CN205870591U - 一种机械手轴臂机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械手轴臂机构，包括支座、电机组件、第一齿轮箱、机械轴臂、第二齿轮箱、机械手腕及机械头，支座可转动地连接在机械手底座上；第一齿轮箱设置于支座上，第一齿轮箱的内部为空腔结构，该空腔结构内嵌有第一齿轮组件；电机组件固定设置在第一齿轮箱的左侧，电机组件的输出轴向右伸入至第一齿轮箱内；机械轴臂设置于第一齿轮箱的右侧部，第一齿轮箱的左端伸入第一齿轮箱内，并与第一齿轮组件连接；第二齿轮箱设置于机械轴臂的右端，机械轴臂伸入第二齿轮箱内；机械手腕设置于机械轴臂的右端，机械手腕内设有第三齿轮组件。本实用新型结构设计紧凑，集成度高，可实现机械手四个自由度。

Description

一种机械手轴臂机构

技术领域

本实用新型涉及机械手领域，特别指一种机械手轴臂机构。

背景技术

在现今的生活上，科技日新月益的进展之下，机械人手臂与人类的手臂最大区别就在与灵活度与耐力度，也就是机械手的最大优势可以重复做同一动作而永远也不会觉得累；机械手臂的应用也将会越来越广泛，机械手使近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备；机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成，手部是用来抓持工件的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量和材料而又多种结构形式；运动机构，使手部完成各种转动、移动或复合运动来实现规定的动作，改变工件的位置和姿势；控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作，同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制，控制系统的核心通常是有单片机或dsp等微型控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能；目前国内工业自动化发展速度虽然很快，但国内的机械手都普遍存在结构复杂、传动效率低下、控制不稳定、使用寿命不长的特点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种结构设计紧凑，集成度高，可实现机械手四个自由度的机械手轴臂机构。

本实用新型采取的技术方案如下：一种机械手轴臂机构，包括支座、电机组件、第一齿轮箱、机械轴臂、第二齿轮箱、机械手腕及机械头，其中，上述支座可转动地连接在机械手底座上；上述第一齿轮箱设置于支座上，第一齿轮箱的内部为空腔结构，该空腔结构内嵌有第一齿轮组件；上述电机组件固定设置在第一齿轮箱的左侧，电机组件的输出轴向右伸入至第一齿轮箱内，并与第一齿轮组件连接；上述机械轴臂设置于第一齿轮箱的右侧部，第一齿轮箱的左端伸入第一齿轮箱内，并与第一齿轮组件连接，电机组件通过第一齿轮组件驱动机械轴臂转动；上述第二齿轮箱设置于机械轴臂的右端，机械轴臂伸入第二齿轮箱内，并与第二齿轮箱内的第二齿轮组件连接；上述机械手腕设置于机械轴臂的右端，机械手腕内设有第三齿轮组件，第三齿轮组件一端与上述第二齿轮组件连接，另一端分别连接机械手腕及设置于机械手腕右端部的机械头，以分别驱动机械手腕及机械头转动。

优选地，所述的支座下部靠近两侧的位置分别设有转动耳，转动耳与机械手底座可转动连接。

优选地，所述的电机组件包括第一电机、第二电机及第三电机，其中，上述第一电机、第二电机及第三电机的输出轴穿过第一齿轮箱的左侧壁伸入第一齿轮箱内，并与第一齿轮组件连接。

优选地，所述的第一齿轮组件包括第一主动齿轮部件及第一从动齿轮部件，其中第一主动齿轮部件包括分别固定于上述第一电机、第二电机及第三电机输出轴上的第一主动齿轮、第二主动齿轮及第三主动齿轮。

优选地，所述的第一从动齿轮部件包括分别与上述第一主动齿轮、第二主动齿轮及第三主动齿轮啮合连接的第一从动齿轮、第二从动齿轮及第三从动齿轮，第一从动齿轮、第二从动齿轮及第三从动齿轮分别固定于机械轴臂、插设于机械轴臂内的中轴及插设于中轴内的内轴上，以分别带动机械轴臂、中轴及内轴转动。

优选地，所述的机械轴臂的右端连接第二齿轮箱，并带动第二齿轮箱旋转运动；上述中轴及内轴分别插入第二齿轮箱内，并与第二齿轮箱内的第二齿轮组件连接。

优选地，所述的第二齿轮组件包括第二主动齿轮部件及第二从动齿轮部件，其中，第二主动齿轮部件包括分别固定连接在上述中轴及内轴端部的第一主动锥齿轮及第二主动锥齿轮；上述第二从动齿轮部件包括设置于机械手腕上的第一从动锥齿轮及第二从动锥齿轮，第一从动锥齿轮及第二从动锥齿轮分别与上述第一主动锥齿轮及第二主动锥齿轮啮合连接；上述第一从动锥齿轮带动机械手腕旋转，上述第二从动锥齿轮通过第三齿轮组件带动机械头旋转。

