CN212684011U - 三轴机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种三轴机械臂，具体包括抓手组件、Z轴传动组件、Y轴传动组件以及X轴传动组件，所述抓手组件设置在所述Z轴传动组件上，所述Z轴传动组件设置在所述Y轴传动组件上，所述Y轴传动组件设置在所述X轴传动组件上。本实用新型的抓手组件由Z轴传动组件带动沿Z轴做上下运动，Z轴传动组件由Y轴传动组件带动沿Y轴做直线运动，Y轴传动组件由X轴传动组件带动沿X轴做直线运动，从而实现对不同耗材的抓取，还可以根据光耦直接检测到是否抓取到了耗材，并且结构紧凑、可靠性高、抓取效率高。

Description

三轴机械臂

技术领域

本实用新型涉及分析测试类仪器中的抓手臂技术领域，尤其涉及一种三轴机械臂。

背景技术

目前，分析测试类仪器中的抓手臂主要分为两种，第一方面，现有技术中提供了一种只能实现单一耗材抓取的抓手臂，例如：只能单独抓取反应杯或者单独抓取TIP头，并且在抓取耗材的过程中，抓手的张开和闭合通过步进电机控制，抓手的体积和重量都很大，会导致出现体积冗余；第二方面，现有技术中提供了一种能够实现多种耗材的抓取，但对多种耗材某一部分的结构具有固定要求，即多种耗材某一部分的结构需要保持一致，因此，对于耗材的尺寸具有设计局限性，例如：同时抓取反应杯盒TIP头，反应杯和TIP头端部的结构必须一致，否则抓手将无法进行多种耗材的同时抓取。

此外，现有技术中的大部分抓手，并没有可以直接检测抓手是否成功抓取耗材的功能，通常是通过间接的方式进行检测，结构复杂、工作效率较低、可靠性较低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种三轴机械臂，以解决现有技术中存在的不能同时抓取多种耗材、不能直接检测是否抓取耗材成功以及结构复杂、工作效率较低、可靠性较低的问题。

本实用新型提供一种三轴机械臂，具体包括：抓手组件、Z轴传动组件、Y轴传动组件以及X轴传动组件，所述抓手组件设置在所述Z轴传动组件上，所述Z轴传动组件设置在所述Y轴传动组件上，所述Y轴传动组件设置在所述X轴传动组件上。

在本实用新型的较佳实施例中，所述抓手组件主要包括电磁铁、抓手电机座、导向轴、凸轮、左抓手片、右抓手片、拉簧以及光耦，所述电磁铁与凸轮连接，所述凸轮与所述抓手电机座连接，用于驱动所述左抓手片和所述右抓手片张开，所述拉簧用于将所述左抓手片和所述右抓手片闭合，所述左抓手片和所述右抓手片均在所述导向轴上移动，所述光耦设置在所述左抓手片和所述右抓手片上，所述抓手电机座与所述Z轴传动组件连接。

在本实用新型的较佳实施例中，所述光耦包括水平初始化光耦和垂直防撞光耦，当抓取到耗材时，所述左抓手片和所述右抓手片无法回到初始化位置，所述水平初始化光耦无信号，当未抓取到耗材时，所述左抓手片和所述右抓手片可以回到初始化位置，所述水平初始化光耦有信号；当发生碰撞时，所述左抓手片和所述右抓手片在所述导向轴上的移动方式从双向移动变为单向移动，触发所述垂直防撞光耦。

采用上述技术方案，不仅能够达到抓取多种耗材的目的，还可以实现直接检测抓手是否抓取到耗材，此外，抓手还具有防撞功能，当抓手片在导向轴上从上下移动变为向上移动时，就会触发垂直防撞光耦，从而判定发生碰撞，暂停仪器运行，更加可靠。

在本实用新型的较佳实施例中，所述抓手组件还包括左抓手固定座、右抓手固定座、抓手固定架、拉簧轴以及圆线螺纹弹簧，所述左抓手固定座与所述左抓手片连接，所述右抓手固定座与所述右抓手片连接，所述抓手固定架与抓手固定座连接，所述拉簧轴与所述抓手固定座连接，所述圆线螺纹弹簧设置在所述导向轴上，其中，所述抓手片包括左抓手片和右抓手片，所述抓手固定座包括左抓手固定座和右抓手固定座。

