CN117773897A - 一种多轴运动的机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多轴运动的机械臂，包括沿底座往外延伸设置的多轴机械臂组件、作用部，多轴机械臂组件一端与底座转动连接；多轴机械臂组件另一端设有活动臂轴，活动臂轴一端与作用部连接；多轴机械臂组件上设有用于驱动活动臂轴作轴向运动的第一驱动传动装置、以及用于驱动活动臂轴作周向运动的第二驱动传动装置，第一驱动传动装置、第二驱动传动装置与活动臂轴传动连接，以实现第一驱动传动装置、第二驱动传动装置同时工作并驱动活动臂轴运动，活动臂轴同时作轴向运动与周向运动并带动作用部运动至相应位置上对工件作用，取消现有将轴向升降运动、以及轴向转动呈分体式设置的结构，提高传动效率，具备速度快，精度高，工作效率高的特点。

Description

一种多轴运动的机械臂

技术领域

本发明涉及机械加工设备技术领域，具体是一种多轴运动的机械臂。

背景技术

现有机械轴向升降运动、以及轴向转动都是分体式设置的，如中国专利号ZL201911254406.1公开的一种旋转升降平台，包括:底板、支撑台板以及旋转平台，所述底板的下方设置有顶升气缸，所述顶升气缸的动力输出轴贯穿所述底板并与所述支撑台板的底面相连接，所述底板与支撑台板之间设置有若干导向杆，所述导向杆的底端与所述底板固定连接，顶端与贯穿所述支撑台板并所述支撑台板滑动连接，所述支撑台板上设置有驱动所述旋转平台在水平面做回转运动的驱动装置。通过升降气缸、旋转气缸，进行实现升降与旋转运动，配合升降板与旋转座，升降板带动旋转气缸进行上下升降，旋转气缸带动旋转座作旋转工作，形成升降运动、以及轴向转动呈分体式的设置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多轴运动的机械臂，第一驱动传动装置、第二驱动传动装置同时与活动臂轴传动连接，实现活动臂轴同时作上下升降的轴向运动、以及作旋转的轴向运动，取消现有将轴向升降运动、以及轴向转动呈分体式设置的结构，提高传动效率。

本发明的目的是这样实现的：

一种多轴运动的机械臂，包括沿底座往外延伸设置的多轴机械臂组件、以及作用在工件上的作用部，多轴机械臂组件一端与底座转动连接；多轴机械臂组件另一端设有活动臂轴，活动臂轴一端与作用部连接；多轴机械臂组件上设有用于驱动活动臂轴作轴向运动的第一驱动传动装置、以及用于驱动活动臂轴作周向运动的第二驱动传动装置，第一驱动传动装置、第二驱动传动装置与活动臂轴传动连接，以实现第一驱动传动装置、第二驱动传动装置同时工作并驱动活动臂轴运动，活动臂轴同时作轴向运动与周向运动并带动作用部运动至相应位置上对工件作用，取消现有将轴向升降运动、以及轴向转动呈分体式设置的结构，提高传动效率，具备速度快，精度高，工作效率高的特点。

通过设置多轴机械臂组件的机械臂力臂长度和/或机械臂数量，以改变多轴机械臂组件在底座上往外延伸设置的距离，以及改变多轴机械臂组件的运动轴数量。

根据商家需求，设置多轴机械臂组件的机械臂数量，每个机械臂上设有一个机械运动轴，每个轴上设有用于驱动机械臂运动的驱动器。固可以根据商家的需求设置机械运动轴的数量。

多轴机械臂组件包括与底座转动连接的第一摆动臂，底座上设有用于驱动第一摆动臂转动的第一驱动器，第一驱动器的输出端与第一摆动臂一端传动连接、且二者传动连接处形成第一摆动臂作摆动的第一支点；通过调节第一驱动器输出端的转动方向、转动圈数，进而调节第一摆动臂在第一支点上的摆动位置角度。