优选地，所述的第三齿轮组件包括第一连接轴、第一传动齿轮、第二传动齿轮、第二连接轴、第一传动锥齿轮及第二锥齿轮，其中，上述第一连接轴及第二连接轴的一端分别可转动地连接在机械手腕的侧壁上；第一连接轴的另一端伸入第二齿轮箱内，并固定有上述第二从动锥齿轮，第二从动锥齿轮带动第一连接轴旋转；第二连接轴的外端延伸至机械手腕的另一侧壁，并与该另一侧壁可转动地连接。

优选地，所述的第一传动齿轮及第二传动齿轮分别设置于第一连接轴及第二连接轴上，并相互啮合连接，第一传动齿轮随第一连接轴转动带动第二传动齿轮旋转；上述第一传动锥齿轮设置于第二连接轴上，并随第二连接轴旋转。

优选地，所述的第二传动锥齿轮设置于机械头的左端部，并与第一传动锥齿轮啮合连接，第一传动锥齿轮通过第二传动锥齿轮带动机械头旋转运动。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型针对现有技术存在的缺陷和不足进行改进创新，设计了一种机械手轴臂机构；本实用新型的支座通过连接耳可转动地连接于机械手底座上，实现机械手第一个运动自由度；本实用新型设计一种内部为空腔结构的第一齿轮箱，第一齿轮箱左侧设置三个电机作为动力机构，三电机的输出轴分别插入第一齿轮箱内部，且分别固定有三个主动齿轮；第一齿轮箱右侧设置三个转动轴（机械轴臂、中轴及内轴），三转动轴分别插入第一齿轮箱内，且端部分别固定有三个被动齿轮，三个转动轴采用内外套设结构，有效提升了结构设计紧凑性，主动齿轮与被动齿轮相互啮合，电机的动力通过主动齿轮及被动齿轮传递至三个转动轴，以分别单独带动机械轴臂、中轴及内轴旋转；机械轴臂右端连接第二齿轮箱，并带动第二齿轮箱旋转，实现机械手第二个运动自由度；中轴通过第二齿轮箱内部的第二齿轮组件带动机械手腕转动，实现机械手第三个运动自由度；内轴筒第二齿轮组件及第三齿轮组件带动机械头旋转，实现机械手第三个运动自由度；机械头带动设置于其上的机械手夹爪运动。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图之一。

图2为本实用新型的立体结构示意图之二。

图3为图1中第一齿轮组件的立体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图1至图3所示，本实用新型采取的技术方案如下：一种机械手轴臂机构，包括支座1、电机组件、第一齿轮箱3、机械轴臂0、第二齿轮箱01、机械手腕02及机械头03，其中，上述支座1可转动地连接在机械手底座上；上述第一齿轮箱3设置于支座1上，第一齿轮箱3的内部为空腔结构，该空腔结构内嵌有第一齿轮组件；上述电机组件固定设置在第一齿轮箱3的左侧，电机组件的输出轴向右伸入至第一齿轮箱3内，并与第一齿轮组件连接；上述机械轴臂0设置于第一齿轮箱3的右侧部，第一齿轮箱3的左端伸入第一齿轮箱3内，并与第一齿轮组件连接，电机组件通过第一齿轮组件驱动机械轴臂0转动；上述第二齿轮箱01设置于机械轴臂0的右端，机械轴臂0伸入第二齿轮箱01内，并与第二齿轮箱01内的第二齿轮组件连接；上述机械手腕02设置于机械轴臂0的右端，机械手腕02内设有第三齿轮组件，第三齿轮组件一端与上述第二齿轮组件连接，另一端分别连接机械手腕02及设置于机械手腕02右端部的机械头03，以分别驱动机械手腕02及机械头03转动。

支座1下部靠近两侧的位置分别设有转动耳2，转动耳2与机械手底座可转动连接。

电机组件包括第一电机4、第二电机5及第三电机6，其中，上述第一电机4、第二电机5及第三电机6的输出轴穿过第一齿轮箱3的左侧壁伸入第一齿轮箱3内，并与第一齿轮组件连接。

第一齿轮组件包括第一主动齿轮部件及第一从动齿轮部件，其中第一主动齿轮部件包括分别固定于上述第一电机4、第二电机5及第三电机6输出轴上的第一主动齿轮7、第二主动齿轮8及第三主动齿轮9。

