CN211104078U - 多轴机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多轴机械手，包括：末端执行工具；水平移动机构，用于水平移动末端执行工具；旋转机构，与所述水平移动机构连接且用于旋转末端执行工具；竖直移动机构，与旋转机构连接且用于竖直移动末端执行工具，竖直移动机构包括竖直驱动件、第一滑块、由竖直驱动件驱动且在竖直方向上相对第一滑块移动的第二滑块，第一滑块和第二滑块之间连接有用于防止第二滑块掉落的弹性件。本实用新型提供的多轴机械手，在竖直驱动件突然断电时，弹性件可限制第二滑块的突然下落，防止第二滑块、末端执行工具撞击其周围的人员及物体，也能够减小突然断电对竖直移动机构的机械损伤。

Description

多轴机械手

技术领域

本实用新型属于机械手技术领域，更具体地说，是涉及一种多轴机械手。

背景技术

多轴机械手是以伺服电机、步进电机、气缸等为驱动的单轴机械臂为基本工作单元，以滚珠丝杠、同步带、齿轮齿条等为常用传动方式所构建的机械系统，可以将末端执行工具移动至二维或三维坐标系中的任意一点。多轴机械手可应用于点胶、滴塑、喷涂、码垛、分拣、包装、焊接、金属加工、搬运、上下料、装配、印刷等常见的工业生产中，替代繁重的人力劳动。多轴机械手中的驱动装置均由电力驱动，在突然断电时，多轴机械手中竖直方向移动的传动件容易失去控制，在重力作用下掉落脱轨，甚至砸伤操作人员或者生产物料等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多轴机械手，以解决现有技术中存在的多轴机械手突然断电导致其掉落脱轨、容易砸伤操作人员或者生产物料的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种多轴机械手，包括：

末端执行工具；

水平移动机构，用于水平移动所述末端执行工具；

旋转机构，与所述水平移动机构连接且用于旋转所述末端执行工具；

竖直移动机构，与所述旋转机构连接且用于竖直移动所述末端执行工具，所述竖直移动机构包括竖直驱动件、第一滑块、由所述竖直驱动件驱动且在竖直方向上相对所述第一滑块移动的第二滑块，所述第一滑块和所述第二滑块之间连接有用于防止所述第二滑块掉落的弹性件。

进一步地，所述竖直驱动件具有旋转输出端，且所述旋转输出端固定有齿轮，所述第二滑块上固定有齿条，所述齿轮和所述齿条相互啮合。

进一步地，所述竖直驱动件的旋转轴线与所述水平移动机构的移动方向垂直设置。

进一步地，所述第一滑块面向所述第二滑块一侧设有第一凸起，所述第二滑块面向所述第一滑块一侧设有第二凸起，且所述弹性件的两端分别固定于所述第一凸起和所述第二凸起。

进一步地，所述第一滑块和所述第二滑块之间的间距、所述第一凸起的高度以及所述第二凸起的高度均相同。

进一步地，所述旋转机构包括第一旋转组件，所述第一旋转组件连接于所述水平移动机构和所述竖直移动机构之间，且所述第一旋转组件的旋转轴的轴线方向为竖直方向。

进一步地，所述旋转机构还包括第二旋转组件，所述第二旋转组件连接于所述竖直移动机构和所述末端执行工具之间，所述第二旋转组件的旋转轴的轴线方向为竖直方向，所述第二旋转组件的旋转轴与所述末端执行工具的距离小于所述第一旋转组件与所述末端执行工具的距离。

进一步地，所述第一旋转组件的输出端固定有转动座，所述竖直驱动件固定于所述转动座内。

进一步地，所述旋转机构还包括摆台气缸，所述摆台气缸连接于所述第二旋转组件和所述末端执行工具之间，所述末端执行工具的数量为两个，且两个所述末端执行工具垂直连接于所述摆台气缸。

