CN217751497U - 一种用于风电智能工厂的机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种用于风电智能工厂的机械臂，包括主体机座、第一旋转装置、第二旋转装置、升降装置和升降驱动装置。本实用新型属于工业机械手技术领域，具体是指一种用于风电智能工厂的机械臂；本实用新型通过主体机座能够将驱动器等控制单元集成在机械手的内部，使用时无需进行复杂的布线和电路设计，增加了核心零部件的集成度，有利于模块化替换，通过第一旋转装置和第二旋转装置能够带着升降丝杠在平面内移动，通过升降装置能够带着升降丝杠升降，从而带着传感器安装板升降，有效解决了目前市场上的工业机械手结构复杂、成本高的问题。

Description

一种用于风电智能工厂的机械臂

技术领域

本实用新型涉及工业机械手技术领域，具体是指一种用于风电智能工厂的机械臂。

背景技术

随着“中国智造2025”计划的全面推进，我国工厂的机械化、现代化生产模式已经逐渐成为主流。

机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统，因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用。

在实现本实用新型的过程中发现，现有技术中风电行业中的机械臂存在结构复杂、成本高、不便于和各种测量传感器组合使用的问题。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种用于风电智能工厂的机械臂，通过主体机座能够将驱动器等控制单元集成在机械手的底座箱体中，使用时无需进行复杂的布线和电路设计，增加了核心零部件的集成度，有利于模块化替换，通过第一旋转装置和第二旋转装置能够带着升降丝杠在平面内移动，通过升降装置能够带着升降丝杠升降，从而带着传感器安装板升降，有效解决了目前市场上的工业机械手结构复杂、成本高的问题。

为达上述目的，本实用新型实施例提供一种用于风电智能工厂的机械臂，包括主体机座、第一旋转装置、第二旋转装置、升降装置和升降驱动装置；

所述第一旋转装置设于主体机座上，所述第二旋转装置设于第一旋转装置上，所述升降装置设于第二旋转装置上，所述升降驱动装置设于第二旋转装置上；

所述主体机座包括固定底座和伺服驱动器，所述固定底座的顶部上设有底座圆槽，所述固定底座的侧壁上设有底座驱动箱，所述伺服驱动器阵列设于底座驱动箱中。

进一步地，所述底座驱动箱上设有驱动箱窗口。

进一步地，所述底座驱动箱上设有驱动箱散热口。

进一步地，所述主体机座还包括驱动箱挡板，所述驱动箱挡板设于底座驱动箱上。

进一步地，所述第一旋转装置包括第一伺服电机、第一转动卡座、第一旋转臂、第二转动卡座和波纹管；

所述第一伺服电机卡合设于底座圆槽中，所述第一转动卡座卡合设于第一伺服电机上，所述第一旋转臂上设有转臂第一方孔，所述第一旋转臂通过转臂第一方孔卡合设于第一转动卡座上，所述第一旋转臂上设有转臂第二方孔，所述第二转动卡座卡合设于转臂第二方孔中，所述波纹管的一端设于底座驱动箱上。

进一步地，所述第二旋转装置包括第二伺服电机、第二旋转臂、转臂外罩和转动轴承；

所述第二伺服电机卡合设于第二转动卡座中，所述第二旋转臂上设有转臂第一圆孔，所述第二旋转臂通过转臂第一圆孔卡合设于第二伺服电机上，所述第二旋转臂上设有转臂第二圆孔，所述转臂外罩设于第二旋转臂上，所述转动轴承卡合设于转臂第二圆孔中，所述波纹管的另一端设于转臂外罩上。

进一步地，所述升降装置包括异形滚珠螺母、升降丝杠、丝杠导向轴、丝杠升降座和传感器安装板；

所述异形滚珠螺母卡合设于转动轴承中，所述异形滚珠螺母上设有螺母皮带槽，所述升降丝杠和异形滚珠螺母卡合连接，所述丝杠导向轴对称设于第二旋转臂上，所述丝杠升降座卡合设于升降丝杠上，所述丝杠升降座卡合滑动设于丝杠导向轴上，所述传感器安装板设于升降丝杠的底部。

进一步地，所述升降驱动装置包括第三伺服电机、主动齿轮、从动齿轮、从动滚筒、中间转轴和传动皮带；

所述第三伺服电机设于第二旋转臂上，所述主动齿轮卡合设于从动齿轮上，所述从动齿轮和主动齿轮啮合连接，所述从动滚筒卡合设于从动齿轮中，所述从动滚筒转动设于异形滚珠螺母中，所述中间转轴设于第二旋转臂上，所述从动滚筒上设有滚筒皮带槽，所述传动皮带卡合设于滚筒皮带槽中，所述传动皮带卡合设于螺母皮带槽中。

