CN203862464U - 一种六自由度机械手 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种六自由度机械手，包括腰部回转驱动装置、大臂驱动装置、小臂驱动装置、手腕部驱动装置和机架等5个部分组成。腰部回转驱动装置位于设备最下方，手腕部驱动装置位于设备最上方，大臂驱动装置和小臂驱动装置位于设备中部。各驱动装置的所有部件均通过螺栓固定连接在机架上，腰部回转驱动装置的回转电机通过联轴器、谐波齿轮减速器、链传动及锥齿轮传动与腰部实现驱动连接；大臂驱动装置的大臂俯仰电机通过同步带传动及谐波齿轮减速器与大臂实现驱动连接；小臂驱动装置的小臂俯仰电机通过同步带传动、减速器及联轴器与小臂实现驱动连接；手腕部驱动装置的手腕回转电机通过V带传动及锥齿轮传动与手腕实现驱动连接，手腕偏转电机通过减速器、直齿轮、锥齿轮传动与手腕实现驱动连接，手腕俯仰电机通过V带传动及锥齿轮与手腕实现驱动连接。本实用新型具有自由度多，动作灵活、范围广、自动化程度高等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种六自由度机械手，具体是一种用于实现喷漆工艺自动化、提高产品质量、减轻工人劳动强度的六自由度机械手，对提升各种喷漆工作水平、减少油漆对人体的危害、提高人口健康、公共安全及劳动生产率等具有重要意义。
背景技术
喷漆机械手在国外的使用可以追溯到20世纪中叶，但在国内使用时普遍存在产品消化难、维修难、升级难等问题。而国内自主研发的和生产的喷漆机械手一般工作不够稳定，重复精度低，使用寿命短，自由度少且喷涂质量不理想，至今还未成功应用于汽车车身喷涂生产线。目前国内使用喷漆机械手的汽车制造厂家等类似企业基本上都是采用国外的喷涂机器人，其中很多是照搬国外整条生产线，从而难以真正发挥设备的作用，也有少数厂家采用人工半自动喷漆，喷涂产品的质量难以保证，工人劳动强度大，而且涂料对人体健康有很大的损害，因而开发适合于国内生产实际的高精度、自动化程度高的六自由度机械手显得非常迫切和必要。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种自由度多，动作灵活、范围广、自动化程度高的六自由度机械手。
本实用新型采用的技术方案是：提供一种六自由度机械手，包括腰部回转驱动装置、大臂驱动装置、小臂驱动装置、手腕部驱动装置和机架等5个部分组成。腰部回转驱动装置位于设备最下方，手腕部驱动装置位于设备最上方，大臂驱动装置和小臂驱动装置位于设备中部。各驱动装置的所有部件均通过螺栓固定连接在机架上，腰部回转驱动装置的回转电机通过联轴器、谐波齿轮减速器、链传动及锥齿轮传动与腰部实现驱动连接；大臂驱动装置的大臂俯仰电机通过同步带传动及谐波齿轮减速器与大臂实现驱动连接；小臂驱动装置的小臂俯仰电机通过同步带、减速器及联轴器与小臂实现驱动连接；手腕部驱动装置的手腕回转电机通过V带传动及锥齿轮与手腕实现驱动连接，手腕偏转电机通过减速器及直齿轮、锥齿轮传动与手腕实现驱动连接，手腕俯仰电机通过V带传动及锥齿轮与手腕实现驱动连接。
本实用新型的技术效果在于：本实用新型可应用于实现喷漆工艺自动化，达到提高产品质量、减轻工作劳动强度的目的，具有自由度多，动作灵活、范围广、自动化程度高等特点，可应用于汽车车身喷涂生产线的生产过程，也可在其他工业产品外壳喷漆生产工艺等领域进行推广。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型的结构图。
