CN209480717U - 一种生产线物料传递机械臂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生产线物料传递机械臂装置，包括动力传动机架，动力传动机架手臂框架连接物料抓手平台，在动力传动机架两侧平行对称设置有第一平行四边形框架、第二平行四边形框架和第三平行四边形框架；第一平行四边形框架上、下框前端分别通过在连接手臂框架上、下设置的第一转轴和第二转轴连接手臂框架，第一平行四边形框架上、下框后端连接动力传动机架的动力输出，第一平行四边形框架上、下框经由手臂框架控制物料抓手平台上、下、前、后的移动，本实用新型可以在高位实现对物料的抓取，抓取后可以实现对物料的上下前后的搬运，结构紧凑。

Description

一种生产线物料传递机械臂装置

技术领域

本实用新型涉及一种生产线物料传递机械臂装置，是一种在物料上方通过连杆机构传递物料的机械臂装置。

背景技术

机器人在工业流水线上的应用越来越广泛。根据其结构可分为连杆式机器人和关节机器人两大类，但目前无论是什么样结构的机器人在使用中其机体都是安装在地面上的，在现场方案设计中机器人与对接的设备成平面布局，有的是多台对接设备围绕机器人布置，有的是机器人在对接设备的侧边布置。无论怎样布置机器人都需要地面空间来安装固定，这样就会对场地有更大的需求，在这寸土寸金的时代会给企业带来很大的经济负担。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种生产线物料传递机械臂装置，通过由平行设置的摆杆和推杆、以及连接摆杆和推杆的推杆动力驱动杆和抓手连接杆形成的平行四边形实现机器人臂的上下前后的移动。

为了实现上述目的，本实用新型的方案是：

一种生产线物料传递机械臂装置，包括动力传动机架，动力传动机架设置在生产线被传送物料之上，动力传动机架通过在动力传动机架前设置的手臂框架连接物料抓手平台，其中，在动力传动机架两侧平行对称设置有第一平行四边形框架、第二平行四边形框架和第三平行四边形框架；第一平行四边形框架上、下框前端分别通过在连接手臂框架上、下设置的第一转轴和第二转轴连接手臂框架，第一平行四边形框架上、下框后端连接动力传动机架的动力输出，第一平行四边形框架上、下框经由手臂框架控制物料抓手平台上、下、前、后的移动，所述动力传动机架两侧分别设置有曲柄，所述曲柄具有大于90度角上、下设置的第二连接臂和第一连接臂，曲柄通过手臂框架上的第一转轴穿过第一连接臂和第二连接臂相交中心与手臂框架转动连接，所述第二连接臂在上作为第三平行四边形框架的前臂，所述第一连接臂在下作为第二平行四边形框架的上臂；所述第二平行四边形框架用于保持物料抓手平台前后移动的水平稳定，所述第三平行四边形框架用于保持物料抓手平台上下移动的水平稳定。

方案进一步是：所述第一平行四边形框架包括作为上框的摆臂和作为下框的推臂，摆臂和推臂相互平行，摆臂和推臂的一端分别通过第一转轴和第二转轴连接手臂框架，摆臂另一端连接在动力传动机架中设置的第一转动驱动轴，推臂另一端连接一个摆动驱动臂的一端，摆动驱动臂另一端连接在动力传动机架中设置的第二转动驱动轴，第一转动驱动轴和第二转动驱动轴同心相套设置；摆臂和推臂与手臂框架上的第一转轴和第二转轴之间的长度段和摆动驱动臂形成了所述第一平行四边形框架；

所述第二平行四边形框架包括曲柄的第一连接臂，所述第一连接臂的末端连接一个连接杆一端，连接杆与手臂框架第一转轴和第二转轴之间的长度段相对平行设置，连接杆另一端连接一个水平支撑杆的一端，水平支撑杆与第一连接臂相对平行设置，水平支撑杆的另一端通过轴杆穿过手臂框架侧壁与物料抓手平台固定连接；所述第一连接臂和水平支撑杆与连接杆和手臂框架上的第一转轴和轴杆之间的长度段形成了所述第二平行四边形框架；

