CN217650396U - 一种机械臂及搬运设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械臂技术领域，公开了一种机械臂及搬运设备。该机械臂包括旋转机构、平移机构和升降机构。旋转机构包括转台和驱动转台旋转的旋转驱动组件；平移机构包括平移滑块、与其滑动连接的平移滑轨和驱动平移滑轨平移的平移驱动组件；升降机构包括与转台固定连接的升降滑轨、升降驱动组件和支撑组件，平移滑块可滑动地设于升降滑轨，升降滑轨长度大于平移滑轨长度，升降驱动组件能驱动平移滑块沿升降滑轨升降，支撑组件设于升降滑轨；支撑组件包括支撑件和驱支撑驱动件，支撑件可滑动地设于升降滑轨，通过旋转机构、平移机构和升降机构联动增强机械臂的空间适应性，使生产线便于沿竖直方向排布，保证机械臂在竖直方向工作时的安全性。

Description

一种机械臂及搬运设备

技术领域

本实用新型涉及机械臂技术领域，尤其涉及一种机械臂及搬运设备。

背景技术

在工业自动化的背景下，越来越多的企业为了节省成本，提高工作效率，开始对传统的制造方式进行改进，逐步向自动化方向发展，而作为代替人工作业的工业机器臂也越来越广泛的应用到机械的各个领域当中，因此机械臂的技术对于工业发展来说越来越显得至关重要。

在自动化生产线上，涉及多种设备同步作业，因此需要为各种设备预留足够的动作空间。其中，现有技术中常用的机械臂多为球形坐标机械臂，而这种球形坐标机械臂通常会受结构特征限制，会存在抓取盲区，导致工作行程利用率不高，很难覆盖多台设备的集成应用，而且受限于机械臂的结构特征，导致在生产线设备布局时一般都是水平布局摆放，无法充分的利用上层空间，因此造成了空间浪费。此外，现有的机械臂工作时，夹爪若要停留在某一高度，通常仅依靠驱动机构支撑夹爪，当夹爪夹持物料较重时，容易出现驱动机构受损的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机械臂及搬运设备，通过旋转运动，垂直、水平方向的移动，实现机械臂在空间位置上的调整，增大竖直方向空间利用率，提升空间适应性，并保证机械臂在竖直方向工作时的安全性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一方面，提供了一种机械臂，包括：

旋转机构，包括转台和旋转驱动组件，所述旋转驱动组件能驱动所述转台旋转；

平移机构，包括平移滑块、平移滑轨和平移驱动组件，所述平移滑块与所述平移滑轨滑动连接，所述平移驱动组件能驱动所述平移滑轨相对于所述平移滑块平移；

升降机构，包括升降滑轨、升降驱动组件和支撑组件，所述升降滑轨固设于所述转台，所述平移滑块可滑动地设于所述升降滑轨，所述升降滑轨的长度大于所述平移滑轨的长度，所述升降驱动组件能驱动所述平移滑块沿所述升降滑轨升降，所述支撑组件至少设置一个，至少一个所述支撑组件间隔设于所述升降滑轨；

