一种机械手的制作方法

本实用新型涉及智能设备技术领域，尤其是指一种机械手。

背景技术：

随着社会的发展、科技的进步，为了提高工件加工生产的效率，机器换人已经成为社会发展的趋势，其中，由于机械手的工作效率高，精度高，所以机械手广受厂家喜爱。现有的机械手普遍采用谐波减速器来实现机械手的变速工作，但是谐波减速器的成本高，导致机械手的生产成本和维护成本较高，一般的厂家无法承受昂贵的价格，且现有的机械手工作时的间隙误差较大，工作精度低，承载载荷的能力差，使得机械手不能普及应用。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构紧凑，成本低，工作稳定且精度高，适合普及应用的机械手，其能够降低间隙误差，提高机械手的转动精度。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种机械手，其包括第一转动臂、转动连接于第一转动臂的一端的第二转动臂、用于驱动第一转动臂的另一端转动并降低转动间隙误差的第一消隙驱动机构、用于驱动第二转动臂转动并降低转动间隙误差的第二消隙驱动机构及装设于第二转动臂的自由端并能够升降和旋转外界工件的执行臂；所述第一消隙驱动机构包括轴承组结构、主电机、辅电机、装设于主电机的输出轴的主减速器、装设于辅电机的输出轴的辅减速器、装设于主减速器的输出轴的轴套及传动连接于辅减速器的输出轴与轴套的消隙传动组件，所述消隙传动组件经由轴套降低主减速器的间隙误差，所述轴套转动设置轴承组结构内，所述轴承组结构位于消隙传动组件的上方。

进一步地，所述消隙传动组件包括装设于轴套的主传动轮、装设于辅减速器的输出轴的辅传动轮及缠绕于主传动轮与辅传动轮的传动带，所述主电机与辅电机平行设置，所述轴套的自由端突伸至主传动轮外。

进一步地，所述消隙传动组件包括装设于轴套的主齿轮及装设于辅减速器的输出轴的辅齿轮，所述主齿轮与辅齿轮啮合，所述轴套的自由端突伸至主齿轮外。

进一步地，所述第一消隙驱动机构还包括用于将主减速器的输出轴锁紧于轴套的第一抱轴半环，所述轴套设置有与第一抱轴半环配合的第二抱轴半环。

进一步地，所述轴承组结构包括基座、预压螺丝、套设于轴套的滚柱轴承、装设于基座的平面轴承及设置于基座的顶部的转动盖，所述轴套转动设置于基座内，所述转动盖抵触平面轴承的上侧面，所述滚柱轴承位于基座内，所述转动盖与轴套经由预压螺丝连接，所述转动盖装设于第一转动臂的另一端。

进一步地，所述轴承组结构还包括用于将轴套锁紧于转动盖的第三抱轴半环，所述转动盖设置有与第三抱轴半环配合的第四抱轴半环。

进一步地，所述执行臂包括装设于第二转动臂的固定座、活动设置于固定座的执行件、用于驱动执行件转动的旋转驱动机构及用于驱动执行件升降的升降驱动机构。

进一步地，所述执行件包括与旋转驱动机构驱动连接的连接轴及连接于连接轴的自由端的执行部，所述升降驱动机构与旋转驱动机构驱动连接。

进一步地，所述第二转动臂装设有轴承套，所述连接轴贯穿轴承套，所述轴承套内装设有直线轴承和旋转轴承，所述直线轴承套设于连接轴的外侧，所述连接轴与直线轴承滑动连接，所述旋转轴承套设于直线轴承的外侧。

进一步地，所述转动盖的下侧面设置有锁紧空间，所述第四抱轴半环位于锁紧空间内，所述第三抱轴半环容设于锁紧空间内，所述第三抱轴半环设置有第一锁紧孔，所述第四抱轴半环设置有与第一锁紧孔对应设置的第二锁紧孔，所述转动盖设置有与锁紧空间连通的通孔，所述通孔与第一锁紧孔对应设置。

