CN113370199A - 多臂机械手的传动结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多臂机械手的传动结构，包括支架、XYZ三向传动装置、旋转组件和多臂传动装置，支架上端固定安装XYZ三向传动装置，支架下端设置高温炉，XYZ三向传动装置一侧分别滑动连接工作臂总成、旋转组件和多臂传动装置，工作臂总成下端安装清洁单元，工作臂总成展开后清洁单元位于高温炉内,XYZ三向传动装置是工作臂总成的三向位移动力，旋转组件是工作臂总成的旋转动力，多臂传动装置是工作臂总成的展开动力。本发明所述的多臂机械手的传动结构，XYZ三向传动装置、多臂传动装置和旋转组件均位于高温炉外部，防止高温工况对传动的电气部件造成损坏，增加工作臂总成的使用寿命，确保作业安全和稳定。

Description

多臂机械手的传动结构

技术领域

本发明属于多臂机械手传动技术领域，尤其是涉及一种多臂机械手的传动结构。

背景技术

锅炉作为普遍使用的燃烧设备，其在作业时，炉内具有高温、强碱、强酸、积灰等情况，容易对炉内壁造成磨损与腐蚀，从而影响传热系数、降低锅炉热效率、引起高温腐蚀和增加气态污染物排放，更严重时会导致机组降负荷运行或停炉，甚至引起锅炉爆管爆炸等危险事故。从而极大的影响锅炉的使用和安全。因此，使用锅炉的企业，在锅炉使用一定时间后，均需要停炉，对锅炉内壁进行维护与清洗，一般垃圾焚烧炉每年需停炉至少两次。停炉维护不但要中断企业日常的经营活动，还需要支付高昂的维护费用，并且部分锅炉高度高，属于高危人工作业。因此，亟需一种能够在锅炉工作时，进行清灰处理的装置，且锅炉在工作是时，炉内温度较高需要将该装置的传动部件设置在锅炉外部以增加装置的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种多臂机械手的传动结构，以解决高温工况对机械手传动的电气部件构成损坏的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种多臂机械手的传动结构，包括支架、XYZ三向传动装置、旋转组件和多臂传动装置，支架上端固定安装XYZ三向传动装置，支架下端设置高温炉，XYZ三向传动装置一侧分别滑动连接工作臂总成、旋转组件和多臂传动装置，工作臂总成下端安装清洁单元，工作臂总成展开后清洁单元位于高温炉内,XYZ三向传动装置是工作臂总成的三向位移动力，旋转组件是工作臂总成的旋转动力，多臂传动装置是工作臂总成的展开动力。

进一步的，所述XYZ三向传动装置包括X向传动装置、Y向传动装置和Z向传动装置，支架上端固定安装X向传动装置，X向传动装置上端设置Y向传动装置，且X向传动装置和Y向传动装置相互垂直设置，Y向传动装置一侧设置Z向传动装置，Z向传动装置与X向传动装置、Y向传动装置分别相互垂直设置，Z向传动装置的一侧分别滑动连接工作臂总成、旋转组件和多臂传动装置。

进一步的，所述X向传动装置和Y向传动装置的结构相同，Y向传动装置包括第一齿条、第一电机和第一滑台，第一支板下端滑动连接至X向传动组件的上端，第一支板的上端设置第一滑轨和第一齿条，第一滑轨和第一齿条相互平行设置，第一滑台的下端通过第一滑块滑动连接至第一滑轨的外围，第一滑台一侧固定安装Z向传动装置，第一电机外围固定安装至第一滑台的上端，第一电机的传动齿轮啮合至第一齿条的一侧，第一电机信号连接至控制器。

进一步的，所述Z向传动装置包括第一丝杠和第二滑台，第二支板的一侧固定连接至第一滑台的一侧，第二支板的一端设置第二滑轨，第二滑台的一端通过丝杠螺母螺纹连接至第一丝杠的外围，且第一丝杠的外围套接至第二滑台的一端，第二滑台的另一端分别固定安装多臂传动装置和旋转组件，工作臂总成的外围套接至第二滑台的一端，第一丝杠的一端设置丝杠电机，且丝杠电机安装至第二支板，旋转组件包括第二电机，第二电机的外围固定安装至第二滑台的一端，且工作臂总成的一端啮合至第二电机的传动齿轮。

进一步的，所述工作臂总成包括一臂、二臂、三臂、第一复合传动轴和第二复合传动轴，一臂的外围套接至第二滑台的一端，一臂的一端外围啮合至旋转组件的一端，一臂的另一端通过第一复合传动轴铰接至二臂的一端，二臂的另一端通过第二复合传动轴铰接至三臂的一端，三臂的另一端安装清洁单元。

