CN117182943B - 一种打印用七轴机械手 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械手设备技术领域，具体的说是一种打印用七轴机械手，包括机械手本体和连接座，所述机械手本体安装在连接座上；还包括移动机构，所述连接座安装在移动机构上，所述移动机构用于辅助机械手本体进行移动；平衡机构，所述平衡机构安装在移动机构上，所述平衡机构用于增强机器人连接座的力平衡系数，本发明通过将展开轨安装在移动底座上，并通过滑块、连接座，将机器人主体与展开轨、移动底座滑动连接，当需要对七轴机械手的使用位置进行长距离变动时，直接推动设备整体进行运动，对设备的整体位置进行调整，而当需要对机械手本体进行中短距离变化时，通过滑块在展开轨、移动底座上的滑动，增强机械手本体移动的便捷性。

Description

一种打印用七轴机械手

技术领域

本发明属于机械手设备技术领域，具体的说是一种打印用七轴机械手。

背景技术

机械手是一种具有多个旋转轴的工业机器人，也被称为多自由度机器人。它具有灵活的动作、高精度的控制、强大的负载能力和广泛的适用性，被广泛应用于制造、装配、焊接、涂装、搬运、3Ｄ打印等工业领域。

目前机械手大多采用导轨导向移动的方式，采用导轨导向移动时，机械手与导轨之间产生相对滑动，在导轨的支撑与导向下，能够有效的降低移动时的震感，增强机械手移动过程中的稳定性，然而由于导轨移动依赖提前布置的轨道，当机械手需要进行长距离平移，以满足不同生产线、码放位置之间的距离需求或者需要切换机械手的移动路径时，轨道的拆卸、改装难度较大，且轨道运动局限性较高，致使机械手的可移动效果较差。

相关技术中为了增强机械手的移动灵活性，通常会采用可自由运动的移动底座，对机械手进行移动，进而增强机械手的移动便捷性，然而在实施过程中发现，采用移动底座进行移动时，当运动场地的平整度无法满足要求时，机械手的运动存在较大的震动，不仅会增大机械手上拾取的零件脱落的几率，而且会导致机械手侧翻的几率增大，影响机械手使用时的安全性，容易发生安全事故，因此不便于机械手移动路径的频繁切换，鉴于此，本发明提出了一种打印用七轴机械手，用于解决上述技术问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决上述技术问题，本发明提出了一种打印用七轴机械手。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种打印用七轴机械手，包括机械手本体、连接座、移动机构和平衡机构，所述机械手本体安装在连接座上，所述机械手本体上安装有打印头；