进一步地，所述水平移动机构包括水平驱动件、由所述水平驱动件驱动的带轮组件、与所述带轮组件连接的丝杠以及与所述丝杠连接的水平滑台。

本实用新型提供的多轴机械手的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型多轴机械手包括水平移动机构、旋转机构、竖直移动机构以及末端执行工具，竖直移动机构内的竖直驱动件可驱动第二滑块相对第一滑块在竖直方向上滑动，第一滑块和第二滑块之间连接有弹性件，在竖直驱动件突然断电时，弹性件可限制第二滑块的突然下落，防止第二滑块、末端执行工具撞击其周围的人员及物体，也能够减小突然断电对竖直移动机构的机械损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的多轴机械手的立体结构图；

图2为本实用新型实施例提供的多轴机械手的部分立体结构图；

图3为本实用新型实施例提供的竖直移动机构的爆炸图一；

图4为本实用新型实施例提供的竖直移动机构的爆炸图二；

图5为本实用新型实施例提供的多轴机械手部分结构的剖视图。

其中，图中各附图标记：

1-水平移动机构；11-水平驱动件；12-水平滑台；2-旋转机构；21-第一旋转组件；22-第二旋转组件；221-驱动电机；222-齿轮组件；23-摆台气缸；3-竖直移动机构；31-第一滑块；311-第一凸起；312-滑条；32-第二滑块；321-第二凸起；322-滑槽；33-竖直驱动件；34-弹性件；35-齿轮；36-齿条；4-末端执行工具；5-转动座。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下述各个实施例中的机械手适用于点胶、滴塑、喷涂、码垛、分拣、包装、焊接、金属加工、搬运、上下料、装配、印刷等常见的工业生产设备中。

请一并参阅图1至图4，现对本实用新型提供的多轴机械手进行说明。在该实施例中，多轴机械手包括水平移动机构1、旋转机构2、竖直移动机构3和末端执行工具4。水平移动机构1用于水平移动末端执行工具4，竖直移动机构3用于竖直移动末端执行工具4，旋转机构2与水平移动机构1、竖直移动机构3直接或者间接连接，旋转机构2用于旋转工件。末端执行工具4可选为夹具、夹爪、安装架、电动螺丝刀等，能够实现转移、点胶、装配等功能。其中，竖直移动机构3包括竖直驱动件33、第一滑块31、第二滑块32和弹性件34，竖直驱动件33驱动第二滑块32相对第一滑块31移动，第二滑块32的移动方向为竖直方向，弹性件34可防止第一滑块31和第二滑块32脱轨。第二滑块32的行程在40mm至60mm之间，可选为40mm、50mm、60mm等。具体地，在竖直驱动件33断电时，第二滑块32会在重力的作用下下落，弹性件34可防止第二滑块32掉落脱轨，保护竖直移动机构3，也防止撞伤造作人员和其周边物品。

本实用新型提供的多轴机械手，与现有技术相比，本实用新型多轴机械手包括水平移动机构1、旋转机构2、竖直移动机构3以及末端执行工具4，竖直移动机构3内的竖直驱动件33可驱动第二滑块32相对第一滑块31在竖直方向上滑动，第一滑块31和第二滑块32之间连接有弹性件34，在竖直驱动件33突然断电时，弹性件34可限制第二滑块32的突然下落，防止第二滑块32、末端执行工具4撞击其周围的人员及物体，也能够减小突然断电对竖直移动机构3的机械损伤。

请参阅图3及图4，在其中一个实施例中，竖直驱动件33具有旋转输出端，且旋转输出端固定有齿轮35，第二滑块32上固定有齿条36，齿轮35和齿条36相互啮合。竖直驱动件33可选为步进电机、伺服电机等具有旋转输出端的电机。竖直驱动件33带动齿轮35旋转，齿条36的长度方向为竖直方向，齿轮35和齿条36啮合带动齿条36上下移动，从而使第二滑块32上下移动，第二滑块32与末端执行工具4连接，可带动末端执行工具4上下移动。在另一实施例中，竖直驱动件33的输出端连接有带轮，通过带轮实现驱动第二滑块32滑动。