进一步的，所述多臂传动装置包括第一齿轮组、第三电机和第四电机，第一齿轮组的两端分别套接至一臂的内部，第三电机和第四电机均固定安装至一臂的上端，第三电机的传动齿轮通过第一复合传动轴与二臂的一端同步传动，第四电机的传动齿轮依次通过第一复合传动轴、第二复合传动轴与三臂的一端同步转动。

进一步的，所述第一复合传动轴包括第二轴套组件及其外围由内至外依次套接的第一轴承和第一轴套组件，第一轴承外圈固定安装至一臂的一端，第一轴套组件的一端外围通过第一齿轮组与第三电机的传动齿轮同步运动，第一轴套组件的另一端固定安装至二臂的一端，第二轴套组件的一端与第四电机的传动齿轮同步运动，第二轴承组件的另一端与第二复合传动轴的外围同步运动。

进一步的，所述第一轴套组件包括第二齿轮和第一环体，第一环体的一端固定连接至第二齿轮的一端，第一环体的另一端固定套接至第一轴承的内圈，第二齿轮的外围通过第一齿轮组啮合至第三电机的传动齿轮。

进一步的，所述第二轴套组件包括第三齿轮、第二环体和第四齿轮，第三齿轮的一端通过第二环体固定连接至第四齿轮的一端，第二环体的外围套接至第一环体的内圈，第三齿轮的外围啮合至第四电机的传动齿轮，第四齿轮的外围啮合至第二复合传动轴的外围。

进一步的，所述第二复合传动轴包括第五齿轮和第二轴承，第二轴承的外围固定安装至二臂的一端，第五齿轮的一端通过第二轴承内圈固定连接至三臂的一端，第五齿轮外围啮合至第四齿轮的外围。

相对于现有技术，本发明所述的多臂机械手的传动结构具有以下有益效果：

(1)本发明所述的多臂机械手的传动结构，XYZ三向传动装置、多臂传动装置和旋转组件均位于高温炉外部，防止高温工况对传动的电气部件造成损坏，增加工作臂总成的使用寿命，确保作业安全和稳定。

(2)本发明所述的多臂机械手的传动结构，二臂和三臂的传动动力源均为独立设置，在二臂和三臂展开过程中互不开设，可实现二臂和三臂的快速展开，增加工作效率，降低配合误差，拥有丰富的展开形式和配合角度，增加了装置的适用广泛性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的多臂机械手的传动结构的示意图；

图2为本发明实施例所述的Y向传动装置的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的Z向传动装置和工作臂总成装配的结构示意图；

图4为本发明实施例所述的第一齿轮组与第一复合传动轴装配的结构示意图；

图5为本发明实施例所述的第一复合传动轴的结构示意图；

图6为本发明实施例所述的第二复合传动轴的结构示意图。

附图标记说明：

1-支架；2-XYZ三向传动装置；21-第一支板；22-第一滑轨；23-第一齿条；24-第一滑台；25-第一电机；26-第二支板；27-第一丝杠；28-第二滑台；3-旋转组件；31-第二电机；4-多臂传动装置；41-第一齿轮组；42-第三单机；43-第四电机；5-工作臂总成；51-一臂；52-二臂；53-三臂；54-第一复合传动轴；541-第一轴承；542-第二齿轮；543-第三齿轮；544-第四齿轮；55-第二复合传动轴；551-第二轴承；552-第五齿轮。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“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”等仅用于描述目的，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”等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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-6所示，多臂机械手的传动结构，包括支架1、XYZ三向传动装置2、旋转组件3和多臂传动装置4，支架1上端固定安装XYZ三向传动装置2，支架1下端设置高温炉，XYZ三向传动装置2一侧分别滑动连接工作臂总成5、旋转组件3和多臂传动装置4，工作臂总成5下端安装清洁单元，工作臂总成5展开后清洁单元位于高温炉内,XYZ三向传动装置2是工作臂总成5的三向位移动力，旋转组件3是工作臂总成5的旋转动力，多臂传动装置4是工作臂总成5的展开动力，且XYZ三向传动装置2、多臂传动装置4和旋转组件3均位于高温炉外部，防止高温工况对传动的电气部件造成损坏，增加工作臂总成5的使用寿命，确保作业安全和稳定。

