CN203542613U - 一种伺服侧姿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种伺服侧姿装置，包括机架，机架上安装有第一伺服电机、第一谐波减速器、第二伺服电机和侧姿旋转箱体，第一伺服电机与第一谐波减速器连接，第一谐波减速器与侧姿旋转箱体的一侧端固定连接，第二伺服电机连接有第一伞齿轮机构，侧姿旋转箱体内设置有用于与第一伞齿轮机构相配合的第二伞齿轮机构，第二伞齿轮机构连接有第二谐波减速器，第二谐波减速器固定连接有用于安装冶具的翻转安装板；优点是不仅实现了能在大角度范围内任意转动，而且由于采用了伺服电机和谐波减速器，因此侧姿旋转箱体和翻转安装板的旋转过程连续平稳，同时有效地提高了转矩，从而使得该装置不仅适用于位置精度要求较高的场合，而且能抓取重量较大的产品。

Description

一种伺服侧姿装置

技术领域

 本实用新型涉及一种机械手的取物装置，尤其是涉及一种伺服侧姿装置。

背景技术

目前，大多数自动化设备通常会利用机械手的取物装置（如侧姿转动装置）从注塑工艺中取出产品并作旋转动作，以提高生产效率。然而，随着注塑工艺的不断发展，产品逐渐趋于多样化、复杂化，对侧姿转动装置也提出了更高的要求。目前，常用的侧姿转动装置一般利用气缸来实现，在使用过程中气缸作上下运动，使翻转板来回作90度翻转，这种侧姿转动装置虽然结构较简单，但是存在以下问题：1）翻转板的位置只能在0度或90度两个点之间切换，无法在中间位置悬停，即无法实现翻转板在0度至90度任意角度内转动，导致这种侧姿转动装置不适用于位置精度要求较高的场合；2）这种侧姿转动装置由于采用机械硬制动，因此翻转板运动到0度和90度位置时会产生很大的振动，且翻转板翻转过程中速度极不稳定；3）这种侧姿转动装置工作过程中，由于驱动力全部来自气缸，因此翻转板的翻转力矩会受到局限，致使这种侧姿转动装置无法用于抓取重量较大的产品。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够在大角度范围内任意转动，且运行连续平稳，并能够有效地提高转矩的伺服侧姿装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种伺服侧姿装置，包括机架，其特征在于所述的机架上安装有第一伺服电机、第一谐波减速器、第二伺服电机和侧姿旋转箱体，所述的第一伺服电机与所述的第一谐波减速器连接，所述的第一谐波减速器与所述的侧姿旋转箱体的一侧端固定连接，所述的第二伺服电机连接有第一伞齿轮机构，所述的侧姿旋转箱体内设置有用于与所述的第一伞齿轮机构相配合的第二伞齿轮机构，所述的第二伞齿轮机构连接有第二谐波减速器，所述的第二谐波减速器固定连接有用于安装冶具的翻转安装板；所述的第一伺服电机通过所述的第一谐波减速器后，驱动所述的侧姿旋转箱体在0到180度范围内任意限定旋转角度以所述的第一谐波减速器的输入轴为中心作旋转动作；所述的第二伺服电机通过所述的第一伞齿轮机构和所述的第二伞齿轮机构的配合及所述的第二谐波减速器后，驱动所述的翻转安装板在0到360度范围内任意限定旋转角度以所述的第二谐波减速器的输入轴为中心作旋转动作。

所述的第一伺服电机与所述的第一谐波减速器之间设置有第一同步带动机构，所述的第一同步带动机构包括与所述的第一伺服电机的输出轴连接的第一主动带轮、与所述的第一谐波减速器的输入轴连接的第一从动带轮及绕置于所述的第一主动带轮和所述的第一从动带轮上的第一同步带；所述的第二伺服电机与所述的第一伞齿轮机构之间设置有第二同步带动机构，所述的第二同步带动机构包括与所述的第二伺服电机的输出轴连接的第二主动带轮、与所述的第一伞齿轮机构连接的第二从动带轮及绕置于所述的第二主动带轮和所述的第二从动带轮上的第二同步带。

