CN217123178U - 一种直角式双轴组合机械臂 - Google Patents

Abstract

一种直角式双轴组合机械臂，注油组件安装于机械臂固定架内侧；机械臂初级安装于机械臂固定架内侧，为X一级臂的运动提供动力；X一级臂通过X一级导轨安装于机械臂初级的下侧；X二级臂通过X二级导轨安装于X一级臂的下侧；Z轴组件固定于X二级臂的右侧；末端夹持机构安装于Z轴组件的下侧，实现对目标工件的可靠夹持；本发明结构紧凑、动作响应快，可以使得人工操作更集中，减少人员配置，降低人工作业强度；支持多品种工件的搬运，具备高度柔性。

Description

一种直角式双轴组合机械臂

技术领域

本实用新型涉及工业自动化领域，具体涉及一种直角式双轴组合机械臂。

背景技术

机械臂作为一款自动化设备，在纺织、包装、建材、造纸、汽车、电子、环保等领域都有很大的应用前景，它可以代替人工进行重复性的、高强度的、危险性的工作，帮助企业实现提高生产效率、保证产品质量、节省人力成本和确保安全等目的。

机械臂按结构形式可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和多关节式等。其中直角坐标式机械臂以其结构简单、成本低、操作难度低等特点，在实际中得到了很大应用。但是这种坐标形式占据空间大而工作范围却相对较小、惯性大，使得在一些空间要求高、速度运行快的场合应用中受到限制。因此，需要设计一款结构紧凑、动作响应快速的直角坐标式组合机械臂，来满足更多的自动化使用场景。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种直角式双轴组合机械臂，实现目标工件的自动搬运过程，可以应用在纺织、包装、建材、造纸、汽车、电子、环保等领域。本实用新型具有结构紧凑、动作响应快速的特点，相比现有的直角坐标式机械臂，有更多的适用场景。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种直角式双轴组合机械臂，包括机械臂固定架1、注油组件2、机械臂初级3、X一级臂4、X二级臂5、Z轴组件6以及末端夹持机构7；其中，

机械臂固定架1固定于工作平台上，为整个机械臂提供固定支撑；

注油组件2安装于机械臂固定架1内侧，实现对各个运动部件的注油润滑功能，以提高机械臂运行精度与稳定性；

机械臂初级3安装于机械臂固定架1内侧，并安装X驱动电机组件32，为X一级臂4的运动提供动力；

X一级臂4通过X一级导轨43安装于机械臂初级3的下侧，可相对于机械臂初级3进行往复运动；

X二级臂5通过X二级导轨48安装于X一级臂4的下侧，可相对于X一级臂4进行往复运动；

Z轴组件6固定于X二级臂5的右侧，可实现上下方向的运动；

末端夹持机构7安装于Z轴组件6的下侧，实现对目标工件的可靠夹持；

X一级臂4中的同步带44绕在同步带轮Ⅰ组件42和同步带轮Ⅱ组件46的外侧，并分别与机械臂初级3的同步带固定组件36、X二级臂5的X二级同步带固定组件52固定连接和Z轴组件6，因此当X一级臂4相对于机械臂初级3运动时，由于同步带44的转动，会同步驱动X二级臂5相对于X一级臂4运动相同的距离；

当需要在机械臂行程范围内设置安全区域时，可通过调整X一级臂4中位置感应块49的位置；以此确保安全区域内机械臂初级3中的X一级臂位置传感器35可以检测到位置感应块49，非安全区域内X一级臂位置传感器35检测不到位置感应块49；

组合机械臂抓起目标工件时，先快速运行到目标工件后方，然后X轴慢速向前运动至料叉71正好位于目标工件下方；Z轴滑板78慢速上升至设定的安全高度，并通过定位销75实现目标工件的可靠定位，此步骤中清洁气块73持续吹气，从而清洁料叉71与目标工件的接触面；

组合机械臂放下目标工件时，先快速运行到放料位正上方的安全高度，然后Z轴滑板78慢速下降，将目标工件放到放料位；X轴慢速向前运动至料叉71完全退出目标工件所在区域；

