CN113246166B - 一种机器人末端臂及多轴机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机器人末端臂及多轴机器人，主要涉及到机械手领域，所述机器人末端臂包括臂体、偏心平衡机构和换刀结构；臂体内部具有沿中轴线设置的光滑圆柱内壁；偏心平衡机构包括配重筒及平衡驱动装置，配重筒的内壁为光滑圆柱内壁，配重筒的外壁截面形状为非规则形状；换刀机构包括刀具、换刀架、换刀驱动装置和顶出装置，换刀架的外壁配合在配重筒的内壁上，换刀架具有沿圆周方向设置的若干个刀位和设置在中轴线上的出刀口，任一个刀位和出刀口连接；换刀驱动装置用于驱动刀具在刀位和出刀口之间运动。该机器人末端臂通过增设偏心平衡机构来灵活调节机器人末端臂上的重量空间分布情况，可消除或降低因刀具切换所导致机器人运动性能的改变。
Description
技术领域
本发明涉及到机械手领域，具体涉及到一种机器人末端臂及多轴机器人。
背景技术
换刀装置内置于机器人的末端臂中有利于减少换刀动作所耗费的时间，但由于换刀涉及到了刀具的位置切换，相应的，机器人的末端臂上的重量分布发生改变，容易影响机器人的运动性能。
发明内容
为了降低机器人末端臂的重量分布变化所产生的影响，本发明提供了一种机器人末端臂及多轴机器人，该机器人末端臂通过增设偏心平衡机构来灵活调节机器人末端臂上的重量空间分布情况，可消除或降低因刀具切换所导致机器人运动性能的改变。
相应的，本发明提供了一种机器人末端臂，包括臂体、偏心平衡机构和换刀结构；
所述臂体内部具有沿中轴线设置的光滑圆柱内壁，所述臂体的一侧设置有端盖，所述端盖上开有限位孔；
所述偏心平衡机构包括配重筒及平衡驱动装置，所述配重筒的内壁为光滑圆柱内壁，所述配重筒的外壁截面形状为非规则形状，所述平衡驱动装置用于驱动所述配重筒沿所述中轴线转动；
所述换刀机构包括刀具、换刀架、换刀驱动装置和顶出装置，所述换刀架的外壁配合在所述配重筒的内壁上，所述换刀架具有沿圆周方向均匀设置的若干个刀位和设置在所述中轴线上的出刀口，任一个所述刀位和所述出刀口连接；所述换刀驱动装置用于驱动所述刀具在所述刀位和所述出刀口之间运动；
所述出刀口与所述限位孔正对，所述顶出装置设置在所述出刀口背离所述限位孔的一侧，所述顶出装置用于带动位于所述出刀口上的刀具从所述限位孔伸出或缩回。
可选的，所述端盖的内侧设置有与所述配重筒的内壁配合的限位环；
所述配重筒的内壁配合在所述限位环上。
可选的实施方式，所述平衡驱动装置包括平衡驱动电机，所述平衡驱动电机设置在所述配重筒远离所述端盖的一侧上，且从所述平衡驱动电机的顶部伸出的输出轴与所述配重筒连接。
可选的实施方式，所述臂体在对应于所述平衡驱动电机的底面的位置上设置有限位底板，所述限位底板和所述端盖形成对所述偏心平衡机构在上述中轴线方向上的限位。
可选的实施方式，所述配重筒外壁为光滑曲面。
可选的实施方式，所述换刀驱动装置包括若干个电生磁磁力装置，任一个所述电生磁磁力装置嵌入设置在所述换刀架中，且任一个所述电生磁磁力装置与其中一个刀位相对应；
任一个所述电生磁磁力装置用于将对应刀位的刀具推动至出刀口或将出刀口上的刀具吸回至对应的刀位。
可选的实施方式，所述刀具包括刀具主体和磁吸部；
所述磁吸部设置在所述刀具主体的尾部或所述磁吸部嵌入设置在所述刀具主体上。
可选的实施方式，所述限位孔在朝向所述臂体内部的一侧设置有导向弧面。
相应的，本发明提供了一种多轴机器人，包括以上任一项所述的机器人末端臂。
综上，本发明提供了一种机器人末端臂及多轴机器人，该机器人末端臂内置换刀结构，且可通过配重筒的转动来降低因换刀所导致的末端臂重量分布不均匀带来的不利影响，具有良好的实用性。
附图说明
图1为本发明实施例的机器人末端臂剖面结构示意图；
图2为本发明实施例的换刀架的三维结构示意图；
图3为本发明实施例的换刀架的仰视结构示意图；