所述第三平行四边形框架包括所述曲柄的第二连接臂，所述第二连接臂末端连接一个固定轴杆一端，固定轴杆与摆臂相对平行设置，固定轴杆另一端通过定位轴与动力传动机架固定连接，第二连接臂与动力传动机架上定位轴与第一转动驱动轴之间的长度段相对平行设置；所述第二连接臂和传动机架上定位轴与第一转动驱动轴之间的长度段与摆臂和固定轴杆形成了所述第三平行四边形框架。

方案进一步是：在手臂框架上，所述轴杆在第二转轴的下侧。

方案进一步是：在所述动力传动机架中分别设置有第一驱动装置和第二驱动装置，第一驱动装置用于驱动第一转动驱动轴的转动，第二驱动装置用于驱动第二转动驱动轴的转动。

方案进一步是：所述驱动装置包括驱动电机，驱动电机通过减速机构连接螺杆，螺杆套有螺母，螺母连接一个驱动块，驱动块通过一个连接器连接驱动轴，驱动电机驱动螺杆转动，转动的螺杆通过螺母带动驱动块沿螺杆来回直线移动，直线移动的驱动块通过连接器带动驱动轴转动。

方案进一步是：所述驱动块是齿条，所述连接器为齿轮，齿轮通过键槽孔与驱动轴连接，直线移动的齿条通过与齿轮的啮合带动驱动轴转动。

方案进一步是：所述驱动块设置有滑块，所述连接器是一个扭矩扳手，扭矩扳手的开口与驱动轴相套固定连接，扭矩扳手的扳把上设置有滑槽，滑槽与滑块相套，相套的滑槽与滑块实现直线移动的驱动块带动扭矩扳手以驱动轴为中心的转动。

方案进一步是：作为第一驱动装置，所述摆臂的轴线与滑槽轴线的夹角为160度；作为第二驱动装置，所述摆动驱动臂的轴线与滑槽轴线的夹角为72度。

方案进一步是：所述驱动电机是伺服电机，伺服电机包括有旋转信号输出编码器，编码器的信号输出连接一个控制器的信号输入，控制器的信号输出连接控制电机，控制器中有微处理器控制单元， 微处理器控制单元通过对伺服电机旋转信号的分析，实现对摆臂和推臂动力输出的控制。

本发明的有益效果是：本装置可以在生产线的高位实现对物料的抓取，抓取后可以实现对物料的上下前后的搬运，结构紧凑。

下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。

附图说明

图1为本实用新型整体结构正面示意图；

图2为本实用新型内部结构示意图，图1的局部剖视图；

图3为本实用新型三个平行四边形相互关系结构示意图，图1的侧面视图；

图4为本实用新型动力传动机架内驱动结构示意图；

图5为本实用新型所述摆臂与滑槽角度关系示意图；

图6为本实用新型所述推臂与滑槽角度关系示意图；

图7为本实用新型所述推臂工作状态示意图；

图8为本实用新型所述摆臂工作状态示意图。

具体实施方式

一种生产线物料传递机械臂装置，如图1所述，所述生产线物料传递机械臂装置包括动力传动机架1，动力传动机架1设置在生产线被传送物料之上，例如固定在生产线框架之上用以节省占地空间，动力传动机架1通过在动力传动机架1前设置的手臂框架3连接物料抓手平台4，抓手平台4用于安装抓手抓起物料，其中，如图1和图3所示，在动力传动机架1两侧平行对称设置有第一平行四边形框架A1、第二平行四边形框架A2和第三平行四边形框架A3；第一平行四边形框架的前框是手臂框架3两侧框3001和3002长度中的一段，第一平行四边形框架上、下框分别通过在手臂框架3上、下设置的第一转轴205和第二转轴302连接手臂框架3的两侧框3001和3002，第一平行四边形框架上、下框后端连接动力传动机架1的动力输出，第一平行四边形框架上、下框经由手臂框架3控制物料抓手平台4上、下、前、后的移动，所述动力传动机架1两侧分别设置有曲柄202，所述第二平行四边形框架和所述第三平行四边形框架分别通过曲柄202与第一平行四边形框架前框连接；所述第二平行四边形框架用于保持物料抓手平台4前后移动的水平稳定，所述第三平行四边形框架用于保持物料抓手平台4上下移动的水平稳定；所述曲柄202具有大于90度角上下设置的第二连接臂202-2和第一连接臂202-1，曲柄202通过手臂框架3上的第一转轴205穿过第一连接臂202-1和第二连接臂202-2相交中心与手臂框架3转动连接，所述第二连接臂202-2在上作为第三平行四边形框架A3的前臂，所述第一连接臂202-1在下作为第二平行四边形框架A2的上臂。

