CN214603303U - 简化机械臂 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种简化机械臂。该简化机械臂包括带动工件在水平方向上转动的小臂旋转组件、带动小臂旋转组件在水平方向上转动的大臂旋转组件、带动大臂旋转组件在水平方向上转动的腰部旋转组件和带动腰部旋转组件升降的底座升降组件，其中：底座升降组件的内部设置有升降装置，升降装置的顶部与腰部旋转组件的底部固定连接，腰部旋转组件的顶部与大臂旋转组件的一端固定连接，大臂旋转组件的另一端与小臂旋转组件的一端连接，小臂旋转组件的另一端开设有能与机器人末端执行器配合连接的过线孔。本申请解决了机械臂体积较大、操控不便、上下料成本高的技术问题。

Description

简化机械臂

技术领域

本申请涉及自动化生产技术领域，进一步的，涉及一种简化机械臂，具体的，涉及一种面向机床行业、进行工件上下料的简化机械臂。

背景技术

在工业自动化行业中，自动化生产取代传统人工生产是大势所趋。

传统设备生产中，上下料工序由操作工完成，缺点是人员多、占地大、生产成本高、费时费力，且人员安全性得不到保障。

较先进的数控机床中通常使用六轴机械臂完成上下料工序，完成从不同的产线或工位上对工件的转移，准确送料到目标位置，使得能够保证工件在转移过程中的完整性，相较于人工上下料效率和质量上都有很大提升，但是上下料工序大多是点位运动要求，路径和姿态比较固定，很多时候通用型六轴机器人利用并不充分，自由度灵活性和轨迹复杂性优势不能充分发挥，而且又无法降低生产成本，间接的增加了数控机床的成本。

现有水平多关节机械臂(即：SCARA机器人)虽然能够满足机床内部上下料工序的灵活度和准确度需求，相较于通用六轴机械臂成本较低，但是由于水平多关节机械臂末端实现升降功能的丝杆较长，对于工作在机床内部的狭小空间中适用性不佳，容易与加工设备形成干涉，无法保证加工设备的正常工作。

针对相关技术中通过机械臂体积较大、操控不便、上下料成本高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种简化机械臂，以解决机械臂体积较大、操控不便、上下料成本高的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种简化机械臂。

根据本申请的简化机械臂，包括：带动工件在水平方向上转动的小臂旋转组件、带动所述小臂旋转组件在水平方向上转动的大臂旋转组件、带动所述大臂旋转组件在水平方向上转动的腰部旋转组件和带动所述腰部旋转组件升降的底座升降组件，其中：

所述底座升降组件的内部设置有升降装置，所述升降装置的顶部与所述腰部旋转组件的底部固定连接，所述腰部旋转组件的顶部与所述大臂旋转组件的一端固定连接，所述大臂旋转组件的另一端与所述小臂旋转组件的一端连接，所述小臂旋转组件的另一端开设有能与机器人末端执行器配合连接的过线孔。

进一步的，所述底座升降组件包括底座外壳，所述升降装置包括第一电机、导轨、丝杠和升降杆，所述底座外壳的顶部开设有安装口，所述第一电机和导轨均固定在所述底座外壳内，所述第一电机的电机轴和所述导轨均沿竖直方向设置，且第一电机的电机轴与丝杠的一端连接，在所述丝杠上设置有丝杠螺母，所述丝杠螺母能上下滑动地嵌设于所述导轨内，所述丝杠螺母与所述升降杆的一端连接，所述升降杆的另一端从所述安装口处伸出至所述底座外壳的外部并与所述腰部旋转组件的底部连接。

进一步的，所述底座外壳的外壁上设置有电气盒，所述电气盒的控制信号输出端与所述第一电机的控制端电性连接。

进一步的，所述底座外壳的底部设置有底板，所述底板通过多根螺钉将所述底座外壳固定在安装位置上。

进一步的，所述腰部旋转组件包括第二电机和升降筒，所述升降筒的底端固定在所述底座外壳的内部，并从所述安装口处伸出，所述第二电机设置在所述升降筒内，所述第二电机的控制端与所述电气盒的控制信号输出端电性连接，所述第二电机的底部与所述升降杆连接，所述第二电机的电机轴沿竖直方向设置且从所述升降筒的底部伸出至所述升降筒的外部。

进一步的，所述腰部旋转组件还包括第一输出法兰，所述第一输出法兰设置在所述升降筒的上方，所述第二电机的电机轴通过第一减速器与所述第一输出法兰连接。

进一步的，所述大臂旋转组件包括大臂外壳、第三电机和第二输出法兰，所述第三电机和所述第二输出法兰均设置在所述大臂外壳内，所述第三电机的控制端与所述电气盒的控制信号输出端电性连接，所述第三电机与所述第一输出法兰的顶部连接，所述第三电机的电机轴沿竖直方向设置，所述第三电机通过第一同步带与第二减速器连接，所述第二减速器通过所述第二输出法兰与所述小臂旋转组件连接。