更具体地，第一滑块31上设有滑条312，第二滑块32开设有滑槽321，滑条312在滑槽321内移动，使得第一滑块31和第二滑块32之间的运动更加平稳。

可选地，竖直驱动件33的旋转轴线与水平移动机构1的移动方向垂直，这样，可使竖直驱动件33与水平移动机构1垂直设置，满足竖直驱动件33的布局需求，节省在水平移动机构1移动方向上的空间。

请参阅图3及图4，在其中一个实施例中，第一滑块31面向第二滑块32一侧设有第一凸起311，第二滑块32面向第一滑块31一侧设有第二凸起321，且弹性件34的两端分别固定于第一凸起311和第二凸起321。第一凸起311和第二凸起321的设置为弹性件34的两端提供了安装位置，第一凸起311的中心和第二凸起321的中心连线方向为竖直方向，使弹性件34竖直设置。弹性件34可选为弹簧等可拉伸变形件。可选地，弹性件34的数量可为1个、2个、3个等，且平行设置，以防止单个弹性件34的弹力不够。第一凸起311、第二凸起321的形状此处不作限定，可选为圆柱形，方便弹性件34的安装。

请参阅图3及图4，在其中一个实施例中，第一滑块31和第二滑块32之间的间距、第一凸起311的高度以及第二凸起321的高度均相同。在该种情况下，第一凸起311的顶端与第二滑块32抵接，第二凸起321的顶端与第一滑块31抵接，对第二滑块32有一定的机械限位作用，防止弹性件34失效时，第二滑块32掉落。

请参阅图1，在其中一个实施例中，水平移动机构1包括水平驱动件11、由水平驱动件11驱动的带轮组件、与带轮组件连接的丝杠以及与丝杠连接的水平滑台12。水平驱动件11可选为伺服电机、步进电机等，如200W的伺服电机，最大负载为40kg。水平驱动件11带动带轮组件运动，带轮组件带动丝杠旋转，从而推动水平滑台移动，使末端执行工具4水平移动。丝杠的导程在4mm至6mm之间，可选为4mm、5mm、6mm。水平滑台12的行程大小可根据需求选定。可选地，水平滑台12的行程为450mm。

请参阅图2及图5，在其中一个实施例中，旋转机构2包括第一旋转组件21，第一旋转组件21连接于水平移动机构1和竖直移动机构3之间，且第一旋转组件21的旋转轴的轴线方向为竖直方向。第一旋转组件21可选为伺服电机、步进电机等。例如，第一旋转组件21的回转半径为180mm，回转负载约为2kg，其各连接部件质量约为1.5kg，回转半径100mm，则转动惯量总合约为0.04kg·m²。考虑工况和确定最大转速后，可选用100W的伺服电机驱动，减速比为10的中空转动座5。更具体地，第一旋转组件21与水平滑台12固定连接，第一旋转组件21可随水平滑台12移动，第一旋转组件21的输出端与竖直驱动件33固定连接，可带动竖直驱动件33和末端执行工具4旋转。

请参阅图2及图5，在其中一个实施例中，旋转机构2还包括第二旋转组件22，第二旋转组件22连接于竖直移动机构3和末端执行工具4之间，第二旋转组件22的旋转轴的轴线方向为竖直方向，第二旋转组件22的旋转轴与末端执行工具4的距离小于第一旋转组件21与末端执行工具4的距离。第二旋转组件22可选为伺服电机、步进电机等。更具体地，第二旋转组件22的本体与第二滑块32固定连接，第二旋转组件22的旋转轴与末端执行工具4连接。相对于第一旋转组件21，第二旋转组件22与末端执行工具4之间的距离更近，第一旋转组件21适用于大距离调整末端执行工具4的位置，第二旋转组件22更适用于微调末端执行工具4的位置，第二旋转组件22的精度也更高，这样，既能保证移动速度，又能保证移动精度。

可选地，第二旋转组件22包括驱动电机221和齿轮组件222，驱动电机221与第二滑块32固定连接，齿轮组件222与末端执行工具4连接。驱动电机221的回转角度在0度至331度之间，回转半径为30mm，回转负载约为0.65kg，功率为100W。齿轮组件222的齿数比可为1:4.