多轴机械臂组件还包括第二摆动臂，第一驱动传动装置、第二驱动传动装置设置在第二摆动臂上，第二摆动臂一端与第一摆动臂转动连接，第二摆动臂另一端通过第一驱动传动装置、第二驱动传动装置与活动臂轴传动连接；且第一驱动传动装置、第二驱动传动装置靠近设置在第二摆动臂的动力臂支点上，以增加第二摆动臂另一端可连接负载的承重量，并增加第二摆动臂的刚性。

第一摆动臂与第二摆动臂之间的转动连接处上设有第二驱动器，第二驱动器的输出端与第二摆动臂一端传动连接、且二者传动连接处形成第二摆动臂作摆动的第二支点；通过调节第二驱动器输出端的转动方向、转动圈数，进而调节第二摆动臂在第二支点上的摆动位置角度。

第一驱动传动装置包括第三驱动器、以及与活动臂轴转动配合的第一传动件，第三驱动器的输出端与第一传动件之间设有第一传动组件，第一传动件与活动臂轴之间转动配合处上设有螺纹接合部，第三驱动器的输出端通过第一传动组件与第一传动件传动连接，以实现第三驱动器驱动第一传动件转动时，活动臂轴通过螺纹接合部沿第一传动件作上下轴向运动。

通过调节第三驱动器的输出端转动方向、转动圈数，进而调节活动臂轴在第一传动件上的上下位置。

第二驱动传动装置包括第四驱动器、以及转动设置在多轴机械臂组件另一端上的第二传动件；第二传动件与活动臂轴连接；第四驱动器的输出端与第二传动件之间设有第二传动组件，第四驱动器的输出端通过第二传动组件与第二传动件传动连接，以实现第四驱动器驱动第二传动件、活动臂轴作同步的周向转动。

通过调节第四驱动器的输出端转动方向、转动圈数，进而调节第二传动件、活动臂轴的周向转动位置角度。

活动臂轴与第二传动件之间设有滚动件，活动臂轴、第二传动件与滚动件之间设有弧形配合面，活动臂轴、第二传动件作周向转动时，活动臂轴、第二传动件与滚动件形成滚动接触，减少滚动件活动时与活动臂轴、第二传动件之间摩擦接触，提高机械的使用寿命，滚动件为旋转钢珠，滚动件限位在活动臂轴、第二传动件之间。

本发明的有益效果如下：

多轴机械臂组件由多关节组成，总体上具有有四个机械运动轴，每个机械运动轴代表一个运动自由度，即具有四个运动自由度，具有XYZ的运动自由度和绕Z轴的转动自由度。

第一摆动臂、第二摆动臂具有是串联的连杆机构，具有两个机械运动轴，类似人的手臂，可以伸进极小的空间进行工作。

动力驱动第一摆动臂，按需求左右摆动，动力驱动第二摆动臂，按需求左右摆动，第一驱动传动装置驱动活动臂轴，活动臂轴按需求上下活动，第二驱动传动装置驱动活动臂轴，活动臂轴按需求绕Z轴转动，可以根据需求更改相关参数，适应不同的场合需求，所以具备速度快，精度高。效率高特点。

作用在工件上的作用部为装夹装置(如吸盘、气动夹爪等)用于现有的搬取料，或者作用在工件上的作用部为冲头或磨头等其他机加工部件，可以用于现有的冲压、码垛、装配、焊接等场合。代替现有的人工操作，提高效率，降低成本。