XYZ三向传动装置2包括X向传动装置、Y向传动装置和Z向传动装置，支架1上端固定安装X向传动装置，X向传动装置上端设置Y向传动装置，且X向传动装置和Y向传动装置相互垂直设置，Y向传动装置一侧设置Z向传动装置，Z向传动装置与X向传动装置、Y向传动装置分别相互垂直设置，Z向传动装置的一侧分别滑动连接工作臂总成5、旋转组件3和多臂传动装置4，X向传动装置、Y向传动装置和Z向传动装置用于带动工作臂总成5的三向移动，X向传动装置、Y向传动装置和Z向传动装置的驱动方式可以为电机驱动、齿轮齿条传动、同步带传动，链轮链条传动和电机丝杠传动，X向传动装置用于工作臂总成5的X向传动，Y向传动装置用于工作臂总成5的Y向传动，Z向传动装置用于工作臂总成5的竖直方向位移。

在本实施例中，X向传动装置和Y向传动装置的结构相同，Y向传动装置包括第一齿条23、第一电机25和第一滑台24，第一支板21下端滑动连接至X向传动组件的上端，第一支板21的上端设置第一滑轨22和第一齿条23，第一滑轨22和第一齿条23相互平行设置，第一滑台24的下端通过第一滑块滑动连接至第一滑轨22的外围，第一滑台24一侧固定安装Z向传动装置，第一电机25外围固定安装至第一滑台24的上端，第一电机25的传动齿轮啮合至第一齿条23的一侧，第一电机25信号连接至控制器，控制器是现有技术的PLC，控制器通过控制Y向传动装置的第一电机25转动，第一电机25的传动齿轮啮合至第一齿条23的一侧，从而将第一电机25传动齿轮的转动转换成Y向传动装置内的第一滑台24的线性位移，第一滑台24一侧依次带动Z向传动装置和工作臂总成5在Y向位移。

Z向传动装置包括第一丝杠27和第二滑台28，第二支板26的一侧固定连接至第一滑台24的一侧，第二支板26的一端设置第二滑轨，第二滑台28的一端通过丝杠螺母螺纹连接至第一丝杠27的外围，且第一丝杠27的外围通过轴座套接至第二滑台28的一端，第二滑台28的另一端分别固定安装多臂传动装置4和旋转组件3，工作臂总成5的外围套接至第二滑台28的一端，第一丝杠27的一端设置丝杠电机，且丝杠电机安装至第二支板26，旋转组件3包括第二电机31，第二电机31的外围固定安装至第二滑台28的一端，且工作臂总成5的一端啮合至第二电机31的传动齿轮，控制器控制丝杠电机转动，丝杠电机的传动轴带动丝杠转动，丝杠外围与丝杠螺母螺纹连接，从而实现丝杠的转动转换成第二滑台28的上下位移，从而实现第二滑台28带动工作臂总成5的Z向位移，Z向位移的工作臂总成5用于探入高温炉内，至此控制器在分别控制X向传动装置的第一电机25转动，Y向传动装置的第一电机25转动和丝杠电机转动时实现工作臂总成5的XYZ三向移动。

工作臂总成5包括一臂51、二臂52、三臂53、第一复合传动轴54和第二复合传动轴55，一臂51的外围套接至第二滑台28的一端，一臂51的一端外围啮合至旋转组件3的一端，一臂51的另一端通过第一复合传动轴54铰接至二臂52的一端，二臂52的另一端通过第二复合传动轴55铰接至三臂53的一端，三臂53的另一端安装清洁单元。

多臂传动装置4包括第一齿轮组41、第三电机42和第四电机43，第一齿轮组41是现有技术的减速齿轮，第一齿轮组41的两端分别套接至一臂51的内部，第三电机42和第四电机43均固定安装至一臂51的上端，第三电机42的传动齿轮通过第一复合传动轴54与二臂52的一端同步传动，第四电机43的传动齿轮依次通过第一复合传动轴54、第二复合传动轴55与三臂53的一端同步转动，二臂52和三臂53的传动动力源均为独立设置，在二臂52和三臂53展开过程中互不干涉，可实现二臂52和三臂53的快速展开，增加工作效率，降低配合误差，拥有丰富的展开形式和配合角度，增加了装置的适用广泛性，且本实施例中的第一电机25、第二电机31、第三电机42、第四电机43和丝杠电机均为现有技术的伺服电机，传动方式技术成熟、可靠。

为了实现一臂51与二臂52的相对展开，同时满足不干涉三臂53的展开的效果，第一复合传动轴54包括第二轴套组件及其外围由内至外依次套接的第一轴套组件和第一轴承541，第一轴承541外圈固定安装至一臂51的一端，第一轴承541内圈的一端固定安装至二臂52的一端，第一轴承541内圈的另一端外围依次通过第一轴套组件、第一齿轮组41与第三电机42的传动齿轮同步运动，第二轴套组件的一端与第四电机43的传动齿轮同步运动，第二轴套组件的另一端与第二复合传动轴55的外围同步运动。