所述连接座安装在移动机构上，所述移动机构用于辅助机械手本体进行移动；

所述移动机构包括移动底座、滑块、展开轨、驱动轮和行走轮；

所述连接座安装在移动底座上，所述连接座底部固定安装有滑块，所述移动底座上方开设有平移槽，所述滑块延伸至平移槽内，所述连接座与移动底座通过滑块、平移槽滑动连接；

所述移动底座两端均安装有展开轨，所述展开轨与平移槽对接，所述滑块与展开轨相匹配；

所述滑块上转动连接有驱动轮，所述滑块内开设有驱动槽，所述驱动槽内安装有驱动电机，所述驱动电机输出端与驱动轮固定连接，所述驱动轮与平移槽、展开轨内壁均接触；

所述移动底座上安装有连接轴，所述连接轴两端均延伸至移动底座外部，且转动安装有行走轮，所述行走轮为自带锁止结构的车轮；

所述移动机构还包括升降槽、调节轴、移动螺母、压板和手轮；

所述移动底座上开设有升降槽，所述连接轴延伸至升降槽内，所述调节轴为双向螺杆，所述调节轴转动连接在升降槽内；

所述调节轴上螺旋传动安装有对称的两个移动螺母，所述升降槽内滑动安装有压板，所述压板位于移动螺母与连接轴之间，所述压板靠近移动螺母一侧呈弧形设计；

所述调节轴一端延伸至升降槽外部，并于升降槽外固定安装有手轮；

所述展开轨与平移槽底部均开设有齿槽，所述驱动轮为齿轮，所述驱动轮与齿槽啮合；

所述展开轨与移动底座铰接连接，所述展开轨远离移动底座一端开设有转动槽，所述展开轨通过转动槽转动连接有支撑腿；

所述转动槽呈扇形，且转动槽中心角为钝角，所述转动槽一侧与展开轨上表面平行；

所述平衡机构安装在移动机构上，所述平衡机构用于增强机器人连接座的力平衡系数；

所述平衡机构包括滑环、卡板和平衡支杆；

所述滑环套设在连接座外侧；

所述滑环上固定安装有对称设计的卡板，所述卡板均为L形设计，用于与平移槽、展开轨滑动连接；

所述滑环上安装有平衡支杆，所述平衡支杆于展开轨两侧对称分布；

所述滑环与连接座间隙配合，且两者之间通过弹簧弹性连接；

所述平衡机构还包括环板和对称设计的液压传动杆；

所述液压传动杆呈L形设置，所述液压传动杆固定安装在滑环上，所述液压传动杆顶端固定安装有环板，所述环板位于机械手本体的运动路径上；

所述平衡支杆固定安装于液压传动杆水平段远离滑环一端，所述平衡支杆底部固定安装有万向轮。

具体的，所述环板为不完全环形设计，且两个环板的间隙与展开轨的宽度相同。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种打印用七轴机械手，通过将展开轨安装在移动底座上，并通过滑块、连接座，将机器人主体与展开轨、移动底座滑动连接，在机械手的使用过程中，当需要对机械手的使用位置进行长距离变动时，直接推动设备整体进行运动，对设备的整体位置进行调整，而当需要对机械手本体进行中短距离变化，或在作业过程中，需要机械手本体产生运动时，通过滑块在展开轨、移动底座上的滑动，增强机械手本体移动的便捷性。

2.本发明所述的一种打印用七轴机械手，通过设置由两个液压伸缩杆呈L形组合而成的液压传动杆，当液压传动杆的一端受到压力作用后，在其内部填充的液压油的力传导作用下，促使另一端伸长，进而带动平衡支杆向远离展开轨的方向运动，促使展开轨与液压传动杆、平衡支杆形成T形支撑结构，增强对机械手本体的支撑效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明中展开轨竖直状态的立体图；

图2是本发明中展开轨水平状态的立体图；

图3是展开轨与支撑腿的拆分图；

图4是移动底座的剖视图；

图5是图4中A处局部放大图；

图6是滑环与液压传动杆的装配图；

图7是一种打印用七轴机械手与集装箱的装配图；

图中：1、机械手本体；11、连接座；12、打印头；2、移动底座；21、滑块；22、平移槽；23、展开轨；24、驱动轮；25、驱动槽；26、驱动电机；3、行走轮；31、连接轴；32、升降槽；33、调节轴；34、移动螺母；35、压板；36、手轮；37、齿槽；4、转动槽；41、支撑腿；5、滑环；51、卡板；52、平衡支杆；53、液压传动杆；54、环板；55、万向轮；6、集装箱；61、限位板；62、支撑台。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图7所示，本发明所述的一种打印用七轴机械手，包括机械手本体1和连接座11，所述机械手本体1安装在连接座11上，所述机械手本体1上安装有打印头12；

还包括移动机构，所述连接座11安装在移动机构上，所述移动机构用于辅助机械手本体1进行移动；

所述移动机构包括移动底座2，所述连接座11安装在移动底座2上；

滑块21，所述连接座11底部固定安装有滑块21，所述移动底座2上方开设有平移槽22，所述滑块21延伸至平移槽22内，所述连接座11与移动底座2通过滑块21、平移槽22滑动连接；

展开轨23，所述移动底座2两端均安装有展开轨23，所述展开轨23与平移槽22对接，所述滑块21与展开轨23相匹配；

驱动轮24，所述滑块21上转动连接有驱动轮24，所述滑块21内开设有驱动槽25，所述驱动槽25内安装有驱动电机26，所述驱动电机26输出端与驱动轮24固定连接，所述驱动轮24与平移槽22、展开轨23内壁均接触；

