CN210361309U - 一种三轴机械手臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三轴机械手臂，包括底座、精密减速机和旋转主臂，所述底座上端设置有主臂伺服马达，底座承载整个机构，所述主臂伺服马达一端设置有精密减速机，所述精密减速机与旋转主臂相连，所述主臂伺服马达通过连接精密减速机与旋转主臂相连，所述旋转主臂上端设置有副臂伺服马达，所述副臂伺服马达上端设置有主动皮带轮，副臂伺服马达通过传动皮带A与主动皮带轮转动连接，所述主动皮带轮通过传动皮带A与被动皮带轮转动连接，通过电气控制三轴手臂各驱动元器件，可以实现手臂水平旋转与上下抓取的各项功能，无论从动作精度与运转速度上都是传统结构无法媲美的，且此手臂结构简洁，易于检修与维护，可应用范围广泛。

Description

一种三轴机械手臂

技术领域

本实用新型属于PCB收放设备应用手臂技术领域，具体涉及一种三轴机械手臂。

背景技术

PCB线路板，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者。它的发展已有100多年的历史了；它的设计主要是版图设计；采用电路板的主要优点是大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平和生产劳动率。按照线路板层数可分为单面板、双面板、四层板、六层板以及其他多层线路板。由于印刷电路板并非一般终端产品，因此在名称的定义上略为混乱，例如：个人电脑用的母板，称为主板，而不能直接称为电路板，虽然主机板中有电路板的存在，但是并不相同，因此评估产业时两者有关却不能说相同。

机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维空间上的某一点进行作业。机械手臂根据结构形式的不同分为多关节机械手臂，直角坐标系机械手臂，球坐标系机械手臂，极坐标机械手臂，柱坐标机械手臂等。

目前现用的同类设备，如要实现PCB板水平抓取功能，一般采用结构非常复杂的伺服升降，或是简易的气缸升降结构，且只能应用于单一功能上，如要实现PCB侧臂抓取功能，侧一般使用单轴或是其它结构较为复杂的气缸或马达完成，其往往精度不高且故障频发，如要使用六关节手臂，则成本急剧增加，上述的刚种结构市场应用普遍，如采用伺服升降，定位精准，但设计装配或维修改善及其困难，加上结构面积非常庞大，使得设备整体无法缩放，如采用气缸升降，其定位精度一般不够精准，无法用于越来越精密的设备上且运行速度也制约的设备的产能要求，如采用六关节机械手，但使用成本往往较大且维修保养均需要专业技术较强的人员，维护费用较大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种三轴机械手臂，以解决上述背景技术中提出的目前现用的同类设备，如要实现PCB板水平抓取功能，一般采用结构非常复杂的伺服升降，或是简易的气缸升降结构，且只能应用于单一功能上，如要实现PCB侧臂抓取功能，侧一般使用单轴或是其它结构较为复杂的气缸或马达完成，其往往精度不高且故障频发，如要使用六关节手臂，则成本急剧增加，上述的刚种结构市场应用普遍，如采用伺服升降，定位精准，但设计装配或维修改善及其困难，加上结构面积非常庞大，使得设备整体无法缩放，如采用气缸升降，其定位精度一般不够精准，无法用于越来越精密的设备上且运行速度也制约的设备的产能要求，如采用六关节机械手，但使用成本往往较大且维修保养均需要专业技术较强的人员，维护费用较大的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种三轴机械手臂，包括底座、精密减速机和旋转主臂，所述底座上端设置有主臂伺服马达，所述主臂伺服马达一端设置有精密减速机，所述精密减速机与旋转主臂相连，所述旋转主臂上端设置有副臂伺服马达，所述副臂伺服马达上端设置有主动皮带轮，所述主动皮带轮通过传动皮带A与被动皮带轮转动连接，所述被动皮带轮背部设置有高精密减速机A，所述高精密减速机A外侧设置有旋转副臂，所述旋转副臂背部设置有旋转伺服马达，所述旋转副臂另一端内侧设置有主动皮带轮B，所述主动皮带轮B通过传动皮带B与高精密减速机B转动连接，所述高精密减速机B背部设置有旋转座，所述旋转座一端设置有旋转杆。

优选的，所述主臂伺服马达与精密减速机转动连接，所述精密减速机与旋转主臂转动连接，所述底座为金属材料制成。

优选的，所述精密减速机与旋转主臂转动连接，所述精密减速机与底座通过焊接的方式固定连接。

优选的，所述旋转杆通过旋转座固定在高精密减速机B上，所述旋转伺服马达驱动旋转杆通过沿空间主轴旋转360度。

优选的，所述主臂伺服马达动作可以使旋转主臂沿空间主轴旋转270度，所述旋转主臂与旋转副臂转动连接。

优选的，所述旋转副臂固定在高精密减速机A上，所述副臂伺服马达驱动旋转副臂沿空间主轴旋转270度。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种三轴机械手臂，具备以下有益效果：

