CN205271997U - 一种水平四关节机械手 - Google Patents

Abstract

本新型公开一种水平四关节机械手,包括底座,底座通过减速旋转装置与第一旋转臂转动连接,减速旋转装置带动第一旋转臂绕底座在水平面内转动,第一旋转臂上设ZR轴组件,该ZR轴组件末端位置设连接组件,使其与第一旋转臂嵌套连接,并由设置在第一旋转臂中的直线传动副结构驱动,沿第一旋转臂的径向方向前后移动,连接组件下端设输出组件,该输出组件贯穿第一旋转臂及连接组件与ZR轴组件连接,在ZR轴组件的驱动装置带动下,在竖直方向上升降及绕输出组件中轴旋转。本新型的水平四关节机械手解决现有水平四关节机械手造价成本高且使用效果差的问题，本新型的四关节机械手降低了水平四关节机械手的成本、改善水平四关节机械手的使用效果。

Description

一种水平四关节机械手

技术领域

本实用新型涉及工业机器人领域，尤其是一种水平四关节机械手。

背景技术

水平多关节机械手在工业行业中精准作业的必要的设备之一，利用水平多关节机械手实现水平以及竖直方向的精准抓举转运，在产线作业中尤其适用。但现行水平四关节机械手的设计采用的是双臂水平旋转运动叠加，而旋转关节一般需要采用谐波减速器。如此，存在以下不足：

一是，一台水平四关节机械手就需用两套谐波减速器，对于谐波减速器来说，其装配要求极高，生产成本高，装配在水平四关节机械手上会使水平机械手的生产设计成本增加;

二是，现有谐波减速器生产技术不成熟，其产品质量不高，如此会造成使用双臂水平旋转运动的水平四关节机械手的品质不高，往往会因为谐波减速器的品质影响到水平四关节机械手的使用;

三是，采用两套谐波减速器的水平四关节机械手的第一旋转臂还存在刚性问题，在第一旋转臂前端安装旋转关节，旋转关节自重以及旋转震动会造成第一旋转臂前端刚性不足，产生向下形变，而影响水平四关节机械手的运动轨迹，从而影响水平四关节机械手的使用性能;

因此，上述问题是亟需解决的问题。

实用新型内容

本新型要解决的技术问题是针对现有设计中存在的缺陷，提供一种水平四关节机械手，解决现有水平四关节机械手造价成本高且使用效果差的问题，本新型的四关节机械手降低了水平四关节机械手的成本、改善水平四关节机械手的使用效果。

为克服现有技术中存在的缺陷，本新型采取的技术方案如下：一种水平四关节机械手,包括底座,所述底座通过减速旋转装置与第一旋转臂转动连接,减速旋转装置带动第一旋转臂绕底座在水平面内转动,所述第一旋转臂上设ZR轴组件,该ZR轴组件末端位置设连接组件,使其与所述第一旋转臂嵌套连接,并由设置在所述第一旋转臂中的直线传动副结构驱动,沿所述第一旋转臂的径向方向前后移动,所述连接组件下端设输出组件,该输出组件贯穿所述第一旋转臂及连接组件与所述ZR轴组件连接,在所述ZR轴组件的驱动装置带动下,在竖直方向上升降及绕输出组件中轴旋转。

作为对上述技术方案的进一步阐述：

在上述技术方案中,所述直线传动副结构为滚珠丝杆螺母传动副或滚珠花键传动副或同步带传动副或齿轮齿条传动副或直线电机传动副结构。

在上述技术方案中,所述滚珠丝杆螺母传动副包括直线导轨、主滚珠丝杆、从滚珠丝杆及轴承座;所述主滚珠丝杆和从滚珠丝杆沿所述第一旋转臂径向方向设置,且所述主滚珠丝杆与驱动其转动第二驱动装置连接;在所述第一旋转臂径向方向的两侧面设有两所述直线导轨，且两所述直线导轨与所述主滚珠丝杆及从滚珠丝杆保持平行;所述连接组件的连接座穿设在所述主滚珠丝杆和所述从滚珠丝杆上,并且置于两直线导轨之间,能沿两直线导轨移动;所述主滚珠丝杆带动所述连接座相对所述直线导轨滑动,从而带动所述ZR轴组件沿所述第一旋转臂径向方向移动。进一步,所述第二驱动装置为电机或马达。

在上述技术方案中,所述同步带传动副包括主同步轮、从同步轮、同步带及导轨;所述主同步轮与第三驱动装置连接,由该第三驱动装置提供所述主同步轮转动的动力；所述主同步轮与所述从同步轮通过同步带连接;在所述第一旋转臂径向方向的两侧面设有两所述导轨,所述连接组件的连接座固定于所述同步带上,所述连接座随所述同步带移动而沿所述第一旋转臂径向方向移动,且所述连接座还与所述导轨活动连接，在所述连接座沿所述第一旋转臂径向方向移动时,所述连接座在所述导轨上滑动；所述第三驱动装置驱动所述主同步转动，从而使所述同步带携带所述连接座移动,从而带动所述ZR轴组件沿所述第一旋转臂径向方向移动。进一步，所述第三驱动装置为电机。