X一级臂4中的同步带44绕在同步带轮Ⅰ组件42和同步带轮Ⅱ组件46的外侧，并分别与机械臂初级3的同步带固定组件36、X二级臂5的X二级同步带固定组件52固定连接和Z轴组件6，因此当X一级臂4相对于机械臂初级3运动时，由于同步带44的转动，会同步驱动X二级臂5相对于X一级臂4运动相同的距离；

当需要在机械臂行程范围内设置安全区域时，可通过调整X一级臂4中位置感应块49的位置；以此确保安全区域内机械臂初级3中的X一级臂位置传感器35可以检测到位置感应块49，非安全区域内X一级臂位置传感器35检测不到位置感应块49。

优化的：机械臂固定架1包括机械臂支撑柱Ⅰ11、机械臂支撑柱Ⅱ12、机械臂支撑柱Ⅲ13、机械臂支撑柱Ⅳ14、机械臂上固定架15、支撑柱连接杆16。

优化的：机械臂初级3包括机械臂固定座31、X驱动电机组件32、润滑齿轮33、驱动齿轮34、X一级臂位置传感器35、同步带固定组件36、X一级臂极限传感器组件37、限位挡块38；从而实现X一级臂4的固定与驱动。

优化的：驱动齿轮34固定于X驱动电机组件32输出端，并与X一级臂4中的齿条47啮合，为X一级臂4的运动提供动力。

优化的：润滑齿轮33与X一级臂4中的齿条47啮合，为其提供润滑。

优化的：X一级臂4包括X一级基体41、同步带轮Ⅰ组件42、X一级导轨43、同步带44、X极限感应块45、同步带轮Ⅱ组件46、齿条47、X二级导轨48、位置感应块49、X二级撞块410、X一级撞块411。

优化的：同步带轮Ⅰ组件42、X一级导轨43分别固定于X一级基体41的两端；同步带44绕在同步带轮Ⅰ组件42、X一级导轨43外侧，并与机械臂初级3中的同步带固定组件36、X二级臂5中的X二级同步带固定组件52固定连接，为X二级臂5的运动提供动力。

优化的：位置感应块49与机械臂初级3中的X一级臂位置传感器35配合，可用于检测X一级臂4是否处于安全区域内。

优化的：X一级导轨43安装在X一级臂4上侧，对应滑块固定在机械臂固定座31上，实现X一级臂4与机械臂初级3之间的相对运动；所述X二级导轨48安装在X一级臂4下侧，对应滑块固定在X二级臂5的X二级基体51上，实现X一级臂4与X二级臂5之间的相对运动。

优化的：X二级臂5包括X二级基体51、X二级同步带固定组件52、Z轴驱动电机53、电机带轮54、Z同步带55。

优化的：X二级同步带固定组件52固定在X二级基体51上侧，并与同步带44固定连接，通过同步带44的运动带动整个X二级臂5运动。

优化的：Z轴驱动电机53安装于X二级基体51右端内侧，并与电机带轮54固定连接，Z同步带55绕在电机带轮54和Z轴组件6中丝杠带轮62的外侧。

优化的：Z轴组件6包括Z轴底座61、丝杠带轮62、丝杠组件63、Z极限感应块64、Z极限传感器组件65、Z轴护罩66、Z轴导轨67、Z轴滑板68。

优化的：Z轴组件6通过Z轴底座61固定于X二级基体51右端面。

优化的：Z轴滑板68通过Z轴导轨67和丝杠组件63与Z轴底座61连接，并可相对于Z轴底座61上下运动。

优化的：丝杠组件63与丝杠带轮62固定连接，通过Z轴驱动电机53提供的动力实现Z轴滑板68的上下运动。

优化的：末端夹持机构7包括料叉71、传感器盖板72、清洁气块73、工件传感器74、定位销75。

优化的：料叉71固定在Z轴滑板68下侧，并随Z轴滑板68一起上下运动。

优化的：料叉71右端可用于叉取目标工件。

优化的：清洁气块73中喷出的气流用于清洁料叉71与目标工件的接触面。

优化的：工件传感器74用于检测料叉71右端是否存在目标工件。

优化的：定位销75用于目标工件在料叉71上的定位。

优化的：末端夹持机构7整体可以根据不同的目标工件特征，将形式更换为“双手爪+旋转工位”、“夹爪结构”、“吸盘”等形式。

本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型仅由一个电机驱动、即可实现X轴两级运动，结构简单、成本低；Z轴固定于X轴末端，相比于现有的“X轴固定于Z轴末端”的形式，结构更加紧凑，机械臂运动惯量低，响应速度快；本实用新型有安全区域设计，可以通过结构确保设备运行在安全区域内；Z轴末端可以适配多种末端抓取结构，可以适应不同的目标工件；相比于现有结构中的“气缸”、“链条”等驱动形式，X轴以及Z轴均可实现多个运动位置的准确动作，适应性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本实用新型的整体结构示意图；