图4为本发明实施例的刀具第一实施方式正视结构示意图；
图5为本发明实施例的刀具第二实施方式正视结构示意图。。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例的机器人末端臂剖面结构示意图。
相应的，本发明提供了一种机器人末端臂，包括臂体3、偏心平衡机构和换刀结构；其中，臂体3作为支撑部件，用于供其他部件进行安装和固定，同时供上一级的机械臂进行连接；具体的，由于本发明实施例的机器人末端臂主要用于圆周方向的重量平衡分布问题，因此，当机器人末端臂的运动类型为转动臂时，本发明实施例所提供的机器人末端臂的实施效果较佳。
所述臂体3内部具有沿中轴线设置的光滑圆柱内壁，所述臂体3的一侧设置有端盖8，所述端盖8上开有限位孔；限位孔的作用为供刀具进行伸出以及对刀具进行卡位，防止刀具脱出。
所述偏心平衡机构包括配重筒1及平衡驱动装置，所述配重筒1的内壁为光滑圆柱内壁，所述配重筒1的外壁截面形状为非规则形状，所述平衡驱动装置用于驱动所述配重筒1沿所述中轴线转动；具体的，配重筒1在圆周方向上具有不同的重量分布，通过配重筒1的转动，可以调节机器人末端臂在圆周方向上的重量分布。
所述换刀机构包括刀具、换刀架5、换刀驱动装置和顶出装置6，所述换刀架5的外壁配合在所述配重筒1的内壁上，所述换刀架5具有沿圆周方向均匀设置的若干个刀位10和设置在所述中轴线上的出刀口11，任一个所述刀位10和所述出刀口11连接；所述换刀驱动装置用于驱动所述刀具在所述刀位10和所述出刀口11之间运动；所述出刀口11与所述限位孔正对，所述顶出装置6设置在所述出刀口11背离所述限位孔7的一侧，所述顶出装置6用于带动位于所述出刀口11上的刀具从所述限位孔7伸出或缩回。
图2示出了本发明实施例的换刀架5的三维结构示意图。具体的，本发明实施例设置有四个刀位10以及位于中央位置的一个出刀口11，结合附图图1示意，刀具在刀位10时被限位，刀具在出刀口11时能够从限位孔中伸出；相应的，处于出刀口11的刀具的伸缩控制通过顶出装置6控制。
一般情况下，每一个刀位10中都储存有一把刀具，当刀位10中的刀具被移到出刀口11进行使用时，换刀架5在对应刀位10的方向的重量减少，为了机器人末端臂的重量平衡，通过转动配重筒1，使配重筒1中较重的一侧转到空出的刀位10一侧，以平衡其重量。
可选的，所述端盖8的内侧设置有与所述配重筒1的内壁配合的限位环；所述配重筒1的内壁配合在所述限位环上。所述限位环的作用是从内侧对配重筒1进行圆周方向的旋转导向以及定位。可选的实施方式，所述平衡驱动装置包括平衡驱动电机2，所述平衡驱动电机2设置在所述配重筒1远离所述端盖8的一侧上，且从所述平衡驱动电机2的顶部伸出的输出轴与所述配重筒1连接。平衡驱动电机2一方面可起到驱动作用，另一方面可作为限位结构，在平衡驱动电机2和配重筒1的配合下保持配重筒1转动时的稳定性。
可选的实施方式，所述臂体3在对应于所述平衡驱动电机2的底面的位置上设置有限位底板9，所述限位底板9和所述端盖8形成对所述偏心平衡机构在上述中轴线方向上的限位。
可选的实施方式，所述配重筒1外壁为光滑曲面，可避免对臂体3内壁的磨损。
图3示出了本发明实施例的换刀架5的仰视结构示意图，可选的实施方式，所述换刀驱动装置包括若干个电生磁磁力装置，任一个所述电生磁磁力装置嵌入设置在所述换刀架5中，且任一个所述电生磁磁力装置与其中一个刀位10相对应；任一个所述电生磁磁力装置用于将对应刀位10的刀具推动至出刀口11或将出刀口11上的刀具吸回至对应的刀位10。
具体的，基于成本考虑，电生磁磁力装置一般由控制结构和线圈12组成，线圈12设置在对应的刀位10背离轴线的位置上，线圈12产生的磁力能够驱动刀具对应的刀具运动。
需要说明的是，为了保证刀具能够被磁力驱动，相应的，刀具中的至少部分材料采用强磁性材料制成。