进一步地，所述升降丝杠的底部还设置有一种或多种末端执行工具。

进一步地，所述末端执行工具包括：焊接枪、喷漆枪、清洗部、或者抓取部。

进一步地，所述清洗部包括：清洗枪、超声波清洁器、或者清洁刷。

进一步地，所述抓取部包括：手指抓取部或者真空吸盘抓取部；所述真空吸盘抓取部包括：通过管路连接的真空泵和真空吸盘。

进一步地，所述传感器安装板上设置有：图像采集模块，用于对工件表面进行图像采集。

进一步地，所述传感器安装板上设置有：无线通信模块，用于将采集的图像无线传输到远程控制端。

本实用新型实施例取得的有益效果如下：

1、本实用新型实施例提供一种用于风电智能工厂的机械臂，通过主体机座能够将驱动器等控制单元集成在机械臂的内部，使用时无需进行复杂的布线和电路设计，增加了核心零部件的集成度，有利于模块化替换。

2、通过第一旋转装置和第二旋转装置能够带动第一旋转臂、第二旋转臂在平面内移动，通过升降装置能够带着升降丝杠升降，从而带着传感器安装板升降。

3、本实用新型实施例的一种用于风电智能工厂的新型机械臂，用于风电装备的零部件之间安装连接螺栓，在螺栓的安装过程中通过安装在机械臂上的末端执行器，例如力矩控制装置，保证装配的螺栓扭力或力矩的合格性和一致性，同时提高装配效率、装配质量、降低装配工作对安装人员的人身安全风险。

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为本实用新型实施例的一种用于风电智能工厂的机械臂的立体图；

图2为本实用新型实施例的一种用于风电智能工厂的机械臂的爆炸视图；

图3为本实用新型实施例的一种用于风电智能工厂的机械臂的左视图；

图4为本实用新型实施例的一种用于风电智能工厂的机械臂的俯视图；

图5为本实用新型实施例的一种用于风电智能工厂的机械臂的剖视图；

图6为本实用新型实施例的一种用于风电智能工厂的机械臂的局部视图。

附图标号说明：

1、主体机座，2、第一旋转装置，3、第二旋转装置，4、升降装置，5、升降驱动装置，6、固定底座，7、伺服驱动器，8、驱动箱挡板，9、底座圆槽，10、底座驱动箱，11、驱动箱窗口，12、驱动箱散热口，13、第一伺服电机，14、第一转动卡座，15、第一旋转臂，16、第二转动卡座，17、转臂第一方孔，18、转臂第二方孔，19、第二伺服电机，20、第二旋转臂，21、转臂外罩，22、转动轴承，23、转臂第一圆孔，24、转臂第二圆孔，25、异形滚珠螺母，26、升降丝杠，27、丝杠导向轴，28、丝杠升降座，29、传感器安装板，30、螺母皮带槽，31、第三伺服电机，32、主动齿轮，33、从动齿轮，34、从动滚筒，35、中间转轴，36、传动皮带，37、滚筒皮带槽，38、波纹管。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

如图1至图6所示，本实用新型实施例一种用于风电智能工厂的机械臂，其包括：主体机座1、第一旋转装置2、第二旋转装置3、升降装置4和升降驱动装置5，第一旋转装置2设于主体机座1上，第二旋转装置3设于第一旋转装置2上，升降装置4设于第二旋转装置3上，升降驱动装置5设于第二旋转装置3上；主体机座1包括固定底座6和伺服驱动器7，固定底座6的顶端或顶部上设有底座圆槽9，固定底座6的侧壁或周壁上设有底座驱动箱10，固定底座6在底座驱动箱10上可以进一步设有驱动箱窗口11，固定底座6在底座驱动箱10上进一步设有驱动箱散热口12，伺服驱动器7阵列设于底座驱动箱10中，主体机座1还可以进一步包括驱动箱挡板8，该驱动箱挡板8设于底座驱动箱10上。主体机座1能够沿着运输轨道移动，或者，主体机座1安装于可前后左右平移及升降的工作台。

如图2、图4和图5所示，第一旋转装置2包括第一伺服电机13、第一转动卡座14、第一旋转臂15、第二转动卡座16和波纹管38，第一伺服电机13卡合设于底座圆槽9中，第一转动卡座14卡合设于第一伺服电机13上，第一旋转臂15上设有转臂第一方孔17，第一旋转臂15通过转臂第一方孔17卡合设于第一转动卡座14上，第一旋转臂15上设有转臂第二方孔18，第二转动卡座16卡合设于转臂第二方孔18中，波纹管38的一端设于底座驱动箱10上。

