CN114536352B - 机械定位结构及机械手组件 - Google Patents

Abstract

一种机械定位结构及机械手组件，该机械定位结构包括第一定位机构、贯穿第一定位机构中心轴设置的固定柱、设于固定柱和第一定位机构之间的第一驱动机构、设于第二定位机构上的至少一第二定位机构、第二驱动机构及设于第二驱动机构上的平台；每一第二定位机构均旋转设于固定柱上且与第一驱动机构连接，第二定位机构为弧形结构；第一驱动机构用于驱动第二定位机构在第一定位机构的表面移动。第二驱动机构用于驱动平台在第二定位机构上移动。本发明采用球形定位结构可满足空间各方向工件的作业，降低空间限制程度，提高空间利用率。

Description

机械定位结构及机械手组件

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种机械定位结构及机械手组件。

背景技术

常规自动化机械手多为在较规则的平面或规则平面迭加的空间内作业，常见的自动化机械手的类型包括：单轴臂，只能在一个平面向一个轴的方向作进退或旋转动作；两轴臂，能在一个平面向两个轴的方向进退或旋转动作；三轴臂，动作与旋转范围延伸到空间；多轴臂，由多个直线轴及旋转轴组成，向一定的空间区域作直线及曲线动作。

但传统的自动化机械手作业方向有限，不能满足空间内任意方向的工件作业需求，空间利用率不足。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能够实现对机械手在空间内任意方向进行定位的机械定位结构。

另，还有必要提供一种机械手组件。

本发明提供了一种机械定位结构，包括：第一定位机构、固定柱、第一驱动机构、至少一第二定位机构、第二驱动机构及平台，所述第一定位机构为中空的部分球体结构；所述固定柱贯穿所述第一定位机构的中心轴设置；所述第一驱动机构一端固定在所述固定柱上，另一端滑动设置于所述第一定位机构上；每一所述第二定位机构均旋转设置于所述固定柱上且与所述第一驱动机构连接，所述第二定位机构为设置于所述第一定位机构的外侧且背向所述第一定位机构凸起的弧形结构；所述第二驱动机构设置于所述第二定位机构上；所述平台设置于所述第二驱动机构上。

所述第一驱动机构用于驱动所述第二定位机构在所述第一定位机构的表面移动，同时用于驱动所述第二定位机构绕所述固定柱旋转。

所述第二驱动机构用于驱动所述平台在所述第二定位机构上移动。

本申请实施方式中，所述第一定位机构包括设置于所述固定柱上的第一固定架、设置于所述第一固定架上的第一固定座、设置于所述第一固定座外侧壁的第一导轨及滑动设置于所述第一导轨上的第一滑块，所述第二定位机构设置于所述第一滑块上。

本申请实施方式中，所述第一固定座包括垂直所述固定柱的第一表面、与所述第一表面平行的第二表面、连接所述第一表面的内边缘与所述第二表面的内边缘的内球面、连接所述第一表面的外边缘与所述第二表面的外边缘的外球面以及滑槽，部分所述内球面向所述外球面凸起形成所述滑槽，所述第一驱动机构远离所述固定柱的一端滑动设置于所述滑槽内。

本申请实施方式中，所述第二定位机构包括第二固定架、设置于所述第二固定架表面的第二导轨、滑动设置于所述第二导轨上且与所述第二驱动机构转动连接的第二滑块，所述第二驱动机构设置于所述第二固定架上，所述平台设置于所述第二滑块上，所述第二滑块转动设置于所述第二驱动机构上。

本申请实施方式中，所述第一驱动机构包括设置于所述固定柱上的第一驱动电机、设置于所述第一驱动电机输出端的第一齿轮、设置于所述第一定位机构上的第二齿轮、设置于所述第二齿轮上的连杆以及传递杆，所述传递杆设置于所述固定柱上，所述传递杆的两端分别与所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合连接，所述第一驱动电机通过所述第一齿轮带动所述传递杆转动进而驱动所述第二齿轮带动所述第二定位机构绕所述固定柱旋转。

本申请实施方式中，所述第一齿轮、所述第二齿轮及所述传递杆的两端均为45°斜齿轮。

本申请实施方式中，所述第二驱动机构包括第二驱动电机、设置于所述第二驱动电机输出端的驱动齿轮以及与所述驱动齿轮啮合连接的齿轮轨道，所述齿轮轨道设置于所述第二固定架的表面且与所述第二导轨的延伸方向一致，所述第二滑块设置于所述第二驱动电机的输出端，所述第二驱动电机驱动所述驱动齿轮转动与所述齿轮轨道啮合，进而带动所述滑块上的所述平台沿所述第二导轨移动。

