CN210704901U - 一种多气路机械人手臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机械技术领域，涉及一种多气路机械人手臂，其解决了现有技术中气动管路繁多影响机械人手臂正常运动、气动夹具更换不便等问题。本机械人手臂包括夹具座、气动夹具和安装座，安装座上设有转轴，转轴上开设有一个安装孔和若干条气道孔；安装孔内滑动连接有芯轴；转轴的外端固定有密封压盖，密封压盖上周向固连有副接头，夹具座固连在副接头的外侧，副接头的内侧开设有连接孔，连接孔的内壁上设有环形卡槽，密封压盖的外侧还具有能够插入连接孔内的连接筒，连接筒上设有滚珠，芯轴移动时一端能够插入连接筒内并推动滚珠进入环形卡槽内。本实用新型通过简化气动管路，提高运动灵活性，并能够快速拆卸气动夹具。

Description

一种多气路机械人手臂

技术领域

本实用新型属于自动化机械设备技术领域，涉及一种机械人手臂，特别是一种多气路机械人手臂。

背景技术

随着工业自动化的发展，机械人手臂得到了广泛运用，机械人手臂具有独特的操作灵活性、安全性和精准度，其在工业装配, 安全防爆等领域具有广阔前景。机械人手臂越来越多样化，机械人手臂的运行环境也越来越复杂，而机械人手臂外部搭载的设备、电缆及气管会大大妨碍机械臂的运动控制及活动范围。气动元件及气路在机械臂上具有大量使用，现有机械人手臂的驱动夹具工作的气动管路都是直接外置，通过扎绳捆绑在机械人手臂上，管路繁多杂乱，不但不美观，而且影响机械人手臂的运行，也带来了安全隐患。另外，现有的机械人手臂气动夹具拆换不易，单独一个机械人手臂无法处理复杂多样的工况。

我国专利(公告号：CN 205009260 U；公开日：2016-02-03) 公开了一种六轴机械臂内置气管气路，其包括设置于六轴机械臂内的电磁阀控制机构、进气管安装板和出气管安装板，进气管安装板上设有主进气接口一和主进气接口二，主进气接口一与电磁阀控制机构的进气接口连通，电磁阀控制机构的出气接口与出气管安装板上的气管接口连通，主进气接口二与出气管安装板上的气管接口连通。

上述专利虽然通过将气动管路内置于机械臂内，以解决气管对机械臂运动的影响，但较多的气管设计于机械臂内，同样存在较多繁乱的问题，影响装配及机械臂的运动；而且该机械臂上的夹具也不易更换，通用性差，使用不便。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种多气路机械人手臂，本实用新型所要解决的技术问题是：如何简化机械人手臂的气动管路并提高机械人手臂气动夹具安装更换的便捷性。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

一种多气路机械人手臂，包括夹具座、设置在所述夹具座上的气动夹具、能够转动的立柱和设置在立柱上端的安装座，所述安装座上设有转轴和能够驱动所述转轴转动的驱动电机，其特征在于，所述转轴上开设有一个安装孔和若干条与所述气动夹具相连通的气道孔，所述安装孔和气道孔的一端均延伸至所述转轴的外端面；所述转轴外活动套设有套筒，所述套筒上设有进气接头，所述进气接头的进气端与外界气管连接，所述进气接头的出气端与所述安装孔以及气道孔相连通；所述安装孔内滑动连接有芯轴且进入所述安装孔内的气流能够驱动所述芯轴往复滑动；所述转轴的外端固定有密封压盖，所述密封压盖上周向固连有副接头，所述夹具座固连在所述副接头的外侧，所述副接头的内侧开设有连接孔，所述连接孔的内壁上设有环形卡槽，所述密封压盖的外侧还具有能够插入所述连接孔内的连接筒，所述连接筒上沿周向开设有若干贯穿孔，所述贯穿孔内嵌设有滚珠，所述芯轴移动时一端能够插入所述连接筒内并推动所述滚珠进入所述环形卡槽内。