1、本实用新型为了解决提升设备的自动化效能，能更好实现水平与侧臂抓取功能共用性，且能节省生产与维护成本三轴手臂的开发与应用，便能彻底取代现设备上常用的PCB水平与侧臂抓取结构，因此采用结构模组化，可实现整体结构自动化标准对其进行组装。

2、本实用新型采用三个伺服结构相互运行，其重复精度可满足目前所有设备精度要求，整体空间缩小，运行速度大幅提升，将自动化设备效能发挥到极致，装配与维修简单，可适用于目前所有水平抓取设备上。

3、本实用新型通过电气控制三轴手臂各驱动元器件，可以实现手臂水平旋转与上下抓取的各项功能，无论从动作精度与运转速度上都是传统结构无法媲美的，且此手臂结构简洁，易于检修与维护，可应用范围广泛。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本实用新型结构科学合理，使用安全方便，为人们提供了很大的帮助。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中：

图1为本实用新型提出的一种三轴机械手臂结构示意图；

图2为本实用新型提出的一种三轴机械手臂俯视图；

图3为本实用新型提出的一种三轴机械手臂主视图；

图4为本实用新型提出的一种三轴机械手臂侧视图；

图5为本实用新型提出的一种三轴机械手臂立体图；

图中：1、底座；2、主臂伺服马达；3、精密减速机；4、旋转主臂；5、副臂伺服马达；6、主动皮带轮；7、传动皮带A；8、被动皮带轮；9、高精密减速机A；10、旋转副臂；11、旋转伺服马达；12、主动皮带轮B；13、传动皮带B；14、高精密减速机B；15、旋转座；16、旋转杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种三轴机械手臂，包括底座1、精密减速机3和旋转主臂4，底座1上端设置有主臂伺服马达2，底座1承载整个机构，主臂伺服马达2用于对主臂运行提供动力，主臂伺服马达2一端设置有精密减速机3，用于对设备运行进行精密控制速度，利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，降低转速，增加转矩，精密减速机3与旋转主臂4相连，用于通过旋转主臂4进行旋转从而对物体进行抓取，主臂伺服马达2通过连接精密减速机3与旋转主臂4相连，旋转主臂4 上端设置有副臂伺服马达5，用于与主臂伺服马达2进行配合，副臂伺服马达 5上端设置有主动皮带轮6，副臂伺服马达5通过传动皮带A7与主动皮带轮6 转动连接，主动皮带轮6通过传动皮带A7与被动皮带轮8转动连接，被动皮带轮8背部设置有高精密减速机A9，被动皮带轮8连接高精密减速机A9，高精密减速机A9外侧设置有旋转副臂10，旋转副臂10背部设置有旋转伺服马达11，旋转副臂10另一端内侧设置有主动皮带轮B12，旋转伺服马达11通过传动皮带B13与主动皮带轮B12转动连接，主动皮带轮B12通过传动皮带 B13与高精密减速机B14转动连接，高精密减速机B14背部设置有旋转座15，旋转座15一端设置有旋转杆16。

请参阅图2，底座1承载整个机构，底座1上端的主臂伺服马达2，主臂伺服马达2通过精密减速机3与旋转主臂4相连，主臂伺服马达2与精密减速机3转动连接，精密减速机3与旋转主臂4转动连接，主臂伺服马达2对设备运行进行精密控制速度，利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，降低转速，增加转矩，旋转主臂4与旋转副臂10通过旋转伺服马达11转动连接，旋转伺服马达11通过传动皮带B13与主动皮带轮B12 转动连接，主动皮带轮B12通过传动皮带B13与高精密减速机B14转动连接，高精密减速机B14背部设置有旋转座15，旋转座15一端设置有旋转杆16，旋转杆16通过旋转座15固定在高精密减速机B14上，由旋转伺服马达11驱动旋转杆16通过沿空间主轴旋转360度。

请参阅图3，底座1承载整个机构，底座1上端的主臂伺服马达2，主臂伺服马达2通过精密减速机3与旋转主臂4相连，主臂伺服马达2对设备运行进行精密控制速度，利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，降低转速，增加转矩，旋转主臂4带动副臂伺服马达5通过传动皮带A7与主动皮带轮6转动连接，主动皮带轮6通过传动皮带A7与被动皮带轮8转动，被动皮带轮8带动高精密减速机A9，主动皮带轮B12通过传动皮带B13与高精密减速机B14转动。

请参阅图4-5，底座1承载整个机构，底座1上端的主臂伺服马达2，主臂伺服马达2通过精密减速机3与旋转主臂4相连，主臂伺服马达2与精密减速机3转动连接，精密减速机3与旋转主臂4转动连接，主臂伺服马达2 对设备运行进行精密控制速度，利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，降低转速，增加转矩，旋转主臂4与旋转副臂10通过旋转伺服马达11转动连接，旋转伺服马达11通过传动皮带B13与主动皮带轮 B12转动连接，主动皮带轮B12通过传动皮带B13与高精密减速机B14转动连接，高精密减速机B14背部设置有旋转座15，旋转座15一端设置有旋转杆 16，旋转杆16通过旋转座15固定在高精密减速机B14上，由旋转伺服马达 11驱动旋转杆16通过沿空间主轴旋转360度。

