接板507固定连接，第一齿条503和第二齿条504布置在支架508的另一侧，也即是支架508远离滑动轴套400的一侧，夹取驱动电机502的主轴穿过支架508与第一齿条503和第二齿条504啮合传动。第一齿条503和第二齿条504竖直且平行布置在夹取驱动电机502的主轴的两侧，第一齿条503的上端和第二齿条504的下端均设置有夹具509，第一齿条503和第二齿条504同步与夹取驱动电机502的主轴啮合传动，以带动两个夹具509相互靠近或远离。两个夹具509相互靠近加紧工件，两个夹具509相互远离松开工件。在其它实施例中，可以根据待夹取工件的形状和位置，进一步调整第一齿条503和第二齿条504的布置形式，只需保证在夹取驱动电机502、第一齿条503和第二齿条504的作用下，两个夹具509能相互靠近加紧工件，相互远离松开工件即可。
进一步地，第一齿条503和第二齿条504朝向支架508的一侧均连接有滑块506，支架508上相应位置设置有导轨505，滑块506上开设有与导轨505滑动配合的滑槽。第一齿条503和第二齿条504在夹取驱动电机502的作用下沿导轨505移动。
进一步地，支架508上还设置有外罩501，外罩501包围夹取驱动电机502的主轴、第一齿条503和第二齿条504以保护夹取驱动电机502的主轴、第一齿条503和第二齿条504，夹具509从外罩501穿过以夹取工件。
参照图7和图8所示的机械手应用场景，在机械手实际工作的过程中，可以在载物台600和/或机械手的下端设置推进机构700，用于缩短机械手和载物台600之间的距离，便于机械手夹取工件。例如，如图7所示，在主动轮驱动电机301处设置底座800，底座800与基座100的下端固定连接，底座800的下端连接推进机构700。在本实施例中，推进机构700优选丝杠传动机构。
上述技术方案中的旋转升降机械手，同时具备升降和旋转功能，结构简单、装拆方便，有利于降低成本，提高工作效率。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种旋转升降机械手，其特征在于，包括：
基座(100)；
控制器；
升降机构(200)，设置在所述基座(100)上，所述升降机构(200)包括竖直布置的螺杆(204)和螺母(205)，所述螺母(205)套装在所述螺杆(204)的外侧，所述螺母(205)的侧面向外延伸有第一凸块(2051)，所述螺杆(204)的下端连接有第一动力装置；
旋转机构(300)，设置在所述基座(100)上，所述旋转机构(300)包括导向轴套(305)，所述导向轴套(305)套装在所述螺母(205)的外侧，所述导向轴套(305)的高度与所述螺杆(204)的高度匹配，所述导向轴套(305)的下端连接有第二动力装置；
滑动轴套(400)，套装在所述导向轴套(305)的外侧；
其中，所述导向轴套(305)的侧壁开设有供所述第一凸块(2051)穿过的缝隙，所述第一凸块(2051)穿过所述导向轴套(305)与所述滑动轴套(400)固定连接，所述第一动力装置和所述第二动力装置均电性连接所述控制器。
2.根据权利要求1所述的旋转升降机械手，其特征在于，所述第一动力装置是螺杆驱动电机(201)，所述螺杆驱动电机(201)的主轴通过联轴器(202)与所述螺杆(204)的下端固定连接。
3.根据权利要求2所述的旋转升降机械手，其特征在于，所述第二动力装置包括主动轮(302)、从动轮(303)以及主动轮驱动电机(301)，所述主动轮驱动电机(301)和所述螺杆驱动电机(201)并列布置，所述主动轮驱动电机(301)的主轴穿过所述基座(100)连接所述主动轮(302)，所述从动轮(303)套装在所述导向轴套(305)的下端外侧，所述主动轮(302)和所述从动轮(303)通过同步带(304)连接。
4.根据权利要求1所述的旋转升降机械手，其特征在于，所述螺杆(204)的两端通过轴承(203)与所述导向轴套(305)的两端转动连接。
5.根据权利要求1所述的旋转升降机械手，其特征在于，所述螺母(205)的侧面沿所述螺母(205)的径向向外延伸有第二凸块(2052)，所述第二凸块(2052)的上端向外延伸形成所述第一凸块(2051)，所述第二凸块(2052)的宽度与所述第一凸块(2051)的宽度匹配。
6.根据权利要求1所述的旋转升降机械手，其特征在于，所述滑动轴套(400)的侧壁的上端开设有与所述第一凸块(2051)匹配的缺口槽(402)。
7.根据权利要求1所述的旋转升降机械手，其特征在于，所述滑动轴套(400)侧壁的下端沿其径向向外延伸有圆盘(401)，所述圆盘(401)连接有用于夹取工件的夹取机构(500)。
8.根据权利要求7所述的旋转升降机械手，其特征在于，所述夹取机构(500)包括支架(508)，所述支架(508)上设置有夹取驱动电机(502)、第一齿条(503)和第二齿条(504)，所述夹取驱动电机(502)布置在所述支架(508)靠近所述滑动轴套(400)的一侧，所述第一齿条(503)和所述第二齿条(504)竖直且平行布置在所述支架(508)的另一侧，所述第一齿条(503)的上端和所述第二齿条(504)的下端均设置有夹具(509)，所述夹取驱动电机(502)电性连接所述控制器，所述夹取驱动电机(502)的主轴穿过所述支架(508)与所述第一齿条(503)和所述第二齿条(504)啮合，以带动两个所述夹具(509)相互靠近或远离。
9.根据权利要求8所述的旋转升降机械手，其特征在于，所述第一齿条(503)和所述第二齿条(504)朝向所述支架(508)的一侧均连接有滑块(506)，所述支架上设置有导轨(505)，所述滑块(506)上开设有与所述导轨(505)滑动配合的滑槽。
10.根据权利要求1所述的旋转升降机械手，其特征在于，还包括与所述基座(100)的下端固定连接的底座(800)，所述底座的下端连接有推进机构(700)。
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