CN117656394A - 一种注塑五轴全伺服取件机械手 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种注塑五轴全伺服取件机械手，其包括旋转基座、横梁臂、垂直升降臂和执行关节，旋转基座与横梁臂传动连接，垂直升降臂竖直设置于横梁臂的一端，执行关节设置于垂直升降臂的底端，其特征在于，旋转基座上设置有转动关节，转动关节与横梁臂传动连接，横梁臂上滑动设置有伸缩臂，横梁臂上设置有驱动伸缩臂移动的滑移组件，旋转基座的下方设置有升降基座，升降基座与旋转基座连接，升降基座上设置有驱动旋转基座沿竖直方向移动的升降组件，执行关节上设置有多个夹爪。本申请具有扩大机械臂的工作范围，提高工作臂的操作灵活性的效果。

Description

一种注塑五轴全伺服取件机械手

技术领域

本申请涉及机械臂的技术领域，尤其是涉及一种注塑五轴全伺服取件机械手。

背景技术

机械臂是指高精度、多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统，在工作是具有较强的操作灵活性，在工业装配以及安全防爆等多个领域均被广泛应用。为了对目标物体进行夹取，在机械臂的端部安装相应的夹具。五轴机械手的结构主要由机械执结构部分和控制系统组成。机械结构部分包括机械手机座、行走机构和机械手臂等；控制系统主要包括手控器、主控制器和伺服控制系统。

五轴注塑机械手是一种全伺服的机械手，五个轴的运动均采用伺服电机驱动，而吸取、夹取等动作组件则采用气动元件控制。五轴机械臂的五个轴包括主臂引拔轴、主臂上下轴、副臂引拔轴、副臂上下轴以及横行轴。

由于桁架的横梁长时间使用容易变形甚至弯曲，桁架的工作臂运行存在工作空间受桁架工作臂长度限制、工作半径同样受限、不能完成大跨度空间作业等缺陷。当物料需要运送的距离相对较长，或要把物料从较高处运送到较低处时，桁架机械臂就难以实现，不能适应处在不同高度物料的运送要求。除此以外，现有桁架机械臂也无法满足多台机床的物料运送的需要，导致工作效率较低。

发明内容

为了扩大机械臂的工作范围，提高工作臂的操作灵活性，本申请提供一种注塑五轴全伺服取件机械手。

本申请提供的一种注塑五轴全伺服取件机械手采用如下的技术方案：

一种注塑五轴全伺服取件机械手，包括旋转基座、横梁臂、垂直升降臂和执行关节，所述旋转基座与所述横梁臂传动连接，所述垂直升降臂竖直设置于所述横梁臂的一端，所述执行关节设置于所述垂直升降臂的底端，其特征在于，所述旋转基座上设置有转动关节，所述转动关节与所述横梁臂传动连接，所述横梁臂上滑动设置有伸缩臂，所述横梁臂上设置有驱动所述伸缩臂移动的滑移组件，所述旋转基座的下方设置有升降基座，所述升降基座与所述旋转基座连接，所述升降基座上设置有驱动所述旋转基座沿竖直方向移动的升降组件，所述执行关节上设置有多个夹爪。

通过采用上述技术方案，在进行使用前，使用升降组件驱动旋转基座在竖直方向上进行移动，使得装置高度能够与机床高度相适配。对于距离较远的工件，使用滑移组件驱动伸缩臂沿着横梁臂的长度方向滑动，扩大了装置的适用范围。多个夹爪同时对工件进行夹取，提高了装置的夹取效率。通过旋转基座、横梁臂、垂直升降臂、伸缩臂、滑移组件、升降组件以及执行关节的相互配合，具有扩大机械臂的工作范围，提高工作臂的操作灵活性的效果。

可选的，所述升降组件包括底板、限位板以及限位滑杆，所述升降基座呈中空设置，所述旋转基座的底端螺纹连接于所述升降基座中，所述升降基座转动连接于所述底板上，所述底板上设置有用于驱动所述升降基座转动的驱动源，所述限位板连接于所述旋转基座上，所述限位滑杆竖直设置于所述底板上，所述限位滑杆与所述限位板滑动连接。