其工作原理如下：使用时，进气接头的进气端与外界气管连接，气体可通过进气接头流动至套筒内，然后进入转轴上的气道孔或安装孔内，每个气道孔内的气流均独立控制，用于控制气动夹具的动作，安装孔内有两股气流，用于控制芯轴的移动，芯轴向外移动时，能够推动滚珠卡入环形卡槽内，从而实现密封压盖与副接头的轴向连接；当芯轴向内移动时，需要芯轴的外端远离滚珠，给出足够的让位空间，滚珠能够朝向连接筒中部移动，退出副接头的环形卡槽内，从而使得密封压盖与副接头能够相互脱离，方便快捷的拆卸气动夹具。本技术方案中由于套筒固定于进气接头上，且与转轴活动配合，因此，当电机带动转轴转动时，套筒可相对固定，不会影响转轴的正常运动，本申请中不但将外露的气动管道内置，并且通过直接开设孔道形成气道极大程度地减少了管道形式的气路，即使在机械人手臂的内部，也不会对其运动造成限制，有效提高机械人手臂运动的灵活性。本技术方案中通过设置芯轴，通过气动控制芯轴的移动，能够自动打开或锁紧副接头，从而方便气动夹具的安装、拆卸以及更换，非常便捷高效，而且连接稳固。

在上述的多气路机械人手臂中，所述安装孔与所述气道孔均沿所述转轴的轴线方向设置，所述安装孔的中心线与所述转轴的中轴线相重合；所述气道孔分布在所述安装孔周围；所述转轴的外周面上设有若干个沿转轴周向的环形凹槽，每个所述气道孔对应一个所述环形凹槽，所述安装孔对应两个所述环形凹槽；所述气道孔与对应的环形凹槽之间、所述安装孔与对应所述环形凹槽之间均通过通孔相连通。每股气流经过环形凹槽流入安装孔与气道孔内，套筒与转轴相对转动时，不影响气流的流通，稳定可靠。

在上述的多气路机械人手臂中，所述环形凹槽间隔设置，所述转轴的外周面上位于相邻两个环形凹槽之间以及最外侧两个环形凹槽的外侧均至少设置有一个密封凹槽，所述密封凹槽沿所述转轴的周向设置，所述密封凹槽内嵌设有密封圈，所述密封圈的外周面与所述套筒的内壁密封贴靠。

设计有密封凹槽和密封圈后，可避免相邻的环形凹槽之间的气体流蹿串位，而位于两端处的密封凹槽和密封圈则可避免进入两端气道孔的气流外泄。

在上述的多气路机械人手臂中，所述套筒上开设有若干与所述环形凹槽一一对应且相连通的通道一；所述进气接头固定于所述安装座上且与所述套筒相固连，所述进气接头的出气端开设有与所述通道一位置及数量相对应的小气嘴，所述小气嘴与对应的所述通道一相连通。每股气流可以独立控制，动作更加多样，提高机械人手臂的动作灵活性和精准度。

进一步的，外界气管可以为若干个小气管，每个小气管伸入进气接头之内并与小气嘴固定连接，即每个气路的气流都是单独控制和流通的。

在上述的多气路机械人手臂中，与所述安装孔对应的两个所述环形凹槽分别通过通孔连接在靠近所述安装孔的两端位置，所述芯轴上固设有活塞，所述活塞滑动设置在所述安装孔内且所述活塞位于上述两个通孔之间。

在上述的多气路机械人手臂中，所述密封压盖上开设有与所述气道孔一一对应且相连通的通道二，所述副接头上开设有与所述通道二一一对应且相连通的通道三，每个所述通道三分为歧路一与歧路二，所述歧路一的端部开设在副接头的外周面上，所述歧路二的端部开设在副接头的端面上，所述夹具座上开设有与歧路二连通的通道四，所述通道四用于与所述气动夹具的进气孔相连通。气道孔内的气流经过密封压盖上通道二流入副接头上的通道三，再通过歧路一和夹具座上的通道四流入气动夹具内，实现气动夹具的动作驱动。

在上述的多气路机械人手臂中，每个所述夹具座上至少设有两个所述夹具，所述夹具座固连在所述副接头的一侧，所述副接头的另一侧开设有若干个导向孔，所述密封压盖的端面固设有能够插入所述导向孔内的导向销。通过导向销对副接头进行周向固定限位，方便快捷，再通过滚珠的卡接实现其轴向限位后就能够固定住副接头，进而能够快速安装夹具座和气动夹具。

在上述的多气路机械人手臂中，所述活塞套设在所述芯轴的中部，所述芯轴的一端位于所述安装孔内且该端套设有复位弹簧，所述芯轴的另一端伸向所述安装孔外且该端的端部具有导向锥面；所述芯轴的周面上还设有与所述安装孔孔壁配合的密封件。

