CN206326592U - 一种具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手，其包括第一减速机、第二减速机、大臂、小臂以及固定在所述小臂末端的旋转直线运动模组，所述旋转直线运动模组包括位于所述小臂末端的花键螺杆、与所述花键螺杆配合传动的旋转螺母、固定在所述旋转螺母下方的第一齿轮、套设在所述花键螺杆上且位于所述旋转螺母下方的花键外筒以及固定在所述花键外筒上方的第二齿轮，所述小臂上固定有驱动所述第一齿轮旋转的第三驱动件、驱动所述第二齿轮旋转的第四驱动件。本实用新型结构简单，在减少轴数量的同时实现了运动末端的直线、旋转以及螺旋运动动作，使得整体结构轻量化。
Description
【技术领域】
本实用新型属于自动化技术领域，特别是涉及一种具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手。
【背景技术】
随着经济的不断发展及科学技术的不断进步，为企业的发展提供强有力的经济及技术支柱，促使企业朝智能化及高集成化等的方向迈进，而机械手就是企业所研发的智能化的产品中一种。为了减轻操作人员的负担，或者替代操作人员进行危险作业，都离不开机械手的应用。通过机械手去替代操作人员的操作，因而达到提高效果或保护操作人员的目的，因此使得机械手在自动化生产的场合得到广泛地应用。对于机械手来说，由于它通过模仿人手的结构而具有人手的运动功能，故机械手是包含众多的驱动装置。目前市场上机械手使用的减速机大多数谐波减速机，只能载重3.5KG，高度旋转时会承受不良。对于能做四轴运动的现有机械手来说，由于其各驱动装置设置不合理，故存在结构复杂、运动不平稳及运动精度低下的缺陷，从而不利于现有的机械手适应于工艺要求高的场合。
现有技术中的机械手的运动末端具有采用滚珠丝杆与滚珠螺杆花键同时使用的结构，此设计需要占用较大的空间；也有采用滚珠与气缸配合使用的，此设计需要配置气压，也需占用较大空间，且外加气压装置。
因此，有必要提供一种新的具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手来解决上述问题。
【实用新型内容】
本实用新型的主要目的在于提供一种具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手，结构简单，在减少轴数量的同时实现了运动末端的直线、旋转以及螺旋运动动作，使得整体结构轻量化。
本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手，其包括第一减速机、第二减速机、大臂、小臂以及固定在所述小臂末端的旋转直线运动模组，所述旋转直线运动模组包括位于所述小臂末端的花键螺杆、与所述花键螺杆配合传动的旋转螺母、固定在所述旋转螺母下方的第一齿轮、套设在所述花键螺杆上且位于所述旋转螺母下方的花键外筒以及固定在所述花键外筒上方的第二齿轮，所述小臂上固定有驱动所述第一齿轮旋转的第三驱动件、驱动所述第二齿轮旋转的第四驱动件。
进一步的，所述第三驱动件与所述第一齿轮通过皮带传动连接，所述第四驱动件与所述第二齿轮通过皮带传动连接。
进一步的，还包括底座、固定在所述底座上的第一驱动件、固定在所述大臂末端的第二驱动件以及固定在所述小臂上方且包裹住所述旋转直线运动模组的小臂壳体。
进一步的，所述第一减速机连接在所述第一驱动件的旋转端，所述第二减速机连接在所述第二驱动件的旋转端，所述大臂固定在所述第一减速机的旋转端，所述小臂固定在所述第二减速机的旋转端。
进一步的，所述小臂末端设置有第一通孔，所述花键螺杆穿过所述第一通孔。
进一步的，：所述小臂围绕所述第一通孔周边设置有凸起，所述花键外筒承载于所述凸起上。
进一步的，所述凸起表面固定有支撑柱，所述支撑柱上方设置有固定在所述支撑柱上的盖板。
进一步的，所述旋转螺母包括螺母内圈以及与所述螺母内圈可进行相对转动的螺母外圈，所述螺母外圈与所述盖板固定连接，所述第一齿轮固定在所述螺母内圈上。
进一步的，所述花键外筒包括外筒内圈以及与所述外筒内圈可进行相对转动的外筒外圈，所述外筒外圈与所述凸起固定连接，所述第二齿轮固定在所述外筒内圈上。
与现有技术相比，本实用新型一种具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手的有益效果在于：结构简单，在减少轴数量的同时实现了运动末端的直线、旋转以及螺旋运动动作，使得整体结构轻量化。具体的，仅用一根花键螺杆以及配合旋转螺母与花键外筒，便可实现机械手末端所需的所有运动，包括直线上下运动、旋转运动以及螺旋运动，一方面结构简单，节省材料；另一方面减小了整个装置的体积与重量，有效的改善空间与安装重量问题，使得使用范围更广。
【附图说明】
图1为本实用新型实施例的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的剖视结构示意图；
图3为本实用新型实施例中旋转直线运动模组与小臂的剖视结构示意图；
图4为本实用新型实施例中小臂壳体的结构示意图；