本实用新型的有益效果：本机械手的第一消隙驱动机构和第二消隙驱动机构均通过采用双电机和消隙传动组件的结构降低减速器自身的间隙误差，提高了第一消隙驱动机构和第二消隙驱动机构的传动精度，进而提高了机械手的传动精度，且使得本机械手的主减速器和辅减速器均可以采用行星减速器或蜗轮蜗杆减速器，行星减速器或蜗轮蜗杆减速器的成本低，大大减低了机械手的生产和使用成本；本机械手的结构紧凑，成本低，工作稳定且精度高，适合普及应用。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图。

图2为本实用新型隐藏第一外壳和第二外壳后的立体结构示意图。

图3为本实用新型隐藏基座后的第一消隙驱动机构的立体结构示意图。

图4为本实用新型的实施例一的主电机、辅电机、主减速器、辅减速器、轴套和消隙传动组件的立体结构示意图。

图5为本实用新型的主电机、辅电机、主减速器、辅减速器、轴套和消隙传动组件的分解结构示意图。

图6为本实用新型的轴承组结构和轴套的立体结构示意图。

图7为本实用新型的轴承组结构和轴套的分解结构示意图。

图8为本实用新型的轴承组结构和轴套的另一视角的分解结构示意图。

图9为本实用新型的转动盖的立体结构示意图。

图10为本实用新型的执行臂的分解结构示意图。

图11为本实用新型的实施例二的主电机、辅电机、主减速器、辅减速器、轴套和消隙传动组件的立体结构示意图。

附图标记说明：

1、第一转动臂；2、第二转动臂；3、第一消隙驱动机构；31、轴承组结构； 311、基座；

3111、环槽；312、预压螺丝；313、滚柱轴承；314、平面轴承；315、转动盖；

3151、第三抱轴半环；31511、第一锁紧孔；3152、锁紧空间；3153、通孔；

3154、预压孔；316、第四抱轴半环；3161、第二锁紧孔；32、主电机；33、辅电机；

34、主减速器；35、辅减速器；36、轴套；361、第二抱轴半环；3611、第二螺纹孔；

362、螺丝孔；37、消隙传动组件；371、主传动轮；372、辅传动轮；373、传动带；

374、主齿轮；375、辅齿轮；38、第一抱轴半环；381、第一螺纹孔；

4、第二消隙驱动机构；5、执行臂；51、固定座；52、执行件；521、连接轴；

522、执行部；53、旋转驱动机构；54、升降驱动机构；6、轴承套；7、直线轴承；

8、旋转轴承；9、感应片；10、速度传感器；20、第一外壳；30、第二外壳。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

实施例一。

如图1至图10所示，本实用新型提供的一种机械手，其包括第一转动臂1、转动连接于第一转动臂1的一端的第二转动臂2、用于驱动第一转动臂1的另一端转动并降低转动间隙误差的第一消隙驱动机构3、用于驱动第二转动臂2转动并降低转动间隙误差的第二消隙驱动机构4及装设于第二转动臂2的自由端并能够升降和旋转外界工件的执行臂5，所述第一消隙驱动机构3装设于第一转动臂 1的另一端，所述第二消隙驱动机构4装设于第二转动臂2靠近第一转动臂1的一端；所述第一消隙驱动机构3包括轴承组结构31、主电机32、辅电机33、装设于主电机32的输出轴的主减速器34、装设于辅电机33的输出轴的辅减速器 35、装设于主减速器34的输出轴的轴套36及传动连接于辅减速器35的输出轴与轴套36的消隙传动组件37，所述消隙传动组件37经由轴套36降低主减速器 34的间隙误差，所述轴套36转动设置于轴承组结构31内，所述轴承组结构31 位于消隙传动组件37的上方；所述第二消隙驱动机构4的结构与第一消隙驱动机构3的结构相同，在此不再赘述。

