CN112008756B - 一种闭链多连杆旋转机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闭链多连杆旋转机械臂，包括轴承、伺服电机、减速器、机架、连接杆一、旋转销、连接杆二、空心轴、连接杆三、金属环、磁环、固定板、连杆、支撑环、弹簧一、空心块、输油管、连接管一、连接管二、波纹筒、固定杆、压板、滑块，通过伺服电机施行滑模控制减速器带动连接杆一旋转，进而带动连接杆二及连接杆三实现位移变化，带动压板旋转实现旋转块绕圆杆转动，圆杆旋转对复位盘簧进行挤压，使得复位盘簧产生转向扭力，恢复原位与波纹筒贴合，向下挤压压板，压板移动带动滑块沿着导杆移动，弹簧二实现滑块及压板迅速移动复位。本发明克服现有技术缺点，结构合理，有效解决机械臂的稳定可靠性和使用寿命低的问题。

Description

一种闭链多连杆旋转机械臂

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体是指一种闭链多连杆旋转机械臂。

背景技术

闭链机械臂是一种由多连杆组成的并联方式驱动的机械臂，相对于常规的串联方式，具有刚度强、承载大、累积误差小、工作空间大，耦合效应小、制造成本低、结构紧凑、易于维护等优势。

随着工业自动化的迅速发展和现代控制技术的进步，闭链机械臂迎来了巨大的发展空间，在机床、钻床、分拣、切割等机械设备，取得了良好的应用。但目前使用的旋转机械臂存在一些缺陷，缺少辅助固定机构，容易造成多连杆空心旋转，改变机械臂及空心轴的位置，降低机械臂的稳定性，同时缺少润滑机构，难以对轴承进行加油润滑，降低轴承的使用寿命，同时缺少挤压机构，难以对波纹筒进行安装挤压，降低了轴承润滑的效率。

因此，针对上述问题亟需一种新型的闭链多连杆旋转机械臂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术缺点，提供一种闭链多连杆旋转机械臂，结构合理，用于解决机械臂的稳定可靠性和使用寿命低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种闭链多连杆旋转机械臂，包括机械臂主体、固定机构、润滑机构及挤压机构，所述机械臂主体设有两组，所述机械臂主体包括伺服电机、减速器、机架、连接杆一及转动销，所述机架顶端固定安装减速器，减速器顶端安装伺服电机，利用滑模控制技术实现减速器的动态控制连接杆一旋转，所述机架内部均匀安装四个连接杆一，且四个连接杆一之间通过转动销相连接，其中一个所述机械臂主体一端安装连接杆二，所述另一个机械臂主体一端固定安装连接杆三，所述连接杆二及连接杆三通过空心轴相连接，所述空心轴环形侧面对称安装两个轴承，且两个轴承外侧分别固定安装在连接杆二内部及连接杆三内部；

所述固定机构包括金属环、磁环、固定板、连杆、支撑环及弹簧一，所述空心轴顶端及底端均固定安装有固定板，所述连接杆二顶端及连接杆三底端均固定安装有磁环，所述固定板底端安装金属环，且金属环底端与磁环顶端吸附贴合，所述金属环顶端固定安装连杆，且连杆贯穿固定板，所述连杆顶端固定安装支撑环，所述连杆环形侧面安装弹簧一，且弹簧一两端分别固定安装在固定板顶端及支撑环底端；

所述润滑机构包括空心块、输油管、连接管一、连接管二及波纹筒，所述空心轴内部水平对称安装两个空心块，且两个空心块通过连接管一相连接，所述空心块环形侧面均匀安装两个以上输油管，且输油管一端穿过空心轴并延伸至轴承上侧，所述空心块顶端安装连接管二，且连接管二顶端穿过固定板，所述固定板顶端安装波纹筒，且波纹筒底端与连接管二连接；