在上述技术方案中, 所述ZR轴组件还包括滚珠丝杆和滚珠花键,所述滚珠丝杆与滚珠花键并行连接,滚珠花键连接所述输出组件,所述驱动装置驱动滚珠丝杆转动,带动与滚珠丝杆连接的滚珠花键垂直运动,所述驱动装置带动所述滚珠花键水平旋转,从而使所述输出组件在竖直方向上升降及绕输出组件中轴旋转。进一步，所述驱动装置为减速电机。

在上述技术方案中，所述减速旋转装置为谐波减速机或行星减速机。

在上述技术方案中，所述第一旋转臂上匹配所述输出组件贯穿位置还设置有防尘带。

本新型的有益效果在于:一是，本新型的四关节机械手第一臂通过一套谐波减速器机构（或行星减速的机构）来连接底座,作为旋转运动臂，减少了谐波减速机的台数，节约生产及设计成本；二是,设置ZR轴组件,并由旋转运动臂中的直线传动副驱动，实现在旋转运动臂上直线移动，替代原有水平四关节第二臂，避免因采用双旋转臂而引出的第一旋转臂末端刚性不足的问题，机械手转动平稳；三是,水平旋转及直线平移的运动,替代原有双臂旋转叠加，运动区域不变,设计精简，加工制造工艺简化，成本低，合成运动简单;四是，直线传动副采用多种传动副，匹配不同的需求，使用范围广。

附图说明

图1是本新型立体结构示意图。

图2是本新型采用同步带传动副的结构示意图。

图3是本新型采用滚珠丝杆螺母传动副的剖面示意图,a图为第一旋转臂的正面剖面图，b图为第一旋转臂的横切剖面图。

图4是本新型机械手工作区域示意图。

图中1.底座，2.减速旋转装置，3.第一旋转臂，4.ZR轴组件，5.输出组件，6.连接组件，7.直线导轨，8.从同步轮，9.同步带，10.连接座，11.主同步轮，12.第三驱动装置，13.导轨，14.第二驱动装置，15.从滚珠丝杆，16.主滚珠丝杆，17.轴承座。

具体实施方式

为了使本新型的目的、技术方案及优点更加清明明白，以下结合附图及实施例对本新型作进一步详细的说明。

图1-4示意了本新型的具体实施例，参考附图1-4，一种水平四关节机械手,包括底座1,所述底座1通过减速旋转装置2与第一旋转臂3转动连接,减速旋转装置2带动第一旋转臂3绕底座1在水平面内转动,所述第一旋转臂3上设ZR轴组件4,该ZR轴组件4末端位置设连接组件6,使其与所述第一旋转臂3嵌套连接,并由设置在所述第一旋转臂3中的直线传动副结构驱动,沿所述第一旋转臂3的径向方向前后移动,所述连接组件6下端设输出组件5,该输出组件5贯穿所述第一旋转臂3及连接组件6与所述ZR轴组件4连接,在所述ZR轴组件4的驱动装置带动下,在竖直方向上升降及绕输出组件5中轴旋转；所述第一旋转臂3上匹配所述输出组件5贯穿位置还设置有防尘带。需要说明的是，所谓输出组件5是指一连接轴,由该输出组件5连接用于不同的功能的工具，如电动螺丝批、烙铁、抓手等。

参考附图4，减速旋转装置2驱动第一旋转臂3转动，且第一旋转臂3作用的范围一其初始位置为轴，能顺时针或逆时针旋转140°,而ZR轴组件4带动输出组件5的工作范围以底座1中心为圆心，半径为∅800MM～∅1600MM的区域内。当然，该区域可以还比例扩大。

其中,所述直线传动副结构包含有滚珠丝杆螺母传动副、滚珠花键传动副、同步带9传动副、齿轮齿条传动副、直线电机传动副结构其中一种;设置多种直线传动副结构，适应不同的需求。

其中，参考附图3，所述滚珠丝杆螺母传动副包括直线导轨7、主滚珠丝杆16、从滚珠丝杆15及轴承座17;所述主滚珠丝杆16和从滚珠丝杆15沿所述第一旋转臂3径向方向设置,且所述主滚珠丝杆16与驱动其转动第二驱动装置14连接;在所述第一旋转臂3径向方向的两侧面设有两所述直线导轨7，且两所述直线导轨7与所述主滚珠丝杆16及从滚珠丝杆15保持平行;所述连接组件6的连接座10穿设在所述主滚珠丝杆16和所述从滚珠丝杆15上,并且置于两直线导轨7之间,能沿两直线导轨7移动;所述主滚珠丝杆16带动所述连接座10相对所述直线导轨7滑动,从而带动所述ZR轴组件4沿所述第一旋转臂3径向方向移动;而所述第二驱动装置14优选电机或马达。