所述的第一主动带轮、所述的第一从动带轮、所述的第二主动带轮和所述的第二从动带轮均为同步带轮；在此，采用同步带轮可使得传动的精度更高，更加便于控制。

所述的侧姿旋转箱体具有一个用于置放所述的第二伞齿轮机构的空腔，所述的侧姿旋转箱体的另一侧端开设有与所述的空腔连通且用于供所述的第一伞齿轮机构的部分结构伸入的开口，所述的侧姿旋转箱体的前端开设有与所述的空腔连通且用于供所述的第二谐波减速器的输入轴伸入的通孔。

所述的第一伞齿轮机构包括第一传动轴和第一伞齿轮，所述的第一传动轴的一端外同轴套设有用于与所述的机架固定连接的套筒，所述的第一传动轴的一端穿过所述的套筒与所述的第二从动带轮轴接，所述的第一伞齿轮通过键轴接于所述的第一传动轴的另一端上，所述的第一传动轴的另一端穿过所述的开口使所述的第一伞齿轮位于所述的空腔内；所述的第二伞齿轮机构包括第二传动轴和第二伞齿轮，所述的第二伞齿轮通过键轴接于所述的第二传动轴的一端上，所述的第二谐波减速器的输入轴穿过所述的通孔轴接于所述的第二传动轴的另一端上，所述的第二伞齿轮与所述的第一伞齿轮相啮合。

所述的机架由前面板、后面板、连接于所述的前面板的顶端与所述的后面板的顶端之间的顶板和连接于所述的前面板的底端与所述的后面板的底端之间的侧姿架组成，所述的第一伺服电机通过第一电机固定板固定连接于所述的前面板的第一侧端和所述的后面板的第一侧端之间，所述的第二伺服电机通过第二电机固定板固定连接于所述的前面板的第二侧端和所述的后面板的第二侧端之间，所述的侧姿架包括基板及对称设置于所述的基板的下方两侧的固定环，所述的基板连接于所述的前面板的底端与所述的后面板的底端之间，所述的第一谐波减速器通过第一减速器固定板固定连接于第一个所述的固定环上，所述的套筒固定连接于第二个所述的固定环上，两个所述的固定环之间的空间构成所述的侧姿旋转箱体的旋转空间。

所述的顶板上连接有用于与机械手连接的转接板；所述的前面板、所述的后面板和所述的侧姿架外罩设有外罩。

所述的翻转安装板的内侧安装有防撞块，所述的防撞块的自由端朝向所述的侧姿旋转箱体的前端且与所述的侧姿旋转箱体的前端不相接触。

一个所述的固定环朝向所述的翻转安装板的位置上设置有第一接近开关，所述的侧姿旋转箱体的前端上设置有与所述的第一接近开关相应的第一金属接触体，所述的第一接近开关与所述的第一金属接触体的配合为所述的侧姿旋转箱体的每次旋转确定起始位置；所述的侧姿旋转箱体的前端上设置有第二接近开关，所述的翻转安装板的内侧安装有与所述的第二接近开关相应的第二金属接触体，所述的第二接近开关与所述的第二金属接触体的配合为所述的翻转安装板的每次旋转确定起始位置。

该伺服侧姿装置还包括电控器，所述的电控器分别与所述的第一伺服电机、所述的第二伺服电机、所述的第一接近开关和所述的第二接近开关电连接，所述的电控器分别控制所述的第一伺服电机、所述的第二伺服电机、所述的第一接近开关和所述的第二接近开关；在此，电控器可采用现有的单片机，也可以采用现有的PLC（可编程控制器）。

    与现有技术相比，本实用新型的优点在于：利用第一伺服电机和第一谐波减速器驱动侧姿旋转箱体在0到180度范围内任意限定旋转角度以第一谐波减速器的输入轴为中心作旋转动作，利用第二伺服电机、第一伞齿轮机构和第二伞齿轮机构的配合、第二谐波减速器驱动翻转安装板在0到360度范围内任意限定旋转角度以第二谐波减速器的输入轴为中心作旋转动作，不仅实现了能够在大角度范围内任意转动，而且由于采用了伺服电机和谐波减速器，因此侧姿旋转箱体和翻转安装板在旋转过程中不会产生大振动，旋转过程连续平稳，同时有效地提高了转矩，从而使得该伺服侧姿装置不仅能够适用于位置精度要求较高的场合，而且能够抓取重量较大的产品；此外，由于侧姿旋转箱体能够在0到180度范围内任意限定旋转角度以第一谐波减速器的输入轴为中心作旋转动作，且翻转安装板能够在0到360度范围内任意限定旋转角度以第二谐波减速器的输入轴为中心作旋转动作，因此使得该伺服侧姿装置取物、置物更为灵活。