图4示出了本发明实施例的刀具第一实施方式正视结构示意图，图5示出了本发明实施例的刀具第二实施方式正视结构示意图。可选的实施方式，所述刀具包括刀具主体13和磁吸部14；磁吸部14的作用是使刀具上带有磁性，以便于通过磁场同极相斥、异极相吸的原理对刀具的运动进行控制；具体的，参照附图图4，所述磁吸部14设置在所述刀具主体13的尾部；参照附图图5，所述磁吸部14可嵌入设置在所述刀具主体13上。
具体的，为了保证刀具从限位孔7顺利划出，可选的实施方式，所述限位孔在朝向所述臂体3内部的一侧设置有导向弧面，所述导向弧面用于供刀具的划出提供导向。
进一步的，考虑到调节的便利性，本发明实施例的换刀结构还包括换刀架驱动电机4，所述换刀架驱动电机4的本体固定在所述配重筒1上，所述换刀架驱动电机4的输出轴与所述换刀架5的底部同轴连接。在该机器人末端臂调节其末端平衡性时，通过换刀架驱动电机4和平衡驱动装置的复合运动，可加快调节的速度，以尽可能的缩短该末端臂的停顿时间。
相应的，本发明提供了一种多轴机器人，包括以上任一项所述的机器人末端臂。
综上，本发明实施例提供了一种机器人末端臂及多轴机器人，该机器人末端臂内置换刀结构，且可通过配重筒1的转动来降低因换刀所导致的末端臂重量分布不均匀带来的不利影响，具有良好的实用性。
以上对本发明实施例所提供的一种机器人末端臂及多轴机器人进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种机器人末端臂，其特征在于，包括臂体、偏心平衡机构和换刀结构；
所述臂体内部具有沿中轴线设置的光滑圆柱内壁，所述臂体的一侧设置有端盖，所述端盖上开有限位孔；
所述偏心平衡机构包括配重筒及平衡驱动装置，所述配重筒的内壁为光滑圆柱内壁，所述配重筒的外壁截面形状为非规则形状，所述平衡驱动装置用于驱动所述配重筒沿所述中轴线转动；
所述换刀机构包括刀具、换刀架、换刀驱动装置和顶出装置，所述换刀架的外壁配合在所述配重筒的内壁上，所述换刀架具有沿圆周方向均匀设置的若干个刀位和设置在所述中轴线上的出刀口，任一个所述刀位和所述出刀口连接；所述换刀驱动装置用于驱动所述刀具在所述刀位和所述出刀口之间运动；
所述出刀口与所述限位孔正对，所述顶出装置设置在所述出刀口背离所述限位孔的一侧，所述顶出装置用于带动位于所述出刀口上的刀具从所述限位孔伸出或缩回。
2.如权利要求1所述的机器人末端臂，其特征在于，所述端盖的内侧设置有与所述配重筒的内壁配合的限位环。
3.如权利要求2所述的机器人末端臂，其特征在于，所述平衡驱动装置包括平衡驱动电机，所述平衡驱动电机设置在所述配重筒远离所述端盖的一侧上，且从所述平衡驱动电机的顶部伸出的输出轴与所述配重筒连接。
4.如权利要求3所述的机器人末端臂，其特征在于，所述臂体在对应于所述平衡驱动电机的底面的位置上设置有限位底板，所述限位底板和所述端盖形成对所述偏心平衡机构在上述中轴线方向上的限位。
5.如权利要求1所述的机器人末端臂，其特征在于，所述配重筒外壁为光滑曲面。
6.如权利要求1所述的机器人末端臂，其特征在于，所述换刀驱动装置包括若干个电生磁磁力装置，任一个所述电生磁磁力装置嵌入设置在所述换刀架中，且任一个所述电生磁磁力装置与其中一个刀位相对应；
任一个所述电生磁磁力装置用于将对应刀位的刀具推动至出刀口或将出刀口上的刀具吸回至对应的刀位。
7.如权利要求6所述的机器人末端臂，其特征在于，所述刀具包括刀具主体和磁吸部；
所述磁吸部设置在所述刀具主体的尾部或所述磁吸部嵌入设置在所述刀具主体上。
8.如权利要求1所述的机器人末端臂，其特征在于，所述限位孔在朝向所述臂体内部的一侧设置有导向弧面。
9.一种多轴机器人，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的机器人末端臂。
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