实施例中：所述第一平行四边形框架包括作为上框的摆臂102和作为下框的推臂100-14，摆臂102和推臂100-14相互平行，摆臂102的前端通过第一转轴205，推臂100-14的前端通过第二转轴302分别连接在手臂框架3的两侧框3001和3002上，摆臂102后端连接在动力传动机架1中设置的第一转动驱动轴106上，推臂100-14后端连接一个摆动驱动臂100-13的一端，摆动驱动臂100-13另一端连接在动力传动机架1中设置的第二转动驱动轴100-12上，第一转动驱动轴106和第二转动驱动轴100-12同心相套设置。如图2所示，第一转动驱动轴106通过中空轴103套在第二转动驱动轴100-12的外侧，并通过固定座104固定以及在动力传动机架1内侧通过垫板100-10加固；这样：摆臂102和推臂100-14与手臂框架3上的第一转轴和第二转轴之间的长度段和摆动驱动臂100-13形成了所述第一平行四边形框架；

所述第二平行四边形框架A2包括曲柄202的第一连接臂202-1，所述第一连接臂202-1的末端连接一个连接杆203一端，是转动连接，连接杆203与手臂框架3上第一转轴205和第二转轴302之间的长度段相对平行设置，长度相等，连接杆203另一端连接一个水平支撑杆303的一端，是转动连接，水平支撑杆303与第一连接臂202-1相对平行设置，长度相等，水平支撑杆303的另一端通过轴杆402穿过手臂框架3侧壁与物料抓手平台4固定连接，其中：轴杆402与手臂框架3侧壁是转动连接；这样：所述第一连接臂和水平支撑杆303与连接杆203和手臂框架3上的第一转轴205和轴杆之间的长度段形成了所述第二平行四边形框架；

所述第三平行四边形框架A3包括所述曲柄202的第二连接臂202-2，所述第二连接臂202-2末端连接一个固定轴杆2一端，固定轴杆2与摆臂102相对平行设置，长度相同，固定轴杆2另一端通过定位轴105与动力传动机架1固定连接，第二连接臂202-2与动力传动机架1上定位轴105与第一转动驱动轴之间的长度段相对平行设置，长度相等；这样：所述第二连接臂202-2和传动机架1上定位轴105与第一转动驱动轴106轴心之间的长度段d与摆臂102和固定轴杆2形成了所述第三平行四边形框架；

其中：

所述第一平行四边形框架A1具有如下功能：

第一转动驱动轴转动带动摆臂102做圆弧摆动，圆弧摆动的摆臂102带动手臂框架3和物料抓手平台4上下弧线移动；

第二转动驱动轴转动带动摆动驱动臂100-13做圆弧摆动，圆弧摆动的摆动驱动臂100-13带动推臂100-14和手臂框架3和物料抓手平台4前后弧线移动；

所述第二平行四边形框架A2具有如下功能：

如图7所示：当推臂100-14推动手臂框架（3）前后移动时，曲柄202对应第三平行四边形框架A3的原始状态不变，水平支撑杆303与物料抓手平台4的固定连接使物料抓手平台4始终处于水平状态；

所述第三平行四边形框架A3具有如下功能：

如图8所示：当摆臂102做圆弧摆动时，固定轴杆2保证了曲柄202对应第二平行四边形框架A2的原始状态不变，进而使物料抓手平台4始终处于水平状态。

实施例中，在手臂框架3上，所述轴杆402可以设置在第二转轴302的上侧，在第一转轴205和第二转轴302之间，本实施例所述轴杆402设置在第二转轴302的下侧，使得结构更加紧凑。

在所述动力传动机架1中分别设置有第一驱动装置和第二驱动装置，第一驱动装置用于驱动第一转动驱动轴的转动106，第二驱动装置用于驱动第二转动驱动轴100-12的转动。

