CN116810807B - 一种机械手 - Google Patents

Abstract

一种机械手，其特征在于：还包括主轴、摆线轮、摆线框、联动轴；动力源安装在固定背板背面，其输出轴驱动连接主轴，并与主轴偏心设置；摆线轮套设在主轴外，并与主轴旋转配合，摆线轮外边缘均布有若干摆线轴承；摆线框固定设置在固定背板正面，摆线框内壁对应摆线轴承的位置形成有摆线轮廓曲面，摆线轴承与摆线轮廓曲面相贴合形成滚动配合；联动轴一端穿过其中一个摆线轴承中心设置。上述方案利用摆线原理运行动作，具有结构稳定、承载能力强、动作精度更高、使用寿命高、成本低等有益效果。

Description

一种机械手

技术领域

本发明涉及机械自动化技术领域,具体涉及一种机械手。

背景技术

机械手即能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。

PPU凸轮机械手是常见的一种高速拾放移动机械手，如中国实用新型专利CN206825404U公开的PPU旋转式机械手、中国发明专利申请CN112296980A公开的一种PPU高速拾放移动机械手。

现有常规PPU机械手通常包括固定背板、电机、轨迹板、扭力臂、轴承，轴承设置在轨迹板的凸轮槽（通常为门型槽）内，能沿凸轮槽活动，扭力臂一端连接电机，另一端形成直线槽，并套设在轴承外，轴承连接机械臂，其基本工作原理是由电机驱动扭力臂旋转，扭力臂能够拨动轴承在凸轮槽内滑动，轴承则带动机械臂沿轨道动作。

但是现有PPU机械手存在以下几点不足：

1、轴承需要在凸轮槽与直线槽内活动，因此轴承与凸轮槽、直线槽之间必然存在间隙以保证高速运动且避免卡死，这2个间隙的存在，导致PPU机械手动作精度不高，无法满足高精度的工作要求，而且轴承容易与凸轮槽、直线槽的侧壁产生来回碰撞，特别是来回换向时，必然会产生相互碰撞，从而影响使用寿命；

2、电机驱动扭力臂旋转，扭力臂拨动轴承动作，负载能力小，而且电机是1∶1传递力矩的，因此通常情况下需要额外设置减速机以增加力矩，成本高。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种机械手。

本发明所采用的技术方案：一种机械手，包括固定背板、动力源、主轴、摆线轮、摆线框、联动轴；所述动力源安装在固定背板背面，其输出轴驱动连接主轴，并与主轴偏心设置；所述摆线轮套设在主轴外，并与主轴旋转配合，所述摆线轮外边缘均布有若干摆线轴承；所述摆线框固定设置在固定背板正面，所述摆线框内壁对应摆线轴承的位置形成有摆线轮廓曲面，所述摆线轴承与摆线轮廓曲面相贴合形成滚动配合；所述联动轴一端穿过其中一个摆线轴承中心设置。

所述摆线轮廓曲面的轮廓呈圆角方形。

所述摆线轴承设有3个。

所述摆线框上还设有盖板，所述联动轴穿出盖板，且所述盖板上形成有供联动轴活动的让位槽。

所述让位槽呈门字形。

所述主轴包括主轴体以及设置在主轴体两端的偏心轴体，所述主轴体与摆线轮旋转配合，两端的偏心轴体分别与固定背板、盖板旋转配合。

所述主轴体、偏心轴体为均套设有轴承。

所述固定背板上设有导轨总成，所述联动轴与导轨总成连接，导轨总成与摆线轮联动配合。

所述导轨总成包括X轴导轨、X轴活动件、连接块、Z轴导轨、Z轴活动件；所述X轴导轨固定安装在固定背板上，所述X轴活动件滑动设置在X轴导轨上，能沿X轴方向往复滑移，所述Z轴导轨通过连接块与X轴活动件固定连接，所述Z轴活动件滑动设置在Z轴导轨上，能沿Z轴方向往复滑移，所述Z轴导轨与联动轴活动连接。