图2本实用新型的机械臂固定架的结构示意图；

图3本实用新型的注油组件的俯视图；

图4本实用新型的机械臂初级的结构示意图；

图5本实用新型的X一级臂的结构示意图；

图6本实用新型的X二级臂的结构示意图；

图7本实用新型的Z轴组件的结构示意图；

图8本实用新型的末端夹持机构的结构示意图。

附图中：1、机械臂固定架；2、注油组件；3、机械臂初级；4、X一级臂；5、X二级臂；6、Z轴组件；7、以及末端夹持机构；11、机械臂支撑柱Ⅰ；12、机械臂支撑柱Ⅱ；13、机械臂支撑柱Ⅲ；14、机械臂支撑柱Ⅳ；15、机械臂上固定架；16、支撑柱连接杆；31、机械臂固定座；32、X驱动电机组件；33、润滑齿轮；34、驱动齿轮；35、X一级臂位置传感器；36、同步带固定组件；37、X一级臂极限传感器组件；38、限位挡块38；41、X一级基体；42、同步带轮Ⅰ组件；43、X一级导轨；44、同步带；45、X极限感应块；46、同步带轮Ⅱ组件；47、齿条；48、X二级导轨；49、位置感应块；410、X二级撞块；411、X一级撞块；51、X二级基体；52、X二级同步带固定组件；53、Z轴驱动电机；54、电机带轮；55、Z同步带；61、Z轴底座；62、丝杠带轮；63、丝杠组件；64、Z极限感应块；65、Z极限传感器组件；66、Z轴护罩；67、Z轴导轨；68、Z轴滑板；71、料叉；72、传感器盖板；73、清洁气块；74、工件传感器；75、定位销。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型公开的示例性实施例，这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。虽然附图中显示了本实用新型公开的示例性实施例，然而应当理解，本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。

一种直角式双轴组合机械臂，包括机械臂固定架1、注油组件2、机械臂初级3、X一级臂4、X二级臂5、Z轴组件6以及末端夹持机构7；其中，机械臂固定架1固定于工作平台上，为整个机械臂提供固定支撑；注油组件2安装于机械臂固定架1内侧，实现对各个运动部件的注油润滑功能，以提高机械臂运行精度与稳定性；机械臂初级3安装于机械臂固定架1内侧，并安装X驱动电机组件32，为X一级臂4的运动提供动力；X一级臂4通过X一级导轨43安装于机械臂初级3的下侧，可相对于机械臂初级3进行往复运动；X二级臂5通过X二级导轨48安装于X一级臂4的下侧，可相对于X一级臂4进行往复运动；固定于X二级臂5的右侧，可实现上下方向的运动；末端夹持机构7安装于Z轴组件6的下侧，实现对目标工件的可靠夹持。

机械臂固定架1包括机械臂支撑柱Ⅰ11、机械臂支撑柱Ⅱ12、机械臂支撑柱Ⅲ13、机械臂支撑柱Ⅳ14、机械臂上固定架15、支撑柱连接杆16；为整个机械臂提供固定支撑。

机械臂初级3包括机械臂固定座31、X驱动电机组件32、润滑齿轮33、驱动齿轮34、X一级臂位置传感器35、同步带固定组件36、X一级臂极限传感器组件37、限位挡块38；从而实现X一级臂4的固定与驱动；驱动齿轮34固定于X驱动电机组件32输出端，并与X一级臂4中的齿条47啮合，为X一级臂4的运动提供动力；润滑齿轮33与X一级臂4中的齿条47啮合，为其提供润滑。