进一步的，所述小臂旋转组件包括小臂外壳、第四电机和第二同步带，所述第四电机和第二同步带均设置在所述大臂外壳内，所述第四电机的控制端与所述电气盒的控制信号输出端电性连接，所述第四电机的电机轴沿竖直方向设置。

进一步的，所述小臂旋转组件还包括第三输出法兰、第四输出法兰、第三同步带和输出带轮，所述第三输出法兰、所述第四输出法兰和所述第三同步带均设置在所述小臂外壳内，所述输出带轮能转动的设置在所述小臂外壳内，所述第四电机的电机轴通过第二同步带和第三同步带与所述输出带轮连接，所述第三输出法兰与所述输出带轮连接，所述第四输出法兰与所述第三输出法兰连接。

进一步的，所述过线孔开设于所述第四输出法兰上，且所述过线孔与所述小臂外壳的上方和下方相贯通。

在本申请实施例中，在底座升降组件的内部设置有升降装置，升降装置的顶部与腰部旋转组件的底部固定连接，腰部旋转组件的顶部与大臂旋转组件的一端固定连接，大臂旋转组件的另一端与小臂旋转组件的一端连接，小臂旋转组件的另一端开设有能与机器人末端执行器配合连接的过线孔，机器人末端执行器通过过线孔连接在小臂旋转组件上，通过底座升降组件提供一个竖直升降运动副，通过腰部旋转组件、大臂旋转组件和小臂旋转组件分别提供三个水平旋转运动副，使得简化机械臂具有一个竖直升降自由度和三个水平旋转自由度，结构简单、操控方便，可满足对工件的上下料需求，尤其是可在机床内部与车削、铣削和磨削等设备进行配合工作，降低工人劳动强度和生产成本。另外，在小臂旋转组件上开设有过线孔，通过过线孔能够与机器人末端执行器配合连接，无需丝杆或者连接杆等连接结构，有效减小机械臂的体积，不会与其他设备形成干涉，适于在较小空间内工作。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型简化机械臂的立体图；

图2是本实用新型简化机械臂的正视图；

图3是本实用新型简化机械臂中底座升降组件的结构示意图；

图4是本实用新型简化机械臂中底座升降组件与腰部旋转组件连接位置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1至图4所示，本申请涉及一种简化机械臂，该简化机械臂包括带动工件在水平方向上转动的小臂旋转组件4、带动小臂旋转组件4在水平方向上转动的大臂旋转组件3、带动大臂旋转组件3在水平方向上转动的腰部旋转组件2和带动腰部旋转组件2升降的底座升降组件1，其中：底座升降组件1的内部设置有升降装置，升降装置的顶部与腰部旋转组件2的底部固定连接，腰部旋转组件2的顶部与大臂旋转组件3的一端固定连接，大臂旋转组件3的另一端与小臂旋转组件4的一端连接，小臂旋转组件4的另一端开设有能与机器人末端执行器配合连接的过线孔401。

本实用新型在底座升降组件1的内部设置有升降装置，升降装置的顶部与腰部旋转组件2的底部固定连接，腰部旋转组件2的顶部与大臂旋转组件3的一端固定连接，大臂旋转组件3的另一端与小臂旋转组件4的一端连接，小臂旋转组件4的另一端开设有能与机器人末端执行器配合连接的过线孔401，机器人末端执行器通过过线孔401连接在小臂旋转组件4上，通过底座升降组件1提供一个竖直升降运动副，通过腰部旋转组件2、大臂旋转组件3和小臂旋转组件4分别提供三个水平旋转运动副，使得简化机械臂具有一个竖直升降自由度和三个水平旋转自由度，结构简单、操控方便，可满足对工件的上下料需求，尤其是可在机床内部与车削、铣削和磨削等设备进行配合工作，降低工人劳动强度和生产成本。另外，在小臂旋转组件4上开设有过线孔401，通过过线孔401能够与机器人末端执行器配合连接，无需丝杆或者连接杆等连接结构，有效减小机械臂的体积，不会与其他设备形成干涉，适于在较小空间内工作。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图1至图3所示，底座升降组件1包括底座外壳101，升降装置包括第一电机、导轨、丝杠和升降杆，底座外壳101的顶部开设有与底座外壳101的内部连通的安装口105，第一电机和导轨均固定在底座外壳101内，第一电机的电机轴、丝杠和导轨均沿竖直方向设置，且第一电机的电机轴与丝杠的底端连接，在丝杠上设置有丝杠螺母，丝杠螺母与丝杠螺纹连接，导轨位于第一电机的电机轴的一侧，丝杠螺母能上下滑动地嵌设于导轨内，丝杠螺母与升降杆的底端连接，升降杆的顶端从安装口105处伸出至底座外壳101的外部并与腰部旋转组件2的底部连接。通过第一电机带动丝杠转动，由于丝杠的一端固定在第一电机的电机轴上，因此随着丝杠的转动套设在丝杠上的丝杠螺母在竖直方向上进行升降运动，从而通过丝杠螺母带动腰部旋转组件2进行升降运动，进而实现本实用新型简化机械臂的升降运动。