所述挤压机构包括固定杆、压板、滑块、圆杆及转动块，所述固定板顶端固定在固定杆，所述固定杆一端安装压板，且压板底端与波纹筒顶端相连接，所述固定杆内部安装滑块，所述滑块一端开设凹槽，且凹槽内部安装圆杆，且圆杆环形侧面水平安装转动块，且转动块一端延伸至凹槽外侧与压板连接。

进一步的，所述圆杆环形侧面固定安装复位盘簧，且复位盘簧外侧固定安装在凹槽内部。

进一步的，所述固定杆内部开设矩形槽，且矩形槽内部固定安装导杆，所述导杆环形侧面安装滑块，所述导杆环形侧面安装弹簧二，且弹簧二两端分别固定安装在矩形槽内部顶端及滑块顶端。

进一步的，所述固定杆顶端开设通槽，且通槽底端与矩形槽连通。

进一步的，所述滑块一端开设圆形通孔，且圆形通孔内部安装导杆，所述圆形通孔内部均匀安装两个以上滚珠，且滚珠球形侧面与导杆环形侧面紧密贴合。

进一步的，所述波纹筒底端固定金属管，所述金属管环形侧面开设外螺纹，所述连接管二内部开设内螺纹，所述金属管通过外螺纹及内螺纹与连接管二连接。

进一步的，所述固定板底端开设环槽，所述金属环顶端延伸至环槽内部，所述环槽内部顶端均匀安装两个以上磁块。

进一步的，所述连杆底端通过螺钉一固定安装在金属环顶端，所述连杆顶端通过螺钉二固定安装在支撑环底端。

进一步的，所述固定机构设有两组，两组所述固定机构的结构相同，两组所述固定机构分别安装在连接杆二顶端及连接杆三底端。

进一步的，所述转动块通过螺栓一固定安装在压板，所述减速器底端通过螺栓二固定安装在机架。

本发明与现有技术相比的优点在于：

第一条有益效果，推动支撑环，支撑环移动带动金属环移动与磁块分离，在弹簧一的作用下，支撑环通过连杆带动金属环移动与磁环吸附贴合，进而对连接杆二及连接杆三进行固定，避免连接杆二及连接杆三围绕空心轴转动，解决了缺少辅助固定机构，造成不方便对连接杆二及连接杆三进行固定，进而容易造成连接杆二及连接杆三围绕空心轴转动，改变了机械臂及空心轴的位置，增强了机械臂的稳定可靠性；

第二条有益效果，通过挤压波纹筒，波纹筒内部的油液通过连接管二及连接管一分别进入两个空心块内部，接着油液进入输油管内部，进而落到轴承，实现了加油润滑轴承的目的，解决了润滑机构位置不当甚至没有润滑机构导致装置磨损严重的问题，改善了常规轴承使用寿命短的弊端；

第三条有益效果，压板转动带动转动块围绕圆杆转动，圆杆转动对复位盘簧进行挤压，使得复位盘簧产生转向扭力，压板转动便于安装波纹筒，在复位盘簧扭力的作用下，压板转动恢复原位与波纹筒贴合，然后向下挤压压板，压板移动带动滑块沿着导杆移动，并对弹簧二进行拉伸，使得弹簧二产生弹力，弹簧二的弹力方便滑块及压板的移动复位，解决了缺少挤压机构容易导致波纹筒挤压安装困难的问题，提高了装置轴承的润滑效率。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明固定机构剖面示意图；

图3为本发明挤压机构主视剖面图；

图4为本发明润滑机构侧视剖面图；

图5为本发明润滑机构俯视剖面图。

如图所示：1、轴承，2、伺服电机，3、减速器，4、机架，5、连接杆一，6、转动销，7、连接杆二，8、空心轴，9、连接杆三，10、金属环，11、磁环，12、固定板，13、连杆，14、支撑环，15、弹簧一，16、空心块，17、输油管，18、连接管一，19、连接管二，20、波纹筒，21、固定杆，22、压板，23、滑块，24、圆杆，25、转动块，26、导杆，27、弹簧二，28、通槽。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，其含义指覆盖不排他的包含。