第一从动齿轮部件包括分别与上述第一主动齿轮7、第二主动齿轮8及第三主动齿轮9啮合连接的第一从动齿轮10、第二从动齿轮11及第三从动齿轮12，第一从动齿轮10、第二从动齿轮11及第三从动齿轮12分别固定于机械轴臂0、插设于机械轴臂0内的中轴13及插设于中轴13内的内轴上，以分别带动机械轴臂0、中轴13及内轴转动。

机械轴臂0的右端连接第二齿轮箱01，并带动第二齿轮箱01旋转运动；上述中轴13及内轴分别插入第二齿轮箱01内，并与第二齿轮箱01内的第二齿轮组件连接。

第二齿轮组件包括第二主动齿轮部件及第二从动齿轮部件，其中，第二主动齿轮部件包括分别固定连接在上述中轴13及内轴端部的第一主动锥齿轮14及第二主动锥齿轮15；上述第二从动齿轮部件包括设置于机械手腕02上的第一从动锥齿轮16及第二从动锥齿轮17，第一从动锥齿轮16及第二从动锥齿轮17分别与上述第一主动锥齿轮14及第二主动锥齿轮15啮合连接；上述第一从动锥齿轮16带动机械手腕02旋转，上述第二从动锥齿轮17通过第三齿轮组件带动机械头03旋转。

第三齿轮组件包括第一连接轴、第一传动齿轮18、第二传动齿轮19、第二连接轴20、第一传动锥齿轮21及第二锥齿轮23，其中，上述第一连接轴及第二连接轴20的一端分别可转动地连接在机械手腕02的侧壁上；第一连接轴的另一端伸入第二齿轮箱01内，并固定有上述第二从动锥齿轮17，第二从动锥齿轮17带动第一连接轴旋转；第二连接轴20的外端延伸至机械手腕02的另一侧壁，并与该另一侧壁可转动地连接。

第一传动齿轮18及第二传动齿轮19分别设置于第一连接轴及第二连接轴20上，并相互啮合连接，第一传动齿轮18随第一连接轴转动带动第二传动齿轮19旋转；上述第一传动锥齿轮21设置于第二连接轴20上，并随第二连接轴20旋转。

第二传动锥齿轮22设置于机械头03的左端部，并与第一传动锥齿轮21啮合连接，第一传动锥齿轮21通过第二传动锥齿轮22带动机械头03旋转运动。

进一步，本实用新型设计了一种机械手轴臂机构；本实用新型的支座通过连接耳可转动地连接于机械手底座上，实现机械手第一个运动自由度；本实用新型设计一种内部为空腔结构的第一齿轮箱，第一齿轮箱左侧设置三个电机作为动力机构，三电机的输出轴分别插入第一齿轮箱内部，且分别固定有三个主动齿轮；第一齿轮箱右侧设置三个转动轴（机械轴臂、中轴及内轴），三转动轴分别插入第一齿轮箱内，且端部分别固定有三个被动齿轮，三个转动轴采用内外套设结构，有效提升了结构设计紧凑性，主动齿轮与被动齿轮相互啮合，电机的动力通过主动齿轮及被动齿轮传递至三个转动轴，以分别单独带动机械轴臂、中轴及内轴旋转；机械轴臂右端连接第二齿轮箱，并带动第二齿轮箱旋转，实现机械手第二个运动自由度；中轴通过第二齿轮箱内部的第二齿轮组件带动机械手腕转动，实现机械手第三个运动自由度；内轴筒第二齿轮组件及第三齿轮组件带动机械头旋转，实现机械手第三个运动自由度；机械头带动设置于其上的机械手夹爪运动。

本实用新型的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本实用新型专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本实用新型专利权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种机械手轴臂机构，其特征在于：包括支座（1）、电机组件、第一齿轮箱（3）、机械轴臂（0）、第二齿轮箱（01）、机械手腕（02）及机械头（03），其中，上述支座（1）可转动地连接在机械手底座上；上述第一齿轮箱（3）设置于支座（1）上，第一齿轮箱（3）的内部为空腔结构，该空腔结构内嵌有第一齿轮组件；上述电机组件固定设置在第一齿轮箱（3）的左侧，电机组件的输出轴向右伸入至第一齿轮箱（3）内，并与第一齿轮组件连接；上述机械轴臂（0）设置于第一齿轮箱（3）的右侧部，第一齿轮箱（3）的左端伸入第一齿轮箱（3）内，并与第一齿轮组件连接，电机组件通过第一齿轮组件驱动机械轴臂（0）转动；上述第二齿轮箱（01）设置于机械轴臂（0）的右端，机械轴臂（0）伸入第二齿轮箱（01）内，并与第二齿轮箱（01）内的第二齿轮组件连接；上述机械手腕（02）设置于机械轴臂（0）的右端，机械手腕（02）内设有第三齿轮组件，第三齿轮组件一端与上述第二齿轮组件连接，另一端分别连接机械手腕（02）及设置于机械手腕（02）右端部的机械头（03），以分别驱动机械手腕（02）及机械头（03）转动。