本申请实施方式中，所述固定柱包括固定柱本体以及设置于所述固定柱本体两端的轴承。

本申请实施方式中，所述固定柱本体为中空柱状结构，所述第一驱动机构设置于所述固定柱本体的中空结构内，并通过一开口伸出所述固定柱本体。

本申请实施方式中，所述平台上设置有单轴臂、两轴臂或三轴臂中的任一种。

本发明还提供一种机械手组件，包括机械手和如上所述的机械定位结构，所述机械手安装于所述平台上。

相较于现有技术，本发明采用球形定位结构，在球体的纬度方向和经度方向分别设置导轨，可以使平台到达整个球面的任意位置，满足空间各个方向工件的作业，降低空间限制的程度，大幅度提高空间利用率。

附图说明

图1是本发明一实施方式提供的机械定位结构的结构示意图。

图2是本发明一实施方式提供的机械定位结构中去掉第二齿轮后的结构示意图。

图3是本发明一实施方式提供的机械定位结构中固定柱与第一驱动机构配合的结构示意图。

图4是本发明一实施方式提供机械定位结构中第一驱动机构与第二定位机构配合的结构示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

以下所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，所述模块或电路的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由同一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，为本发明实施例提供的一种机械定位结构100，该机械定位结构100包括：第一定位机构1、贯穿所述第一定位机构1中心轴设置的固定柱2、第一驱动机构3、旋转设置于所述固定柱2上的至少一第二定位机构4、设置于所述第二定位机构4上的第二驱动机构5、设置于所述第二驱动机构5上的平台6。

所述第一定位机构1为中空的半球型结构。所述第一驱动机构3一端固定在所述固定柱2上，另一端滑动设置于所述第一定位机构1上。每一所述第二定位机构4均旋转设置于所述固定柱2上且与所述第一驱动机构3连接，所述第二定位机构4为设置于所述第一定位机构1的外侧且背向所述第一定位机构1凸起的弧形结构。所述第一驱动机构3用于驱动所述第二定位机构4在所述第一定位机构1的表面移动，即驱动所述第二定位机构4带动所述平台6沿纬度方向移动，同时使所述第二定位机构4绕所述固定柱2旋转。所述第二驱动机构5用于驱动所述平台6在所述第二定位机构4上移动，即驱动所述平台6沿经度方向移动。

请参阅图2，所述第一定位机构1包括设置于所述固定柱2上的第一固定架11、设置于所述第一固定架11上的第一固定座12、设置于所述第一固定座12外侧壁的第一导轨13及滑动设置于所述第一导轨13上的第一滑块14，所述第二定位机构4设置于所述第一滑块14上。所述第一驱动机构3用于驱动所述第二定位机构4沿所述第一导轨13移动。

请参阅图2，本实施方式中，所述第一固定座12大致为中空的半球型结构，所述固定柱2的两端分别位于第一固定座12所限定的球体的两个极点，所述第一固定座12包括垂直所述固定柱2设置的第一平面121、与所述第一平面121平行的第二平面122、连接所述第一平面121的内侧边缘和所述第二平面122的内侧边缘的内球面123及连接所述第一平面121的外侧边缘和所述第二平面122的外侧边缘的外球面124。所述第一平面121与水平面平行，所述第一固定架11一端固定在所述固定柱2上，另一端固定在所述内球面123上，对所述第一定位机构1起到支撑固定的作用。所述第一导轨13平行所述第一平面121且位于所述外球面124上，即所述第一导轨13平行水平面设置，为所述第二定位机构4提供纬度方向的运行轨道。所述第二定位机构4在所述外球面124上所述第一导轨13移动。

请参阅图3，所述固定柱2包括固定柱本体21、设置于所述固定柱本体21底端的第一轴承24以及设置于所述固定柱本体21顶端的第二轴承25，所述第二定位机构4的两端分别设置于所述第一轴承24和所述第二轴承25上。