附图说明

图1为本实用新型的伺服侧姿装置的整体结构正视示意图；

图2为本实用新型的伺服侧姿装置的整体结构侧视示意图；

图3为本实用新型的伺服侧姿装置的爆炸结构示意图；

图4为本实用新型的伺服侧姿装置去掉外罩后的立体结构示意图；

图5为本实用新型的伺服侧姿装置中的侧姿旋转箱体剖开后第一伞齿轮机构和第二伞齿轮机构的位置及连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型提出的一种伺服侧姿装置，如图所示，其包括机架1，机架1上安装有高精度的第一伺服电机2、第一谐波减速器3、高精度的第二伺服电机4和侧姿旋转箱体5，第一伺服电机2与第一谐波减速器3连接，第一谐波减速器3与侧姿旋转箱体5的一侧端固定连接，第二伺服电机4连接有第一伞齿轮机构6，侧姿旋转箱体5具有一个空腔51，该空腔51内设置有用于与第一伞齿轮机构6相配合的第二伞齿轮机构7，第二伞齿轮机构7连接有第二谐波减速器8，第二谐波减速器8固定连接有用于安装冶具的翻转安装板9，侧姿旋转箱体5的另一侧端开设有与空腔51连通且用于供第一伞齿轮机构6的部分结构伸入的开口（图中未示出），侧姿旋转箱体5的前端开设有与空腔51连通且用于供第二谐波减速器8的输入轴伸入的通孔（图中未示出）。使用时开启电源，第一伺服电机2带动第一谐波减速器3，第一伺服电机2的转速经第一谐波减速器3后减到所需要的转速，第一谐波减速器3的输出端带动侧姿旋转箱体5在0到180度范围内任意限定旋转角度以第一谐波减速器3的输入轴为中心作旋转动作；第二伺服电机4带动第一伞齿轮机构6，第一伞齿轮机构6和第二伞齿轮机构7相配合，第二伺服电机4的转速通过第一伞齿轮机构6和第二伞齿轮机构7的配合经第二谐波减速器8后减到所需要的转速，第二谐波减速器8的输出端带动翻转安装板9在0到360度范围内任意限定旋转角度以第二谐波减速器8的输入轴为中心作旋转动作。在此，第一谐波减速器3和第二谐波减速器8采用现有的大减速比（1：100）的谐波减速器。

在此具体实施例中，第一伺服电机2与第一谐波减速器3之间设置有第一同步带动机构，第一同步带动机构包括与第一伺服电机2的输出轴连接的第一主动带轮21、与第一谐波减速器3的输入轴连接的第一从动带轮22及绕置于第一主动带轮21和第一从动带轮22上的第一同步带23；第二伺服电机4与第一伞齿轮机构6之间设置有第二同步带动机构，第二同步带动机构包括与第二伺服电机4的输出轴连接的第二主动带轮41、与第一伞齿轮机构6连接的第二从动带轮42及绕置于第二主动带轮41和第二从动带轮42上的第二同步带43。在此，第一主动带轮21、第一从动带轮22、第二主动带轮41和第二从动带轮42均为同步带轮，采用同步带轮可使得传动的精度更高，更加便于控制。

在此具体实施例中，第一伞齿轮机构6包括第一传动轴61和第一伞齿轮62，第一传动轴61的一端外同轴套设有用于与机架1固定连接的套筒63，第一传动轴61的一端穿过套筒63与第二从动带轮42轴接，第一伞齿轮62通过键64轴接于第一传动轴61的另一端上，第一传动轴61的另一端穿过开口使第一伞齿轮62位于空腔51内；第二伞齿轮机构7包括第二传动轴71和第二伞齿轮72，第二伞齿轮72通过键74轴接于第二传动轴71的一端上，第二谐波减速器8的输入轴穿过通孔轴接于第二传动轴71的另一端上，第二伞齿轮72与第一伞齿轮62相啮合。