第一轴套组件包括第二齿轮542和第一环体，第一环体的一端固定连接至第二齿轮542的一端，第一环体的另一端固定套接至第一轴承541的内圈，第二齿轮542的外围通过第一齿轮组41啮合至第三电机42的传动齿轮。

第二轴套组件包括第三齿轮543、第二环体和第四齿轮544，第三齿轮543的一端通过第二环体固定连接至第四齿轮544的一端，第二环体的外围套接至第一环体的内圈，第三齿轮543的外围啮合至第四电机43的传动齿轮，第四齿轮544的外围啮合至第二复合传动轴55的外围。

第二复合传动轴55包括第五齿轮552和第二轴承551，第二轴承551的外圈固定安装至二臂52的一端，第五齿轮552的一端通过第二轴承551内圈固定连接至三臂53的一端，第五齿轮552外围啮合至第四齿轮544的外围，其中当两两齿轮之间相对距离较大时，可以通过将两个齿轮外围啮合链条实现同步运动结构。

一臂三向传动的工作过程：

控制器通过控制X向传动装置的第一电机25转动，第一电机25的传动齿轮啮合至第一齿条23的一侧，从而将第一电机25传动齿轮的转动转换成X向传动装置内的第一滑台24的线性位移，第一滑台24一侧依次带动Y向传动装置、Z向传动装置和工作臂总成5在X向位移；同理控制器通过控制Y向传动装置的第一电机25转动实现Z向传动装置和工作臂总成5在Y向位移，控制器控制丝杠电机转动，丝杠电机的传动轴带动丝杠转动，丝杠外围与丝杠螺母螺纹连接，从而实现丝杠的转动转换成第二滑台28的上下位移，从而实现第二滑台28带动工作臂总成5的Z向位移，Z向位移的工作臂总成5用于探入高温炉内，至此控制器在分别控制X向传动装置的第一电机25转动，Y向传动装置的第一电机25转动和丝杠电机转动时实现工作臂总成5的XYZ三向移动。

旋转组件带动一臂转动的工作过程：

控制器控制第二电机31转动，第二电机31的传动齿轮啮合至一臂51的一端外围，且一臂51外围套接至第二滑台28，从而实现一臂51与第二电机31的传动齿轮同步转动，为了防止第三电机42和第四电机43线缆缠绕，可以将一臂51的旋转工况设置一个中值，控制器通过第二电机31实现一臂51正转180、反转180度，以此实现工作臂总成5在高温炉内的360旋转。

多臂传动机构带动工作臂总成展开的工作过程：

控制器控制第三电机42转动，第三电机42通过第一齿轮组41带动第二齿轮542同步转动，第二齿轮542依次通过第一环体和第一轴承541内圈带动二臂52的一端转动，且二臂52的一端沿第一轴承541的轴心转动，工作人员可通过预设第三电机42的转动圈数来控制二臂52一端的转动弧度；

控制器控制第四电机43转动，第四电机43依次通过第三齿轮543、第二环体、第四齿轮544、第五齿轮552和第二轴承551内圈带动三臂53转动，工作人员可通过预设第四电机43的转动圈数来控制器三臂53一端的转动弧度；以此实现二臂52和三臂53在高温炉内的展开，从而将清洁单元传输至高温炉侧壁。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.多臂机械手的传动结构，其特征在于：多臂机械手的传动结构，包括支架(1)、XYZ三向传动装置(2)、旋转组件(3)和多臂传动装置(4)，支架(1)上端固定安装XYZ三向传动装置(2)，XYZ三向传动装置(2)一侧分别滑动连接工作臂总成(5)、旋转组件(3)和多臂传动装置(4)，XYZ三向传动装置(2)是工作臂总成(5)的三向位移动力，旋转组件(3)是工作臂总成(5)的旋转动力，多臂传动装置(4)是工作臂总成(5)的展开动力。

2.根据权利要求1所述的多臂机械手的传动结构，其特征在于：XYZ三向传动装置(2)包括X向传动装置、Y向传动装置和Z向传动装置，支架(1)上端固定安装X向传动装置，X向传动装置上端设置Y向传动装置，且X向传动装置和Y向传动装置相互垂直设置，Y向传动装置一侧设置Z向传动装置，Z向传动装置与X向传动装置、Y向传动装置分别相互垂直设置，Z向传动装置的一侧分别滑动连接工作臂总成(5)、旋转组件(3)和多臂传动装置(4)。