如图1、图3、图4和图5所示，第二旋转装置3包括第二伺服电机19、第二旋转臂20、转臂外罩21和转动轴承22，第二伺服电机19卡合设于第二转动卡座16中，第二旋转臂20上设有转臂第一圆孔23，第二旋转臂20通过转臂第一圆孔23卡合设于第二伺服电机19上，第二旋转臂20上设有转臂第二圆孔24，转臂外罩21设于第二旋转臂20上，转动轴承22卡合设于转臂第二圆孔24中，波纹管38的另一端设于转臂外罩21上。

如图2所示，升降装置4包括异形滚珠螺母25、升降丝杠26、丝杠导向轴27、丝杠升降座28和传感器安装板29，异形滚珠螺母25卡合设于转动轴承22中，异形滚珠螺母25上设有螺母皮带槽30，升降丝杠26和异形滚珠螺母25卡合连接，丝杠导向轴27对称设于第二旋转臂20上，丝杠升降座28卡合设于升降丝杠26上，丝杠升降座28卡合滑动设于丝杠导向轴27上，传感器安装板29设于升降丝杠26的底部。

如图6所示，升降驱动装置5包括第三伺服电机31、主动齿轮32、从动齿轮33、从动滚筒34、中间转轴35和传动皮带36，第三伺服电机31设于第二旋转臂20上，主动齿轮32卡合设于从动齿轮33上，从动齿轮33和主动齿轮32啮合连接，从动滚筒34卡合设于从动齿轮33中，从动滚筒34转动设于异形滚珠螺母25中，中间转轴35设于第二旋转臂20上，从动滚筒34上设有滚筒皮带槽37，传动皮带36卡合设于滚筒皮带槽37中，传动皮带36卡合设于螺母皮带槽30中。

进一步地，升降驱动装置在传动的中心设置惰轮，增加了传动距离，减少了执行部件冲击对驱动机构产生的振动影响。

本实用新型实施例还提供一种用于风电智能工厂的机械臂的控制方法，其包括如下步骤：

步骤一、首先通过伺服驱动器7向第一伺服电机13发送例如放大后的脉冲电流，驱动第一伺服电机13旋转，通过第一伺服电机13的旋转带着第一旋转臂15旋转。

步骤二、然后通过伺服驱动器7驱动第二伺服电机19，通过第二伺服电机19的旋转带着第二旋转臂20旋转。

步骤三、然后通过伺服驱动器7启动第三伺服电机31，通过主动齿轮32带着从动齿轮33旋转，在从动齿轮33旋转的时候，通过传动皮带36带着异形滚珠螺母25旋转，由于升降丝杠26在丝杠升降座28的限位下，只能沿着丝杠导向轴27做升降运动，所以当第三伺服电机31转动的时候，升降丝杠26会在异形滚珠螺母25的啮合传动下做升降运动。

步骤四、通过在传感器安装板29上安装传感器，对工件、零件进行扫描和检测。

具体使用时，用户首先通过伺服驱动器7向第一伺服电机13发送放大后的脉冲电流，驱动第一伺服电机13旋转，通过第一伺服电机13的旋转带着第一旋转臂15旋转；然后通过伺服驱动器7驱动第二伺服电机19，通过第二伺服电机19的旋转带着第二旋转臂20旋转；然后通过伺服驱动器7启动第三伺服电机31，通过主动齿轮32带着从动齿轮33旋转，在从动齿轮33旋转的时候，通过传动皮带36带着异形滚珠螺母25旋转，由于升降丝杠26在丝杠升降座28的限位下，只能沿着丝杠导向轴27做升降运动，所以当第三伺服电机31转动的时候，升降丝杠26会在异形滚珠螺母25的啮合传动下做升降运动；在传感器安装板29上安装传感器，进行对工件、零件的扫描和检测。当升降丝杠26底部还安装有末端执行工具时，例如安装螺栓执行器，利于该螺栓执行器对多个风电零部件的连接面按照规定的力矩进行螺栓安装操作。以上便是本实用新型实施例的整体的工作流程，下次使用时重复此步骤。螺栓执行器可以包括：设置有拧紧头和力矩传感器的电动力矩扳手。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于风电智能工厂的机械臂，其特征在于：包括主体机座(1)、第一旋转装置(2)、第二旋转装置(3)、升降装置(4)和升降驱动装置(5)；

所述第一旋转装置(2)设于所述主体机座(1)上，所述第二旋转装置(3)设于所述第一旋转装置(2)上，所述升降装置(4)设于第二旋转装置(3)上，所述升降驱动装置(5)设于第二旋转装置(3)上；