本技术方案中气路孔的数量为4个、6个或8个。日常使用中，4个或8个气路孔可在最低成本的前提下，保证夹具正常运作。作为优选，本技术方案中每个夹具座上设置有两个气动夹具，每一个气动夹具需要2路气路，只需要4路气路即可，多余的气路可将其封堵。一共设置8个气路，其中6个气路用于气动夹具的夹紧或松开动作(其中2个多余的气路可以暂时预留不用)，另外2个气路用于快速安装、拆卸或更换夹具结构。

与现有技术相比，本实用新型中的多气路机械人手臂具有以下优点：

1、本技术方案中不但将外露的气动管道内置，而且通过直接开孔的方式形成气道，并且极大程度地减少了管道形式的气路，即使在机械人手臂的内部，也不会对其运动造成限制，有效提高机械人手臂运动的灵活性，并且安全可靠。

2、本技术方案中通过设置芯轴，通过气动控制芯轴的移动，能够自动打开或锁紧副接头，从而方便气动夹具的安装、拆卸以及更换，非常便捷高效，而且连接稳固。

附图说明

图1是本机械人手臂的立体结构示意图。

图2是本机械人手臂的局部立体结构示意图。

图3是图2的剖视结构示意图。

图4是本机械人手臂中转轴的立体结构示意图。

图5是本机械人手臂中密封压盖的立体结构示意图。

图6是本机械人手臂中副接头的立体结构示意图。

图7是本机械人手臂中气路剖视结构示意图。

图中，1、夹具座；1a、通道四；2、气动夹具；3、立柱；4、安装座；5、转轴；51、安装孔；52、气道孔；53、环形凹槽；54、通孔；55、密封凹槽；6、驱动电机；7、套筒；71、通道一；8、进气接头；81、小气嘴；9、芯轴；91、活塞；10、密封压盖；10a、连接筒；10b、贯穿孔；10c、通道二；10d、导向销；11、副接头； 11a、连接孔；11b、环形卡槽；11c、通道三；11d、导向孔；12、滚珠；13、密封圈；14、复位弹簧；15、密封件。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1至图7所示，本多气路机械人手臂包括夹具座1、设置在夹具座1上的气动夹具2、能够转动的立柱3和设置在立柱3 上端的安装座4，安装座4上设有转轴5和能够驱动转轴5转动的驱动电机6，转轴5上开设有一个安装孔51和若干条与气动夹具2相连通的气道孔52，安装孔51和气道孔52的一端均延伸至转轴5的外端面；转轴5外活动套设有套筒7，套筒7上设有进气接头8，进气接头8的进气端与外界气管连接，进气接头8的出气端与安装孔51以及气道孔52相连通；安装孔51内滑动连接有芯轴9且进入安装孔51内的气流能够驱动芯轴9往复滑动；转轴5的外端固定有密封压盖10，密封压盖10上周向固连有副接头11，夹具座1固连在副接头11的外侧，副接头11的内侧开设有连接孔11a，连接孔11a的内壁上设有环形卡槽11b，密封压盖 10的外侧还具有能够插入连接孔11a内的连接筒10a，连接筒10a 上沿周向开设有若干贯穿孔10b，贯穿孔10b内嵌设有滚珠12，芯轴9移动时一端能够插入连接筒10a内并推动滚珠12进入环形卡槽11b内。具体来说，安装孔51与气道孔52均沿转轴5的轴线方向设置，安装孔51的中心线与转轴5的中轴线相重合；气道孔52分布在安装孔51周围；转轴5的外周面上设有若干个沿转轴5周向的环形凹槽53，每个气道孔52对应一个环形凹槽53，安装孔51对应两个环形凹槽53；气道孔52与对应的环形凹槽53 之间、安装孔51与对应环形凹槽53之间均通过通孔54相连通；每股气流经过环形凹槽53流入安装孔51与气道孔52内，套筒7 与转轴5相对转动时，不影响气流的流通；环形凹槽53间隔设置，转轴5的外周面上位于相邻两个环形凹槽53之间以及最外侧两个环形凹槽53的外侧均至少设置有一个密封凹槽55，密封凹槽55 沿转轴5的周向设置，密封凹槽55内嵌设有密封圈13，密封圈 13的外周面与套筒7的内壁密封贴靠；套筒7上开设有若干与环形凹槽53一一对应且相连通的通道一71；进气接头8固定于安装座4上且与套筒7相固连，进气接头8的出气端开设有与通道一71位置及数量相对应的小气嘴81，小气嘴81与对应的通道一 71相连通。每股气流可以独立控制，动作更加多样，提高机械人手臂的动作灵活性和精准度。