本实施方式中，所述固定柱本体21为中空柱状结构，中间包括一中空腔体22，所述第一驱动机构3设置于所述中空腔体22内并由一开口23伸出与所述第一定位机构1连接。

请参阅图3与图4，所述第一驱动机构3包括设置于所述固定柱2上的第一驱动电机31、设置于所述第一驱动电机31输出端的第一齿轮32、设置于所述第一定位机构1上的第二齿轮33、连杆34以及传递杆35，所述连杆34的一端设置于所述第二齿轮33上，另一端设置于所述第二定位机构4上，所述传递杆35固定于所述固定柱2上，且所述传递杆35的两端分别与所述第一齿轮32和所述第二齿轮33啮合连接。所述第一驱动电机31通过所述第一齿轮32带动所述传递杆35转动进而驱动所述第二齿轮33带动所述第二定位机构4绕所述固定柱2旋转。

本实施方式中，所述第一驱动电机31和所述第一齿轮32设置于所述中空腔体22内，所述第二齿轮33设置于所述内球面123上，所述传递杆35设置于所述开口23和所述第二齿轮33之间，且所述传递杆35通过一固定杆36固定在所述固定柱本体21上。

本实施方式中，部分所述内球面123向所述外球面124的一侧凹陷形成一滑槽125，所述第二齿轮33设置于所述滑槽125内，并能沿所述滑槽125滑动，进而带动所述第二定位机构4在所述第一定位机构1移动。

本实施方式中，所述连杆34为L型结构，L型的一端固定在所述第二齿轮33上，另一端固定在所述第二定位机构4上。

本实施方式中，所述传递杆35的两端分别设置有与所述第一齿轮32和所述第二齿轮33啮合的齿轮结构，所述第一齿轮32、所述第二齿轮33及所述传递杆35的两端的齿轮结构均为45°斜齿轮。通过多个45°斜齿轮的配合将所述第一驱动电机31垂直方向的力传递至水平方向，从而实现对第二定位机构4的驱动作用。

请参阅图4，所述第二定位机构4包括第二固定架41、设置于所述第二固定架41表面的第二导轨42、滑动设置于所述第二导轨42上且与所述第二驱动机构5转动连接的第二滑块43，所述第二驱动机构5设置于所述第二固定架41上，所述平台6设置于所述第二滑块43上，在所述第二驱动机构5的驱动下所述第二滑块43能够带动所述平台6沿所述第二导轨42移动。

本实施方式中，所述第二固定架41大致为半环形结构，半环形的所述第二固定架41垂直所述第一平面121设置，所述第二固定架41包括架体411、设置于架体411底端的固定臂412以及设置于所述架体411顶端的转轴413，所述固定臂412固定在所述第一轴承24上，所述第二轴承25套设于所述转轴413上。

本实施方式中，所述架体411为背向所述第一固定座12凸起的半环形结构，所述连杆34的一端和所述第一滑块14均固定在所述架体411靠近所述第一固定座12的一表面。为了在运动过程中互相不干涉，所述连杆34位于所述第一滑块14的上方。

本实施方式中，所述第二导轨42也为半环形结构，设置于所述架体411远离所述第一固定座12的一表面，所述第二导轨42垂直所述第一平面121，为所述平台6提供经度方向的运行轨道。

请参阅图4，所述第二驱动机构5包括第二驱动电机51、设置于所述第二驱动电机51输出端的驱动齿轮52以及与所述驱动齿轮52啮合连接的齿轮轨道53，所述齿轮轨道53设置于所述第二固定架41的表面且与所述第二导轨42的延伸方向一致，所述第二滑块43转动设置于所述第二驱动电机51的输出端，所述第二驱动电机51驱动所述驱动齿轮52转动与所述齿轮轨道53啮合，进而带动所述第二滑块43上的所述平台6沿所述第二导轨42移动。

本实施方式中，所述齿轮轨道53与所述第二导轨42并排设置，所述第二驱动电机51位于所述第二导轨42的上方并通过所述驱动齿轮52支撑，所述第二滑块43套设于所述第二驱动电机51的输出轴上，所述第二驱动电机51驱动所述驱动齿轮52转动，所述驱动齿轮52与所述齿轮轨道53啮合并在所述齿轮轨道53上移动，进而带动所述第二驱动电机51和所述第二滑块43沿所述第二导轨42移动，实现所述平台6沿经度方向在所述第二导轨42上的移动。

请参阅图4，所述平台6上可以安装具体的应用体，如抓取机构、吸咐机构、喷涂机构、激光打标机构等以完成取放、转运、喷涂及打标等作业。

另一实施方式中，还可以增加所述第二定位机构4的个数，使每个分支第二定位机构4在固定的区域内进行精细作业。

本发明实施例还提供了一种机械手组件(图未示)，所述机械手组件包括机械手(图未示)和如上所述的机械定位结构100，所述机械手设置于所述平台6上。

本实施方式中，所述机械手可以是常规的旋转轴和直线轴，能够实现常见XYZ三轴结构的功能，例如在平台6上增加一个垂直其自身平面(平行于经度面)的旋转轴，旋转轴上再迭加一个直线轴可以完成其它常规机械手的定位取放等功能。