通过采用上述技术方案，驱动源驱动升降基座转动，与升降基座螺纹连接的旋转基座在升降基座的驱动以及限位杆的限位作用下沿着竖直方向发生移动，实现了对装置整体高度的调节。

可选的，所述伸缩臂的一端转动连接有转动臂，所述垂直升降臂设置于所述转动臂远离所述伸缩臂的一端，所述转动臂上连接有转动轴，所述转动轴与所述伸缩臂转动连接，所述转动臂与所述伸缩臂之间设置有用于驱动所述转动臂旋转的转动组件。

通过采用上述技术方案，对于不同方位的工件，转动组件驱动转动臂以转动轴为轴心发生转动，进一步地扩大了装置的灵活度与适用范围。

可选的，所述转动组件包括第三电机、驱动齿轮以及从动齿轮，所述第三电机连接于所述伸缩臂上，所述驱动齿轮与所述第三电机传动连接，所述从动齿轮传动连接于所述转动轴上，所述驱动齿轮与所述从动齿轮啮合连接。

通过采用上述技术方案，第三电机启动，驱动齿轮转动并对从动齿轮进行驱动，转动轴随从动齿轮发生转动，实现了对转动臂的自动驱动。

可选的，所述转动组件包括驱动杆以及限位杆，所述驱动杆的一端与所述伸缩臂转动连接，所述驱动杆关于所述伸缩臂平行设置，所述驱动杆上沿着长度方向开设有驱动滑槽，所述限位杆连接于所述转动臂上，所述限位杆滑动设置于所述驱动滑槽中，所述伸缩臂上设置有用于驱动所述驱动杆转动的驱动源。

通过采用上述技术方案，驱动源驱动驱动杆转动，转动杆在驱动杆的驱动下以转动轴为圆心发生转动，限位杆在驱动滑槽中进行滑动。

可选的，所述转动臂远离所述伸缩臂的一端设置有支撑筒，所述垂直升降臂贯穿所述支撑筒并与其滑动配合，所述转动臂上连接有倾斜撑杆，所述倾斜撑杆的一端朝向所述垂直升降臂的方向延伸并连接有支撑架，所述支撑架与所述垂直升降臂滑动配合。

通过采用上述技术方案，倾斜撑杆与支撑架对垂直升降臂进行支撑，提高了垂直升降臂移动时的稳定性。

可选的，所述支撑筒上设置有纵向驱动组件，所述纵向驱动组件包括蜗轮、蜗杆以及斜齿条，所述斜齿条沿着所述垂直升降臂的长度方向连接于所述垂直升降臂的一侧，所述支撑筒的内壁开设有安装腔，所述蜗杆转动设置于所述支撑筒中并与所述垂直升降臂平行，所述蜗轮转动设置于所述安装腔中，所述蜗杆与所述蜗轮啮合连接，所述蜗轮与所述斜齿条啮合连接，所述支撑筒上设置有用于驱动所述蜗杆转动的驱动源。

通过采用上述技术方案，驱动源驱动蜗杆转动，蜗杆驱动蜗轮发生转动，蜗轮带动斜齿条以及垂直升降臂发生竖直方向上的移动。蜗轮蜗杆的设置避免了在重力作用下蜗轮反向驱动蜗杆并发生在竖直方向上的位移。

可选的，所述垂直升降臂相对两侧壁上均沿着其长度方向开设有纵向滑槽，所述支撑架上开设有用于容纳所述垂直升降臂的支撑槽，所述支撑槽相对的两内壁上均转动设置有一个抵接滚轮，两所述抵接滚轮与两所述纵向滑槽一一对应并滑动配合。

通过采用上述技术方案，当垂直升降臂沿着竖直方向移动时，抵接滚轮在纵向滑槽中滑动，对垂直升降臂进行支撑，同时降低了支撑架与垂直升降臂之间的摩擦力，便于垂直升降臂更加顺畅地进行移动。

