CN214446516U - 一种多关节重载机械臂 - Google Patents

Abstract

本新型涉及一种多关节重载机械臂，包括承载底座、底座支撑架、动力驱动架、转向驱动架、承载机械臂、传动机械臂、作业机械臂，承载底座上端面通过二维转台与动力驱动架铰接，承载底座下端面与底座支撑架连接，动力驱动架上端面通过连接铰链与承载机械臂下端面连接，承载机械臂上端面通过连接铰链与转向驱动架连接，转向驱动架前端面通过三维转台与传动机械臂后端面铰接，传动机械臂前端面通过连接铰链与作业机械臂铰接。本新型在具有良好的运行灵活性和运动调节范围的同时，另极大的提高了运动控制作业精度，同时还极大的提高了机械臂运行时的整体结构强度，从而极大的提高了机械臂的负载能力。

Description

一种多关节重载机械臂

技术领域

本实用新型涉及一种机械臂设备，确切地说是一种多关节重载机械臂。

背景技术

目前机械臂在工农业生产及日常生活中均得到了广泛的应用，但在实际使用中发现，当前的机械一方面有效实现运动调节的关节结构相对较少，从而导致当前机械臂的运行灵活性及运动调节范围均受到了较大影响，另一方面当前机械臂往往均采用传统电机直接驱动、液压缸、气压杆驱动等方式，因此导致机械臂自身结构强度相对较弱，往往仅能满足一些小负载状态下运行，而对大负载作业往往无法有效满足使用的需要，从而导致当前的机械臂设备使用范围进一步受到了较大的限制，并造成当前的机械臂设备使用灵活性和通用性均相对较差，难以有效满足实际工作的需要。

因此针对这一现状，迫切需要开发一种全新的机械臂设备，以满足实际使用的需要。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型提供一种多关节重载机械臂，该新型在具有良好的运行灵活性和运动调节范围的同时，另极大的提高了运动控制作业精度，同时还极大的提高了机械臂运行时的整体结构强度，从而极大的提高了机械臂的负载能力，从而有效满足对大负载状态下工作的需要，从而较传统的机械臂极大的提高了作业环境适应能力及适用范围，提高本新型的使用灵活性和通用性。。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种多关节重载机械臂，包括承载底座、底座支撑架、动力驱动架、转向驱动架、承载机械臂、传动机械臂、作业机械臂、驱动电机、蜗轮蜗杆传动箱、摆动机构、二维转台、三维转台、连接铰链及定位夹具，其中承载底座为横断面呈矩形的板状结构，其上端面通过二维转台与动力驱动架铰接，承载底座下端面与底座支撑架连接，且底座支撑架和动力驱动架轴线与承载底座上端面及下端面平行分布，动力驱动架上端面通过连接铰链与承载机械臂下端面连接，承载机械臂上端面通过连接铰链与转向驱动架连接，转向驱动架轴线与承载底座上端面平行分布，且承载机械臂轴线与承载底座上端面呈0°—90°夹角，底座支撑架、动力驱动架及转向驱动架内设均设一个驱动电机及一个蜗轮蜗杆传动箱，且驱动电机轴线与承载底座上端面平行分布，其中底座支撑架内驱动电机通过蜗轮蜗杆传动箱与二维转台下端面连接，动力驱动架内驱动电机通过蜗轮蜗杆传动箱与承载机械臂下端面的连接铰链连接，转向驱动架内的驱动电机通过蜗轮蜗杆传动箱与承载机械臂上端面的连接铰链连接，转向驱动架前端面通过三维转台与传动机械臂后端面铰接，且传动机械臂轴线与承载机械臂轴线呈0°—90°夹角，传动机械臂前端面通过连接铰链与作业机械臂铰接，且作业机械臂与传动机械臂间呈0°—90°夹角，且传动机械臂、作业机械臂间连接的连接铰链另与摆动机构连接，作业机械臂前端面通过三维转台与定位夹具铰接，摆动机构另与传动机械臂、作业机械臂外表面连接。