主臂伺服马达2与精密减速机3转动连接，精密减速机3与旋转主臂4 转动连接，底座1为金属材料制成，精密减速机3与旋转主臂4转动连接，精密减速机3与底座1通过焊接的方式固定连接，旋转杆16通过旋转座15 固定在高精密减速机B14上，旋转伺服马达11驱动旋转杆16通过沿空间主轴旋转360度，主臂伺服马达2动作可以使旋转主臂4沿空间主轴旋转270 度，旋转主臂4与旋转副臂10转动连接，旋转副臂10固定在高精密减速机 A9上，副臂伺服马达5驱动旋转副臂10沿空间主轴旋转270度。

本实用新型的工作原理及使用流程：使用时，底座1承载整个机构，主臂伺服马达2通过连接精密减速机3与旋转主臂4相连，通过主臂伺服马达2 动作可以使旋转主臂4沿空间主轴旋转270度，副臂伺服马达5通过传动皮带A7与主动皮带轮6转动；被动皮带轮8连接高精密减速机A9；旋转副臂 10固定在高精密减速机A9上，可由副臂伺服马达5驱动旋转副臂10沿空间主轴旋转270度，旋转伺服马达11通过传动皮带A13与主动皮带轮达12转动连接高精密减速机A14，旋转杆16通过旋转座15固定在高精密减速机A14 上，可由旋转伺服马达11驱动旋转杆16通过沿空间主轴旋转360度。

本实用新型为了解决提升设备的自动化效能，能更好实现水平与侧臂抓取功能共用性，且能节省生产与维护成本三轴手臂的开发与应用，便能彻底取代现设备上常用的PCB水平与侧臂抓取结构，因此采用结构模组化，可实现整体结构自动化标准对其进行组装。

本实用新型采用三个伺服结构相互运行，其重复精度可满足目前所有设备精度要求，整体空间缩小，运行速度大幅提升，将自动化设备效能发挥到极致，装配与维修简单，可适用于目前所有水平抓取设备上。

本实用新型通过电气控制三轴手臂各驱动元器件，可以实现手臂水平旋转与上下抓取的各项功能，无论从动作精度与运转速度上都是传统结构无法媲美的，且此手臂结构简洁，易于检修与维护，可应用范围广泛。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本实用新型结构科学合理，使用安全方便，为人们提供了很大的帮助。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种三轴机械手臂，包括底座(1)、精密减速机(3)和旋转主臂(4)，其特征在于：所述底座(1)上端设置有主臂伺服马达(2)，所述主臂伺服马达(2)一端设置有精密减速机(3)，所述精密减速机(3)与旋转主臂(4)相连，所述旋转主臂(4)上端设置有副臂伺服马达(5)，所述副臂伺服马达(5)上端设置有主动皮带轮(6)，所述主动皮带轮(6)通过传动皮带A(7)与被动皮带轮(8)转动连接，所述被动皮带轮(8)背部设置有高精密减速机A(9)，所述高精密减速机A(9)外侧设置有旋转副臂(10)，所述旋转副臂(10)背部设置有旋转伺服马达(11)，所述旋转副臂(10)另一端内侧设置有主动皮带轮B(12)，所述主动皮带轮B(12)通过传动皮带B(13)与高精密减速机B(14)转动连接，所述高精密减速机B(14)背部设置有旋转座(15)，所述旋转座(15)一端设置有旋转杆(16)。

2.根据权利要求1所述的一种三轴机械手臂，其特征在于：所述主臂伺服马达(2)与精密减速机(3)转动连接，所述精密减速机(3)与旋转主臂(4)转动连接，所述底座(1)为金属材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种三轴机械手臂，其特征在于：所述精密减速机(3)与旋转主臂(4)转动连接，所述精密减速机(3)与底座(1)通过焊接的方式固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种三轴机械手臂，其特征在于：所述旋转杆(16)通过旋转座(15)固定在高精密减速机B(14)上，所述旋转伺服马达(11)驱动旋转杆(16)通过沿空间主轴旋转360度。

5.根据权利要求1所述的一种三轴机械手臂，其特征在于：所述主臂伺服马达(2)动作可以使旋转主臂(4)沿空间主轴旋转270度，所述旋转主臂(4)与旋转副臂(10)转动连接。

6.根据权利要求1所述的一种三轴机械手臂，其特征在于：所述旋转副臂(10)固定在高精密减速机A(9)上，所述副臂伺服马达(5)驱动旋转副臂(10)沿空间主轴旋转270度。

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