X一级臂4包括X一级基体41、同步带轮Ⅰ组件42、X一级导轨43、同步带44、X极限感应块45、同步带轮Ⅱ组件46、齿条47、X二级导轨48、位置感应块49、X二级撞块410、X一级撞块411；同步带轮Ⅰ组件42、X一级导轨43分别固定于X一级基体41的两端，同步带44绕在同步带轮Ⅰ组件42、X一级导轨43外侧，并与机械臂初级3中的同步带固定组件36、X二级臂5中的X二级同步带固定组件52固定连接，为X二级臂5的运动提供动力；位置感应块49与机械臂初级3中的X一级臂位置传感器35配合，可用于检测X一级臂4是否处于安全区域内；X一级导轨43安装在X一级臂4上侧，对应滑块固定在机械臂固定座31上，实现X一级臂4与机械臂初级3之间的相对运动；X二级导轨48安装在X一级臂4下侧，对应滑块固定在X二级臂5的X二级基体51上，实现X一级臂4与X二级臂5之间的相对运动。

X二级臂5包括X二级基体51、X二级同步带固定组件52、Z轴驱动电机53、电机带轮54、Z同步带55；X二级同步带固定组件52固定在X二级基体51上侧，并与同步带44固定连接，通过同步带44的运动带动整个X二级臂5运动。

Z轴组件6包括Z轴底座61、丝杠带轮62、丝杠组件63、Z极限感应块64、Z极限传感器组件65、Z轴护罩66、Z轴导轨67、Z轴滑板68；Z轴组件6通过Z轴底座61固定于X二级基体51右端面；Z轴滑板68通过Z轴导轨67和丝杠组件63与Z轴底座61连接，并可相对于Z轴底座61上下运动；丝杠组件63与丝杠带轮62固定连接，通过Z轴驱动电机53提供的动力实现Z轴滑板68的上下运动。

末端夹持机构7包括料叉71、传感器盖板72、清洁气块73、工件传感器74、定位销75。料叉71固定在Z轴滑板68下侧，并随Z轴滑板68一起上下运动；料叉71右端可用于叉取目标工件；清洁气块73中喷出的气流用于清洁料叉71与目标工件的接触面；工件传感器74用于检测料叉71右端是否存在目标工件；定位销75用于目标工件在料叉71上的定位；末端夹持机构7整体可以根据不同的目标工件特征，将形式更换为“双手爪+旋转工位”、“夹爪结构”、“吸盘”等形式。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面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了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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，以上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。

Claims (7)

1.一种直角式双轴组合机械臂，其特征在于，包括机械臂固定架（1）、注油组件（2）、机械臂初级（3）、X一级臂（4）、X二级臂（5）、Z轴组件（6）以及末端夹持机构（7）；

机械臂固定架（1）固定于工作平台上，为整个机械臂提供固定支撑；注油组件（2）安装于机械臂固定架（1）内侧，实现对各个运动部件的注油润滑功能，以提高机械臂运行精度与稳定性；机械臂初级（3）安装于机械臂固定架（1）内侧，并安装X驱动电机组件（32），为X一级臂（4）的运动提供动力；X一级臂（4）通过X一级导轨（43）安装于机械臂初级（3）的下侧，可相对于机械臂初级（3）进行往复运动；X二级臂（5）通过X二级导轨（48）安装于X一级臂（4）的下侧，可相对于X一级臂（4）进行往复运动；Z轴组件（6）固定于X二级臂（5）的右侧，可实现上下方向的运动；末端夹持机构（7）安装于Z轴组件（6）的下侧，实现对目标工件的可靠夹持；

其中，

所述X一级臂（4）中的同步带（44）绕在同步带轮Ⅰ组件（42）和同步带轮Ⅱ组件（46）的外侧，并分别与机械臂初级（3）的同步带固定组件（36）、X二级臂（5）的X二级同步带固定组件（52）固定连接和Z轴组件（6），因此当X一级臂（4）相对于机械臂初级（3）运动时，由于同步带（44）的转动，会同步驱动X二级臂（5）相对于X一级臂（4）运动相同的距离。

2.根据权利要求1所述的直角式双轴组合机械臂，其特征在于，所述机械臂固定架（1）包括机械臂支撑柱Ⅰ（11）、机械臂支撑柱Ⅱ（12）、机械臂支撑柱Ⅲ（13）、机械臂支撑柱Ⅳ（14）、机械臂上固定架（15）、支撑柱连接杆（16）。