附图说明

图1为本发明一实施例多轴运动机械臂的立体结构示意图。

图2为本发明一实施例多轴运动机械臂隐藏护罩的立体结构示意图。

图3为本发明一实施例第一驱动传动装置、第二驱动传动装置与活动臂轴共同传动连接的立体结构示意图。

图4为本发明一实施例活动臂轴上设有传动件的结构示意图。

图5为本发明一实施例活动臂轴上设有传动件的截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1-图5，一种多轴运动的机械臂，包括沿底座1往外延伸设置的多轴机械臂组件2、以及作用在工件上的作用部4，多轴机械臂组件2一端与底座1转动连接；多轴机械臂组件2另一端设有活动臂轴3，活动臂轴3一端与作用部4连接；多轴机械臂组件2上设有用于驱动活动臂轴3作轴向运动的第一驱动传动装置5、以及用于驱动活动臂轴3作周向运动的第二驱动传动装置6，第一驱动传动装置5、第二驱动传动装置6与活动臂轴3传动连接，以实现第一驱动传动装置5、第二驱动传动装置6同时工作并驱动活动臂轴3运动，活动臂轴3同时作轴向运动与周向运动并带动作用部4运动至相应位置上对工件作用。

通过设置多轴机械臂组件2的机械臂力臂长度和/或机械臂数量，以改变多轴机械臂组件2在底座1上往外延伸设置的距离，以及改变多轴机械臂组件2的运动轴数量。

多轴机械臂组件2包括与底座1转动连接的第一摆动臂7，底座1上设有用于驱动第一摆动臂7转动的第一驱动器8，第一驱动器8的输出端与第一摆动臂7一端传动连接、且二者传动连接处形成第一摆动臂7作摆动的第一支点9；通过调节第一驱动器8输出端的转动方向、转动圈数，进而调节第一摆动臂7在第一支点9上的摆动位置角度。

在本实施例中，底座1上设有用于容纳第一驱动器8的容纳腔，第一驱动器8输出端贯穿容纳腔顶部并与第一摆动臂7传动连接，第一驱动器8输出端可以直接与第一摆动臂7传动连接；或者，第一驱动器8输出端设有第一齿轮，第一摆动臂7的转动轴上设有第二齿轮，第一摆动臂7的转动轴插入底座1上，，第一驱动器8通过齿轮组与第一摆动臂7传动连接。

多轴机械臂组件2还包括第二摆动臂10，第一驱动传动装置5、第二驱动传动装置6设置在第二摆动臂10上，第二摆动臂10一端与第一摆动臂7转动连接，第二摆动臂10另一端通过第一驱动传动装置5、第二驱动传动装置6与活动臂轴3传动连接；且第一驱动传动装置5、第二驱动传动装置6靠近设置在第二摆动臂10的动力臂支点上，以增加第二摆动臂10另一端可连接负载的承重量。

第一摆动臂7与第二摆动臂10之间的转动连接处上设有第二驱动器11，第二驱动器11的输出端与第二摆动臂10一端传动连接、且二者传动连接处形成第二摆动臂10作摆动的第二支点；通过调节第二驱动器11输出端的转动方向、转动圈数，进而调节第二摆动臂10在第二支点上的摆动位置角度。

在本实施例中，第二驱动器11的壳体固定在第二摆动臂10上，第二驱动器11的输出端插入第二摆动臂10并贯穿第一摆动臂7，第二摆动臂10的上设有键槽孔，第二驱动器11的输出端设有平键，平键限位在键槽孔上，第二驱动器11的输出端转动时，带动第二摆动臂10转动。

第一驱动传动装置5包括第三驱动器12、以及与活动臂轴3转动配合的第一传动件13，第三驱动器12的输出端与第一传动件13之间设有第一传动组件14，第一传动件13与活动臂轴3之间转动配合处上设有螺纹接合部，第三驱动器12的输出端通过第一传动组件14与第一传动件13传动连接，以实现第三驱动器12驱动第一传动件13转动时，活动臂轴3通过螺纹接合部沿第一传动件13作上下轴向运动。