2.根据权利要求1所述的一种机械手轴臂机构，其特征在于：所述的支座（1）下部靠近两侧的位置分别设有转动耳（2），转动耳（2）与机械手底座可转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种机械手轴臂机构，其特征在于：所述的电机组件包括第一电机（4）、第二电机（5）及第三电机（6），其中，上述第一电机（4）、第二电机（5）及第三电机（6）的输出轴穿过第一齿轮箱（3）的左侧壁伸入第一齿轮箱（3）内，并与第一齿轮组件连接。

4.根据权利要求3所述的一种机械手轴臂机构，其特征在于：所述的第一齿轮组件包括第一主动齿轮部件及第一从动齿轮部件，其中第一主动齿轮部件包括分别固定于上述第一电机（4）、第二电机（5）及第三电机（6）输出轴上的第一主动齿轮（7）、第二主动齿轮（8）及第三主动齿轮（9）。

5.根据权利要求4所述的一种机械手轴臂机构，其特征在于：所述的第一从动齿轮部件包括分别与上述第一主动齿轮（7）、第二主动齿轮（8）及第三主动齿轮（9）啮合连接的第一从动齿轮（10）、第二从动齿轮（11）及第三从动齿轮（12），第一从动齿轮（10）、第二从动齿轮（11）及第三从动齿轮（12）分别固定于机械轴臂（0）、插设于机械轴臂（0）内的中轴（13）及插设于中轴（13）内的内轴上，以分别带动机械轴臂（0）、中轴（13）及内轴转动。

6.根据权利要求5所述的一种机械手轴臂机构，其特征在于：所述的机械轴臂（0）的右端连接第二齿轮箱（01），并带动第二齿轮箱（01）旋转运动；上述中轴（13）及内轴分别插入第二齿轮箱（01）内，并与第二齿轮箱（01）内的第二齿轮组件连接。

7.根据权利要求6所述的一种机械手轴臂机构，其特征在于：所述的第二齿轮组件包括第二主动齿轮部件及第二从动齿轮部件，其中，第二主动齿轮部件包括分别固定连接在上述中轴（13）及内轴端部的第一主动锥齿轮（14）及第二主动锥齿轮（15）；上述第二从动齿轮部件包括设置于机械手腕（02）上的第一从动锥齿轮（16）及第二从动锥齿轮（17），第一从动锥齿轮（16）及第二从动锥齿轮（17）分别与上述第一主动锥齿轮（14）及第二主动锥齿轮（15）啮合连接；上述第一从动锥齿轮（16）带动机械手腕（02）旋转，上述第二从动锥齿轮（17）通过第三齿轮组件带动机械头（03）旋转。

8.根据权利要求7所述的一种机械手轴臂机构，其特征在于：所述的第三齿轮组件包括第一连接轴、第一传动齿轮（18）、第二传动齿轮（19）、第二连接轴（20）、第一传动锥齿轮（21）及第二锥齿轮（23），其中，上述第一连接轴及第二连接轴（20）的一端分别可转动地连接在机械手腕（02）的侧壁上；第一连接轴的另一端伸入第二齿轮箱（01）内，并固定有上述第二从动锥齿轮（17），第二从动锥齿轮（17）带动第一连接轴旋转；第二连接轴（20）的外端延伸至机械手腕（02）的另一侧壁，并与该另一侧壁可转动地连接。

9.根据权利要求8所述的一种机械手轴臂机构，其特征在于：所述的第一传动齿轮（18）及第二传动齿轮（19）分别设置于第一连接轴及第二连接轴（20）上，并相互啮合连接，第一传动齿轮（18）随第一连接轴转动带动第二传动齿轮（19）旋转；上述第一传动锥齿轮（21）设置于第二连接轴（20）上，并随第二连接轴（20）旋转。

10.根据权利要求9所述的一种机械手轴臂机构，其特征在于：所述的第二传动锥齿轮（22）设置于机械头（03）的左端部，并与第一传动锥齿轮（21）啮合连接，第一传动锥齿轮（21）通过第二传动锥齿轮（22）带动机械头（03）旋转运动。