实际使用时，第一消隙驱动机构3驱动第一转动臂1转动，第一转动臂1 带动第二转动臂2转动，第二转动臂2带动执行臂5转动，另外，第二消隙驱动机构4驱动第二转动臂2相对第一转动臂1转动，且第二转动臂2带动执行臂5 转动，使得执行臂5转动至设定的位置，根据实际的需要，执行臂5自身可进行升降或/和旋转运动，进而对工件进行加工或/和转移；其中，第一消隙驱动机构 3可以降低第一转动臂1的转动间隙误差，第二消隙驱动机构4可以降低第二转动臂2的转动间隙误差，提高了第一转动臂1和第二转动臂2的转动和定位的精度，进而提高了执行臂5工作时的位置精度；具体地，主电机32经由主减速器 34和轴套36驱动第一转动臂1转动，辅电机33经由辅减速器35和消隙传动组件37向轴套36提供扭矩，扭矩经由轴套36作用在主减速器34的输出轴，使得主减速器34内的各个齿轮的齿面在一定预压力的作用下彼此抵触在一起，进而降低主减速器34自身的间隙误差，提高了主减速器34的回转精度，扭矩还辅助主电机32驱动第一转动臂1进行加减速转动和定位；假设，正向扭矩为辅电机 33提供的扭矩方向与主电机32的扭矩方向相同，反之则为反向扭矩；主电机32 加速阶段，当主电机32的转动速度小于某个设定值或转动加速度小于某个设定值时，辅电机33经由辅减速器35和传动组件向轴套36施加正向扭矩，当主电机32的转动速度大于某一个设定值或转动加速度大于某一个设定值时，辅电机 33经由辅减速器35和传动组件向轴套36施加恒定的正向扭矩，辅助主电机32 加速或维持高速；主电机32减速阶段，当主电机32减速且主电机32的转动速度小于某个设定值时，辅电机33经由辅减速器35和传动组件向轴套36施加反向扭矩，帮助主电机32减速，使得主电机32克服负载惯量；当主电机32停止工作时，辅电机33经由辅减速器35和传动组件向轴套36施加恒定的反向扭矩，反向扭矩经由轴套36作用在主减速器34上，降低主减速器34自身的间隙误差，提高了主减速器34的回转精度。

本机械手的第一消隙驱动机构3和第二消隙驱动机构4均通过采用双电机和消隙传动组件37的结构降低减速器自身的间隙误差，提高了第一消隙驱动机构 3和第二消隙驱动机构4的传动精度，进而提高了机械手的传动精度，且使得本机械手的主减速器34和辅减速器35均可以采用行星减速器或蜗轮蜗杆减速器，行星减速器或蜗轮蜗杆减速器的成本低，大大减低了机械手的生产和使用成本；本机械手的结构紧凑，成本低，工作稳定且精度高，适合普及应用。

本实施例中，所述消隙传动组件37包括装设于轴套36的主传动轮371、装设于辅减速器35的输出轴的辅传动轮372及缠绕于主传动轮371与辅传动轮372 的传动带373，所述主电机32和辅电机33平行设置，优选地，主传动轮371与辅传动轮372均为同步轮，所述传动带373为同步带，所述轴套36的自由端突伸至主传动轮371外；通过主传动轮371、辅传动轮372和传动带373传动，保证消隙传动组件37的传动稳定性，提高了消隙传动组件37传动的精度，有利于降低主减速器34自身的间隙误差。

本实施例中，所述第一消隙驱动机构3还包括用于将主减速器34的输出轴锁紧于轴套36的第一抱轴半环38，所述轴套36设置有与第一抱轴半环38配合的第二抱轴半环361，所述第一抱轴半环38设置有第一螺纹孔381，所述第二抱轴半环361设置有与第一螺纹孔381对应设置的第二螺纹孔3611，第一抱轴半环38与第二抱轴半环361经由第一螺钉进行固定连接。通过第一抱轴半环38 将主减速器34的输出轴锁紧与轴套36的第二抱轴半环361，使得轴套36与主减速器34的输出轴稳定地连接在一起，防止轴套36与主减速器34的输出轴发生相对转动，且可以降低轴套36与主减速器34的输出轴之间的间隙，进而提高了第一转动臂1转动的精度。