通过调节第三驱动器12的输出端转动方向、转动圈数，进而调节活动臂轴3在第一传动件13上的上下位置。

第二驱动传动装置6包括第四驱动器15、以及转动设置在多轴机械臂组件2另一端上的第二传动件16；第二传动件16与活动臂轴3连接；第四驱动器15的输出端与第二传动件16之间设有第二传动组件17，第四驱动器15的输出端通过第二传动组件17与第二传动件16传动连接，以实现第四驱动器15驱动第二传动件16、活动臂轴3作同步的周向转动。

在本实施例中，第一传动组件14、第二传动组件17均包括主动带轮、同步带、或者，第一传动组件14、第二传动组件17均包括主动链轮、链条。

第一传动件13为设有内螺纹的螺母，螺母外表面被同步带包覆，或者，螺母外表面设有与链条啮合的啮合齿。

第三驱动器12的输出端与主动带轮或主动链轮连接，第三驱动器12的输出端通过同步带或链条带动螺母转动，螺母转动时，设有外螺纹的活动臂轴3沿螺母进行上下轴向运动，活动臂轴3上可以设有上下两个间隔设置限位环，以限制器最大下降与最大上升的自由度。

上下两个间隔设置限位环位于第二传动件16的上方。

在本实施例中，第二摆动臂10上设有用于固定第三驱动器12、第四驱动器15的固定板。

通过调节第四驱动器15的输出端转动方向、转动圈数，进而调节第二传动件16、活动臂轴3的周向转动位置角度。

活动臂轴3与第二传动件16之间设有滚动件18，活动臂轴3、第二传动件16与滚动件18之间设有弧形配合面，活动臂轴3、第二传动件16作周向转动时，活动臂轴3、第二传动件16与滚动件18形成滚动接触，滚动件18限位在活动臂轴3、第二传动件16之间。

在本实施例中，第二传动件16、活动臂轴3上设有用于安装滚动件18的槽位，第二传动件16外侧设有插入槽位内的螺钉，螺钉一端抵接在滚动件18上，防止滚动件18往外脱出第二传动件16。或者，第二传动件16内设有滚珠轴承，滚珠轴承套设在活动臂轴3上，第二传动件16转动时通过滚珠轴承套带动活动臂轴3转动。

或者，第二传动件16可以通过平键的结构与活动臂轴3连接，以使活动臂轴3与第二传动件16共同转动。

在本实施例中，第二摆动臂10上设有插入第二传动件16的轴孔，第二传动件16部份插入轴孔中，二传动件16定位转动在第二摆动臂10的轴孔中。

在本实施例中，每个驱动器为旋转气缸或电机，这里优选为电机。

在本实施例中，多轴运动的机械臂还包括包覆第二摆动臂10、第一驱动传动装置5、第二驱动传动装置6、第二驱动器11的防护罩，防护罩顶部设有升降避让孔，防护罩底部设有穿孔孔，活动臂轴3上下贯穿防护罩的顶部与底部。

上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域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同物界定。

Claims (10)

1.一种多轴运动的机械臂，包括沿底座(1)往外延伸设置的多轴机械臂组件(2)、以及作用在工件上的作用部(4)，其特征在于：多轴机械臂组件(2)一端与底座(1)转动连接；多轴机械臂组件(2)另一端设有活动臂轴(3)，活动臂轴(3)一端与作用部(4)连接；多轴机械臂组件(2)上设有用于驱动活动臂轴(3)作轴向运动的第一驱动传动装置(5)、以及用于驱动活动臂轴(3)作周向运动的第二驱动传动装置(6)，第一驱动传动装置(5)、第二驱动传动装置(6)与活动臂轴(3)传动连接，以实现第一驱动传动装置(5)、第二驱动传动装置(6)同时工作并驱动活动臂轴(3)运动，活动臂轴(3)同时作轴向运动与周向运动并带动作用部(4)运动至相应位置上对工件作用。

2.根据权利要求1所述多轴运动的机械臂，其特征在于：通过设置多轴机械臂组件(2)的机械臂力臂长度和/或机械臂数量，以改变多轴机械臂组件(2)在底座(1)上往外延伸设置的距离，以及改变多轴机械臂组件(2)的运动轴数量。