图5为本实用新型实施例中小臂壳体内热量的流动路径示意图；
图6为本实用新型实施例安装状态示意图之一；
图7为本实用新型实施例安装状态示意图之二；
图中数字表示：
100具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手；1底座，11第一安装板，12第二安装板；2第一驱动件；3第一减速机；4大臂；5第二驱动件；6第二减速机；7小臂，71第一通孔，72凸起，73支撑柱，74盖板；8旋转直线运动模组，81第三驱动件，82第四驱动件，83花键螺杆，84旋转螺母，85第一齿轮，86花键外筒，87第二齿轮；9小臂壳体，91台阶面，92斜坡面，93第一排气口，94第二排气口，95第二通孔，96第三通孔。
【具体实施方式】
实施例：
请参照图1-图7，本实施例为具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手100，其包括底座1、固定在底座1上的第一驱动件2、受第一驱动件2驱动进行旋转的第一减速机3、固定在第一减速机3旋转端的大臂4、固定在大臂4末端的第二驱动件5、受第二驱动件5驱动进行旋转的第二减速机6、固定在第二减速机6旋转端的小臂7、固定在小臂7末端的旋转直线运动模组8以及固定在小臂7上方且包裹住旋转直线运动模组8的小臂壳体9。
底座1呈L型且包括第一安装板11以及与第一安装板11垂直设置的第二安装板12。第一安装板11与第二安装板12的四周边缘均布设置有若干安装孔。将底座设置成L型，能够灵活的根据客户的工作环境需求进行正安装或反安装，也可将多个本实施例安装在同一个机构上使用，使得安装方便灵活通用。
大臂4与小臂7均水平设置且进行水平面的旋转运动。
第一减速机与第二减速机均为RV减速机，其能够实现高负荷、高转速下运动的稳定性，且RV减速机的体积相比于谐波减速机的体积较小，有助于缩小机械手的整体空间体积，可提高适用范围。在轴与轴臂之间的关节处采用RV减速机来承受旋转时的扭力，使得运转时不会产生晃动，保证了运动稳定性。
小臂7末端设置有第一通孔71。
旋转直线运动模组8包括固定在小臂7上的第三驱动件81与第四驱动件82、穿过第一通孔71的花键螺杆83、与花键螺杆83配合传动的旋转螺母84、固定在旋转螺母84下方的第一齿轮85、套设在花键螺杆83上且位于旋转螺母84下方的花键外筒86以及固定在花键外筒86上方的第二齿轮87。
小臂7围绕第一通孔71周边设置有凸起72，花键外筒86承载于凸起72上，凸起72表面固定有支撑柱73。支撑柱73上方设置有固定在支撑柱73上的盖板74。盖板74压住旋转螺母84的上表面。第三驱动件81与第一齿轮85通过皮带传动连接，第四驱动件82与第二齿轮87通过皮带传动连接。
旋转螺母84包括螺母内圈(图中未标示)以及与所述螺母内圈可进行相对转动的螺母外圈(图中未标示)。所述螺母外圈与盖板74固定连接，第一齿轮85固定在所述螺母内圈上。
花键外筒86包括外筒内圈(图中未标示)以及与所述外筒内圈可进行相对转动的外筒外圈(图中未标示)。所述外筒外圈与凸起72固定连接，第二齿轮87固定在所述外筒内圈上。
花键螺杆83采用的是滚珠螺杆花键，是在一根轴上交叉地开设滚珠螺杆沟槽与滚珠花键沟槽，在各自螺母的外圆上直接装入专用的支撑轴承的直线、回转运动装置。当有且仅有第三驱动件81驱动旋转螺母84进行正向或反向旋转时，便可实现花键螺杆83的直上直下运动；当第三驱动件81与第四驱动件82同时同向分别驱动旋转螺母84、花键外筒86进行旋转时，便可实现花键螺杆83的原地正转或原地反转运动；当且仅当第四驱动件82驱动花键外筒86进行旋转时，便可实现花键螺杆83的螺旋运动。
采用花键螺杆传动形式实现旋转直线运动模组8的运动动作，仅用一根花键螺杆以及配合旋转螺母与花键外筒，便可实现机械手末端所需的所有运动，包括直线上下运动、旋转运动以及螺旋运动，一方面结构简单，节省材料；另一方面减小了整个装置的体积与重量，有效的改善空间与安装重量问题，使得使用范围更广。
小臂壳体9下部轮廓与小臂7外围轮廓仿形。小臂壳体9的外围轮廓尺寸自下而上逐渐缩小，且沿着其外围表面形成有台阶面91。小臂壳体9的上表面对应于第四驱动件82的上方位置设置有斜坡面92。斜坡面92上设置有贯通内外的第一排气口93。小臂壳体9上表面对应于第三驱动件81的上方位置设置有贯通内外的第二排气口94。小臂壳体9的上表面末端设置有供花键外筒86穿过的第二通孔95，其位于第二驱动件5的上方位置设置有供导线穿过的第三通孔96。
小臂壳体9设置成“下部胖、上部瘦”的结构形式，使得第二驱动件5、第三驱动件81与第四驱动件82产生的热量能够在小臂壳体9内形成盘旋上升的形式，而不会始终处于内部死循环状态；另外在其上表面设置有两处排气口，并具有一定高度差，便于其中一排气口进气、另一排气口出气，从而使得小臂壳体9内部的热量能够排出，且外界的冷空气能够进入小臂壳体9内部，从而构成循环通风系统，有效的、快速的降低小臂壳体9内部的温度，保护驱动件，从而保证了运动精度。
