CN207824928U - 一种旋转和升降双联机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械手技术领域，具体公开了一种旋转和升降双联机械臂，包括升降机械臂，升降机械臂包括第一驱动装置和与第一驱动装置连接的滑台座；旋转机械臂，旋转机械臂包括固定在滑台座上的第二驱动装置，以及与第二驱动装置的输出轴连接且能被其带动旋转的旋转臂；第一驱动装置能够驱动滑台座和第二驱动装置在竖直方向上升降。本实用新型通过使升降机械臂带动旋转机械臂做升降运动，旋转机械臂只需控制旋转臂转动，旋转机械臂无需承受升降机械臂的重量，解决了现有技术中对旋转机械手臂性能要求高，成本高的问题，同时升降机械臂只需要占用固定的空间，旋转机械臂也只需要占用升降装置一侧的局部空间，解决了现有技术中占用空间大的问题。

Description

一种旋转和升降双联机械臂

技术领域

本实用新型涉及机械手领域，尤其涉及一种旋转和升降双联机械臂。

背景技术

随着机械自动化技术的日益完善，在各个领域均会用到机械手臂来作为加工或者检测时的操作工具。

目前，市面上机械手臂的样式多种多样，有的为旋转机械臂，但是只能在固定的圆弧线区域寻位；有的为XY机械臂，但是由于采用了X前后双轴，前侧需要X前轴支撑，空间占用大，并且无法实现旋转功能；也有的为可旋转可升降的机械臂，但大多通过旋转装置带动升降装置运动，旋转装置需要承受较大的重力，为了满足其性能要求，需要配备高性能的电机驱动，成本较高，并且旋转装置在旋转过程中需要带动升降装置整体旋转，需要占据较大环形空间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种旋转和升降双联机械臂，以解决现有技术中的可旋转可升降的机械臂成本高、占据空间大的问题。

为达此目的，本实用新型提供一种旋转和升降双联机械臂，包括：升降机械臂，所述升降机械臂包括第一驱动装置和与所述第一驱动装置连接的滑台座；旋转机械臂，所述旋转机械臂包括固定在所述滑台座上的第二驱动装置，以及与所述第二驱动装置的输出轴连接的旋转臂，所述第二驱动装置能够带动所述旋转臂转动；所述第一驱动装置能够驱动所述滑台座和所述第二驱动装置在竖直方向上升降。

作为优选，所述升降机械臂还包括下固定座、位于所述下固定座上方的上固定座，以及相互平行且均与所述滑台座滑动连接的两根光杠，所述光杠的轴线沿竖直方向，且两根所述光杠的底端分别与所述下固定座连接，两根所述光杠的顶端分别与所述上固定座固定连接。

作为优选，所述第一驱动装置包括固定在所述下固定座上的步进电机，与所述步进电机的输出轴连接的主动轮，固定在所述上固定座上的从动轮，以及连接所述主动轮和从动轮的同步带，所述同步带与所述滑台座固定连接。

作为优选，两根所述光杠的底端分别与所述下固定座浮动连接。

作为优选，所述升降机械臂还包括两个弹簧和两个限位部；所述下固定座为U形结构，两根所述光杠均穿过所述U形结构相对的两边；所述步进电机固定在所述U形结构底部的一边，所述弹簧和限位部均穿设在所述光杠上，并且均位于所述U形结构中间的凹槽中，所述弹簧一端抵接在位于其上方的所述限位部上，另一端抵接在所述U形结构上，所述限位部用于对所述光杠轴向限位。

作为优选，所述限位部包括均套设在所述光杠上的卡簧和弹簧垫片，所述光杠上设有定位槽，所述卡簧卡接在所述所述定位槽中，所述卡簧用于对所述光杠轴向限位，所述弹簧垫片位于所述卡簧下方并与所述弹簧的顶端接触，所述弹簧垫片与所述光杠滑动连接。