在本实用新型的较佳实施例中，所述Z轴传动组件主要包括第一步进电机、第一同步带轮、第一从动轮、第一从动轮轴、第一同步带、Z轴直线导轨以及Z轴滑块座，所述第一步进电机与所述第一同步带以及所述Z轴直线导轨相互配合，使所述抓手组件沿Z方向往复移动，所述第一同步带设置在所述第一同步带轮和所述第一从动轮上，所述第一同步带轮和所述第一从动轮分别设置在所述Z轴传动组件的两端，所述第一从动轮轴设置在所述第一从动轮内部，所述Z轴滑块座与所述抓手组件连接。

在本实用新型的较佳实施例中，所述Y轴传动组件主要包括第二同步带、X轴滑块座、第二同步带轮、第二步进电机、第二从动轮、第二从动轮轴、Y轴滑块座以及Y轴直线导轨，所述第二步进电机与所述第二同步带以及所述Y轴直线导轨相互配合，使所述Z轴传动组件沿Y方向往复移动，所述Y轴滑块座与所述Z轴传动组件连接，所述第二同步带设置在所述第二同步带轮和所述第二从动轮上，所述第二同步带轮和所述第二从动轮分别设置在所述Y轴传动组件的两端，所述第二从动轮轴设置在所述第二从动轮内部，所述X轴滑块座与所述X轴传动组件连接。

在本实用新型的较佳实施例中，所述X轴传动组件主要包括X轴直线导轨、第三步进电机、第三同步带、第三从动轮以及第三从动轮轴，所述第三步进电机与所述第三同步带以及所述X轴直线导轨相互配合，使所述Y轴传动组件沿X方向往复移动，所述第三同步带的一端设置在所述第三从动轮上，所述第三从动轮轴设置在所述第三从动轮内部。

本实用新型的一种三轴机械臂相较于现有技术而言，具有以下有益效果：

(1)本实用新型采用电磁铁与凸轮的配合，实现左抓手片和右抓手片的张开，通过拉簧实现左抓手片和右抓手片的闭合，结构更加紧凑，并且能够实现多种耗材的抓取，实用性更强。

(2)本实用新型的抓手片上设置有光耦，包括了水平初始化光耦和垂直防撞光耦，其中，水平初始化光耦能够直接检测到抓手是否抓取到耗材，垂直防撞光耦能够在发生碰撞时，暂停仪器运行，可靠性更高、工作效率更高。

(3)本实用新型采用X轴传动组件带动Y轴传动组件在X轴直线导轨上往复移动，采用Y轴传动组件带动Z轴传动组件在Y轴直线导轨上往复移动，再通过Z轴传动组件带动抓手组件在Z轴直线导轨上往复移动，可以更灵活精准地调整位置，运行中稳定性更好，能够满足高精准度的耗材抓取需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种三轴机械臂的第一种整体结构示意图；

图2为本实用新型的一种三轴机械臂的第二种整体结构示意图；

图3为本实用新型的一种三轴机械臂的第三种整体结构示意图；

图4为本实用新型抓手组件的分解结构示意图；

图5为本实用新型Z轴传动组件的整体结构示意图；

图6为本实用新型Y轴传动组件的整体结构示意图；

图7为本实用新型X轴传动组件的整体结构示意图；

附图标记说明：

其中，100-抓手组件，101-电磁铁，102-抓手电机座，103-导向轴，104-左抓手固定座，105-右抓手固定座，106-凸轮，107-抓手固定架，108-拉簧轴，109-左抓手片，110-右抓手片，111-拉簧，112-圆线螺纹弹簧，113-光耦；200-Z轴传动组件，201-第一步进电机，202-第一同步带轮，203-Z轴导轨座，204-第一从动轮，205-第一从动轮轴，206-第一同步带，207-Z轴光耦挡片，208-Z轴直线导轨，209-Z轴滑块座，210-第一皮带压块，211-Y轴转接板，212-Y轴转接板固定板，213-Y轴光耦挡片；300-Y轴传动组件，301-Y轴排线板，302-第二同步带，303-从动轮座，304-Y轴导轨座，305-X轴滑块座，306-Y轴光耦座，307-Y轴电机座，308-第二同步带轮，309-第二步进电机，310-Y轴光耦，311-第二从动轮，312-第二从动轮轴，313-Y轴滑块座，314-Y轴直线导轨；400-X轴传动组件，401-左支撑块，402-X轴连接块，403-X轴直线导轨，404-X轴导轨座，405-第三步进电机，406-电机垫板，407-第二皮带压块，408-第三同步带，409-第三从动轮，410-第三从动轮轴。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型较佳实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“包括”以及“设置有”意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的那些组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。