进一步的，所述的承载机械臂为横断面呈“凵”字形、“工”字形槽状结构中的任意一种，所述传动机械臂为横断面呈矩形、正多边形柱状结构中的任意一种，且所述传动机械臂最大外径比承载机械臂侧表面槽体结构宽度小0—10毫米，且当承载机械臂、传动机械臂夹角为0°时，传动机械臂至少1/3部分嵌于承载机械臂的槽体内。

进一步的，所述的承载机械臂与转向驱动架间，传动机械臂、作业机械臂间均通过至少一条辅助伸缩杆连接，所述辅助伸缩杆侧表面分别与承载机械臂和传动机械臂外表面连接并平行分布，所述辅助伸缩杆活塞柱前端面分别与转向驱动架后端面及作业机械臂外侧面铰接。

进一步的，所述的辅助伸缩杆为电动、液动及气动伸缩杆中的任意一种。

进一步的，所述的二维转台、三维转台为步进电机驱动的转台机构，摆动机构为摆动气缸、摆动液压缸及电动偏心轮中的任意一种。

进一步的，所述的承载机械臂、传动机械臂、作业机械臂及定位夹具上均设一个倾角传感器，所述二维转台及三维转台上均设至少一个角度传感器，所述驱动电机上另设一个转速传感器及扭矩传感器，所述承载底座侧表面设若干接线端子，且所述接线端子分别与驱动电机、摆动机构、二维转台、三维转台、倾角传感器、角度传感器、转速传感器及扭矩传感器电气连接。

本新型在具有良好的运行灵活性和运动调节范围的同时，另极大的提高了运动控制作业精度，同时还极大的提高了机械臂运行时的整体结构强度，从而极大的提高了机械臂的负载能力，从而有效满足对大负载状态下工作的需要，从而较传统的机械臂极大的提高了作业环境适应能力及适用范围，提高本新型的使用灵活性和通用性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型。

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1所述的一种多关节重载机械臂，包括承载底座1、底座支撑架2、动力驱动架3、转向驱动架4、承载机械臂5、传动机械臂6、作业机械臂7、驱动电机8、蜗轮蜗杆传动箱9、摆动机构10、二维转台11、三维转台12、连接铰链13及定位夹具14，其中承载底座1为横断面呈矩形的板状结构，其上端面通过二维转台11与动力驱动架3铰接，承载底座1下端面与底座支撑架2连接，且底座支撑架2和动力驱动架3轴线与承载底座1上端面及下端面平行分布，动力驱动架3上端面通过连接铰链与承载机械臂5下端面连接，承载机械臂5上端面通过连接铰链13与转向驱动架4连接，转向驱动架4轴线与承载底座1上端面平行分布，且承载机械臂5轴线与承载底座上端面呈0°—90°夹角，底座支撑架2、动力驱动架3及转向驱动架4内设均设一个驱动电机8及一个蜗轮蜗杆传动箱9，且驱动电机8轴线与承载底座1上端面平行分布，其中底座支撑架2内驱动电机8通过蜗轮蜗杆传动箱9与二维转台11下端面连接，动力驱动架3内驱动电机8通过蜗轮蜗杆传动箱8与承载机械臂5下端面的连接铰链13连接，转向驱动架4内的驱动电机8通过蜗轮蜗杆传动箱9与承载机械臂5上端面的连接铰链13连接，转向驱动架4前端面通过三维转台12与传动机械臂6后端面铰接，且传动机械臂6轴线与承载机械臂5轴线呈0°—90°夹角，传动机械臂6前端面通过连接铰链13与作业机械臂7铰接，且作业机械臂7与传动机械臂6间呈0°—90°夹角，且传动机械臂6、作业机械臂7间连接的连接铰链13另与摆动机构10连接，作业机械臂7前端面通过三维转台12与定位夹具14铰接，摆动机构10另与传动机械臂6、作业机械臂7外表面连接。