本实施例中，所述轴承组结构31包括基座311、预压螺丝312、套设于轴套 36的滚柱轴承313、装设于基座311的平面轴承314及转动设置于基座311的顶部的转动盖315，所述轴套36转动设置于基座311内，所述转动盖315抵触平面轴承314的上侧面，所述滚柱轴承313位于基座311内，所述转动盖315与轴套36经由预压螺丝312连接，所述转动盖315装设于第一转动臂1的另一端。

实际使用时，轴承组结构31采用了平面轴承314和滚柱轴承313的组合，使得第一消隙驱动机构3与第一转动臂1的转动关节处、第一转动臂1与第二转动臂2的转动关节处均可以承受较大的轴向载荷和径向载荷，通过预压螺丝312 对转动盖315和轴套36进行预压，使得滚柱轴承313受到预压，滚柱轴承313 可以达到很好的精度和刚性，且不但使得转动盖315与轴套36能稳固地连接，防止转动盖315与轴套36发生相对转动，还可以降低转动盖315、平面轴承314、基座311、滚柱轴承313和轴套36之间的游隙，降低间隙误差，不但提高了轴承组结构31的稳定性及工作精度，还进一步降低第一转动臂1和第二转臂的转动间隙误差，提高了第一转动臂1和第二转动臂2的转动和定位的精度；另外，轴承组结构31采用了平面轴承314和滚柱轴承313的组合，平面轴承314和滚柱轴承313不但成本低，还使得机械手可以承受较大的轴向载荷和径向载荷。

本实施例中，所述轴承组结构31还包括用于将轴套36锁紧于转动盖315 的第三抱轴半环3151，所述转动盖315设置有与第三抱轴半环3151配合的第四抱轴半环316，所述第三抱轴半环3151设置有第一锁紧孔31511，所述第四抱轴半环316设置有与第一锁紧孔31511对应设置的第二锁紧孔3161，所述第三抱轴半环3151与第四抱轴半环316经由第二螺钉连接；通过第三抱轴半环3151 与第二抱轴半环361配合，使得转动盖315和第一抱轴半环38抱紧轴套36，降低转动盖315与轴套36之间的游隙，提高了转动盖315和轴套36的位置精度，保证了转动盖315和轴套36工作的稳定性，进而提高了第一转动臂1转动的精度。

进一步地，所述转动盖315的下侧面设置有锁紧空间3152，所述第四抱轴半环316位于锁紧空间3152内，所述第三抱轴半环3151容设于锁紧空间3152 内，锁紧空间3152使得转动盖315与第三抱轴半环3151的结构紧凑，便于第三抱轴半环3151与第四抱轴半环316锁紧轴套36，且锁紧空间3152的内壁对第三抱轴半环3151和第四抱轴半环316起到保护的作用，具体地，所述转动盖315 呈圆盘状，所述转动盖315设置有与锁紧空间3152连通的通孔3153，所述通孔 3153的孔向与转动盖315的轴向垂直，所述通孔3153与第一锁紧孔31511对应设置；组装时，第二螺钉穿过通孔3153并进入第一锁紧孔31511和第二锁紧孔 3161内，使得第三抱轴半环3151和第四抱轴半环316稳固地连接，进而使得第三抱轴半环3151和转动盖315牢固地抱紧轴套36。

作为优选，所述转动盖315的轴向设置有预压孔3154，所述预压孔3154贯穿转动盖315，所述轴套36的轴向设置有与预压孔3154对应设置的螺丝孔362，所述螺丝孔362为盲孔，所述预压螺丝312贯穿预压孔3154并与螺丝孔362螺纹连接，通过预压螺丝312与轴套36的螺丝孔362螺纹连接，便于转动盖315 与轴套36进行拆装，提高了拆装的效率。

作为优选，所述基座311靠近转动盖315的一侧面设置有用于容设平面轴承 314的环槽3111，平面轴承314容置于环槽3111内，使得平面轴承314与基座 311的结构紧凑，环槽3111的侧壁对平面轴承314起到定位和保护的作用，提高了平面轴承314的位置精度和工作稳定性。