本实用新型中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明。

如图1至图3所示，为一种三轴机械臂的三种不同角度的整体结构示意图。本实用新型提供的一种三轴机械臂，包括：抓手组件100、Z轴传动组件200、Y轴传动组件300以及X轴传动组件400，所述抓手组件100设置在所述Z轴传动组件200上，所述Z轴传动组件200设置在所述Y轴传动组件300上，所述Y轴传动组件300设置在所述X轴传动组件400上。

如图4所示，为抓手组件100的拆分结构示意图，抓手组件包括电磁铁101、抓手电机座102、导向轴103、左抓手固定座104、右抓手固定座105、凸轮106、抓手固定架107、拉簧轴108、左抓手片109、右抓手片110、拉簧111、圆线螺纹弹簧112以及光耦113，所述电磁铁101与凸轮106连接，所述凸轮106与所述抓手电机座102连接，用于驱动所述左抓手片109和所述右抓手片110张开，所述拉簧111用于将所述左抓手片109和所述右抓手片110闭合，在拉簧力的作用下，实现耗材抓取的动作；所述左抓手片109和所述右抓手片110均在所述导向轴103上移动，所述左抓手固定座104与所述左抓手片109连接，所述右抓手固定座105与右抓手片110连接，所述抓手固定架107与抓手固定座连接，能够保证抓手组件的稳定运行，所述拉簧轴108与所述抓手固定座连接，所述圆线螺纹弹簧112设置在所述导向轴103上，需要特别说明的是，所述抓手片包括左抓手片109和右抓手片110，所述抓手固定座包括左抓手固定座104和右抓手固定座105，所述光耦113设置在所述左抓手片109和所述右抓手片110上，所述抓手电机座102与所述Z轴传动组件200连接，且采用两颗M3螺钉连接。

如图4所示，所述光耦113包括水平初始化光耦和垂直防撞光耦，当抓取到耗材时，所述左抓手片109和所述右抓手片110无法回到初始化位置，所述水平初始化光耦无信号，当未抓取到耗材时，所述左抓手片109和所述右抓手片110可以回到初始化位置，所述水平初始化光耦有信号；当发生碰撞时，所述左抓手片109和所述右抓手片110在所述导向轴103上的移动方式从双向移动变为单向移动，触发所述垂直防撞光耦，暂停仪器运行。

如图5所示，为Z轴传动组件200的整体结构示意图，Z轴传动组件200包括第一步进电机201、第一同步带轮202、Z轴导轨座203、第一从动轮204、第一从动轮轴205、第一同步带206、Z轴光耦挡片207、Z轴直线导轨208、Z轴滑块座209、第一皮带压块210、Y轴转接板211、Y轴转接板固定板212以及Y轴光耦挡片213，所述第一步进电机201与所述第一同步带202以及所述Z轴直线导轨208相互配合，使所述抓手组件100沿Z方向往复移动，所述Z轴直线导轨208设置在所述Z轴导轨座203上，所述第一同步带206设置在所述第一同步带轮202和所述第一从动轮204上，所述第一同步带206上设置有第一皮带压块210，所述第一同步带轮202和所述第一从动轮204分别设置在所述Z轴传动组件200的两端，所述第一从动轮轴205设置在所述第一从动轮204内部，所述Z轴滑块座209与所述抓手组件100连接，所述Y轴转接板211与Y轴转接板固定板212连接，用于连接Y轴传动组件300，所述Z轴光耦挡片207和Y轴光耦挡片213与抓手组件100中的光耦113配合使用，光耦113根据Z轴光耦挡片207和Y轴光耦挡片213是否复位，从而直接检测抓手是否抓取到耗材。