作为优选，所述第二驱动装置为减速电机，所述减速电机固定在所述滑台座上。

作为优选，所述旋转臂通过联轴器与所述减速电机的输出轴连接。

作为优选，所述上固定座上安装有轴套，所述旋转臂穿过所述轴套，并与所述轴套滑动配合。

作为优选，所述旋转机械臂还包括固定安装在所述旋转臂上的光耦档片，所述光电传感器用于控制所述旋转臂的旋转角度。

本实用新型的有益效果为：通过使升降机械臂带动旋转机械臂做升降运动，旋转机械臂只需控制旋转臂转动，相比现有技术，旋转机械臂无需承受升降机械臂的重量，因而可以降低对旋转机械臂的性能要求，降低了成本，同时升降机械臂只需要占用固定的空间，旋转机械臂也只需要占用升降装置一侧的局部空间，使需要占用的空间降到最低。

附图说明

图1为本实用新型实施例中旋转和升降双联机械臂的结构示意图；

图2为图1所示旋转和升降双联机械臂另一视角示意图；

图3为图2所示旋转和升降双联机械臂沿A-A方向的剖视图；

图4为图1所示旋转和升降双联机械臂B处的放大视图。

图中：

1、升降机械臂；11、下固定座；111、通孔；12、上固定座；131、步进电机；132、主动轮；133、从动轮；134、同步带；14、滑台座；15、光杠；16、弹簧；17、限位部；171、弹簧垫片；172、卡簧；18、皮带压块；

2、旋转机械臂；21、减速电机；22、联轴器；23、旋转臂；24、光耦档片；25、光电传感器；

3、轴套；31、轴套座；32、自润滑铜套。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例

本实施例提供一种旋转和升降双联机械臂，如图1-3所示，包括升降机械臂1和旋转机械臂2，旋转机械臂2安装在升降机械臂1上，并能够在升降机械臂1的带动下，做升降运动，旋转机械臂2自身还能够做旋转运动。本实施例通过使升降机械臂1带动旋转机械臂2做升降运动，旋转机械臂2只需要做旋转输出，相比现有技术，旋转机械臂2无需承受升降机械臂1的重量，因而可以降低对旋转机械臂2的性能要求，降低了成本，同时升降机械臂1只需要占用固定的空间，旋转机械臂2也只需要占用升降装置一侧的局部空间，从而可以使旋转和升降双联机械臂所占用的空间降到最低。

升降机械臂1包括下固定座11、上固定座12、第一驱动装置、滑台座14以及两根光杠15。其中，第一驱动装置包括步进电机131、主动轮132、从动轮133和同步带134。具体的，两根光杠15平行设置并且两端齐平，光杠15的轴线沿竖直方向设置，两根光杠15的顶端均与上固定座12固定连接，两根光杠15的底端均与下固定座11活动连接，滑台座14同时和两根光杠15滑动连接并位于上固定座12和下固定座11之间，步进电机131安装在下固定座11上，主动轮132与步进电机131的输出轴固定连接，从动轮133安装在上固定座12上，主动轮132和从动轮133通过同步带134连接，并且同步带134与滑台座14固定连接，在步进电机131的驱动下，滑台座14能够沿光杠15的轴线方向升降，本实施例中采用皮带压块18将同步带134压紧在滑台座14上，皮带压块18和滑台座14采用螺栓紧固在一起。

如图4所示，升降机械臂1还包括两根弹簧16和两个限位部17，限位部17包括弹簧垫片171和卡簧172，本实施例中下固定座11呈U形结构，U形结构的开口端位于水平方向，U形结构相对的两边均设有两个通孔111，每根光杠15均穿过U形结构相对两边上的通孔111，每根光杠15上均套设有一个弹簧16和一个弹簧垫片171，卡接有一个卡簧172；弹簧16、弹簧垫片171和卡簧172均位于U形结构的凹槽中，卡簧172卡接在光杠15上的卡槽中，弹簧垫片171位于卡簧172下方并位于弹簧16的上方，弹簧16的底端与U形结构接触，通过弹簧16对光杠15进行弹性支撑，可以降低旋转和升降双联机械臂在运行过程中产生的振动和噪音。