所述支撑组件包括支撑件和支撑驱动件，所述支撑件可滑动地设于所述升降滑轨，所述支撑驱动件用于驱动所述支撑件沿垂直于所述升降滑轨的方向滑动。

作为可选地，所述机械臂还包括安装座，所述转台可转动地设于所述安装座。

作为可选地，所述平移驱动组件包括：

直线平移组件，包括平移丝杠和套设于所述平移丝杠外侧并与所述平移丝杠螺纹连接的平移丝母，所述平移丝母与所述平移滑轨固定连接；

第一转动驱动件，所述第一转动驱动件能驱动所述平移丝杠旋转以带动所述平移丝母沿所述平移滑轨延伸方向平移。

作为可选地，所述升降驱动组件包括：

直线升降组件，包括升降丝杠和套设于所述升降丝杠外侧并与所述升降丝杠螺纹连接的升降丝母，所述升降丝母与所述平移滑块固定连接；

第二转动驱动件，所述第二转动驱动件能驱动所述升降丝杠旋转以带动所述升降丝母沿所述升降滑轨延伸方向平移。

作为可选地，所述升降机构还包括升降滑块，所述升降滑块与所述升降滑轨滑动连接，所述平移滑块与所述升降滑块固定连接。

作为可选地，所述旋转驱动组件包括：

旋转驱动件，所述旋转驱动件设于所述转台的一侧；

旋转传动单元，所述旋转传动单元的输入端与所述旋转驱动件连接，所述旋转传动单元的输出端与所述转台连接；所述旋转驱动件能驱动所述旋转传动单元动作以带动所述转台转动。

作为可选地，所述旋转传动单元为减速器。

作为可选地，所述机械臂还包括用于抓取物料的夹爪，所述夹爪安装于所述平移滑轨。

作为可选地，所述机械臂还包括夹爪旋转驱动件，所述夹爪旋转驱动件能驱动所述夹爪相对于所述平移滑轨旋转。

另一方面，提供了一种搬运设备，包括如上任一项所述的机械臂。

本实用新型的有益效果在于：

本实施例所提供的一种机械臂及搬运设备，机械臂通过旋转机构、平移机构和升降机构三者联动，实现机械臂在空间位置上的调整，增强空间适应性，升降机构上的升降滑轨长度大于平移机构上的平移滑轨长度，增大竖直方向空间利用率，以便将生产线沿竖直方向排布，并且升降机构还包括支撑组件，保证机械臂在竖直方向工作时的安全性。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型的侧视图；

图3是本实用新型旋转机构示意图；

图4是本实用新型平移机构示意图；

图5是本实用新型平移机构内部构造示意图；

图6是本实用新型升降机构内部构造示意图。

图中：

1、旋转机构；11、转台；12、旋转驱动组件；121、旋转驱动件；122、旋转传动单元；

2、平移机构；21、平移滑块；22、平移滑轨；23、平移驱动组件；231、平移丝杠；232、平移丝母；233、第一转动驱动件；

3、升降机构；31、升降滑轨；32、升降驱动组件；321、升降丝杠；322、升降丝母；323、第二转动驱动件；33、升降滑块；34、支撑组件；341、支撑件；342、支撑驱动件；

4、安装座；

5、夹爪；

6、夹爪旋转驱动件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

为了提高机械臂的空间利用率，本实施例提供一种机械臂及搬运设备，搬运设备包括机械臂。

如图1、图2所示，机械臂包括旋转机构1、平移机构2和升降机构3。其中旋转机构1包括转台11和旋转驱动组件12，旋转驱动组件12能驱动所述转台11进行360°旋转；平移机构2包括平移滑块21、平移滑轨22和平移驱动组件23，平移滑块21与平移滑轨22之间滑动连接，平移驱动组件23能驱动平移滑轨22相对于平移滑块21平移；升降机构3包括升降滑轨31、升降驱动组件32和支撑组件34，升降滑轨31固设于转台11上，可以随着转台11在旋转驱动组件12的带动下做360°的旋转，平移滑块21可滑动地设于升降滑轨31，升降驱动组件32能驱动平移滑块21沿升降滑轨31进行升降，当转台11带动升降滑轨31旋转时，平移滑块21也会随着升降滑轨31进行旋转。通过旋转机构1、平移机构2和升降机构3三者的协同运动来实现机械臂在水平方向和竖直方向上的运动，并且可以进行360°的旋转，使机械臂的空间适应性大大增加，并且升降滑轨31的长度大于平移滑轨22的长度，充分利用竖直方向空间，便于多条生产线沿竖直方向排布，根据生产线竖直方向的排布，在升降滑轨31上对应生产线的位置，设有与生产线数量相同的支撑组件34，保证平移机构2在对应生产线位置工作时，为平移滑块21提供一个支撑，从而增强竖直方向工作的安全性。

具体地，支撑组件34包括支撑件341和支撑驱动件342，支撑件341可滑动的设于升降滑轨31上，升降滑轨31上设有垂直于升降滑轨31方向的滑槽，支撑驱动件342驱动支撑件341在滑槽中滑动，示例性地，支撑驱动件342包括电磁铁和弹簧，弹簧连接于支撑驱动件342和支撑件341之间，弹簧被配置为使支撑件341具有远离电磁铁的趋势，在机械臂沿升降滑轨31运动的时候，电磁铁通电，产生磁力使支撑件341吸附到电磁铁上，同时压缩弹簧，在机械臂到达工作位置时，电磁铁断电，磁力消失，此时支撑件341在弹簧的弹力作用下伸出，支撑机械臂。

可选地，如图1所示，机械臂上还包括安装座4，转台11可转动地设于安装座4上，安装座4既能对转台11起到支撑作用，还可通过控制安装座4的高度来调节转台11的高度，匹配性强。