3.根据权利要求1所述多轴运动的机械臂，其特征在于：多轴机械臂组件(2)包括与底座(1)转动连接的第一摆动臂(7)，底座(1)上设有用于驱动第一摆动臂(7)转动的第一驱动器(8)，第一驱动器(8)的输出端与第一摆动臂(7)一端传动连接、且二者传动连接处形成第一摆动臂(7)作摆动的第一支点(9)；通过调节第一驱动器(8)输出端的转动方向、转动圈数，进而调节第一摆动臂(7)在第一支点(9)上的摆动位置角度。

4.根据权利要求3所述多轴运动的机械臂，其特征在于：多轴机械臂组件(2)还包括第二摆动臂(10)，第一驱动传动装置(5)、第二驱动传动装置(6)设置在第二摆动臂(10)上，第二摆动臂(10)一端与第一摆动臂(7)转动连接，第二摆动臂(10)另一端通过第一驱动传动装置(5)、第二驱动传动装置(6)与活动臂轴(3)传动连接；且第一驱动传动装置(5)、第二驱动传动装置(6)靠近设置在第二摆动臂(10)的动力臂支点上，以增加第二摆动臂(10)另一端可连接负载的承重量。

5.根据权利要求4所述多轴运动的机械臂，其特征在于：第一摆动臂(7)与第二摆动臂(10)之间的转动连接处上设有第二驱动器(11)，第二驱动器(11)的输出端与第二摆动臂(10)一端传动连接、且二者传动连接处形成第二摆动臂(10)作摆动的第二支点；通过调节第二驱动器(11)输出端的转动方向、转动圈数，进而调节第二摆动臂(10)在第二支点上的摆动位置角度。

6.根据权利要求1所述多轴运动的机械臂，其特征在于：第一驱动传动装置(5)包括第三驱动器(12)、以及与活动臂轴(3)转动配合的第一传动件(13)，第三驱动器(12)的输出端与第一传动件(13)之间设有第一传动组件(14)，第一传动件(13)与活动臂轴(3)之间转动配合处上设有螺纹接合部，第三驱动器(12)的输出端通过第一传动组件(14)与第一传动件(13)传动连接，以实现第三驱动器(12)驱动第一传动件(13)转动时，活动臂轴(3)通过螺纹接合部沿第一传动件(13)作上下轴向运动。

7.根据权利要求6所述多轴运动的机械臂，其特征在于：通过调节第三驱动器(12)的输出端转动方向、转动圈数，进而调节活动臂轴(3)在第一传动件(13)上的上下位置。

8.根据权利要求1所述多轴运动的机械臂，其特征在于：第二驱动传动装置(6)包括第四驱动器(15)、以及转动设置在多轴机械臂组件(2)另一端上的第二传动件(16)；第二传动件(16)与活动臂轴(3)连接；第四驱动器(15)的输出端与第二传动件(16)之间设有第二传动组件(17)，第四驱动器(15)的输出端通过第二传动组件(17)与第二传动件(16)传动连接，以实现第四驱动器(15)驱动第二传动件(16)、活动臂轴(3)作同步的周向转动。

9.根据权利要求8所述多轴运动的机械臂，其特征在于：通过调节第四驱动器(15)的输出端转动方向、转动圈数，进而调节第二传动件(16)、活动臂轴(3)的周向转动位置角度。

10.根据权利要求8所述多轴运动的机械臂，其特征在于：活动臂轴(3)与第二传动件(16)之间设有滚动件(18)，活动臂轴(3)、第二传动件(16)与滚动件(18)之间设有弧形配合面，活动臂轴(3)、第二传动件(16)作周向转动时，活动臂轴(3)、第二传动件(16)与滚动件(18)形成滚动接触，滚动件(18)限位在活动臂轴(3)、第二传动件(16)之间。