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

根据图1-5所示，一种闭链多连杆旋转机械臂，包括机械臂主体、固定机构、润滑机构及挤压机构，所述机械臂主体设有两组，所述机械臂主体包括伺服电机2、减速器3、机架4、连接杆一5及转动销6，所述机架4顶端固定安装减速器，且减速器顶端安装伺服电机2，所述机架4内部均匀安装四个连接杆一5，且四个连接杆一5之间通过转动销6相连接，所述其中一个机械臂主体一端安装连接杆二7，所述另一个机械臂主体一端固定安装连接杆三9，所述连接杆二7及连接杆三9通过空心轴8相连接，所述空心轴8环形侧面对称安装两个轴承1，且两个轴承1外侧分别固定安装在连接杆二7内部及连接杆三9内部；

所述固定机构包括金属环10、磁环11、固定板12、连杆13、支撑环14及弹簧一15，所述空心轴8顶端及底端均固定安装有固定板12，所述连接杆二7顶端及连接杆三9底端均固定安装有磁环11，所述固定板12底端安装金属环10，且金属环10底端与磁环11顶端吸附贴合，所述金属环10顶端固定安装连杆13，且连杆13顶端穿过固定板12，所述连杆13顶端固定安装支撑环14，所述连杆13环形侧面安装弹簧一15，且弹簧一15两端分别固定安装在固定板12顶端及支撑环14底端，当需要固定连接杆二7及连接杆三9时，使用人员拉动支撑环14，支撑环14移动对弹簧一15进行拉伸，支撑环14移动带动连杆13移动，连杆13移动带动金属环10移动与磁环11分离，金属环10移动进入环槽内部与磁块吸附贴合，磁块与金属环10之间的吸附力大于弹簧一15的弹力，进而将金属环10固定收纳在环槽内部，方便连接杆二7及连接杆三9的转动，当需要对连接杆二7及连接杆三9进行固定时，使用人员推动支撑环14，支撑环14移动带动金属环10移动与磁块分离，在弹簧一15弹力的作用下，支撑环14通过连杆13带动金属环10移动与磁环11吸附贴合，进而对连接杆二7及连接杆三9进行固定，避免连接杆二7及连接杆三9围绕空心轴8转动；

所述润滑机构包括空心块16、输油管17、连接管一18、连接管二19及波纹筒20，所述空心轴8内部对称安装两个空心块16，且两个空心块16通过连接管一18相连接，所述空心块16环形侧面均匀安装两个以上输油管17，且输油管17一端穿过空心轴8并延伸至轴承1上侧，所述空心块16顶端安装连接管二19，且连接管二19顶端穿过固定板12，所述固定板12顶端安装波纹筒20，且波纹筒20底端与连接管二19相连接，通过挤压波纹筒20，波纹筒20内部的油液通过连接管二19及连接杆一5分别进入两个空心块16内部，接着油液进入输油管17内部，进而落到轴承1，达到对轴承1进行加油润滑的目的；

所述挤压机构包括固定杆21、压板22、滑块23、圆杆24及转动块25，所述固定板12顶端固定在固定杆21，所述固定杆21一端安装压板22，且压板22底端与波纹筒20顶端相连接，所述固定杆21内部安装滑块23，所述滑块23一端开设凹槽，且凹槽内部安装圆杆24，且圆杆24环形侧面安装转动块25，且转动块25一端延伸至凹槽外侧与压板22相连接，使用人员转动压板22，压板22转动带动转动块25围绕圆杆24转动，圆杆24转动对复位盘簧进行挤压，使得复位盘簧产生扭力，压板22转动方便使用人员安装波纹筒20，在复位盘簧扭力的作用下，压板22转动恢复原位与波纹筒20贴合，接着向下挤压压板22，压板22移动带动滑块23沿着导杆26移动，并对弹簧二27进行拉伸，使得弹簧二27产生弹力，由此实现了滑块23及压板22的迅速移动复位。