在此具体实施例中，机架1由前面板11、后面板12、连接于前面板11的顶端与后面板12的顶端之间的顶板13和连接于前面板11的底端与后面板12的底端之间的侧姿架14组成，顶板13上连接有用于与机械手连接的转接板15，前面板11、后面板12和侧姿架14外罩设有外罩16，第一伺服电机2通过第一电机固定板29固定连接于前面板11的第一侧端和后面板12的第一侧端之间，第二伺服电机4通过第二电机固定板49固定连接于前面板11的第二侧端和后面板12的第二侧端之间，侧姿架14包括基板141及对称设置于基板141的下方两侧的固定环142，基板141连接于前面板11的底端与后面板12的底端之间，第一谐波减速器3通过第一减速器固定板39固定连接于第一个固定环上，套筒63固定连接于第二个固定环上，两个固定环142之间的空间构成侧姿旋转箱体5的旋转空间143。

在此具体实施例中，翻转安装板9的内侧安装有防撞块91，防撞块91的自由端朝向侧姿旋转箱体5的前端且与侧姿旋转箱体5的前端不相接触。

在此具体实施例中，为了更好地对侧姿旋转箱体5和翻转安装板9的旋转角度进行控制，增加了接近开关，即一个固定环朝向翻转安装板9的位置上设置有第一接近开关92，侧姿旋转箱体5的前端上设置有与第一接近开关92相应的第一金属接触体93，第一接近开关92与第一金属接触体93的配合为侧姿旋转箱体5的每次旋转确定起始位置；侧姿旋转箱体5的前端上设置有第二接近开关94，翻转安装板9的内侧安装有与第二接近开关94相应的第二金属接触体95，第二接近开关94与第二金属接触体95的配合为翻转安装板9的每次旋转确定起始位置。

在此具体实施例中，该伺服侧姿装置还包括电控器（图中未示出），电控器分别与第一伺服电机2、第二伺服电机4、第一接近开关92和第二接近开关94电连接，电控器分别控制第一伺服电机2、第二伺服电机4、第一接近开关92和第二接近开关94；在此，电控器可采用现有的单片机，也可以采用现有的PLC（可编程控制器），如果采用单片机，则可在单片机内内置计算机编辑的执行程序，可以设定侧姿旋转箱体5和翻转安装板9旋转的具体角度、动作的速度和动作的时间等具体参数，并能驱动第一伺服电机2和第二伺服电机4输出，且能控制第一接近开关92和第二接近开关94。

在此，翻转安装板9上开设了多个安装孔99，可适合各种大小的治具安装；翻转安装板9通过螺接方式可拆卸地组装于第二谐波减速器8的输出端上。

Claims (10)

1.一种伺服侧姿装置，包括机架，其特征在于所述的机架上安装有第一伺服电机、第一谐波减速器、第二伺服电机和侧姿旋转箱体，所述的第一伺服电机与所述的第一谐波减速器连接，所述的第一谐波减速器与所述的侧姿旋转箱体的一侧端固定连接，所述的第二伺服电机连接有第一伞齿轮机构，所述的侧姿旋转箱体内设置有用于与所述的第一伞齿轮机构相配合的第二伞齿轮机构，所述的第二伞齿轮机构连接有第二谐波减速器，所述的第二谐波减速器固定连接有用于安装冶具的翻转安装板；所述的第一伺服电机通过所述的第一谐波减速器后，驱动所述的侧姿旋转箱体在0到180度范围内任意限定旋转角度以所述的第一谐波减速器的输入轴为中心作旋转动作；所述的第二伺服电机通过所述的第一伞齿轮机构和所述的第二伞齿轮机构的配合及所述的第二谐波减速器后，驱动所述的翻转安装板在0到360度范围内任意限定旋转角度以所述的第二谐波减速器的输入轴为中心作旋转动作。

2.根据权利要求1所述的一种伺服侧姿装置，其特征在于所述的第一伺服电机与所述的第一谐波减速器之间设置有第一同步带动机构，所述的第一同步带动机构包括与所述的第一伺服电机的输出轴连接的第一主动带轮、与所述的第一谐波减速器的输入轴连接的第一从动带轮及绕置于所述的第一主动带轮和所述的第一从动带轮上的第一同步带；所述的第二伺服电机与所述的第一伞齿轮机构之间设置有第二同步带动机构，所述的第二同步带动机构包括与所述的第二伺服电机的输出轴连接的第二主动带轮、与所述的第一伞齿轮机构连接的第二从动带轮及绕置于所述的第二主动带轮和所述的第二从动带轮上的第二同步带。