行走轮3，所述移动底座2上安装有连接轴31，所述连接轴31两端均延伸至移动底座2外部，且转动安装有行走轮3，所述行走轮3为自带锁止结构的车轮；

平衡机构，所述平衡机构安装在移动机构上，所述平衡机构用于增强机器人连接座11的力平衡系数；

在机械手的长时间使用过程中，当需要对机械手的安装位置进行大幅度变动时，工作人员直接打开行走轮3上的锁止结构，致使行走轮3能够转动，手动推动移动底座2，促使移动底座2以及其上安装的机械手本体1共同运动，直至运输至指定位置，再次关闭行走轮3上的锁止结构，本发明中行走轮3上安装的锁止结构优选为用于将连接轴31与行走轮3进行固定的车锁等设备，随后工作人员通过对机械手本体1进行编程，促使机械手本体1进行作业，机械机械手本体1在作业时，按照预先设置的程序携带打印头12进行移动，进而用于3D打印作业，而当机械手需要小幅度运动时，由于移动底座2上安装有展开轨23，在程序的控制下，驱动槽25内的驱动电机26转动，进而驱使驱动轮24进行转动，驱动轮24转动时，通过与平移槽22或展开轨23内壁之间的摩擦力，推动滑块21，以及与滑块21固定安装的连接座11进行移动，且移动方向与驱动电机26的转动方向相关，连接座11以及滑块21在移动底座2、展开轨23上移动，实现了对机械手本体1位置的变动，进而灵活的匹配生产线，实现中短距离的移动操作，在机械手本体1以及连接座11移动的过程中，平衡机构对展开轴以及连接座11实现稳定支撑，进而维持机器人作业过程中的稳定。

本发明通过将展开轨23安装在移动底座2上，并通过滑块21、连接座11，将机器人主体与展开轨23、移动底座2滑动连接，在机械手的使用过程中，当需要机械手的使用位置进行长距离变动时，直接推动设备整体进行运动，对设备的整体位置进行调整，而当需要对机械手本体1进行中短距离变化，或在作业过程中，需要机械手本体1产生运动时，通过滑块21在展开轨23、移动底座2上的滑动，增强机械手本体1移动的便捷性。

作为本发明优选的一个实施例，所述移动机构还包括升降槽32，所述移动底座2上开设有升降槽32，所述连接轴31延伸至升降槽32内，

调节轴33，所述调节轴33为双向螺杆，所述调节轴33转动连接在升降槽32内；

移动螺母34与压板35，所述调节轴33上螺旋传动安装有对称的两个移动螺母34，所述升降槽32内滑动安装有压板35，所述压板35位于移动螺母34与连接轴31之间，所述压板35靠近移动螺母34一侧呈弧形设计；

手轮36，所述调节轴33一端延伸至升降槽32外部，并于升降槽32外固定安装有手轮36；

在移动机构整体运动的前后，工作人员首先需要转动手轮36，由手轮36带动调节轴33进行转动，本发明中调节轴33采用表面间隔开设有两端旋转方向相反的螺纹槽的螺杆，两个移动螺母34分别与调节轴33上的两端螺纹槽啮合，当调节轴33转动时，安装在调节轴33上的移动螺母34具备转动的趋势，但是受到升降槽32的限制，致使移动螺母34无法在升降槽32内转动，此时的移动螺母34在螺旋传动的原理下，变旋转运动为直线运动，促使两个移动螺母34相互靠近，在两个移动螺母34相互靠近的过程中，移动螺母34与压板35的弧形面接触，进而对压板35产生推动力，促使压板35推动连接轴31，共同向升降槽32底部运动，在运动的过程中，连接轴31上的行走轮3逐渐与地面接触，随后在反作用力的作用下，当行走轮3与地面接触后，此时随着调节轴33与连接轴31之间的相互远离，移动底座2逐渐升高，当调节结束后，此时开启行走轮3上的锁止结构，即可推动设备进行移动，而当设备到达指定位置后，反向转动手轮36，此时移动螺母34复位，在移动螺母34复位的过程中，移动底座2下降，最终降落至地面上，致使设备与地面稳定接触，进而改变移动底座2的状态。