进一步地，第一旋转组件21的输出端固定有转动座5，竖直驱动件33固定于转动座5内。第一旋转组件21工作时，转动座5和竖直驱动件33一同转动，使竖直移动机构3、第二旋转组件22、末端执行工具4一同旋转。转动座5的设置不仅为竖直驱动件33提供了安装位置，还能够增大第一旋转组件21和第二旋转组件22之间的距离，从而使末端执行工具4的移动范围更广。

请参阅图2及图5，在其中一个实施例中，旋转机构2还包括摆台气缸23，摆台气缸23连接于第二旋转组件22和末端执行工具4之间，末端执行工具4的数量为两个，且两个末端执行工具4垂直连接于摆台气缸23。摆台气缸23的扭矩可选为0.3N·m。在该实施例中，第二旋转组件22的输出端与摆台气缸23固定连接，可带动摆台气缸23和末端执行工具4旋转。摆台气缸23的作用在于调换两个末端执行工具4的位置，在一个末端执行工具4工作时，另一个末端执行工具4可处于准备状态，这样可以提高该多轴机械手的工作效率。

在其中一个实施例中，水平移动机构1、第一旋转组件21、竖直移动机构3、第二旋转组件22、摆台气缸23、末端执行工具4依次连接，以实现对工件的移动等操作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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的保护范围之内。

Claims (10)

1.多轴机械手，其特征在于，包括：

末端执行工具；

水平移动机构，用于水平移动所述末端执行工具；

旋转机构，与所述水平移动机构连接且用于旋转所述末端执行工具；

竖直移动机构，与所述旋转机构连接且用于竖直移动所述末端执行工具，所述竖直移动机构包括竖直驱动件、第一滑块、由所述竖直驱动件驱动且在竖直方向上相对所述第一滑块移动的第二滑块，所述第一滑块和所述第二滑块之间连接有用于防止所述第二滑块掉落的弹性件。

2.如权利要求1所述的多轴机械手，其特征在于：所述竖直驱动件具有旋转输出端，且所述旋转输出端固定有齿轮，所述第二滑块上固定有齿条，所述齿轮和所述齿条相互啮合。

3.如权利要求2所述的多轴机械手，其特征在于：所述竖直驱动件的旋转轴线与所述水平移动机构的移动方向垂直设置。

4.如权利要求1所述的多轴机械手，其特征在于：所述第一滑块面向所述第二滑块一侧设有第一凸起，所述第二滑块面向所述第一滑块一侧设有第二凸起，且所述弹性件的两端分别固定于所述第一凸起和所述第二凸起。

5.如权利要求4所述的多轴机械手，其特征在于：所述第一滑块和所述第二滑块之间的间距、所述第一凸起的高度以及所述第二凸起的高度均相同。

6.如权利要求1所述的多轴机械手，其特征在于：所述旋转机构包括第一旋转组件，所述第一旋转组件连接于所述水平移动机构和所述竖直移动机构之间，且所述第一旋转组件的旋转轴的轴线方向为竖直方向。

7.如权利要求6所述的多轴机械手，其特征在于：所述旋转机构还包括第二旋转组件，所述第二旋转组件连接于所述竖直移动机构和所述末端执行工具之间，所述第二旋转组件的旋转轴的轴线方向为竖直方向，所述第二旋转组件的旋转轴与所述末端执行工具的距离小于所述第一旋转组件与所述末端执行工具的距离。

8.如权利要求6所述的多轴机械手，其特征在于：所述第一旋转组件的输出端固定有转动座，所述竖直驱动件固定于所述转动座内。

9.如权利要求7所述的多轴机械手，其特征在于：所述旋转机构还包括摆台气缸，所述摆台气缸连接于所述第二旋转组件和所述末端执行工具之间，所述末端执行工具的数量为两个，且两个所述末端执行工具垂直连接于所述摆台气缸。

10.如权利要求1-9任一项所述的多轴机械手，其特征在于：所述水平移动机构包括水平驱动件、由所述水平驱动件驱动的带轮组件、与所述带轮组件连接的丝杠以及与所述丝杠连接的水平滑台。

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