如图6所示，为Y轴传动组件300的整体结构示意图，Y轴传动组件300包括Y轴排线板301、第二同步带302、从动轮座303、Y轴导轨座304、X轴滑块座305、Y轴光耦座306、Y轴电机座307、第二同步带轮308、第二步进电机309、Y轴光耦310、第二从动轮311、第二从动轮轴312、Y轴滑块座313以及Y轴直线导轨314，所述Y周排线板301设置在所述第二同步带302的上方，所述第二步进电机309与所述第二同步带302以及所述Y轴直线导轨314相互配合，使所述Z轴传动组件200沿Y方向往复移动，所述Y轴直线导轨314设置在所述Y轴导轨座304上，所述Y轴光耦座306用于安装所述Y轴光耦310，且设置在所述Y轴导轨座304的一端上方，靠近所述第二步进电机309设置，所述第二步进电机309安装在所述Y轴电机座307上，所述Y轴滑块座313与所述Z轴传动组件200连接，且采用四颗M3平头螺钉连接，所述第二同步带302设置在所述第二同步带轮308和所述第二从动轮311上，所述第二同步带轮308和所述第二从动轮311分别设置在所述Y轴传动组件300的两端，所述第二从动轮轴312设置在所述第二从动轮311内部，所述X轴滑块座305与所述X轴传动组件400连接，且采用三颗M4螺钉连接。

如图7所示，为X轴传动组件400的整体结构示意图，所述X轴传动组件400包括左支撑块401、X轴连接块402、X轴直线导轨403、X轴导轨座404、第三步进电机405、电机垫板406、第二皮带压块407、第三同步带408、第三从动轮409以及第三从动轮轴410，所述左支撑块401设置在所述X轴传动组件400的最左侧，所述X轴连接块402设置在所述X轴导轨座404上，所述第三步进电机405与所述第三同步带408以及所述X轴直线导轨403相互配合，使所述Y轴传动组件300沿X方向往复移动，所述直线导轨403设置在所述X轴导轨座404上，所述第三步进电机405设置在所述X轴传动组件400的最右侧，所述电机垫板406设置在所述第三步进电机405的一端，所述第三同步带408的一端设置在所述第三从动轮409上，所述第三同步带408上设置有第二皮带压块407，所述第三从动轮轴410设置在所述第三从动轮409内部。

本实用新型的一种三轴机械臂的具体工作原理如下：

如图1-图3所示，首先，通过将抓手组件100上的抓手电机座102与Z轴传动组件200上的Z轴滑块座209连接，固定抓手组件100和Z轴传动组件200，再将通过Z轴传动组件200通过Y轴滑块座313固定到Y轴传动组件300上，最后将Y轴传动组件300通过X轴滑块座305固定到X轴传动组件400上，通过第一步进电机201驱动第一同步带轮202，带动第一同步带206和第一从动轮轴205进行运动，利用第一同步带206的直线运动带动Z轴直线导轨208运动，从而使得抓手组件100沿Z轴直线导轨208做上下垂直运动；Y轴传动组件300与X轴传动组件400的运动原理与Z轴传动组件200的运动原理相同，从而实现抓手组件100对不同位置耗材的抓取，并通过光耦113和光耦挡片的配合检测是否抓取到耗材。

需要特别说明的是，本实用新型中图1-图7中的单独零部件均为本领域技术人员所公知的，因此，图1-图7中的结构不清楚的部分结构并不影响本实用新型的整体技术方案。

本实用新型提供的实施例只是本实用新型总的构思下的最优示例，并不构成本实用新型保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本实用新型方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种三轴机械臂，其特征在于，具体包括：

抓手组件(100)、Z轴传动组件(200)、Y轴传动组件(300)以及X轴传动组件(400)，所述抓手组件(100)设置在所述Z轴传动组件(200)上，所述Z轴传动组件(200)设置在所述Y轴传动组件(300)上，所述Y轴传动组件(300)设置在所述X轴传动组件(400)上。