可选地，安装座4的两侧安装有地脚板，地脚板上加工有沉头孔，通过地脚螺栓或化学螺栓将安装座4通过地脚板固定在地面上，拆装便捷；并且地脚板的中间设有加强筋，来加强安装座4的稳定性。

可选地，如图1所示，机械臂还包括用于抓取物料的夹爪5，夹爪5安装于平移滑轨22，夹爪5可以随平移滑轨22同步运动。

需要说明的是，相比于将平移滑轨可滑动地设于升降滑轨上，并利用平移驱动组件驱动平移滑块相对于平移滑轨平移的方式，本实施例中，将平移滑块21可滑动地设于升降滑轨31，利用平移驱动组件23能驱动平移滑轨22相对于平移滑块21平移，且夹爪5安装于平移滑轨22，一方面保证夹爪5平移运动范围，另一方面减少了机械臂对夹爪5动作的干涉，有利于扩大夹爪5的适用范围。

进一步地，夹爪5位于平移滑轨22沿其延伸方向的一端，减少平移机构2对夹爪5动作的干涉，有利于进一步扩大夹爪5的适用范围。

更进一步地，机械臂还包括夹爪旋转驱动件6，夹爪旋转驱动件6能驱动夹爪5相对于平移滑轨22旋转，当物料摆放不规整时，可以通过夹爪旋转驱动件6，来调整夹抓的开口角度，来适应物料的摆放位置，方便对物料的夹取。

可选地，如图3所示，旋转驱动组件12包括旋转驱动件121和旋转传动单元122，旋转驱动件121布置在旋转传动单元122的一侧，旋转传动单元122的输入端与旋转驱动件121连接，旋转传动单元122的输出端与转台11连接；通过将旋转驱动件121所提供的动力，由旋转传动单元122的输入端传递到输出端，带动与输出端相连的转台11进行旋转。

需要说明的是，旋转驱动件121之所以布置在旋转传动单元122的一侧，而不是由旋转驱动件121直接代替旋转传动单元122的输入端，是为了形成一种多级传动，从而更准确的控制转速，保证旋转的平稳进行。

示例性地，旋转传动单元122为齿轮组，输入端由主动齿轮和主动轴组成，输出端由从动齿轮和从动轴组成，转台11与从动齿轮一同安装在从动轴上，从动齿轮与主动齿轮啮合；旋转驱动件121为电机，通过电机带动旋转传动单元122的主动齿轮旋转，从而带动从动齿轮上的从动轴旋转，使得安装在从动轴上的转台11实现旋转运动。本实施例中，旋转传动单元122为减速器，通过对齿比的调整来控制转台11的转速，使得转台11旋转运动更加平稳。

可选地，如图4、图5所示，平移驱动组件23包括直线平移组件和第一转动驱动件233，直线平移组件包括平移丝杠231和套设于平移丝杠231外侧并与平移丝杠231螺纹连接的平移丝母232，平移丝杠231与平移滑轨22固定连接；第一转动驱动件233能驱动平移丝母232旋转以带动与平移丝杠231固定连接的平移滑轨22沿其延伸方向平移。利用螺纹连接的平移丝杠231和平移丝母232，将第一转动驱动件233的旋转运动转化为平移丝杠231的直线运动，通过采用不同螺距的平移丝杠231，来实现对平移距离的控制，提高了平移滑轨22平移位移精度。

示例性地，第一转动驱动件233为电机，电机和平移丝母232均固设在平移滑块21上，平移丝杠231固设在平移滑轨22上，电机驱动平移丝母232旋转进而带动平移丝杠231平移，从而带动与平移丝杠231固定连接的平移滑轨22沿其延伸方向运动。

可选地，如图6所示，升降驱动组件32包括直线升降组件和第二转动驱动件323，直线升降组件包括升降丝杠321和套设于升降丝杠321外侧并与升降丝杠321螺纹连接的升降丝母322，升降丝母322与平移滑块21固定连接；第二转动驱动件323能驱动升降丝杠321旋转以带动升降丝母322沿升降滑轨31延伸方向平移。利用螺纹连接的升降丝杠321和升降丝母322，将第二转动驱动件323的旋转运动转化为升降丝母322的直线运动，通过采用不同螺距的升降丝杠321，来实现对升降距离的控制，提高了平移滑块21升降位移精度。