进一步的，外界气管可以为若干个小气管，每个小气管伸入进气接头8之内并与小气嘴81固定连接，即每个气路的气流都是单独控制和流通的；每个夹具座1上至少设有两个夹具，夹具座 1固连在副接头11的一侧，副接头11的另一侧开设有若干个导向孔11d，密封压盖10的端面固设有能够插入导向孔11d内的导向销10d。

使用时，进气接头8的进气端与外界气管连接，气体可通过进气接头8流动至套筒7内，然后进入转轴5上的气道孔52或安装孔51内，每个气道孔52内的气流均独立控制，用于控制气动夹具2的动作，安装孔51内有两股气流，用于控制芯轴9的移动，芯轴9向外移动时，能够推动滚珠12卡入环形卡槽11b内，从而实现密封压盖10与副接头11的轴向连接；当芯轴9向内移动时，需要芯轴9的外端远离滚珠12，给出足够的让位空间，滚珠12 能够朝向连接筒10a中部移动，退出副接头11的环形卡槽11b 内，从而使得密封压盖10与副接头11能够相互脱离，方便快捷的拆卸气动夹具2。本实施例中由于套筒7固定于进气接头8上，且与转轴5活动配合，因此，当电机带动转轴5转动时，套筒7 可相对固定，不会影响转轴5的正常运动，本申请中不但将外露的气动管道内置，并且通过直接开设孔道形成气道极大程度地减少了管道形式的气路，即使在机械人手臂的内部，也不会对其运动造成限制，有效提高机械人手臂运动的灵活性。本实施例中通过设置芯轴9，通过气动控制芯轴9的移动，能够自动打开或锁紧副接头11，从而方便气动夹具2的安装、拆卸以及更换，非常便捷高效，而且连接稳固。

如图3和图7所示，与安装孔51对应的两个环形凹槽53分别通过通孔54连接在靠近安装孔51的两端位置，芯轴9上固设有活塞91，活塞91滑动设置在安装孔51内且活塞91位于上述两个通孔54之间；活塞91套设在芯轴9的中部，芯轴9的一端位于安装孔51内且该端套设有复位弹簧14，芯轴9的另一端伸向安装孔51外且该端的端部具有导向锥面；芯轴9的周面上还设有与安装孔51孔壁配合的密封件15。密封压盖10上开设有与气道孔52一一对应且相连通的通道二10c，副接头11上开设有与通道二10c一一对应且相连通的通道三11c，每个通道三11c分为歧路一与歧路二，歧路一的端部开设在副接头11的外周面上，歧路二的端部开设在副接头11的端面上，夹具座1上开设有与歧路二连通的通道四1a，通道四1a用于与气动夹具2的进气孔相连通；气道孔52内的气流经过密封压盖10上通道二10c流入副接头11上的通道三11c，再通过歧路一和夹具座1上的通道四1a 流入气动夹具2内，实现气动夹具2的动作驱动。

本实施例中气路孔的数量为4个、6个或8个。日常使用中， 4个或8个气路孔可在最低成本的前提下，保证夹具正常运作。作为优选，本实施例中每个夹具座1上设置有两个气动夹具2，每一个气动夹具2需要2路气路，只需要4路气路即可，多余的气路可将其封堵。一共设置8个气路，其中6个气路用于气动夹具2的夹紧或松开动作(其中2个多余的气路可以暂时预留不用)，另外2个气路用于快速安装、拆卸或更换夹具结构。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种多气路机械人手臂，包括夹具座(1)、设置在所述夹具座(1)上的气动夹具(2)、能够转动的立柱(3)和设置在立柱(3)上端的安装座(4)，所述安装座(4)上设有转轴(5)和能够驱动所述转轴(5)转动的驱动电机(6)，其特征在于，所述转轴(5)上开设有一个安装孔(51)和若干条与所述气动夹具(2)相连通的气道孔(52)，所述安装孔(51)和气道孔(52)的一端均延伸至所述转轴(5)的外端面；所述转轴(5)外活动套设有套筒(7)，所述套筒(7)上设有进气接头(8)，所述进气接头(8)的进气端与外界气管连接，所述进气接头(8)的出气端与所述安装孔(51)以及气道孔(52)相连通；所述安装孔(51)内滑动连接有芯轴(9)且进入所述安装孔(51)内的气流能够驱动所述芯轴(9)往复滑动；所述转轴(5)的外端固定有密封压盖(10)，所述密封压盖(10)上周向固连有副接头(11)，所述夹具座(1)固连在所述副接头(11)的外侧，所述副接头(11)的内侧开设有连接孔(11a)，所述连接孔(11a)的内壁上设有环形卡槽(11b)，所述密封压盖(10)的外侧还具有能够插入所述连接孔(11a)内的连接筒(10a)，所述连接筒(10a)上沿周向开设有若干贯穿孔(10b)，所述贯穿孔(10b)内嵌设有滚珠(12)，所述芯轴(9)移动时一端能够插入所述连接筒(10a)内并推动所述滚珠(12)进入所述环形卡槽(11b)内。