其中，参考附图2，所述同步带9传动副包括主同步轮11、从同步轮8、同步带9及导轨13;所述主同步轮11与第三驱动装置12连接,由该第三驱动装置12提供所述主同步轮11转动的动力；所述主同步轮11与所述从同步轮8通过同步带9连接;在所述第一旋转臂3径向方向的两侧面设有两所述导轨13,所述连接组件6的连接座10固定于所述同步带9上,所述连接座10随所述同步带9移动而沿所述第一旋转臂3径向方向移动,且所述连接座10还与所述导轨13活动连接，在所述连接座10沿所述第一旋转臂3径向方向移动时,所述连接座10在所述导轨13上滑动；所述第三驱动装置12驱动所述主同步轮11转动，从而使所述同步带9携带所述连接座10移动,从而带动所述ZR轴组件4沿所述第一旋转臂3径向方向移动，而所述第三驱动装置12为电机。

其中，所述ZR轴组件4还包括滚珠丝杆和滚珠花键,所述滚珠丝杆与滚珠花键并行连接,滚珠花键连接所述输出组件5,所述驱动装置驱动滚珠丝杆转动,带动与滚珠丝杆连接的滚珠花键垂直运动,所述驱动装置带动所述滚珠花键水平旋转,从而使所述输出组件5在竖直方向上升降及绕输出组件5中轴旋转；所述驱动装置为减速电机。

其中，所述减速旋转装置2为谐波减速机或行星减速机。

以上所述并非对本新型的技术范围作任何限制，凡依据本新型技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本新型的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种水平四关节机械手,其特征在于: 包括底座,所述底座通过减速旋转装置与第一旋转臂转动连接,减速旋转装置带动第一旋转臂绕底座在水平面内转动,所述第一旋转臂上设ZR轴组件,该ZR轴组件末端位置设连接组件,使其与所述第一旋转臂嵌套连接,并由设置在所述第一旋转臂中的直线传动副结构驱动,沿所述第一旋转臂的径向方向前后移动,所述连接组件下端设输出组件,该输出组件贯穿所述第一旋转臂及连接组件与所述ZR轴组件连接,在所述ZR轴组件的驱动装置带动下,在竖直方向上升降及绕输出组件中轴旋转。

2.根据权利要求1所述的一种水平四关节机械手,其特征在于：所述直线传动副结构为滚珠丝杆螺母传动副或滚珠花键传动副或同步带传动副或齿轮齿条传动副或直线电机传动副结构。

3.根据权利要求2所述的一种水平四关节机械手,其特征在于：所述滚珠丝杆螺母传动副包括直线导轨、主滚珠丝杆、从滚珠丝杆及轴承座;所述主滚珠丝杆和从滚珠丝杆沿所述第一旋转臂径向方向设置,且所述主滚珠丝杆与驱动其转动第二驱动装置连接;在所述第一旋转臂径向方向的两侧面设有两所述直线导轨，且两所述直线导轨与所述主滚珠丝杆及从滚珠丝杆保持平行;所述连接组件的连接座穿设在所述主滚珠丝杆和所述从滚珠丝杆上,并且置于两直线导轨之间,能沿两直线导轨移动;所述主滚珠丝杆带动所述连接座相对所述直线导轨滑动,从而带动所述ZR轴组件沿所述第一旋转臂径向方向移动。

4.根据权利要求3所述的一种水平四关节机械手,其特征在于：所述第二驱动装置为电机。

5.根据权利要求2所述的一种水平四关节机械手,其特征在于：所述同步带传动副包括主同步轮、从同步轮、同步带及导轨;所述主同步轮与第三驱动装置连接,由该第三驱动装置提供所述主同步轮转动的动力；所述主同步轮与所述从同步轮通过同步带连接;在所述第一旋转臂径向方向的两侧面设有两所述导轨,所述连接组件的连接座固定于所述同步带上,所述连接座随所述同步带移动而沿所述第一旋转臂径向方向移动,且所述连接座还与所述导轨活动连接，在所述连接座沿所述第一旋转臂径向方向移动时,所述连接座在所述导轨上滑动；所述第三驱动装置驱动所述主同步转动，从而使所述同步带携带所述连接座移动,从而带动所述ZR轴组件沿所述第一旋转臂径向方向移动。

6.根据权利要求5所述的一种水平四关节机械手,其特征在于：所述第三驱动装置为电机。

7.根据权利要求1所述的一种水平四关节机械手,其特征在于:所述ZR轴组件还包括滚珠丝杆和滚珠花键,所述滚珠丝杆与滚珠花键并行连接,滚珠花键连接所述输出组件,所述驱动装置驱动滚珠丝杆转动,带动与滚珠丝杆连接的滚珠花键垂直运动,所述驱动装置带动所述滚珠花键水平旋转,从而使所述输出组件在竖直方向上升降及绕输出组件中轴旋转。

8.根据权利要求1所述的一种水平四关节机械手,其特征在于:所述驱动装置为减速电机。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种水平四关节机械手,其特征在于：所述减速旋转装置为谐波减速机或行星减速机。

10.根据权利要求1-8任意一项所述的一种水平四关节机械手,其特征在于：所述第一旋转臂上匹配所述输出组件贯穿位置还设置有防尘带。