进一步的，如图1至图3所示，底座外壳101的外壁上固定设置有电气盒103，电气盒的控制信号输出端与第一电机的控制端电性连接。通过电气盒对第一电机的工作状态进行控制，从而控制本实用新型简化升降臂在竖直方向上的升降自由度。

进一步的，电气盒内可设置有但不限于集成的UPFC控制器。

进一步的，如图1至图3所示，底座外壳101的底部沿水平方向设置有平板状底板102，底座外壳101的底部与底板102的顶部连接，底板102通过多根螺钉将底座外壳101固定在安装位置上，便于底座外壳101的安装和固定。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图4所示，腰部旋转组件2包括第二电机、升降筒202和第一输出法兰201，升降筒202为沿竖直方向设置的筒状结构，升降筒202的底端固定在底座外壳101顶部的安装口105处，第二电机设置在升降筒202内，第二电机的控制端与电气盒的控制信号输出端电性连接，第二电机的底部与升降杆连接，第二电机的电机轴沿竖直方向设置且从升降筒202的底部伸出至升降筒202的外部，第一输出法兰201设置在升降筒202的上方，第二电机的电机轴通过第一减速器与第一输出法兰201连接，第一输出法兰201的顶部与大臂旋转组件3连接。通过电气盒对第二电机的工作状态进行控制，第二电机带动第一减速器和第一输出法兰201转动，进而带动大臂旋转组件3进行转动，从而控制本实用新型简化升降臂在水平方向上的第一个旋转自由度。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图1、图2所示，大臂旋转组件3包括大臂外壳301、第三电机和第二输出法兰，第三电机和第二输出法兰均设置在大臂外壳301内，第三电机的控制端与电气盒的控制信号输出端电性连接，第三电机与第一输出法兰201的顶部连接，第三电机的电机轴沿竖直方向设置，第三电机通过第一同步带与第二减速器连接，第二减速器通过第二输出法兰与小臂旋转组件4连接。通过电气盒对第三电机的工作状态进行控制，第三电机带动第二减速器和第二输出法兰转动，进而带动小臂旋转组件3进行转动，从而控制本实用新型简化升降臂在水平方向上的第二个旋转自由度。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图1、图2所示，小臂旋转组件4包括小臂外壳402、第四电机、第三输出法兰、第四输出法兰5、第三同步带和输出带轮，第三输出法兰、第四输出法兰5和第三同步带均设置在小臂外壳402内，第四电机设置在大臂外壳301内，第四电机的控制端与电气盒的控制信号输出端电性连接，第四电机的电机轴沿竖直方向设置，第三输出法兰、第四输出法兰5和第三同步带均设置在小臂外壳402内，第四电机的电机轴通过第二同步带和第三同步带与输出带轮连接，第三输出法兰与输出带轮连接，第四输出法兰5与第三输出法兰连接。通过电气盒对第四电机的工作状态进行控制，第四电机通过第二同步带、第三同步带、输出带轮和第三输出法兰带动第四输出法兰5转动，进而带动与第四输出法兰5连接的机器人末端执行器进行转动，从而控制本实用新型简化升降臂在水平方向上的第三个旋转自由度。

进一步的，如图1、图2所示，过线孔401开设于第四输出法兰5上，且过线孔401与小臂外壳402的上方和下方相贯通。通过过线孔401的设置，即可满足对机器人末端执行器连接的要求，节省空间，适于在狭小空间内，特别适用于在精雕机内进行工件的上下料动作。

进一步的，小臂外壳402的外壁上设置有控制面板，控制面板内设置有对机器人末端执行器的动作进行控制的控制电路(为现有机器人末端执行器的相关控制电路)，控制电路的控制信号输出端与机器人末端执行器的控制端电性连接，在对机器人末端执行器安装后，可通过控制面板对机器人末端执行器的动作进行控制。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

一、该简化机械臂结构紧凑、体积小巧、零件少、维护方便、成本低、外观简洁，适于在狭小空间内使用，不会对其他设备的正常工作造成干扰。

二、该简化机械臂通过底座升降组件、腰部旋转组件2、大臂旋转组件3和小臂旋转组件4配合连接，使得本实用新型具备一个竖直升降自由度和三个水平旋转自由度，满足上下料需求。