作为本发明优选的一个实施例，所述展开轨23与平移槽22底部均开设有齿槽37，所述驱动轮24为齿轮，所述驱动轮24与齿槽37啮合；

当驱动电机26转动时，驱动电机26带动驱动轮24转动，此时通过齿槽37与驱动轮24啮合的设置，增强驱动轮24与展开轨23、移动底座2之间的力传导作用，进而增强滑块21在展开轨23、平移槽22内运动的稳定性。

作为本发明优选的一个实施例，所述展开轨23与移动底座2铰接连接，所述展开轨23远离移动底座2一端开设有转动槽4，所述展开轨23通过转动槽4转动连接有支撑腿41；

通过将展开轨23与移动底座2铰接处理，在对设备整体进行位置变动，或者需要将设备进行收纳时，工作人员手动推动展开轨23，致使展开轨23由水平状态转化为竖直状态，随后再推动设备进行移动，进而增强了设备移动的便捷性，同时在设备运动至指定位置后，转动展开轨23，致使展开轨23转动至水平状态，且在转动的过程中，将旋转槽内的支撑腿41掰开，利用支撑腿41对展开轨23的端部进行支撑，配合移动底座2，实现对展开轨23的多点支撑，增强展开轨23的稳定性。

作为本发明优选的一个实施例，所述转动槽4呈扇形，且转动槽4中心角为钝角，所述转动槽4一侧与展开轨23上表面平行；

通过限定转动槽4呈钝角扇形设置，当支撑腿41收纳时，支撑腿41与展开轨23贴合，而当支撑腿41起到支撑作用时，此时的支撑腿41相较于地面呈现倾斜的状态，且两个展开轨23上的支撑腿41倾斜的方向相反，配合移动底座2，增强展开轨23在地面上放置时的稳定程度。

作为本发明优选的一个实施例，所述平衡机构包括滑环5，所述滑环5套设在连接座11外侧；

卡板51，所述滑环5上固定安装有对称设计的卡板51，所述卡板51均为L形设计，用于与平移槽22、展开轨23滑动连接；

平衡支杆52，所述滑环5上安装有平衡支杆52，所述平衡支杆52于展开轨23两侧对称分布；

当连接轴31在升降槽32内上升、移动底座2落在地面上后，在移动底座2与支撑腿41的支撑下，展开轨23呈水平状态稳定放置，此时机械手本体1以及连接座11、滑块21在程序的控制下展开轨23、移动底座2上滑动、作业，为了避免机械手本体1运动过程中，对展开轨23、移动底座2施加外力作业，促使展开轨23、移动底座2受力不平衡，通过设置滑环5和平衡支杆52，对展开轨23进行支撑，增强展开轨23以及移动底座2的稳定性，具体的，连接座11以及滑块21在运动时，推动滑环5同步运动，在滑环5运动的过程中，滑环5通过卡板51与移动底座2、展开轨23进行连接，由于卡板51呈L形设置，与展开轨23内腔、平移槽22相卡合，促使滑环5仅能在展开轨23和移动底座2上进行平移、滑动，滑环5在运动过程中带动平衡支杆52同步运动，在机械手本体1作业的过程中，平衡支杆52支撑在滑环5与地面之间，配合支撑腿41以及移动底座2，实现对展开轨23的多点支撑，进而有效的增强展开轨23的稳定性，有效的降低展开轨23受力不平衡时，倾倒、歪斜的几率，同时由于滑环5始终与连接座11同步运动，因此致使滑环5与机械手本体1同步运动，进而配合平衡支杆52等，增强对机械手本体1的支撑效果。