示例性地，第二转动驱动件323为电机，电机固设在升降滑轨31的顶端，升降丝母322与平移滑块21固定连接，升降丝杠321可转动地设于升降滑轨31的内部，升降丝杠321的一端与电机相连，通过电机驱动丝杠旋转带动升降丝母322沿升降丝杠321升降，从而带动平移滑块21沿升降滑轨31延伸方向平移。

可选地，升降机构3还包括升降滑块33，升降滑块33可滑动地连接在升降滑轨31上，平移滑块21与升降滑块33固定连接，具体地，升降滑块33与升降丝母322固定连接，进而可通过升降驱动组件32驱动升降滑块33带动平移滑块21沿升降滑轨31升降，具有便于装配的优点。

在其他实施例中，还可设置为：平移滑块21与升降滑块33固定连接，且将平移滑块21与升降丝母322固定连接，换言之通过升降滑块33作为导向媒介，也可以实现平移滑块21随升降丝母322升降。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械臂，其特征在于，包括：

旋转机构(1)，包括转台(11)和旋转驱动组件(12)，所述旋转驱动组件(12)能驱动所述转台(11)旋转；

平移机构(2)，包括平移滑块(21)、平移滑轨(22)和平移驱动组件(23)，所述平移滑块(21)与所述平移滑轨(22)滑动连接，所述平移驱动组件(23)能驱动所述平移滑轨(22)相对于所述平移滑块(21)平移；

升降机构(3)，包括升降滑轨(31)、升降驱动组件(32)和支撑组件(34)，所述升降滑轨(31)固设于所述转台(11)，所述平移滑块(21)可滑动地设于所述升降滑轨(31)，所述升降滑轨(31)的长度大于所述平移滑轨(22)的长度，所述升降驱动组件(32)能驱动所述平移滑块(21)沿所述升降滑轨(31)升降,所述支撑组件(34)至少设置一个，至少一个所述支撑组件(34)间隔设于所述升降滑轨(31)；

所述支撑组件(34)包括支撑件(341)和支撑驱动件(342)，所述支撑件(341)可滑动地设于所述升降滑轨(31)，所述支撑驱动件(342)用于驱动所述支撑件(341)沿垂直于所述升降滑轨(31)的方向滑动。

2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂还包括安装座(4)，所述转台(11)可转动地设于所述安装座(4)。

3.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述平移驱动组件(23)包括：

直线平移组件，包括平移丝杠(231)和套设于所述平移丝杠(231)外侧并与所述平移丝杠(231)螺纹连接的平移丝母(232)，所述平移丝母(232)与所述平移滑轨(22)固定连接；

第一转动驱动件(233)，所述第一转动驱动件(233)能驱动所述平移丝杠(231)旋转以带动所述平移丝母(232)沿所述平移滑轨(22)延伸方向平移。

4.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述升降驱动组件(32)包括：

直线升降组件，包括升降丝杠(321)和套设于所述升降丝杠(321)外侧并与所述升降丝杠(321)螺纹连接的升降丝母(322)，所述升降丝母(322)与所述平移滑块(21)固定连接；

第二转动驱动件(323)，所述第二转动驱动件(323)能驱动所述升降丝杠(321)旋转以带动所述升降丝母(322)沿所述升降滑轨(31)延伸方向平移。

5.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述升降机构(3)还包括升降滑块(33)，所述升降滑块(33)与所述升降滑轨(31)滑动连接，所述平移滑块(21)与所述升降滑块(33)固定连接。

6.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述旋转驱动组件(12)包括：

旋转驱动件(121)，所述旋转驱动件(121)设于所述转台(11)的一侧；

旋转传动单元(122)，所述旋转传动单元(122)的输入端与所述旋转驱动件(121)连接，所述旋转传动单元(122)的输出端与所述转台(11)连接；所述旋转驱动件(121)能驱动所述旋转传动单元(122)动作以带动所述转台(11)转动。

7.根据权利要求6所述的机械臂，其特征在于，所述旋转传动单元(122)为减速器。

8.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂还包括用于抓取物料的夹爪(5)，所述夹爪(5)安装于所述平移滑轨(22)。

9.根据权利要求8所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂还包括夹爪旋转驱动件(6)，所述夹爪旋转驱动件(6)能驱动所述夹爪(5)相对于所述平移滑轨(22)旋转。

10.一种搬运设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的机械臂。

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