三、该简化机械臂中各电控设备及线路均设置于底座外壳101、升降筒202、大臂外壳301和小臂外壳402的内部，防护等级高，保证简化机械臂的安全、稳定工作。

四、该简化机械臂在小臂旋转组件上开设有过线孔401，通过过线孔401便于与机器人末端执行器配合连接，方便机器人末端执行器的安装和拆卸。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种简化机械臂，其特征在于，所述简化机械臂包括带动工件在水平方向上转动的小臂旋转组件(4)、带动所述小臂旋转组件(4)在水平方向上转动的大臂旋转组件(3)、带动所述大臂旋转组件(3)在水平方向上转动的腰部旋转组件(2)和带动所述腰部旋转组件(2)升降的底座升降组件(1)，其中：

所述底座升降组件(1)的内部设置有升降装置，所述升降装置的顶部与所述腰部旋转组件(2)的底部固定连接，所述腰部旋转组件(2)的顶部与所述大臂旋转组件(3)的一端固定连接，所述大臂旋转组件(3)的另一端与所述小臂旋转组件(4)的一端连接，所述小臂旋转组件(4)的另一端开设有能与机器人末端执行器配合连接的过线孔(401)。

2.根据权利要求1所述的简化机械臂，其特征在于，所述底座升降组件(1)包括底座外壳(101)，所述升降装置包括第一电机、导轨、丝杠和升降杆，所述底座外壳(101)的顶部开设有安装口(105)，所述第一电机和导轨均固定在所述底座外壳(101)内，所述第一电机的电机轴和所述导轨均沿竖直方向设置，且第一电机的电机轴与丝杠的一端连接，在所述丝杠上设置有丝杠螺母，所述丝杠螺母能上下滑动地嵌设于所述导轨内，所述丝杠螺母与所述升降杆的一端连接，所述升降杆的另一端从所述安装口(105)处伸出至所述底座外壳(101)的外部并与所述腰部旋转组件(2)的底部连接。

3.根据权利要求2所述的简化机械臂，其特征在于，所述底座外壳(101)的外壁上设置有电气盒(103)，所述电气盒(103)的控制信号输出端与所述第一电机的控制端电性连接。

4.根据权利要求2所述的简化机械臂，其特征在于，所述底座外壳(101)的底部设置有底板(102)，所述底板(102)通过多根螺钉将所述底座外壳(101)固定在安装位置上。

5.根据权利要求3所述的简化机械臂，其特征在于，所述腰部旋转组件(2)包括第二电机和升降筒(202)，所述升降筒(202)的底端固定在所述底座外壳(101)的内部，并从所述安装口(105)处伸出，所述第二电机设置在所述升降筒(202)内，所述第二电机的控制端与所述电气盒的控制信号输出端电性连接，所述第二电机的底部与所述升降杆连接，所述第二电机的电机轴沿竖直方向设置且从所述升降筒(202)的底部伸出至所述升降筒(202)的外部。

6.根据权利要求5所述的简化机械臂，其特征在于，所述腰部旋转组件(2)还包括第一输出法兰(201)，所述第一输出法兰(201)设置在所述升降筒(202)的上方，所述第二电机的电机轴通过第一减速器与所述第一输出法兰(201)连接。

7.根据权利要求6所述的简化机械臂，其特征在于，所述大臂旋转组件(3)包括大臂外壳(301)、第三电机和第二输出法兰，所述第三电机和所述第二输出法兰均设置在所述大臂外壳(301)内，所述第三电机的控制端与所述电气盒的控制信号输出端电性连接，所述第三电机与所述第一输出法兰(201)的顶部连接，所述第三电机的电机轴沿竖直方向设置，所述第三电机通过第一同步带与第二减速器连接，所述第二减速器通过所述第二输出法兰与所述小臂旋转组件(4)连接。

8.根据权利要求7所述的简化机械臂，其特征在于，所述小臂旋转组件(4)包括小臂外壳(402)、第四电机和第二同步带，所述第四电机和第二同步带均设置在所述大臂外壳(301)内，所述第四电机的控制端与所述电气盒的控制信号输出端电性连接，所述第四电机的电机轴沿竖直方向设置。

9.根据权利要求8所述的简化机械臂，其特征在于，所述小臂旋转组件(4)还包括第三输出法兰、第四输出法兰(5)、第三同步带和输出带轮，所述第三输出法兰、所述第四输出法兰(5)和所述第三同步带均设置在所述小臂外壳(402)内，所述输出带轮能转动的设置在所述小臂外壳(402)内，所述第四电机的电机轴通过第二同步带和第三同步带与所述输出带轮连接，所述第三输出法兰与所述输出带轮连接，所述第四输出法兰(5)与所述第三输出法兰连接。

10.根据权利要求9所述的简化机械臂，其特征在于，所述过线孔(401)开设于所述第四输出法兰(5)上，且所述过线孔(401)与所述小臂外壳(402)的上方和下方相贯通。

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