2.根据权利要求1所述的一种三轴机械臂，其特征在于，所述抓手组件(100)主要包括电磁铁(101)、抓手电机座(102)、导向轴(103)、凸轮(106)、左抓手片(109)、右抓手片(110)、拉簧(111)以及光耦(113)，所述电磁铁(101)与凸轮(106)连接，所述凸轮(106)与所述抓手电机座(102)连接，用于驱动所述左抓手片(109)和所述右抓手片(110)张开，所述拉簧(111)用于将所述左抓手片(109)和所述右抓手片(110)闭合，所述左抓手片(109)和所述右抓手片(110)均在所述导向轴(103)上移动，所述光耦(113)设置在所述左抓手片(109)和所述右抓手片(110)上，所述抓手电机座(102)与所述Z轴传动组件(200)连接。

3.根据权利要求2所述的一种三轴机械臂，其特征在于，所述光耦(113)包括水平初始化光耦和垂直防撞光耦，当抓取到耗材时，所述左抓手片(109)和所述右抓手片(110)无法回到初始化位置，所述水平初始化光耦无信号，当未抓取到耗材时，所述左抓手片(109)和所述右抓手片(110)可以回到初始化位置，所述水平初始化光耦有信号；当发生碰撞时，所述左抓手片(109)和所述右抓手片(110)在所述导向轴(103)上的移动方式从双向移动变为单向移动，触发所述垂直防撞光耦。

4.根据权利要求2所述的一种三轴机械臂，其特征在于，所述抓手组件(100)还包括左抓手固定座(104)、右抓手固定座(105)、抓手固定架(107)、拉簧轴(108)以及圆线螺纹弹簧(112)，所述左抓手固定座(104)与所述左抓手片(109)连接，所述右抓手固定座(105)与所述右抓手片(110)连接，所述抓手固定架(107)与抓手固定座连接，所述拉簧轴(108)与所述抓手固定座连接，所述圆线螺纹弹簧(112)设置在所述导向轴(103)上。

5.根据权利要求1所述的一种三轴机械臂，其特征在于，所述Z轴传动组件(200) 主要包括第一步进电机(201)、第一同步带轮、第一从动轮(204)、第一从动轮轴(205)、第一同步带(206)、Z轴直线导轨(208)以及Z轴滑块座(209)，所述第一步进电机(201)与所述第一同步带(206)以及所述Z轴直线导轨(208)相互配合，使所述抓手组件(100)沿Z方向往复移动，所述第一同步带设置在所述第一同步带轮和所述第一从动轮(204)上，所述第一同步带轮和所述第一从动轮(204)分别设置在所述Z轴传动组件(200)的两端，所述第一从动轮轴(205)设置在所述第一从动轮(204)内部，所述Z轴滑块座(209)与所述抓手组件(100)连接。

6.根据权利要求1所述的一种三轴机械臂，其特征在于，所述Y轴传动组件(300)主要包括第二同步带(302)、X轴滑块座(305)、第二同步带轮(308)、第二步进电机(309)、第二从动轮(311)、第二从动轮轴(312)、Y轴滑块座(313)以及Y轴直线导轨(314)，所述第二步进电机(309)与所述第二同步带(302)以及所述Y轴直线导轨(314)相互配合，使所述Z轴传动组件(200)沿Y方向往复移动，所述Y轴滑块座(313)与所述Z轴传动组件(200)连接，所述第二同步带(302)设置在所述第二同步带轮(308)和所述第二从动轮(311)上，所述第二同步带轮(308)和所述第二从动轮(311)分别设置在所述Y轴传动组件(300)的两端，所述第二从动轮轴(312)设置在所述第二从动轮(311)内部，所述X轴滑块座(305)与所述X轴传动组件(400)连接。

7.根据权利要求1所述的一种三轴机械臂，其特征在于，所述X轴传动组件(400)主要包括X轴直线导轨(403)、第三步进电机(405)、第三同步带(408)、第三从动轮(409)以及第三从动轮轴(410)，所述第三步进电机(405)与所述第三同步带(408)以及所述X轴直线导轨(403)相互配合，使所述Y轴传动组件(300)沿X方向往复移动，所述第三同步带(408)的一端设置在所述第三从动轮(409)上，所述第三从动轮轴(410)设置在所述第三从动轮(409)内部。

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