本发明的有益效果是：上述机械手利用摆线原理运行动作，动力源驱动主轴偏心旋转，使得摆线轮能够在摆线框内沿摆线轮廓曲面做摆线运动，摆线轮则能够带动联动轴沿摆线轮廓曲面轨迹同步运行，摆线轮在运动过程中，其摆线轴承始终与摆线轮廓曲面相贴合，多点支撑，结构稳定且承载能力强，同时联动轴的运行轨迹由摆线轮与摆线框动作决定，摆线轴承与摆线轮廓曲面之间无间隙，不仅动作精度更高，而且动作过程中不会出现相互撞击损坏的问题，使用寿命高，另外摆线轮自带减速效果，无需额外设置减速机也能够提供足够的驱动力，可进一步降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例机械手的结构示意图。

图2为本发明实施例机械手的分解结构示意图。

图3为本发明实施例机械手（隐藏动力源与导轨总成）的结构示意图。

图4为本发明实施例主轴、摆线轮、摆线框、联动轴的连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

如图所示，一种机械手，包括固定背板1、动力源2、导轨总成3、主轴4、摆线轮5、摆线框6、联动轴7、盖板8。

所述动力源2通常为电机，并安装在固定背板1背面，其输出轴21驱动连接主轴4，并与主轴4偏心设置，能带动主轴4偏心旋转。

所述摆线轮5套设在主轴4外，并与主轴4旋转配合，所述摆线轮5外边缘均布有3个摆线轴承51。进一步的，摆线轮5可直接设置成三角形结构，摆线轮5中部位置与主轴4连接，摆线轴承51则分别设置在摆线轮5的三角位置。

所述摆线框6固定设置在固定背板1正面，所述摆线框6可以直接一体形成在固定背板1上，也可与固定背板1分体设置，并通过螺栓等紧固件固定连接，所述摆线框6内壁对应摆线轴承51的位置形成有摆线轮廓曲面61，所述摆线轴承51与摆线轮廓曲面61相贴合形成滚动配合。其中，所述摆线轴承51能够走出类似方形的运动轨迹，所述摆线轮廓曲面61则是基于拟合摆线轴承51运动轨迹计算获得的曲面轮廓，整体呈类似圆角方形的形状，摆线轮5动作时，其各个摆线轴承51能够与摆线轮廓曲面61始终保持贴合无间隙。

所述联动轴7一端穿过其中一个摆线轴承51中心设置，另一端连接机械手模组，联动轴能够随着摆线轴承51沿摆线轮廓曲面61的轨迹同步动作，并带动机械手模组移动，实现搬运的目的。

所述盖板8安装在摆线框6上，所述盖板8上形成有呈门字形的让位槽81，所述联动轴7能够贯穿让位槽81设置。通过盖板8能够对主轴4、摆线轮5进行进一步定位，整体结构会更加稳定可靠。其中，所述主轴4包括主轴体41以及设置在主轴体41两端的偏心轴体42，所述主轴体41与摆线轮5旋转配合，两端的偏心轴体42分别与固定背板1、盖板8旋转配合。进一步的，所述主轴体41、偏心轴体42外均套设有轴承。

当然，也可以不设置盖板，直接通过螺母、卡簧等结构，将摆线轮5限制在主轴4上，而且盖板8上的让位槽81也不局限于门字形，其仅起到让位作用，不会对联动轴7运动轨迹进行限定。

所述导轨总成3包括X轴导轨31、X轴活动件32、连接块33、Z轴导轨34、Z轴活动件35；所述X轴导轨31固定安装在固定背板1上，所述X轴活动件32滑动设置在X轴导轨31上，能沿X轴方向往复滑移，所述Z轴导轨34通过连接块33与X轴活动件32固定连接，所述Z轴活动件35滑动设置在Z轴导轨34上，能沿Z轴方向往复滑移。其中，X轴活动件32、连接块33、Z轴导轨34可以如图中所示，采用分体结构并通过螺栓等紧固件固定连接，也可直接采用一体成型结构。

另外，Z轴活动件35上通常设置夹持组件（未在图中示出），夹持组件用于搬运动作时对产品的夹持，具体可以采用夹爪、吸盘等常规夹持组件，这里不做具体限定。导轨总成3与夹持组件共同组成上述的机械手模组。

所述联动轴7向外伸出的一端与Z轴活动件35旋转连接，因此当联动轴7沿指定轨迹运动时，能够带动Z轴活动件35同步动作。其中，也可以不设置导轨总成3，而是直接将联动轴7与夹持组件连接，当然设置导轨总成3，会使得整体动作更加平稳可靠。