以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手，其特征在于：其包括第一减速机、第二减速机、大臂、小臂以及固定在所述小臂末端的旋转直线运动模组，所述旋转直线运动模组包括位于所述小臂末端的花键螺杆、与所述花键螺杆配合传动的旋转螺母、固定在所述旋转螺母下方的第一齿轮、套设在所述花键螺杆上且位于所述旋转螺母下方的花键外筒以及固定在所述花键外筒上方的第二齿轮，所述小臂上固定有驱动所述第一齿轮旋转的第三驱动件、驱动所述第二齿轮旋转的第四驱动件。
2.如权利要求1所述的具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手，其特征在于：所述第三驱动件与所述第一齿轮通过皮带传动连接，所述第四驱动件与所述第二齿轮通过皮带传动连接。
3.如权利要求1所述的具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手，其特征在于：还包括底座、固定在所述底座上的第一驱动件、固定在所述大臂末端的第二驱动件以及固定在所述小臂上方且包裹住所述旋转直线运动模组的小臂壳体。
4.如权利要求3所述的具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手，其特征在于：所述第一减速机连接在所述第一驱动件的旋转端，所述第二减速机连接在所述第二驱动件的旋转端，所述大臂固定在所述第一减速机的旋转端，所述小臂固定在所述第二减速机的旋转端。
5.如权利要求1所述的具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手，其特征在于：所述小臂末端设置有第一通孔，所述花键螺杆穿过所述第一通孔。
6.如权利要求5所述的具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手，其特征在于：所述小臂围绕所述第一通孔周边设置有凸起，所述花键外筒承载于所述凸起上。
7.如权利要求6所述的具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手，其特征在于：所述凸起表面固定有支撑柱，所述支撑柱上方设置有固定在所述支撑柱上的盖板。
8.如权利要求7所述的具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手，其特征在于：所述旋转螺母包括螺母内圈以及与所述螺母内圈可进行相对转动的螺母外圈，所述螺母外圈与所述盖板固定连接，所述第一齿轮固定在所述螺母内圈上。
9.如权利要求6所述的具有旋转直线螺旋运动末端的四轴机械手，其特征在于：所述花键外筒包括外筒内圈以及与所述外筒内圈可进行相对转动的外筒外圈，所述外筒外圈与所述凸起固定连接，所述第二齿轮固定在所述外筒内圈上。
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| WO2019109273A1 (en) * | 2017-12-06 | 2019-06-13 | Abb Schweiz Ag | Ball screw spline assembly and related method |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20200513 Address after: 215000 No.88, Jinpu Road, Xinzhen, Zhoushi Town, Kunshan, Suzhou, Jiangsu Province Patentee after: KUNSHAN XINYOULI AUTOMATION Co.,Ltd. Address before: 11-5, No. 168, Fuya Road, Xitun District, Taichung City Patentee before: Zhang Zhouyi |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Effective date of registration: 20201207 Address after: 215000, room 209, building A1, No. 756 Kun Lu, Yushan Town, Kunshan, Jiangsu, Suzhou Patentee after: KUNSHAN AODIER INTELLIGENT TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 215000 No.88, Jinpu Road, Xinzhen, Zhoushi Town, Kunshan, Suzhou, Jiangsu Province Patentee before: KUNSHAN XINYOULI AUTOMATION Co.,Ltd. |
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