可选的，所述横梁臂的一侧沿着其长度方向连接有加强支撑板。

通过采用上述技术方案，加强支撑板对横梁臂进行支撑，提高了横梁臂的结构强度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过旋转基座、横梁臂、垂直升降臂、伸缩臂、滑移组件、升降组件以及执行关节的相互配合，具有扩大机械臂的工作范围，提高工作臂的操作灵活性的效果；

2.蜗轮蜗杆的设置避免了在重力作用下蜗轮反向驱动蜗杆并发生在竖直方向上的位移，实现了对垂直升降臂在竖直方向上的自锁定；

3.加强支撑板对横梁臂进行支撑，提高了横梁臂的结构强度。

附图说明

图1是本申请实施例1中用于体现一种注塑五轴全伺服取件机械手的结构示意图。

图2是本申请实施例中用于体现升降组件的局部剖视图。

图3是图1中A部的放大图。

图4是本申请实施例1中用于体现纵向驱动组件的局部剖视图。

图5是本申请实施例2中用于体现一种注塑五轴全伺服取件机械手的结构示意图。

图6是图5中B部的放大图。

附图标记说明：1、旋转基座；2、升降基座；3、横梁臂；31、第一安装槽；4、伸缩臂；41、第二安装槽；5、转动臂；6、垂直升降臂；61、纵向滑槽；7、升降组件；71、底板；72、调节筒；73、升降齿圈；74、升降齿轮；75、第一电机；76、限位板；77、限位滑杆；8、执行关节；9、夹爪；10、转动关节；11、滑轨；12、滑移组件；121、第二电机；122、驱动螺杆；123、驱动板；124、连接板；13、加强支撑板；14、加强肋板；15、转动轴；16、转动组件；161、第三电机；162、驱动齿轮；163、从动齿轮；164、第四电机；165、驱动杆；166、驱动滑槽；167、限位杆；17、支撑筒；171、安装腔；18、倾斜撑杆；19、支撑架；191、支撑槽；20、抵接滚轮；21、纵向驱动组件；211、第五电机；212、蜗杆；213、蜗轮；214、斜齿条。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。本申请实施例提供一种注塑五轴全伺服取件机械手，其具有扩大机械臂的工作范围，提高工作臂的操作灵活性的效果。

实施例1

参照图1-3，一种注塑五轴全伺服取件机械手包括旋转基座1、升降基座2、横梁臂3、伸缩臂4、转动臂5、垂直升降臂6、升降组件7、执行关节8以及夹爪9。旋转基座1设置于升降基座2的上方，旋转基座1上设置有转动关节10，转动关节10与横梁臂3的一端连接。横梁臂3的顶端沿着长度方向设置有滑轨11，伸缩臂4沿着横梁臂3的长度方向设置于横梁臂3的顶面并与滑轨11滑动连接。

参照图1和图2，升降组件7包括底板71、调节筒72、升降齿圈73、升降齿轮74、第一电机75、限位板76以及限位滑杆77。升降基座2呈圆筒状，升降基座2转动连接于底板71的顶面上。调节筒72固定连接于旋转基座1的底部，调节筒72的外环壁与升降基座2的内环壁螺纹连接。第一电机75设置于底板71上，升降齿轮74与第一电机75的输出轴传动连接。升降齿圈73固定连接于升降基座2的外环壁上，升降齿圈73与升降齿轮74啮合连接。限位板76在旋转基座1的外壁上固定连接有两个，限位滑杆77在底板71的顶面上竖直固定连接有两根。两个限位滑杆77与两个限位板76一一对应设置，限位滑杆77贯穿限位板76并与其滑动配合。