驱动第一转动驱动轴106和第二转动驱动轴100-12的转动可以有多种结构形式，可以通过电机和减速器直接连接驱动轴。

在本实施例中：第一驱动装置和第二驱动装置采用同样的结构，所以将第一驱动装置和第二驱动装置简称为驱动装置，所述驱动装置包括驱动电机100和101，驱动电机通过减速机构连接螺杆100-5、101-5，减速机构是皮带减速机构，包括主动轮100-1、101-1、皮带100-2、101-2和从动轮100-3、101-3，从动轮100-3、101-3连接螺杆100-5、101-5，螺杆100-5、101-5通过支架100-4、101-4固定，螺杆套有螺母100-6、101-6，螺母连接一个驱动块100-7、101-7，驱动块100-7、101-7通过一个连接器100-9、101-9连接第一转动驱动轴106、第二转动驱动轴100-12，驱动电机驱动螺杆转动，转动的螺杆通过螺母带动驱动块沿螺杆来回直线移动，直线移动的驱动块通过连接器带动第一转动驱动轴106、第二转动驱动轴100-12转动。

所述驱动块带动带动第一转动驱动轴106、第二转动驱动轴100-12转动可以有多种选择，例如通过齿条带动；其中：所述驱动块是齿条，所述连接器为齿轮，齿轮通过键槽孔与驱动轴连接，直线移动的齿条通过与齿轮的啮合带动第一转动驱动轴106、第二转动驱动轴100-12转动。

本实施例所采用的是另一种优选方案：即：所述驱动块设置有滑块100-11、101-11，所述连接器是一个扭矩扳手100-10、101-10，扭矩扳手100-10、101-10的尾端与动力传动机架1中设置的直线导轨100-8、101-8定位上下滑动连接，扭矩扳手的开口与第一转动驱动轴106、第二转动驱动轴100-12相套固定连接，扭矩扳手的扳把上设置有滑槽100-15、101-15，滑槽与滑块相套，相套的滑槽与滑块实现直线移动的驱动块带动扭矩扳手以第一转动驱动轴106、第二转动驱动轴100-12为中心的转动。

如图5所示，作为第一驱动装置，所述摆臂102的轴线与滑槽100-15轴线的夹角b为160度，夹角b决定了机器臂上下移动的范围，夹角越小机器臂下移动的范围越小；如果夹角越大机器臂的上移的距离就小，因此，此夹角的一般设计大于等于160°最为合适。如图6所示，作为第二驱动装置，所述摆动驱动臂100-13的轴线与滑槽轴线的夹角a为72度，夹角a的取值直接决定了机器臂前后移动的范围，因此，此夹角一般设计在72°左右最合适。其取值越小向后移动的范围就会越小，向前移动范围就会越大。当然也可以根据实际生产需求设计不同角度。

如果需要物料抓手平台4转动，所述动力传动机架1可以设置在一个转动平台上，转动平台转动带动传动机架1转动，进而实现物料全方位的移动。

实施例中，所述驱动电机是伺服电机，伺服电机包括有旋转信号输出编码器，编码器的信号输出连接一个控制器的信号输入，控制器的信号输出连接控制电机，控制器中有微处理器控制单元， 微处理器控制单元通过对伺服电机旋转信号的分析，实现对摆臂102和推臂100-14动力输出的控制。

Claims (9)

1.一种生产线物料传递机械臂装置，包括动力传动机架（1），动力传动机架（1）设置在生产线被传送物料之上，动力传动机架（1）通过在动力传动机架（1）前设置的手臂框架（3）连接物料抓手平台（4），其特征在于，在动力传动机架（1）两侧平行对称设置有第一平行四边形框架、第二平行四边形框架和第三平行四边形框架；第一平行四边形框架上、下框前端分别通过在连接手臂框架（3）上、下设置的第一转轴（205）和第二转轴（302）连接手臂框架（3），第一平行四边形框架上、下框后端连接动力传动机架（1）的动力输出，第一平行四边形框架上、下框经由手臂框架（3）控制物料抓手平台（4）上、下、前、后的移动，所述动力传动机架（1）两侧分别设置有曲柄，所述曲柄具有大于90度角上、下设置的第二连接臂和第一连接臂，曲柄通过手臂框架（3）上的第一转轴（205）穿过第一连接臂和第二连接臂相交中心与手臂框架（3）转动连接，所述第二连接臂在上作为第三平行四边形框架的前臂，所述第一连接臂在下作为第二平行四边形框架的上臂；所述第二平行四边形框架用于保持物料抓手平台（4）前后移动的水平稳定，所述第三平行四边形框架用于保持物料抓手平台（4）上下移动的水平稳定。