3.根据权利要求2所述的多臂机械手的传动结构，其特征在于：X向传动装置和Y向传动装置的结构相同，Y向传动装置包括第一齿条(23)、第一电机(25)和第一滑台(24)，第一支板(21)下端滑动连接至X向传动组件的上端，第一支板(21)的上端设置第一滑轨(22)和第一齿条(23)，第一滑轨(22)和第一齿条(23)相互平行设置，第一滑台(24)的下端通过第一滑块滑动连接至第一滑轨(22)的外围，第一滑台(24)一侧固定安装Z向传动装置，第一电机(25)外围固定安装至第一滑台(24)的上端，第一电机(25)的传动齿轮啮合至第一齿条(23)的一侧，第一电机(25)信号连接至控制器。

4.根据权利要求2所述的多臂机械手的传动结构，其特征在于：Z向传动装置包括第一丝杠(27)和第二滑台(28)，第二支板(26)的一侧固定连接至Y向传动装置的一侧，第二支板(26)的一端设置第二滑轨，第二滑台(28)的一端通过丝杠螺母螺纹连接至第一丝杠(27)的外围，且第一丝杠(27)的外围套接至第二滑台(28)的一端，第二滑台(28)的另一端分别固定安装工作臂总成(5)和旋转组件(3)，工作臂总成(5)的外围套接至第二滑台(28)的一端，第一丝杠(27)的一端设置丝杠电机，且丝杠电机安装至第二支板(26)，旋转组件(3)包括第二电机(31)，第二电机(31)的外围固定安装至第二滑台(28)的一端，且工作臂总成(5)的一端啮合至第二电机(31)的传动齿轮。

5.根据权利要求4所述的多臂机械手的传动结构，其特征在于：工作臂总成(5)包括一臂(51)、二臂(52)、三臂(53)、第一复合传动轴(54)和第二复合传动轴(55)，一臂(51)的外围套接至第二滑台(28)的一端，一臂(51)的一端外围啮合至旋转组件(3)的一端，一臂(51)的另一端通过第一复合传动轴(54)铰接至二臂(52)的一端，二臂(52)的另一端通过第二复合传动轴(55)铰接至三臂(53)的一端，三臂(53)的另一端安装清洁单元。

6.根据权利要求5所述的多臂机械手的传动结构，其特征在于：多臂传动装置(4)包括第一齿轮组(41)、第三电机(42)和第四电机(43)，第一齿轮组(41)的两端分别套接至一臂(51)的内部，第三电机(42)和第四电机(43)均固定安装至一臂(51)的上端，第三电机(42)的传动齿轮通过第一复合传动轴(54)与二臂(52)的一端同步传动，第四电机(43)的传动齿轮依次通过第一复合传动轴(54)、第二复合传动轴(55)与三臂(53)的一端同步转动。

7.根据权利要求6所述的多臂机械手的传动结构，其特征在于：第一复合传动轴(54)包括第二轴套组件及其外围由内至外依次套接的第一轴承(541)和第一轴套组件，第一轴承(541)外圈固定安装至一臂(51)的一端，第一轴承(541)内圈的一端固定连接至二臂(52)的一端，第一轴承(541)内圈的另一端依次通过第一轴套组件、第一齿轮组(41)与第三电机(42)的传动齿轮同步运动，第二轴套组件的一端与第四电机(43)的传动齿轮同步运动，第二轴套组件的另一端与第二复合传动轴(55)的外围同步运动。

8.根据权利要求7所述的多臂机械手的传动结构，其特征在于：第一轴套组件包括第二齿轮(542)和第一环体，第一环体的一端固定连接至第二齿轮(542)的一端，第一环体的另一端固定套接至第一轴承(541)的内圈，第二齿轮(542)的外围通过第一齿轮组(41)啮合至第三电机(42)的传动齿轮。

9.根据权利要求8所述的多臂机械手的传动结构，其特征在于：第二轴套组件包括第三齿轮(543)、第二环体和第四齿轮(544)，第三齿轮(543)的一端通过第二环体固定连接至第四齿轮(544)的一端，第二环体的外围套接至第一环体的内圈，第三齿轮(543)的外围啮合至第四电机(43)的传动齿轮，第四齿轮(544)的外围啮合至第二复合传动轴(55)的外围。

10.根据权利要求9所述的多臂机械手的传动结构，其特征在于：第二复合传动轴(55)包括第五齿轮(552)和第二轴承(551)，第二轴承(551)的外围固定安装至二臂(52)的一端，第五齿轮(552)的一端通过第二轴承(551)内圈固定连接至三臂(53)的一端，第五齿轮(552)外围啮合至第四齿轮(544)的外围。

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