所述主体机座(1)包括固定底座(6)和伺服驱动器(7)，所述固定底座(6)的顶部设有底座圆槽(9)，所述固定底座(6)的侧壁上设有底座驱动箱(10)，所述伺服驱动器(7)阵列设于所述底座驱动箱(10)中。

2.根据权利要求1所述的用于风电智能工厂的机械臂，其特征在于：所述第一旋转装置(2)包括第一伺服电机(13)、第一转动卡座(14)、第一旋转臂(15)、第二转动卡座(16)和波纹管(38)；

所述第一伺服电机(13)卡合设于所述底座圆槽(9)中，所述第一转动卡座(14)卡合设于所述第一伺服电机(13)上，所述第一旋转臂(15)上设有转臂第一方孔(17)，所述第一旋转臂(15)通过转臂第一方孔(17)卡合设于所述第一转动卡座(14)上；

所述第一旋转臂(15)上设有转臂第二方孔(18)，所述第二转动卡座(16)卡合设于所述转臂第二方孔(18)中，所述波纹管(38)的一端设于所述底座驱动箱(10)上。

3.根据权利要求2所述的用于风电智能工厂的机械臂，其特征在于：所述第二旋转装置(3)包括第二伺服电机(19)、第二旋转臂(20)、转臂外罩(21)和转动轴承(22)；

所述第二伺服电机(19)卡合设于所述第二转动卡座(16)中；

所述第二旋转臂(20)上设有转臂第一圆孔(23)，所述第二旋转臂(20)通过所述转臂第一圆孔(23)卡合设于所述第二伺服电机(19)上，所述第二旋转臂(20)上设有转臂第二圆孔(24)，所述转臂外罩(21)设于所述第二旋转臂(20)上；

所述转动轴承(22)卡合设于所述转臂第二圆孔(24)中，所述波纹管(38)的另一端设于所述转臂外罩(21)上。

4.根据权利要求3所述的用于风电智能工厂的机械臂，其特征在于：所述升降装置(4)包括异形滚珠螺母(25)、升降丝杠(26)、丝杠导向轴(27)、丝杠升降座(28)和传感器安装板(29)；

所述异形滚珠螺母(25)卡合设于所述转动轴承(22)中，所述异形滚珠螺母(25)上设有螺母皮带槽(30)；

所述升降丝杠(26)和所述异形滚珠螺母(25)卡合连接，所述丝杠导向轴(27)对称设于所述第二旋转臂(20)上；

所述丝杠升降座(28)卡合设于所述升降丝杠(26)上，所述丝杠升降座(28)卡合滑动设于所述丝杠导向轴(27)上；

所述传感器安装板(29)设于所述升降丝杠(26)的底部。

5.根据权利要求4所述的一种用于风电智能工厂的机械臂，其特征在于：所述升降驱动装置(5)包括第三伺服电机(31)、主动齿轮(32)、从动齿轮(33)、从动滚筒(34)、中间转轴(35)和传动皮带(36)；

所述第三伺服电机(31)设于所述第二旋转臂(20)上，所述主动齿轮(32)卡合设于所述从动齿轮(33)上，所述从动齿轮(33)和所述主动齿轮(32)啮合连接；

所述从动滚筒(34)卡合设于所述从动齿轮(33)中，所述从动滚筒(34)转动设于异形滚珠螺母(25)中；

所述中间转轴(35)设于所述第二旋转臂(20)上，所述从动滚筒(34)上设有滚筒皮带槽(37)，所述传动皮带(36)卡合设于所述滚筒皮带槽(37)中，所述传动皮带(36)卡合设于所述螺母皮带槽(30)中。

6.根据权利要求5所述的用于风电智能工厂的机械臂，其特征在于：所述升降丝杠(26)的底部还设置有一种或多种末端执行工具。

7.根据权利要求6所述的用于风电智能工厂的机械臂，其特征在于：

所述末端执行工具包括：焊接枪、喷漆枪、清洗部或者抓取部。

8.根据权利要求7所述的用于风电智能工厂的机械臂，其特征在于：

所述清洗部包括：清洗枪、超声波清洁器、或者清洁刷。

9.根据权利要求7所述的用于风电智能工厂的机械臂，其特征在于：

所述抓取部包括：手指抓取部或者真空吸盘抓取部；所述真空吸盘抓取部包括：通过管路连接的真空泵和真空吸盘。

10.根据权利要求4所述的用于风电智能工厂的机械臂，其特征在于：

所述传感器安装板(29)上设置有：图像采集模块，用于对工件表面进行图像采集；以及，无线通信模块，用于将采集的图像无线传输到远程控制端。

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