本实施例中，所述的承载机械臂5为横断面呈“凵”字形、“工”字形槽状结构中的任意一种，所述传动机械臂6为横断面呈矩形、正多边形柱状结构中的任意一种，且所述传动机械臂6最大外径比承载机械臂5侧表面槽体结构宽度小0—10毫米，且当承载机械臂5、传动机械臂6夹角为0°时，传动机械臂6至少1/3部分嵌于承载机械臂5的槽体内。

值得注意的，所述的承载机械臂5与转向驱动架4间，传动机械臂6、作业机械臂7间均通过至少一条辅助伸缩杆15连接，所述辅助伸缩杆15侧表面分别与承载机械臂5和传动机械臂6外表面连接并平行分布，所述辅助伸缩杆活塞柱15前端面分别与转向驱动架4后端面及作业机械臂7外侧面铰接。

进一步优化的，所述的辅助伸缩杆15为电动、液动及气动伸缩杆中的任意一种。

同时，所述的二维转台11、三维转台12为步进电机驱动的转台机构，摆动机构10为摆动气缸、摆动液压缸及电动偏心轮中的任意一种。

值得注意的，所述的承载机械臂5、传动机械臂6、作业机械臂7及定位夹具14上均设一个倾角传感器16，所述二维转台11及三维转台13上均设至少一个角度传感器17，所述驱动电机8上另设一个转速传感器18及扭矩传感器19，所述承载底座1侧表面设若干接线端子20，且所述接线端子20分别与驱动电机8、摆动机构10、二维转台11、三维转台12、倾角传感器16、角度传感器17、转速传感器18及扭矩传感器19电气连接。

本新型在具体实施中，首先对构成本新型的承载底座、底座支撑架、动力驱动架、转向驱动架、承载机械臂、传动机械臂、作业机械臂、驱动电机、蜗轮蜗杆传动箱、摆动机构、二维转台、三维转台、连接铰链及定位夹具进行组装，然后将组装后的本新型通过承载底座安装到指定工作位置，并将本新型通过承载底座上的接线端子与外部控制系统及电源系统电气连接，最后通过定位夹具与外部辅助作业工具或直接与外部负载直接连接，即可完成本新型装配。

本新型在运行中，通过底座支撑架、动力驱动架、转向驱动架、承载机械臂、传动机械臂、作业机械臂及定位夹具多个相互独立运动的组件，极大的提高本新型运行时运动调节的自由度，同时另借助摆动机构、二维转台、三维转台有效提高了运动调节时有效的运动范围和运动控制精度；

同时，本新型通过底座支撑架、动力驱动架、转向驱动架将驱动用的驱动电机和蜗轮蜗杆传动箱与承载机械臂、传动机械臂、作业机械臂之间进行分离，有效克服了传统机械臂自身另需对驱动设备进行负载而形成无效载荷，从而在提高机械臂整体运行效率，降低运行能耗的同时，另进一步提高了机械臂的有效负载能力，同时通过底座支撑架、动力驱动架、转向驱动架等专用的承载机构，可在实现对驱动用的驱动电机和蜗轮蜗杆传动箱进行强化定位，有助于增加驱动电机驱动动力的同时，另可实现对本新型的各机械臂运行时驱动力所在作业面进行配重，提高本新型运行至各机械臂关节部位运行稳定性性，从而进一步提高了本新型的有效负载能力。

此外，在本新型运行中，一方面可通过辅助伸缩杆为本新型运行时提供辅助驱动力的同时，另可对运动方向进行辅助导向定位，提高运动控制精度；另一方面通过倾角传感器、角度传感器、转速传感器及扭矩传感器对本新型运动量及运行时的动力输出进行精确监控，从而有效提高本新型运行控制的精度。