图中各附图标记对应的技术特征为：1.机架，2.回转电机，3.联轴器，4.谐波齿轮减速器Ⅰ，5.链传动，6.锥齿轮传动Ⅰ，7. 大臂俯仰电机，8.同步带传动Ⅰ，9.谐波齿轮减速器Ⅱ，10. 小臂俯仰电机，11.同步带传动Ⅱ，12.减速器Ⅰ，13.手腕回转电机，14.V带传动Ⅰ，15.锥齿轮传动Ⅱ，16. 锥齿轮传动Ⅲ，17.直齿轮传动，18. V带传动Ⅱ，19. 减速器Ⅱ，20. 手腕俯仰电机，21. 手腕偏转电机。
具体实施方式
参见图1，是本实用新型的结构图，这种六自由度机械手由包括腰部回转驱动装置、大臂驱动装置、小臂驱动装置、手腕部驱动装置和机架等5个部分组成。腰部回转驱动装置位于设备最下方，手腕部驱动装置位于设备最上方，大臂驱动装置和小臂驱动装置位于设备中部。各驱动装置的所有部件均通过螺栓固定连接在机架上，腰部回转驱动装置的回转电机通过联轴器、谐波齿轮减速器、链传动及锥齿轮传动与腰部实现驱动连接；大臂驱动装置的大臂俯仰电机通过同步带传动及谐波齿轮减速器与大臂实现驱动连接；小臂驱动装置的小臂俯仰电机通过同步带、减速器及联轴器与小臂实现驱动连接；手腕部驱动装置的手腕回转电机通过V带传动及锥齿轮与手腕实现驱动连接，手腕偏转电机通过减速器及直齿轮、锥齿轮传动与手腕实现驱动连接，手腕俯仰电机通过V带传动及锥齿轮与手腕实现驱动连接；腰部回转驱动装置包括回转电机（2）、联轴器（3）、谐波齿轮减速器（4）、链传动（5）和锥齿轮传动Ⅰ（6），其中回转电机（2）、谐波齿轮减速器（4）、链传动（5）的链轮和锥齿轮传动Ⅰ（6）均通过螺栓固定连接在机架（1）上，联轴器（3）两端分别与回转电机（2）、谐波齿轮减速器（4）相连接，链传动（5）通过齿轮轴与锥齿轮传动Ⅰ（6）相连接，由回转电机（2）输出的动力传递到锥齿轮传动Ⅰ（6）上，带动腰部实现回转运动；大臂驱动装置包括大臂俯仰电机（7）、同步带传动Ⅰ（8）和谐波齿轮减速器Ⅱ（9），其中大臂俯仰电机（7）和谐波齿轮减速器Ⅱ（9）均通过螺栓固定连接在机架（1）上，大臂俯仰电机（7）的输出轴与同步带传动Ⅰ（8）的带轮相连接，并通过谐波齿轮减速器Ⅱ（9）输出动力，带动大臂俯仰运动；小臂驱动装置包括小臂俯仰电机（10）、同步带传动Ⅱ（11）和减速器Ⅰ（12），其中小臂俯仰电机（10）和减速器Ⅰ（12）均通过螺栓固定连接在机架（1）上，小臂俯仰电机（10）的输出轴与带轮相连接，并通过减速器Ⅰ（12）输出动力，带动小臂俯仰运动。
下面对本实用新型的工作过程进一步进行说明。
如图1所示，本实用新型涉及的一种六自由度机械手由腰部回转驱动装置、大臂驱动装置、小臂驱动装置、手腕部驱动装置和机架等5个部分组成。工作过程中大臂、小臂、腰部、腕部俯仰均装有行程开关起到限位保护、控制行程的作用，共有4对，分别是腰部行程开关（SQ1、SQ2）、小臂行程开关（SQ3、SQ4）、大臂行程开关（SQ5、SQ6）、腕部俯仰行程开关（SQ7、SQ8）。
工作时，首先通过检测元件接近开关检测到有工件放入工作台→手腕回转电机（13）、手腕偏转电机（21）、手腕俯仰电机（20）分别实现手腕的回转、偏转和俯仰动作实现喷漆头动作，喷漆同时使回转电机（2）实现腰部顺时钟回转→达到行程开关SQ1后，回转电机（2）实现腰部逆时钟回转，手腕部的上述动作继续保持→回转达到SQ2后，喷漆、手腕部动作停止→小臂俯仰电机（10）实现小臂向下回转0.1s→继续使回转电机（2）循环执行腰部逆时钟回转与手腕部动作直到小臂俯仰向下达到行程开关SQ4→小臂停止回转，喷漆、手腕部动作停止→大臂俯仰电机（7）实现大臂向下回转0.1s→回转电机（2）继续循环执行腰部逆时钟回转与手腕部动作直到大臂俯仰向下达到行程开关SQ6，喷漆、手腕部回转停止→大臂俯仰电机（7）实现大臂俯仰向上回转，达到行程开关SQ5→小臂俯仰电机（10）实现小臂俯仰向上回转，达到行程开关SQ3→回转电机（2）使腰部逆时钟回转，达到行程开关SQ2，此时就完成了一个自动程序的工作循环。