所述圆杆24环形侧面固定安装复位盘簧，且复位盘簧外侧固定安装在凹槽内部，该设计便于压板22的转动复位；所述波纹筒20底端固定金属管，所述金属管环形侧面开设外螺纹，所述连接管二19内部开设内螺纹，所述金属管通过外螺纹及内螺纹与连接管二19相连接，该设计方便波纹筒20的安装；所述固定杆21内部开设矩形槽，且矩形槽内部固定安装导杆26，所述导杆26环形侧面安装滑块23，所述导杆26环形侧面安装弹簧二27，且弹簧二27两端分别固定安装在矩形槽内部顶端及滑块23顶端，该设计便于滑块23的滑动和安装；所述固定环底端开设环槽，所述金属环10顶端延伸至环槽内部，所述环槽内部顶端均匀安装两个以上磁块，该设计方便收纳金属环10；所述固定机构设有两组，两组所述固定机构结构相同，两组所述固定机构分别安装在连接杆二7及连接杆三9；所述固定杆21顶端开设通槽28，且通槽28底端与矩形槽相通，通槽28的设计方便转动块25转动进入通槽28内部；所述滑块23一端开设圆形通孔，且圆形通孔内部安装导杆26，所述圆形通孔内部均匀安装两个以上滚珠，且滚珠球形侧面与导杆26环形侧面相贴合，该设计方便滑块23沿着导杆26滑动；所述连杆13底端通过螺钉一固定安装在金属环10顶端，所述连杆13顶端通过螺钉二固定安装在支撑环14底端；所述转动块25通过螺栓一固定安装在压板22，所述减速器底端通过螺栓二固定安装在机架4。

本发明在使用时，推动支撑环14，支撑环14移动带动金属环10移动与磁块分离，在弹簧一15的作用下，支撑环14通过连杆13带动金属环10移动与磁环11吸附贴合，进而对连接杆二7及连接杆三9固定，避免连接杆二7及连接杆三9绕空心轴8旋转。

通过挤压波纹筒20，波纹筒20内部的油液通过连接管二19及连接管一18分别进入两个空心块16内部，接着油液进入输油管17内部，进而落到轴承1上，实现加油润滑装置轴承1。

压板22旋转带动转动块25围绕圆杆24转动，圆杆24转动对复位盘簧进行挤压，使得复位盘簧产生扭力，压板22转动方便使用人员安装波纹筒20，在复位盘簧扭力的作用下，压板22转动恢复原位与波纹筒20贴合，接着使用人员向下挤压压板22，压板22移动带动滑块23沿着导杆26移动，并对弹簧二27进行拉伸，使得弹簧二27产生弹力，由此实现了滑块23及压板22的迅速移动复位。

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。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种闭链多连杆旋转机械臂，其特征在于：包括机械臂主体、固定机构、润滑机构及挤压机构，所述机械臂主体设有两组，所述机械臂主体包括伺服电机（2）、减速器（3）、机架（4）、连接杆一（5）及转动销（6），所述机架（4）顶端固定安装减速器，减速器顶端安装伺服电机（2），所述机架（4）安装四个连接杆一（5），且四个连接杆一（5）之间通过转动销（6）相连接，其中一个所述机械臂主体一端安装连接杆二（7），所述另一个机械臂主体一端固定安装连接杆三（9），所述连接杆二（7）及连接杆三（9）通过空心轴（8）相连接，所述空心轴（8）环形侧面对称安装两个轴承（1），且两个轴承（1）外侧分别固定安装在连接杆二（7）内部及连接杆三（9）内部；