相较于现有技术，本发明采用球形定位结构，在球形的纬度方向和经度方向分别设置导轨，可以使平台6到达整个球面的任意位置，满足空间各个方向工件的作业，降低空间限制的程度，大幅度提高空间利用率。

另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种机械定位结构，其特征在于，包括：

第一定位机构，为中空的部分球体结构；

固定柱，贯穿所述第一定位机构的中心轴设置；

第一驱动机构，一端固定在所述固定柱上，另一端滑动设置于所述第一定位机构上；

至少一第二定位机构，每一所述第二定位机构旋转设置于所述固定柱上且与所述第一驱动机构连接，所述第二定位机构为设置于所述第一定位机构的外侧且背向所述第一定位机构凸起的弧形结构；

第二驱动机构，设置于所述第二定位机构上；以及

平台，设置于所述第二驱动机构上；

所述第一驱动机构用于驱动所述第二定位机构在所述第一定位机构的表面移动，并使所述第二定位机构绕所述固定柱旋转；

所述第二驱动机构用于驱动所述平台在所述第二定位机构上移动。

2.如权利要求1所述的机械定位结构，其特征在于，所述第一定位机构包括设置于所述固定柱上的第一固定架、设置于所述第一固定架上的第一固定座、设置于所述第一固定座外侧壁的第一导轨及滑动设置于所述第一导轨上的第一滑块，所述第二定位机构设置于所述第一滑块上。

3.如权利要求2所述的机械定位结构，其特征在于，所述第一固定座包括垂直所述固定柱的第一表面、与所述第一表面平行的第二表面、连接所述第一表面的内边缘与所述第二表面的内边缘的内球面、连接所述第一表面的外边缘与所述第二表面的外边缘的外球面以及滑槽，部分所述内球面向所述外球面凸起形成所述滑槽，所述第一驱动机构远离所述固定柱的一端滑动设置于所述滑槽内。

4.如权利要求1所述的机械定位结构，其特征在于，所述第二定位机构包括第二固定架、设置于所述第二固定架表面的第二导轨、滑动设置于所述第二导轨上且与所述第二驱动机构转动连接的第二滑块，所述第二驱动机构设置于所述第二固定架上，所述平台设置于所述第二滑块上，所述第二滑块转动设置于所述第二驱动机构上。

5.如权利要求1所述的机械定位结构，其特征在于，所述第一驱动机构包括设置于所述固定柱上的第一驱动电机、设置于所述第一驱动电机输出端的第一齿轮、设置于所述第一定位机构上的第二齿轮、连杆以及传递杆，所述连杆的一端设置于所述第二齿轮上，另一端设置于所述第二定位机构上，所述传递杆固定在所述固定柱上，所述传递杆的两端分别与所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合连接，所述第一驱动电机通过所述第一齿轮带动所述传递杆转动进而驱动所述第二齿轮带动所述第二定位机构绕所述固定柱旋转。

6.如权利要求5所述的机械定位结构，其特征在于，所述第一齿轮、所述第二齿轮及所述传递杆的两端均为45°斜齿轮。

7.如权利要求4所述的机械定位结构，其特征在于，所述第二驱动机构包括第二驱动电机、设置于所述第二驱动电机输出端的驱动齿轮以及与所述驱动齿轮啮合连接的齿轮轨道，所述齿轮轨道设置于所述第二固定架的表面且与所述第二导轨的延伸方向一致，所述第二滑块设置于所述第二驱动电机的输出端，所述第二驱动电机驱动所述驱动齿轮转动与所述齿轮轨道啮合，进而带动所述滑块上的所述平台沿所述第二导轨移动。

8.如权利要求1所述的机械定位结构，其特征在于，所述固定柱包括固定柱本体以及设置于所述固定柱本体两端的轴承。

9.如权利要求8所述的机械定位结构，其特征在于，所述固定柱本体为中空柱状结构，所述第一驱动机构设置于所述固定柱本体的中空结构内，并通过一开口伸出所述固定柱本体。

10.一种机械手组件，其特征在于，包括机械手和如权利要求1至9任一项所述的机械定位结构，所述机械手安装于所述平台上。