作为本发明优选的一个实施例，所述滑环5与连接座11间隙配合，且两者之间通过弹簧弹性连接；

通过将滑环5与连接座11进行间隙配合，且两者之间通过弹簧弹性连接，因此在连接座11移动时，通过弹簧对滑环5施加推动力，进而带动滑环5以及平衡支杆52移动，平衡支杆52在地面上移动时，产生的颠簸、震动，传递至滑环5上，并通过滑环5上的弹簧，向连接座11上传递，此时由于弹簧本身受到冲击时，会产生弹性形变，对冲击力产生抵消、消耗作用，进而降低作用于连接座11上的震动、冲击强度，同时配合展开轨23的导向，有效的增强滑块21、连接座11在展开轨23上运动的稳定性。

作为本发明优选的一个实施例，所述平衡机构还包括对称设计的液压传动杆53，所述液压传动杆53呈L形设置，所述液压传动杆53固定安装在滑环5上；

环板54，所述液压传动杆53顶端固定安装有环板54，所述环板54位于机械手本体1的运动路径上；

所述平衡支杆52固定安装于液压传动杆53水平段远离滑环5一端，所述平衡支杆52底部固定安装有万向轮55；

在机械手本体1作业的过程中，组合成机械手本体1的多个机械臂产生运动，在多节机械臂运动的过程中，机械手本体1的重心随之发生变化，而机械手本体1重心的变化，对展开轨23的稳定性存在较大的影响，为了削减机械手本体1重心变化时，对展开轨23稳定性的影响，通过设置液压传动杆53和环板54，当机械手本体1的多节机械臂产生运动时，随着机械臂逐渐向下运动，此时机械臂与环板54接触，进而对环板54产生向下的压力，促使环板54推动液压传动杆53运动，本发明中的液压传动杆53由两个液压伸缩杆呈L形组合而成，当液压传动杆53的一端受到压力作用后，在其内部填充的液压油的力传导作用下，促使另一端伸长，进而带动平衡支杆52向远离展开轨23的方向运动，促使展开轨23与液压传动杆53、平衡支杆52形成T形支撑结构，增强对机械手本体1的支撑效果，需要知道的是，本发明中平衡支杆52底部安装的万向轮55，是为了增强平衡支杆52在地面上运动的便捷性。

作为本发明优选的一个实施例，所述环板54为不完全环形设计，且两个环板54的间隙与展开轨23的宽度相同；

当机械手本体1的多节机械臂向一侧运动时，机械臂转动时对环板54产生挤压，促使环板54压迫液压传动杆53，进而推动平衡支杆52运动，通过将环板54设置为不完全环形，且两个环板54与两组液压传动杆53、平衡支杆52对应，当机械手本体1运动时，仅对应一侧的平衡支杆52移动，进而针对性的增强对展开轨23的支撑效果，同时在本发明理想状态中，机械手本体1的多节机械臂完全竖直时，机械手本体1的对展开轨23施加的重力较为平衡，当机械臂向一侧运动，对环板54产生压迫后，此时对应的液压传动杆53推动平衡支杆52运动，进而对展开轨23产生针对性的支撑，进而增强展开轨23的稳定性，而在设备进行折叠移动时，两个环板54的间隙宽度与展开轨23宽度相同，因此转动后的展开轨23运动至两个环板54之间，在本发明的其他实施例中，还可以在环板54端部固定安装绑绳，用于对转动的展开轨23进行绑定，进而降低展开轨23自行转动的几率，增强设备整体运动时的稳定性。

同时在本申请的其他实施方式中，还设置有集装箱6，集装箱6笼罩在机械手的外部，集装箱6底部开设有对应支撑腿41的限位板61，在对机械手进行运输时，机械手放置于集装箱6内，且两个展开的支撑腿41，放置于两个限位板61之外，便于对机械手进行固定，同时集装箱6两侧还设置有支撑台62，支撑台62与展开轨23展开后的高度对应，在机械手投入使用时，支撑台62配合限位板61，对支撑腿41、展开轨23进行限位，进而增强机械手使用时稳定性，同时集装箱6平整的底面，用以代替地面，进一步增强机械手本体1移动时的稳定性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种打印用七轴机械手，包括机械手本体（1）、连接座（11）、移动机构和平衡机构，所述机械手本体（1）安装在连接座（11）上，所述机械手本体（1）上安装有打印头（12）；