本新型在具有良好的运行灵活性和运动调节范围的同时，另极大的提高了运动控制作业精度，同时还极大的提高了机械臂运行时的整体结构强度，从而极大的提高了机械臂的负载能力，从而有效满足对大负载状态下工作的需要，从而较传统的机械臂极大的提高了作业环境适应能力及适用范围，提高本新型的使用灵活性和通用性。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种多关节重载机械臂，其特征在于：所述的多关节重载机械臂包括承载底座、底座支撑架、动力驱动架、转向驱动架、承载机械臂、传动机械臂、作业机械臂、驱动电机、蜗轮蜗杆传动箱、摆动机构、二维转台、三维转台、连接铰链及定位夹具，其中所述承载底座为横断面呈矩形的板状结构，其上端面通过二维转台与动力驱动架铰接，所述承载底座下端面与底座支撑架连接，且底座支撑架和动力驱动架轴线与承载底座上端面及下端面平行分布，所述动力驱动架上端面通过连接铰链与承载机械臂下端面连接，所述承载机械臂上端面通过连接铰链与转向驱动架连接，所述转向驱动架轴线与承载底座上端面平行分布，且所述承载机械臂轴线与承载底座上端面呈0°—90°夹角，所述底座支撑架、动力驱动架及转向驱动架内设均设一个驱动电机及一个蜗轮蜗杆传动箱，且驱动电机轴线与承载底座上端面平行分布，其中所述底座支撑架内驱动电机通过蜗轮蜗杆传动箱与二维转台下端面连接，所述动力驱动架内驱动电机通过蜗轮蜗杆传动箱与承载机械臂下端面的连接铰链连接，所述转向驱动架内的驱动电机通过蜗轮蜗杆传动箱与承载机械臂上端面的连接铰链连接，所述转向驱动架前端面通过三维转台与传动机械臂后端面铰接，且传动机械臂轴线与承载机械臂轴线呈0°—90°夹角，所述传动机械臂前端面通过连接铰链与作业机械臂铰接，且作业机械臂与传动机械臂间呈0°—90°夹角，且传动机械臂、作业机械臂间连接的连接铰链另与摆动机构连接，所述作业机械臂前端面通过三维转台与定位夹具铰接，所述摆动机构另与传动机械臂、作业机械臂外表面连接。

2.根据权利要求1所述的一种多关节重载机械臂，其特征在于：所述的承载机械臂为横断面呈“凵”字形、“工”字形槽状结构中的任意一种，所述传动机械臂为横断面呈矩形、正多边形柱状结构中的任意一种，且所述传动机械臂最大外径比承载机械臂侧表面槽体结构宽度小0—10毫米，且当承载机械臂、传动机械臂夹角为0°时，传动机械臂至少1/3部分嵌于承载机械臂的槽体内。

3.根据权利要求1所述的一种多关节重载机械臂，其特征在于：所述的承载机械臂与转向驱动架间，传动机械臂、作业机械臂间均通过至少一条辅助伸缩杆连接，所述辅助伸缩杆侧表面分别与承载机械臂和传动机械臂外表面连接并平行分布，所述辅助伸缩杆活塞柱前端面分别与转向驱动架后端面及作业机械臂外侧面铰接。

4.根据权利要求3所述的一种多关节重载机械臂，其特征在于：所述的辅助伸缩杆为电动、液动及气动伸缩杆中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种多关节重载机械臂，其特征在于：所述的二维转台、三维转台为步进电机驱动的转台机构，摆动机构为摆动气缸、摆动液压缸及电动偏心轮中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种多关节重载机械臂，其特征在于：所述的承载机械臂、传动机械臂、作业机械臂及定位夹具上均设一个倾角传感器，所述二维转台及三维转台上均设至少一个角度传感器，所述驱动电机上另设一个转速传感器及扭矩传感器，所述承载底座侧表面设若干接线端子，且所述接线端子分别与驱动电机、摆动机构、二维转台、三维转台、倾角传感器、角度传感器、转速传感器及扭矩传感器电气连接。

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