所述固定机构包括金属环（10）、磁环（11）、固定板（12）、连杆（13）、支撑环（14）及弹簧一（15），所述空心轴（8）顶端及底端均固定安装有固定板（12），所述连接杆二（7）顶端及连接杆三（9）底端均固定安装有磁环（11），所述固定板（12）底端安装金属环（10），且金属环（10）底端与磁环（11）顶端吸附贴合，所述金属环（10）顶端固定安装连杆（13），且连杆（13）贯穿固定板（12），所述连杆（13）顶端固定安装支撑环（14），所述连杆（13）环形侧面安装弹簧一（15），且弹簧一（15）两端分别固定安装在固定板（12）顶端及支撑环（14）底端；

所述润滑机构包括空心块（16）、输油管（17）、连接管一（18）、连接管二（19）及波纹筒（20），所述空心轴（8）内部安装两个空心块（16），且两个空心块（16）通过连接管一（18）相连接，所述空心块（16）环形侧面均匀安装两个以上输油管（17），且输油管（17）一端穿过空心轴（8）并延伸至轴承（1）上侧，所述空心块（16）顶端安装连接管二（19），且连接管二（19）顶端穿过固定板（12），所述固定板（12）顶端安装波纹筒（20），且波纹筒（20）底端与连接管二（19）连接；

所述挤压机构包括固定杆（21）、压板（22）、滑块（23）、圆杆（24）及转动块（25），所述固定板（12）顶端固定在固定杆（21），所述固定杆（21）一端安装压板（22），且压板（22）底端与波纹筒（20）顶端相连接，所述固定杆（21）内部安装滑块（23），所述滑块（23）一端开设凹槽，且凹槽内部安装圆杆（24），且圆杆（24）环形侧面水平安装转动块（25），且转动块（25）一端延伸至凹槽外侧与压板（22）连接。

2.根据权利要求1所述的一种闭链多连杆旋转机械臂，其特征在于：所述圆杆（24）环形侧面固定安装复位盘簧，且复位盘簧外侧固定安装在凹槽内部。

3.根据权利要求2所述的一种闭链多连杆旋转机械臂，其特征在于：所述固定杆（21）内部开设矩形槽，且矩形槽内部固定安装导杆（26），所述导杆（26）环形侧面安装滑块（23），所述导杆（26）环形侧面安装弹簧二（27），且弹簧二（27）两端分别固定安装在矩形槽内部顶端及滑块（23）顶端。

4.根据权利要求3所述的一种闭链多连杆旋转机械臂，其特征在于：所述固定杆（21）顶端开设通槽（28），且通槽（28）底端与矩形槽连通。

5.根据权利要求4所述的一种闭链多连杆旋转机械臂，其特征在于：所述滑块（23）一端开设圆形通孔，且圆形通孔内部安装导杆（26），所述圆形通孔内部均匀安装两个以上滚珠，且滚珠球形侧面与导杆（26）环形侧面紧密贴合。

6.根据权利要求1所述的一种闭链多连杆旋转机械臂，其特征在于：所述波纹筒（20）底端固定金属管，所述金属管环形侧面开设外螺纹，所述连接管二（19）内部开设内螺纹，所述金属管通过外螺纹及内螺纹与连接管二（19）连接。

7.根据权利要求1所述的一种闭链多连杆旋转机械臂，其特征在于：所述固定板（12）底端开设环槽，所述金属环（10）顶端延伸至环槽内部，所述环槽内部顶端均匀安装两个以上磁块。

8.根据权利要求7所述的一种闭链多连杆旋转机械臂，其特征在于：所述连杆（13）底端通过螺钉一固定安装在金属环（10）顶端，所述连杆（13）顶端通过螺钉二固定安装在支撑环（14）底端。

9.根据权利要求1所述的一种闭链多连杆旋转机械臂，其特征在于：所述固定机构设有两组，两组所述固定机构的结构相同，两组所述固定机构分别安装在连接杆二（7）顶端及连接杆三（9）底端。

10.根据权利要求1所述的一种闭链多连杆旋转机械臂，其特征在于：所述转动块（25）通过螺栓一固定安装在压板（22），所述减速器底端通过螺栓二固定安装在机架（4）。

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