Claims (4)
1.一种六自由度机械手，包括腰部回转驱动装置、大臂驱动装置、小臂驱动装置、手腕部驱动装置和机架等5个部分组成；腰部回转驱动装置位于设备最下方，手腕部驱动装置位于设备最上方，大臂驱动装置和小臂驱动装置位于设备中部；各驱动装置的所有部件均通过螺栓固定连接在机架上，腰部回转驱动装置的回转电机通过联轴器、谐波齿轮减速器、链传动及锥齿轮传动与腰部实现驱动连接；大臂驱动装置的大臂俯仰电机通过同步带传动及谐波齿轮减速器与大臂实现驱动连接；小臂驱动装置的小臂俯仰电机通过同步带、减速器及联轴器与小臂实现驱动连接；手腕部驱动装置的手腕回转电机通过V带传动及锥齿轮与手腕实现驱动连接，手腕偏转电机通过减速器及直齿轮、锥齿轮传动与手腕实现驱动连接，手腕俯仰电机通过V带传动及锥齿轮与手腕实现驱动连接。
2.根据权利要求1所述的一种六自由度机械手，其特征在于：所述的腰部回转驱动装置包括回转电机（2）、联轴器（3）、谐波齿轮减速器（4）、链传动（5）和锥齿轮传动Ⅰ（6），其中回转电机（2）、谐波齿轮减速器（4）、链传动（5）的链轮和锥齿轮传动Ⅰ（6）均通过螺栓固定连接在机架（1）上，联轴器（3）两端分别与回转电机（2）、谐波齿轮减速器（4）相连接，链传动（5）通过齿轮轴与锥齿轮传动Ⅰ（6）相连接，由回转电机（2）输出的动力传递到锥齿轮传动Ⅰ（6）上，带动腰部实现回转运动。
3.根据权利要求1所述的一种六自由度机械手，其特征在于：所述的大臂驱动装置包括大臂俯仰电机（7）、同步带传动Ⅰ（8）和谐波齿轮减速器Ⅱ（9），其中大臂俯仰电机（7）和谐波齿轮减速器Ⅱ（9）均通过螺栓固定连接在机架（1）上，大臂俯仰电机（7）的输出轴与同步带传动Ⅰ（8）的带轮相连接，并通过谐波齿轮减速器Ⅱ（9）输出动力，带动大臂俯仰运动。
4.根据权利要求1所述的一种六自由度机械手，其特征在于：所述的小臂驱动装置包括小臂俯仰电机（10）、同步带传动Ⅱ（11）和减速器Ⅰ（12），其中小臂俯仰电机（10）和减速器Ⅰ（12）均通过螺栓固定连接在机架（1）上，小臂俯仰电机（10）的输出轴与带轮相连接，并通过减速器Ⅰ（12）输出动力，带动小臂俯仰运动。
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| JPWO2016185512A1 (ja) * | 2015-05-15 | 2018-03-01 | 富士機械製造株式会社 | アームロボット |
| CN108032278A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-05-15 | 天津城建大学 | 基于智能机械手臂的六自由度全方位搬运机器人 |
| CN108214541A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-06-29 | 杭州娃哈哈精密机械有限公司 | 一种机械臂的肩关节 |
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| CN108032278B (zh) * | 2018-01-18 | 2024-01-26 | 天津城建大学 | 基于智能机械手臂的六自由度全方位搬运机器人 |
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