参照图1和图2，横梁臂3的一侧沿着长度方向开设有第一安装槽31，第一安装槽31中设置有用于驱动伸缩臂4沿滑轨11长度方向移动的滑移组件12。滑移组件12包括第二电机121、驱动螺杆122、驱动板123以及连接板124。第二电机121设置第一安装槽31内壁长度方向的一端，驱动螺杆122与第二电机121的输出轴传动连接，驱动螺杆122沿着横梁臂3的长度方向设置，驱动螺杆122远离第二电机121的一端与第一安装槽31长度方向一端的内壁转动连接。驱动板123滑动连接于第一安装槽31中，驱动板123与驱动螺杆122螺纹配合。连接板124固定连接于驱动板123朝向第一安装槽31外部的侧边上，连接板124向上延伸并与伸缩臂4长度方向一端的侧壁固定连接。横梁臂3的一侧沿着长度方向垂直固定连接有两个加强支撑板13，两个加强支撑板13之间固定连接有若干个加强肋板14，相邻的加强肋板14之间组成三角形稳定结构。

参照图1和图3，伸缩臂4上沿着长度方向开设有第二安装槽41，第二安装槽41相对的两内壁之间转动连接有转动轴15，转动轴15设置于伸缩杆远离连接板124的一端。转动臂5的一端与转动轴15固定连接，伸缩臂4上设置有用于驱动转动臂5转动的转动组件16。转动组件16包括第三电机161、驱动齿轮162以及从动齿轮163。转动轴15的一端伸出第二安装槽41并与从动齿轮163固定连接，第三电机161设置于伸缩臂4上，第三电机161的输出轴与转动轴15平行设置并与驱动齿轮162传动连接，驱动齿轮162与从动齿轮163啮合连接。

参照图1和图4，转动臂5远离伸缩臂4的一端固定连接有支撑筒17，垂直升降臂6贯穿支撑筒17并与其滑动配合。转动臂5上固定连接有两根倾斜撑杆18，倾斜撑杆18远离转动臂5的一端固定连接有一个支撑架19，支撑架19远离倾斜撑杆18的一侧开设有支撑槽191，垂直升降臂6滑动设置于两个支撑架19的支撑槽191中。垂直升降臂6相对的两竖直侧壁上均沿着其长度方向开设有纵向滑槽61。支撑槽191相对的两侧壁上均转动连接有一个抵接滚轮20，两个抵接滚轮20与两个纵向滑槽61一一对应并滑动连接。

参照图1和图4，支撑筒17上设置用用于驱动垂直升降臂6沿竖直方向移动的纵向驱动组件21。纵向驱动组件21包括第五电机211、蜗杆212、蜗轮213、斜齿条214。支撑筒17的内壁开设有安装腔171，斜齿条214沿着垂直升降臂6的竖直侧壁上，第五电机211固定连接于支撑筒17的外壁上，第五电机211的输出轴贯穿支撑筒17并伸入安装腔171中。蜗杆212竖直转动连接于安装腔171相对的两内壁之间，蜗杆212的顶端与第五电机211的输出轴传动连接。蜗轮213转动设置于安装腔171中，蜗轮213与蜗杆212啮合传动连接，蜗轮213与斜齿条214啮合连接。垂直升降臂6的底端连接有执行关节8，执行关节8上设置有两个夹爪9。

参照图1和图2，在进行使用时，第一电机75启动，升降齿轮74转动并对升降齿圈73以及升降基座2进行驱动，升降基座2转动，调节筒72在限位板76与限位滑杆77的限位导向以及升降基座2的驱动下沿着竖直方向发生移动，实现了对整体装置的高度调节，使得装置高度能够与机床高度相互匹配。

参照图1和图2，对距离不同的工件进行夹持时，第二电机121启动，驱动螺杆122发生转动，驱动板123在第一安装槽31中沿着横梁臂3的长度方向滑移。连接板124随着驱动板123进行移动，伸缩臂4在连接板124的带动以及滑轨11的导向作用下沿着滑轨11的长度方向进行移动，扩大了机械臂的适用范围。加强支撑板13以及加强肋板14对横梁臂3进行支撑，提高了装置的整体结构强度。