3.根据权利要求1所述的直角式双轴组合机械臂，其特征在于，所述机械臂初级（3）包括机械臂固定座（31）、X驱动电机组件（32）、润滑齿轮（33）、驱动齿轮（34）、X一级臂位置传感器（35）、同步带固定组件（36）、X一级臂极限传感器组件（37）、限位挡块（38）；从而实现X一级臂（4）的固定与驱动；

所述驱动齿轮（34）固定于X驱动电机组件（32）输出端，并与X一级臂（4）中的齿条（47）啮合，为X一级臂（4）的运动提供动力；

所述润滑齿轮（33）与X一级臂（4）中的齿条（47）啮合，为其提供润滑。

4.根据权利要求1所述的直角式双轴组合机械臂，其特征在于，所述X一级臂（4）包括X一级基体（41）、同步带轮Ⅰ组件（42）、X一级导轨（43）、同步带（44）、X极限感应块（45）、同步带轮Ⅱ组件（46）、齿条（47）、X二级导轨（48）、位置感应块（49）、X二级撞块（410）、X一级撞块（411）；

所述同步带轮Ⅰ组件（42）、X一级导轨（43）分别固定于X一级基体（41）的两端；同步带（44）绕在同步带轮Ⅰ组件（42）、X一级导轨（43）外侧，并与机械臂初级（3）中的同步带固定组件（36）、X二级臂（5）中的X二级同步带固定组件（52）固定连接，为X二级臂（5）的运动提供动力；

所述位置感应块（49）与机械臂初级（3）中的X一级臂位置传感器（35）配合，可用于检测X一级臂（4）是否处于安全区域内；

所述X一级导轨（43）安装在X一级臂（4）上侧，对应滑块固定在机械臂固定座（31）上，实现X一级臂（4）与机械臂初级（3）之间的相对运动；所述X二级导轨（48）安装在X一级臂（4）下侧，对应滑块固定在X二级臂（5）的X二级基体（51）上，实现X一级臂（4）与X二级臂（5）之间的相对运动。

5.根据权利要求1所述的直角式双轴组合机械臂，其特征在于，所述X二级臂（5）包括X二级基体（51）、X二级同步带固定组件（52）、Z轴驱动电机（53）、电机带轮（54）、Z同步带（55）；

所述X二级同步带固定组件（52）固定在X二级基体（51）上侧，并与同步带（44）固定连接，通过同步带（44）的运动带动整个X二级臂（5）运动；

所述Z轴驱动电机（53）安装于X二级基体（51）右端内侧，并与电机带轮（54）固定连接，Z同步带（55）绕在电机带轮（54）和Z轴组件（6）中丝杠带轮（62）的外侧。

6.根据权利要求1所述的直角式双轴组合机械臂，其特征在于，所述Z轴组件（6）包括Z轴底座（61）、丝杠带轮（62）、丝杠组件（63）、Z极限感应块（64）、Z极限传感器组件（65）、Z轴护罩（66）、Z轴导轨（67）、Z轴滑板（68）；

所述Z轴组件（6）通过Z轴底座（61）固定于X二级基体（51）右端面；

所述Z轴滑板（68）通过Z轴导轨（67）和丝杠组件（63）与Z轴底座（61）连接，并可相对于Z轴底座（61）上下运动；

所述丝杠组件（63）与丝杠带轮（62）固定连接，通过Z轴驱动电机（53）提供的动力实现Z轴滑板（68）的上下运动。

7.根据权利要求1所述的直角式双轴组合机械臂，其特征在于，所述末端夹持机构（7）包括料叉（71）、传感器盖板（72）、清洁气块（73）、工件传感器（74）、定位销（75）；

所述料叉（71）固定在Z轴滑板（68）下侧，并随Z轴滑板（68）一起上下运动；

所述料叉（71）右端可用于叉取目标工件；

所述清洁气块（73）中喷出的气流用于清洁料叉（71）与目标工件的接触面；

所述工件传感器（74）用于检测料叉（71）右端是否存在目标工件；

所述定位销（75）用于目标工件在料叉（71）上的定位。

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