2.根据权利要求1所述的生产线物料传递机械臂装置，其特征在于：

所述第一平行四边形框架包括作为上框的摆臂（102）和作为下框的推臂（100-14），摆臂（102）和推臂（100-14）相互平行，摆臂（102）和推臂（100-14）的一端分别通过第一转轴（205）和第二转轴（302）连接手臂框架（3），摆臂（102）另一端连接在动力传动机架（1）中设置的第一转动驱动轴，推臂（100-14）另一端连接一个摆动驱动臂（100-13）的一端，摆动驱动臂（100-13）另一端连接在动力传动机架（1）中设置的第二转动驱动轴，第一转动驱动轴和第二转动驱动轴同心相套设置；摆臂（102）和推臂（100-14）与手臂框架（3）上的第一转轴和第二转轴之间的长度段和摆动驱动臂（100-13）形成了所述第一平行四边形框架；

所述第二平行四边形框架包括曲柄的第一连接臂，所述第一连接臂的末端连接一个连接杆（203）一端，连接杆（203）与手臂框架（3）第一转轴和第二转轴之间的长度段相对平行设置，连接杆（203）另一端连接一个水平支撑杆（303）的一端，水平支撑杆（303）与第一连接臂相对平行设置，水平支撑杆（303）的另一端通过轴杆（402）穿过手臂框架（3）侧壁与物料抓手平台（4）固定连接；所述第一连接臂和水平支撑杆（303）与连接杆（203）和手臂框架（3）上的第一转轴（205）和轴杆之间的长度段形成了所述第二平行四边形框架；

所述第三平行四边形框架包括所述曲柄的第二连接臂，所述第二连接臂末端连接一个固定轴杆（2）一端，固定轴杆（2）与摆臂（102）相对平行设置，固定轴杆（2）另一端通过定位轴与动力传动机架（1）固定连接，第二连接臂与动力传动机架（1）上定位轴与第一转动驱动轴之间的长度段相对平行设置；所述第二连接臂和传动机架（1）上定位轴与第一转动驱动轴之间的长度段与摆臂（102）和固定轴杆（2）形成了所述第三平行四边形框架。

3.根据权利要求2所述的生产线物料传递机械臂装置，其特征在于：在手臂框架（3）上，所述轴杆（402）在第二转轴（302）的下侧。

4.根据权利要求2所述的生产线物料传递机械臂装置，其特征在于：在所述动力传动机架（1）中分别设置有第一驱动装置和第二驱动装置，第一驱动装置用于驱动第一转动驱动轴的转动，第二驱动装置用于驱动第二转动驱动轴的转动。

5.根据权利要求4所述的生产线物料传递机械臂装置，其特征在于：所述驱动装置包括驱动电机，驱动电机通过减速机构连接螺杆，螺杆套有螺母，螺母连接一个驱动块，驱动块通过一个连接器连接驱动轴，驱动电机驱动螺杆转动，转动的螺杆通过螺母带动驱动块沿螺杆来回直线移动，直线移动的驱动块通过连接器带动驱动轴转动。

6.根据权利要求5所述的生产线物料传递机械臂装置，其特征在于：所述驱动块是齿条，所述连接器为齿轮，齿轮通过键槽孔与驱动轴连接，直线移动的齿条通过与齿轮的啮合带动驱动轴转动。

7.根据权利要求5所述的生产线物料传递机械臂装置，其特征在于：所述驱动块设置有滑块，所述连接器是一个扭矩扳手，扭矩扳手的开口与驱动轴相套固定连接，扭矩扳手的扳把上设置有滑槽，滑槽与滑块相套，相套的滑槽与滑块实现直线移动的驱动块带动扭矩扳手以驱动轴为中心的转动。

8.根据权利要求7所述的生产线物料传递机械臂装置，其特征在于：作为第一驱动装置，所述摆臂（102）的轴线与滑槽轴线的夹角为160度；作为第二驱动装置，所述摆动驱动臂（100-13）的轴线与滑槽轴线的夹角为72度。

9.根据权利要求5所述的生产线物料传递机械臂装置，其特征在于：所述驱动电机是伺服电机，伺服电机包括有旋转信号输出编码器，编码器的信号输出连接一个控制器的信号输入，控制器的信号输出连接控制电机，控制器中有微处理器控制单元， 微处理器控制单元通过对伺服电机旋转信号的分析，实现对摆臂（102）和推臂（100-14）动力输出的控制。