上述机械手利用摆线原理运行动作，动作时，动力源驱动主轴偏心旋转，主轴的偏心旋转能够带动摆线轮动作，使得摆线轮能够在摆线框内沿摆线轮廓曲面做摆线运动，即摆线轴承能够沿着摆线轮廓曲面移动，摆线轴承则带动联动轴同步运行，联动轴则带动Z轴活动件沿X轴导轨与Z轴导轨同步动作，Z轴活动件通过其上的夹持组件夹持产品，实现产品的搬运转移。

上述机械手中，其摆线轮廓曲面类似圆角方形，因此能够使得摆线轴承能够走类似方形的轨迹，即联动轴能够沿类似方形的轨迹运行，通过动力源驱动主轴的正反转旋转，使得上述机械手能够完成与常规PPU凸轮机械手相类似的动作。

上述机械手与常规PPU凸轮机械手相比，其优点在于：

1、摆线轮在运动过程中，其摆线轴承始终与摆线轮廓曲面相贴合，多点支撑，结构稳定且承载能力强；

2、联动轴的运行轨迹由摆线轮与摆线框动作决定，摆线轴承与摆线轮廓曲面之间无间隙，不仅动作精度更高，而且动作过程中不会出现相互撞击损坏的问题，使用寿命高；

3、主轴与摆线轮之间自带减速效果，无需额外设置减速机也能够提供足够的驱动力，可进一步降低成本。

在本发明的描述中，需要说明的是，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，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。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (8)

1.一种机械手，包括固定背板（1）、动力源（2）；其特征在于：还包括主轴（4）、摆线轮（5）、摆线框（6）、联动轴（7）；

所述动力源（2）安装在固定背板（1）背面，其输出轴（21）驱动连接主轴（4），并与主轴（4）偏心设置；

所述摆线轮（5）套设在主轴（4）外，并与主轴（4）旋转配合，所述摆线轮（5）外边缘均布有若干摆线轴承（51）；

所述摆线框（6）固定设置在固定背板（1）正面，所述摆线框（6）内壁对应摆线轴承（51）的位置形成有摆线轮廓曲面（61），所述摆线轮廓曲面（61）是基于拟合摆线轴承（51）运动轨迹计算获得的曲面轮廓，所述摆线轮廓曲面（61）的轮廓呈圆角方形；

所述摆线轮（5）能够在摆线框内沿摆线轮廓曲面做摆线运动，所述摆线轴承（51）与摆线轮廓曲面（61）相贴合形成滚动配合，且摆线轮（5）运动过程中，摆线轴承（51）始终与摆线轮廓曲面（61）相贴合；

所述联动轴（7）一端穿过其中一个摆线轴承（51）中心设置。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述摆线轴承（51）设有3个。

3.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述摆线框（6）上还设有盖板（8），所述联动轴（7）穿出盖板（8），且所述盖板（8）上形成有供联动轴（7）活动的让位槽（81）。

4.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于：所述让位槽（81）呈门字形。

5.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于：所述主轴（4）包括主轴体（41）以及设置在主轴体（41）两端的偏心轴体（42），所述主轴体（41）与摆线轮（5）旋转配合，两端的偏心轴体（42）分别与固定背板（1）、盖板（8）旋转配合。

6.根据权利要求5所述的机械手，其特征在于：所述主轴体（41）、偏心轴体（42）外均套设有轴承。

7.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述固定背板（1）上设有导轨总成（3），所述联动轴（7）与导轨总成（3）连接，导轨总成（3）与摆线轮（5）联动配合。

8.根据权利要求7所述的机械手，其特征在于：所述导轨总成（3）包括X轴导轨（31）、X轴活动件（32）、连接块（33）、Z轴导轨（34）、Z轴活动件（35）；所述X轴导轨（31）固定安装在固定背板（1）上，所述X轴活动件（32）滑动设置在X轴导轨（31）上，能沿X轴方向往复滑移，所述Z轴导轨（34）通过连接块（33）与X轴活动件（32）固定连接，所述Z轴活动件（35）滑动设置在Z轴导轨（34）上，能沿Z轴方向往复滑移，所述Z轴导轨（34）与联动轴（7）活动连接。