参照图1、图3和图4，对于不同具体方位的工件，第三电机161启动，驱动齿轮162转动，与转动轴15连接的从动齿轮163发生转动，实现了对转动臂5的转动驱动，进一步地扩大了装置的适用范围。倾斜撑杆18以及支撑架19对竖直设置的垂直升降臂6进行支撑，降低了工作过程中垂直升降臂6发生晃动的可能性，提高了装置工作时的结构稳定性。第五电机211驱动蜗杆212转动，蜗轮213在蜗杆212的驱动下发生转动，蜗轮213驱动斜齿条214以及与斜齿条214连接的垂直升降臂6沿着竖直方向移动，实现了对垂直升降臂6在竖直方向上的驱动，抵接滚轮20在纵向滑槽61中滑动，实现了对较长的垂直升降臂6的限位导向。蜗轮213蜗杆212的设置避免了在重力的作用下蜗轮213反向驱动第五电机211的输出轴转动，实现了对垂直升降臂6在竖直方向上的自锁定。设置于垂直升降臂6底端的两个夹爪9能同时对两个工件进行夹持与运送，提高了装置的运送效率。

本申请实施例中一种注塑五轴全伺服取件机械手的实施原理为：在进行使用时，第一电机75启动，实现了对整体装置的高度调节，使得装置高度能够与机床高度相互匹配。对距离不同的工件进行夹持时，伸缩臂4在连接板124的带动以及滑轨11的导向作用下沿着滑轨11的长度方向进行移动，扩大了机械臂的适用范围。加强支撑板13以及加强肋板14对横梁臂3进行支撑，提高了装置的整体结构强度。

对于不同具体方位的工件，转动臂5在转动组件16的驱动下发生转动，进一步地扩大了装置的适用范围。设置于垂直升降臂6底端的两个夹爪9能同时对工件进行夹持与运送，提高了装置的运送效率。

实施例2

参照图5和图6，本申请实施例与实施例1的不同之处在于，转动组件16包括第四电机164、驱动杆165以及限位杆167。第四电机164通过安装板连接于伸缩臂4上，第四电机164的输出轴与转动轴15非同轴设置。驱动杆165的一端与第四电机164的输出轴传动连接，驱动杆165关于伸缩臂4以及转动臂5共同的所在平面平行设置。驱动杆165上沿着长度方向开设有驱动滑槽166。转动臂5上固定连接有限位杆167，限位杆167滑动连接于驱动杆165的驱动滑槽166中。

本申请实施例中一种注塑五轴全伺服取件机械手的实施原理为：在对转动臂5进行转动驱动时，第四电机164带动驱动杆165进行转动，转动臂5在驱动杆165的驱动下发生转动，限位杆167在驱动滑槽166中发生滑移。驱动杆165与第四电机164的设置降低了对转动臂5进行驱动时第四电机164输出轴受到的载荷，便于转动臂5进行转动。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种注塑五轴全伺服取件机械手，包括旋转基座(1)、横梁臂(3)、垂直升降臂(6)和执行关节(8)，所述旋转基座(1)与所述横梁臂(3)传动连接，所述垂直升降臂(6)竖直设置于所述横梁臂(3)的一端，所述执行关节(8)设置于所述垂直升降臂(6)的底端，其特征在于，所述旋转基座(1)上设置有转动关节(10)，所述转动关节(10)与所述横梁臂(3)传动连接，所述横梁臂(3)上滑动设置有伸缩臂(4)，所述横梁臂(3)上设置有驱动所述伸缩臂(4)移动的滑移组件(12)，所述旋转基座(1)的下方设置有升降基座(2)，所述升降基座(2)与所述旋转基座(1)连接，所述升降基座(2)上设置有驱动所述旋转基座(1)沿竖直方向移动的升降组件(7)，所述执行关节(8)上设置有多个夹爪(9)。