本实施例中，弹簧垫片171的外径大于弹簧16的直径，其内径小于卡簧172的外径，从而在光杠15上下浮动的过程中，弹簧垫片171能够位于卡簧172和弹簧16之间；卡簧172的外径以及弹簧16的直径均大于通孔111的孔径，当卡簧172和U形结构顶部的一边接触时，可以限制光杠15继续向上移动，起到对光杠15轴向限位的作用，当光杠15向下移动时，卡簧172通过弹簧垫片171压缩弹簧16，弹簧16产生弹性形变并且起到减振和消音的作用。

本实施例中，步进电机131安装在U形结构底部的一端，并且位于U形结构凹槽的外部，主动轮132位于U形结构的凹槽中，并且位于两根光杠15的正中间，并且同步带134的方向和光杆15的轴线方向一致，通过上述设置，可以使滑台座14受力的方向性达到最佳。

旋转机械臂2包括第二驱动装置、联轴器22以及旋转臂23，旋转臂23安装在滑台座14上，旋转臂23呈大致的圆柱状，其底部的一端通过联轴器22与第二驱动装置的输出轴连接，能够在第二驱动装置的驱动下旋转，并且可以实现360度往复转动或者同方向连续转动。

第二驱动装置优选采用减速电机21，例如市面上有售的，型号为42YF22GN050R-TF0的减速电机，该减速电机同时具有电机以及减速机的功能，具有体积小、重量轻的特点，可以直接输出和旋转臂23匹配的较低速度，并且由于无需采用独立的电机和减速机，可以节省安装工序，无需调试。

优选的，旋转机械臂2还包括安装在旋转臂23上的光耦档片24，以及安装在滑台座14上的光电传感器25，该光耦档片24呈半圆形结构，该光电传感器25呈U形结构，转动时，光耦档片24能够从光电传感器25的U形槽中经过，并且在经过时触发光电传感器25，光电传感器25将信号传送给控制装置(附图中未示出)，控制装置据此可以计算旋转臂23的转动角度，以及旋转臂23连续转动转过的圈数，并根据在控制装置的存储器上预先设定的转动角度和转动圈数等参数对旋转臂23的停止位置进行精确控制，本实施例中，光电传感器25从触发到断开，旋转臂23转动了180度，光电传感器25从触发到再次触发，旋转臂23转动了360度。当然，根据需要，本实施例中的光耦档片24也可以为等角度设置的多个扇形片，并且相邻扇形片之间存在间隙，当光电传感器25从被触发到断开时，旋转臂23转过相应的一个扇形的角度，当光电传感器25从触发到再次被触发时，旋转臂23相应的转过一个扇形的角度外加两个扇形片之间的夹角。当扇形片的角度足够小时，控制装置对旋转臂23的转动角度的控制也更加精准。

优选的，上固定座12上安装有轴套3，旋转臂23从轴套3中传过，并与轴套3滑动配合，通过设置轴套3可以使旋转机械臂2在升降过程中的位置保持稳定。具体的，轴套3包括轴套座31和自润滑铜套32，自润滑铜套32位于轴套座31内，轴套座31与上固定座12固定连接，上固定座12上设安装孔，旋转臂23从安装孔以及自润滑铜套32中穿过，旋转臂23和安装孔间隙配合，和自润滑铜套32滑动配合。

本实施例通过使升降机械臂1带动旋转机械臂2做升降运动，旋转机械臂2只需控制旋转臂23转动，相比现有技术，旋转机械臂2无需承受升降机械臂1的重量，因而可以降低对旋转机械臂2的性能要求，降低了成本，同时升降机械臂1只需要占用固定的空间，旋转机械臂2也只需要占用升降装置一侧的局部空间，使需要占用的空间降到最低。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转和升降双联机械臂，其特征在于，包括：