2.根据权利要求1所述的多气路机械人手臂，其特征在于，所述安装孔(51)与所述气道孔(52)均沿所述转轴(5)的轴线方向设置，所述安装孔(51)的中心线与所述转轴(5)的中轴线相重合；所述气道孔(52)分布在所述安装孔(51)周围；所述转轴(5)的外周面上设有若干个沿转轴(5)周向的环形凹槽(53)，每个所述气道孔(52)对应一个所述环形凹槽(53)，所述安装孔(51)对应两个所述环形凹槽(53)；所述气道孔(52)与对应的环形凹槽(53)之间、所述安装孔(51)与对应所述环形凹槽(53) 之间均通过通孔(54)相连通。

3.根据权利要求2所述的多气路机械人手臂，其特征在于，所述环形凹槽(53)间隔设置，所述转轴(5)的外周面上位于相邻两个环形凹槽(53)之间以及最外侧两个环形凹槽(53)的外侧均至少设置有一个密封凹槽(55)，所述密封凹槽(55)沿所述转轴(5)的周向设置，所述密封凹槽(55)内嵌设有密封圈(13)，所述密封圈(13)的外周面与所述套筒(7)的内壁密封贴靠。

4.根据权利要求3所述的多气路机械人手臂，其特征在于，所述套筒(7)上开设有若干与所述环形凹槽(53)一一对应且相连通的通道一(71)；所述进气接头(8)固定于所述安装座(4)上且与所述套筒(7)相固连，所述进气接头(8)的出气端开设有与所述通道一(71)位置及数量相对应的小气嘴(81)，所述小气嘴(81)与对应的所述通道一(71)相连通。

5.根据权利要求4所述的多气路机械人手臂，其特征在于，与所述安装孔(51)对应的两个所述环形凹槽(53)分别通过通孔(54)连接在靠近所述安装孔(51)的两端位置，所述芯轴(9)上固设有活塞(91)，所述活塞(91)滑动设置在所述安装孔(51)内且所述活塞(91)位于上述两个通孔(54)之间。

6.根据权利要求2或3或4或5所述的多气路机械人手臂，其特征在于，所述密封压盖(10)上开设有与所述气道孔(52)一一对应且相连通的通道二(10c)，所述副接头(11)上开设有与所述通道二(10c)一一对应且相连通的通道三(11c)，每个所述通道三(11c)分为歧路一与歧路二，所述歧路一的端部开设在副接头(11)的外周面上，所述歧路二的端部开设在副接头(11)的端面上，所述夹具座(1)上开设有与歧路二连通的通道四(1a)，所述通道四(1a)用于与所述气动夹具(2)的进气孔相连通。

7.根据权利要求6所述的多气路机械人手臂，其特征在于，每个所述夹具座(1)上至少设有两个所述夹具，所述夹具座(1) 固连在所述副接头(11)的一侧，所述副接头(11)的另一侧开设有若干个导向孔(11d)，所述密封压盖(10)的端面固设有能够插入所述导向孔(11d)内的导向销(10d)。

8.根据权利要求5所述的多气路机械人手臂，其特征在于，所述活塞(91)套设在所述芯轴(9)的中部，所述芯轴(9)的一端位于所述安装孔(51)内且该端套设有复位弹簧(14)，所述芯轴(9)的另一端伸向所述安装孔(51)外且该端的端部具有导向锥面；所述芯轴(9)的周面上还设有与所述安装孔(51)孔壁配合的密封件(15)。

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