其特征在于：所述连接座（11）安装在移动机构上，所述移动机构用于辅助机械手本体（1）进行移动；

所述移动机构包括移动底座（2）、滑块（21）、展开轨（23）、驱动轮（24）和行走轮（3）；

所述连接座（11）安装在移动底座（2）上，所述连接座（11）底部固定安装有滑块（21），所述移动底座（2）上方开设有平移槽（22），所述滑块（21）延伸至平移槽（22）内，所述连接座（11）与移动底座（2）通过滑块（21）、平移槽（22）滑动连接；

所述移动底座（2）两端均安装有展开轨（23），所述展开轨（23）与平移槽（22）对接，所述滑块（21）与展开轨（23）相匹配；

所述滑块（21）上转动连接有驱动轮（24），所述滑块（21）内开设有驱动槽（25），所述驱动槽（25）内安装有驱动电机（26），所述驱动电机（26）输出端与驱动轮（24）固定连接，所述驱动轮（24）与平移槽（22）、展开轨（23）内壁均接触；

所述移动底座（2）上安装有连接轴（31），所述连接轴（31）两端均延伸至移动底座（2）外部，且转动安装有行走轮（3），所述行走轮（3）为自带锁止结构的车轮；

所述移动机构还包括升降槽（32）、调节轴（33）、移动螺母（34）、压板（35）和手轮（36）；

所述移动底座（2）上开设有升降槽（32），所述连接轴（31）延伸至升降槽（32）内，所述调节轴（33）为双向螺杆，所述调节轴（33）转动连接在升降槽（32）内；

所述调节轴（33）上螺旋传动安装有对称的两个移动螺母（34），所述升降槽（32）内滑动安装有压板（35），所述压板（35）位于移动螺母（34）与连接轴（31）之间，所述压板（35）靠近移动螺母（34）一侧呈弧形设计；

所述调节轴（33）一端延伸至升降槽（32）外部，并于升降槽（32）外固定安装有手轮（36）；

所述展开轨（23）与平移槽（22）底部均开设有齿槽（37），所述驱动轮（24）为齿轮，所述驱动轮（24）与齿槽（37）啮合；

所述展开轨（23）与移动底座（2）铰接连接，所述展开轨（23）远离移动底座（2）一端开设有转动槽（4），所述展开轨（23）通过转动槽（4）转动连接有支撑腿（41）；

所述转动槽（4）呈扇形，且转动槽（4）中心角为钝角，所述转动槽（4）一侧与展开轨（23）上表面平行；

所述平衡机构安装在移动机构上，所述平衡机构用于增强机器人连接座（11）的力平衡系数；

所述平衡机构包括滑环（5）、卡板（51）和平衡支杆（52）；

所述滑环（5）套设在连接座（11）外侧；

所述滑环（5）上固定安装有对称设计的卡板（51），所述卡板（51）均为L形设计，用于与平移槽（22）、展开轨（23）滑动连接；

所述滑环（5）上安装有平衡支杆（52），所述平衡支杆（52）于展开轨（23）两侧对称分布；

所述滑环（5）与连接座（11）间隙配合，且两者之间通过弹簧弹性连接；

所述平衡机构还包括环板（54）和对称设计的液压传动杆（53）；

所述液压传动杆（53）呈L形设置，所述液压传动杆（53）固定安装在滑环（5）上，所述液压传动杆（53）顶端固定安装有环板（54），所述环板（54）位于机械手本体（1）的运动路径上；

所述平衡支杆（52）固定安装于液压传动杆（53）水平段远离滑环（5）一端，所述平衡支杆（52）底部固定安装有万向轮（55）。

2.根据权利要求1所述的一种打印用七轴机械手，其特征在于：所述环板（54）为不完全环形设计，且两个环板（54）的间隙与展开轨（23）的宽度相同。