3.根据权利要求2所述的一种伺服侧姿装置，其特征在于所述的第一主动带轮、所述的第一从动带轮、所述的第二主动带轮和所述的第二从动带轮均为同步带轮。

4.根据权利要求2或3所述的一种伺服侧姿装置，其特征在于所述的侧姿旋转箱体具有一个用于置放所述的第二伞齿轮机构的空腔，所述的侧姿旋转箱体的另一侧端开设有与所述的空腔连通且用于供所述的第一伞齿轮机构的部分结构伸入的开口，所述的侧姿旋转箱体的前端开设有与所述的空腔连通且用于供所述的第二谐波减速器的输入轴伸入的通孔。

5.根据权利要求4所述的一种伺服侧姿装置，其特征在于所述的第一伞齿轮机构包括第一传动轴和第一伞齿轮，所述的第一传动轴的一端外同轴套设有用于与所述的机架固定连接的套筒，所述的第一传动轴的一端穿过所述的套筒与所述的第二从动带轮轴接，所述的第一伞齿轮通过键轴接于所述的第一传动轴的另一端上，所述的第一传动轴的另一端穿过所述的开口使所述的第一伞齿轮位于所述的空腔内；所述的第二伞齿轮机构包括第二传动轴和第二伞齿轮，所述的第二伞齿轮通过键轴接于所述的第二传动轴的一端上，所述的第二谐波减速器的输入轴穿过所述的通孔轴接于所述的第二传动轴的另一端上，所述的第二伞齿轮与所述的第一伞齿轮相啮合。

6.根据权利要求5所述的一种伺服侧姿装置，其特征在于所述的机架由前面板、后面板、连接于所述的前面板的顶端与所述的后面板的顶端之间的顶板和连接于所述的前面板的底端与所述的后面板的底端之间的侧姿架组成，所述的第一伺服电机通过第一电机固定板固定连接于所述的前面板的第一侧端和所述的后面板的第一侧端之间，所述的第二伺服电机通过第二电机固定板固定连接于所述的前面板的第二侧端和所述的后面板的第二侧端之间，所述的侧姿架包括基板及对称设置于所述的基板的下方两侧的固定环，所述的基板连接于所述的前面板的底端与所述的后面板的底端之间，所述的第一谐波减速器通过第一减速器固定板固定连接于第一个所述的固定环上，所述的套筒固定连接于第二个所述的固定环上，两个所述的固定环之间的空间构成所述的侧姿旋转箱体的旋转空间。

7.根据权利要求6所述的一种伺服侧姿装置，其特征在于所述的顶板上连接有用于与机械手连接的转接板；所述的前面板、所述的后面板和所述的侧姿架外罩设有外罩。

8.根据权利要求7所述的一种伺服侧姿装置，其特征在于所述的翻转安装板的内侧安装有防撞块，所述的防撞块的自由端朝向所述的侧姿旋转箱体的前端且与所述的侧姿旋转箱体的前端不相接触。

9.根据权利要求8所述的一种伺服侧姿装置，其特征在于一个所述的固定环朝向所述的翻转安装板的位置上设置有第一接近开关，所述的侧姿旋转箱体的前端上设置有与所述的第一接近开关相应的第一金属接触体，所述的第一接近开关与所述的第一金属接触体的配合为所述的侧姿旋转箱体的每次旋转确定起始位置；所述的侧姿旋转箱体的前端上设置有第二接近开关，所述的翻转安装板的内侧安装有与所述的第二接近开关相应的第二金属接触体，所述的第二接近开关与所述的第二金属接触体的配合为所述的翻转安装板的每次旋转确定起始位置。

10.根据权利要求9所述的一种伺服侧姿装置，其特征在于该伺服侧姿装置还包括电控器，所述的电控器分别与所述的第一伺服电机、所述的第二伺服电机、所述的第一接近开关和所述的第二接近开关电连接，所述的电控器分别控制所述的第一伺服电机、所述的第二伺服电机、所述的第一接近开关和所述的第二接近开关。

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