作为优选，所述滚柱轴承313为锥形滚柱轴承，锥形滚柱轴承可以承受以径向为主的径、轴向联合载荷，可以延长滚柱轴承313的使用寿命。

作为优选，所述主电机32为步进电机或交流伺服电机，主要控制第一转动臂1的转动位置，所述辅电机33为直流电机，作为优选，所述辅电机33为直流无刷电机，主要向轴套36提供扭矩，为主电机32提供辅助加力及降低主减速器 34自身的间隙误差；使用时，主电机32与辅电机33输出的扭矩不同，辅电机 33输出的扭矩大致是主电机32的10％-60％。

本实施例中，所述执行臂5包括装设于第二转动臂2的固定座51、活动设置于固定座51的执行件52、用于驱动执行件52转动的旋转驱动机构53及用于驱动执行件52升降的升降驱动机构54；具体地，所述执行件52包括与旋转驱动机构53驱动连接的连接轴521及连接于连接轴521的自由端的执行部522，所述升降驱动机构54与旋转驱动机构53驱动连接，所述第二转动臂2装设有轴承套6，所述连接轴521贯穿轴承套6，所述轴承套6内装设有直线轴承7和旋转轴承8，所述直线轴承7套设于连接轴521的外侧，所述连接轴521与直线轴承7滑动连接，所述旋转轴承8套设于直线轴承7的外侧。

实际使用时，当升降驱动机构54驱动执行件52升降时，执行件52的连接轴521沿着直线轴承7的内圈升降滑动，直线轴承7便于连接轴521升降，使得执行件52能顺畅地升降；当旋转驱动机构53驱动执行件52旋转时，执行件52 的连接轴521连带直线轴承7一并在旋转轴承8内转动，旋转轴承8便于执行件 52旋转，使得执行件52能顺畅地旋转；当然，升降驱动机构54和旋转驱动机构53可以同时驱动执行件52进行升降和旋转外界工件或加工外界工件，直线轴承7和旋转轴承8分别作用于执行件52上；该执行臂5的结构简单，工作稳定，通过直线轴承7和旋转轴承8的组合来代替昂贵的滚珠花键轴承，大大降低了机械手的生产成本和维护成本，有利于机械手的普及应用。

作为优选，所述旋转轴承8的数量为两个，两个旋转轴承8分别套设于直线轴承7的两端，使得直线轴承7的两端受力平衡，便于执行件52转动，且进一步提高了执行件52转动的稳定性。

作为优选，所述直线轴承7为圆柱滚子轴承，所述旋转轴承8为深沟球轴承。

作为优选，所述执行部522可以是吸盘，也可以是夹持件、焊接头等，可以更加实际需求而使用。

作为优选，所述旋转驱动机构53可以采用电机，所述升降驱动机构54可以采用电机驱动丝杆和螺母的结构，在此不再赘述。

本实施例中，所述轴套36装设有感应片9，所述基座311装设有用于检测感应片9的转速的速度传感器10，所述主电机32、辅电机33、速度传感器10 均与电机控制系统电连接；轴套36转动时带动感应片9转动，速度传感器10 对感应片9的转速进行检测，速度传感器10检测到的信息反馈给电机控制系统，再通过电机控制系统对主电机32和辅电机33的转速进行调节；采用速度传感器 10对轴套36的转速进行检测，其响应速度快，精度和灵敏度高，便于辅电机33 向主减速器34的输出轴提供不同方向的扭矩。

作为优选，所述第二转动臂2装设有用于保护第二消隙驱动机构4和执行臂 5的第一外壳20，所述第一消隙驱动机构3还包括第二外壳30，第二外壳30用于保护第一消隙驱动机构3的内部结构。

实施例二。

如图11所示，本实施例二与实施例一的不同点在于：所述消隙传动组件37 包括装设于轴套36的主齿轮374及装设于辅减速器35的输出轴的辅齿轮375，所述主齿轮374与辅齿轮375啮合，所述轴套36的自由端突伸至主齿轮374外；通过主齿轮374与辅齿轮375啮合传动，使得消隙传动组件37的结构紧凑，传动精度高，有利于降低主减速器34自身的间隙误差。

本实施例中的所有技术特征均可根据实际需要而进行自由组合。

上述实施例为本实用新型较佳的实现方案，除此之外，本实用新型还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。