升降机械臂（1），所述升降机械臂（1）包括第一驱动装置和与所述第一驱动装置连接的滑台座（14）；

旋转机械臂（2），所述旋转机械臂（2）包括固定在所述滑台座（14）上的第二驱动装置，以及与所述第二驱动装置的输出轴连接的旋转臂（23），所述第二驱动装置能够带动所述旋转臂（23）转动；

所述第一驱动装置能够驱动所述滑台座（14）和所述第二驱动装置在竖直方向上升降。

2.根据权利要求1所述的一种旋转和升降双联机械臂，其特征在于，所述升降机械臂（1）还包括下固定座（11）、位于所述下固定座（11）上方的上固定座（12），以及相互平行且均与所述滑台座（14）滑动连接的两根光杠（15），所述光杠（15）的轴线沿竖直方向，且两根所述光杠（15）的底端分别与所述下固定座（11）连接，两根所述光杠（15）的顶端分别与所述上固定座（12）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种旋转和升降双联机械臂，其特征在于，所述第一驱动装置包括固定在所述下固定座（11）上的步进电机（131），与所述步进电机（131）的输出轴连接的主动轮（132），固定在所述上固定座（12）上的从动轮（133），以及连接所述主动轮（132）和从动轮（133）的同步带（134），所述同步带（134）与所述滑台座（14）固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种旋转和升降双联机械臂，其特征在于，两根所述光杠（15）的底端分别与所述下固定座（11）浮动连接。

5.根据权利要求4所述的一种旋转和升降双联机械臂，其特征在于，所述升降机械臂（1）还包括两个弹簧（16）和两个限位部（17）；所述下固定座（11）为U形结构，两根所述光杠（15）均穿过所述U形结构相对的两边；所述步进电机（131）固定在所述U形结构底部的一边，所述弹簧（16）和限位部（17）均穿设在所述光杠（15）上，并且均位于所述U形结构中间的凹槽中，所述弹簧（16）一端抵接在位于其上方的所述限位部（17）上，另一端抵接在所述U形结构上，所述限位部（17）用于对所述光杠（15）轴向限位。

6.根据权利要求5所述的一种旋转和升降双联机械臂，其特征在于，所述限位部（17）包括均套设在所述光杠（15）上的卡簧（172）和弹簧垫片（171），所述光杠（15）上设有定位槽，所述卡簧（172）卡接在所述定位槽中，所述卡簧（172）用于对所述光杠（15）轴向限位，所述弹簧垫片（171）位于所述卡簧（172）下方并与所述弹簧（16）的顶端接触，所述弹簧垫片（171）与所述光杠（15）滑动连接。

7.根据权利要求6所述的一种旋转和升降双联机械臂，其特征在于，所述第二驱动装置为减速电机（21），所述减速电机（21）固定在所述滑台座（14）上。

8.根据权利要求7所述的一种旋转和升降双联机械臂，其特征在于，所述旋转臂（23）通过联轴器（22）与所述减速电机（21）的输出轴连接。

9.根据权利要求8所述的一种旋转和升降双联机械臂，其特征在于，所述上固定座（12）上安装有轴套（3），所述旋转臂（23）穿过所述轴套（3），并与所述轴套（3）滑动配合。

10.根据权利要求9所述的一种旋转和升降双联机械臂，其特征在于，所述旋转机械臂（2）还包括固定安装在所述旋转臂（23）上的光耦档片（24），以及安装在滑台座（14）上的光电传感器（25），所述光电传感器（25）呈Ｕ形结构，所述光耦档片（24）能够从所述光电传感器（25）Ｕ形结构的槽中经过，所述光电传感器（25）用于控制所述旋转臂（23）的旋转角度。