2.根据权利要求1所述的一种注塑五轴全伺服取件机械手，其特征在于：所述升降组件(7)包括底板(71)、限位板(76)以及限位滑杆(77)，所述升降基座(2)呈中空设置，所述旋转基座(1)的底端螺纹连接于所述升降基座(2)中，所述升降基座(2)转动连接于所述底板(71)上，所述底板(71)上设置有用于驱动所述升降基座(2)转动的驱动源，所述限位板(76)连接于所述旋转基座(1)上，所述限位滑杆(77)竖直设置于所述底板(71)上，所述限位滑杆(77)与所述限位板(76)滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种注塑五轴全伺服取件机械手，其特征在于：所述伸缩臂(4)的一端转动连接有转动臂(5)，所述垂直升降臂(6)设置于所述转动臂(5)远离所述伸缩臂(4)的一端，所述转动臂(5)上连接有转动轴(15)，所述转动轴(15)与所述伸缩臂(4)转动连接，所述转动臂(5)与所述伸缩臂(4)之间设置有用于驱动所述转动臂(5)旋转的转动组件(16)。

4.根据权利要求3所述的一种注塑五轴全伺服取件机械手，其特征在于：所述转动组件(16)包括第三电机(161)、驱动齿轮(162)以及从动齿轮(163)，所述第三电机(161)连接于所述伸缩臂(4)上，所述驱动齿轮(162)与所述第三电机(161)传动连接，所述从动齿轮(163)传动连接于所述转动轴(15)上，所述驱动齿轮(162)与所述从动齿轮(163)啮合连接。

5.根据权利要求3所述的一种注塑五轴全伺服取件机械手，其特征在于：所述转动组件(16)包括驱动杆(165)以及限位杆(167)，所述驱动杆(165)的一端与所述伸缩臂(4)转动连接，所述驱动杆(165)的转动平面关于所述伸缩臂(4)的转动平面平行设置，所述驱动杆(165)上沿着长度方向开设有驱动滑槽(166)，所述限位杆(167)连接于所述转动臂(5)上，所述限位杆(167)滑动设置于所述驱动滑槽(166)中，所述伸缩臂(4)上设置有用于驱动所述驱动杆(165)转动的驱动源。

6.根据权利要求3所述的一种注塑五轴全伺服取件机械手，其特征在于：所述转动臂(5)远离所述伸缩臂(4)的一端设置有支撑筒(17)，所述垂直升降臂(6)贯穿所述支撑筒(17)并与其滑动配合，所述转动臂(5)上连接有倾斜撑杆(18)，所述倾斜撑杆(18)的一端朝向所述垂直升降臂(6)的方向延伸并连接有支撑架(19)，所述支撑架(19)与所述垂直升降臂(6)滑动配合。

7.根据权利要求6所述的一种注塑五轴全伺服取件机械手，其特征在于：所述支撑筒(17)上设置有纵向驱动组件(21)，所述纵向驱动组件(21)包括蜗轮(213)、蜗杆(212)以及斜齿条(214)，所述斜齿条(214)沿着所述垂直升降臂(6)的长度方向连接于所述垂直升降臂(6)的一侧，所述支撑筒(17)的内壁开设有安装腔(171)，所述蜗杆(212)转动设置于所述支撑筒(17)中并与所述垂直升降臂(6)平行，所述蜗轮(213)转动设置于所述安装腔(171)中，所述蜗杆(212)与所述蜗轮(213)啮合连接，所述蜗轮(213)与所述斜齿条(214)啮合连接，所述支撑筒(17)上设置有用于驱动所述蜗杆(212)转动的驱动源。

8.根据权利要求6所述的一种注塑五轴全伺服取件机械手，其特征在于：所述垂直升降臂(6)相对两侧壁上均沿着其长度方向开设有纵向滑槽(61)，所述支撑架(19)上开设有用于容纳所述垂直升降臂(6)的支撑槽(191)，所述支撑槽(191)相对的两内壁上均转动设置有一个抵接滚轮(20)，两所述抵接滚轮(20)与两所述纵向滑槽(61)一一对应并滑动配合。

9.根据权利要求1所述的一种注塑五轴全伺服取件机械手，其特征在于：所述横梁臂(3)的一侧沿着其长度方向连接有加强支撑板(13)。