大型四轴机械手的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种大型四轴机械手，包括机台、机械臂及运动机构，机械臂包括定位于机台上方的主臂和活动插置于主臂中的伸缩臂，伸缩臂一侧伸出主臂外并连接有夹爪组件；运动机构中的垂直运动机构内置于机台中，摆臂运动机构设置于垂直运动机构上，并能在垂直运动机构的带动下相对机台作上下移动定位；水平运动机构和机械臂均设置于机台的上方，并能在摆臂运动机构的带动下相对机台进行同步摆动，水平运动机构还能带动伸缩臂沿着主臂长度方向进行往复移动；执行端运动机构能驱动该夹爪组件绕其中心旋转，执行端运动机构还能驱动该夹爪组件中的多个夹爪相靠拢和分离；该四轴机械手结构合理、紧凑，定位精度高，操作灵活且安全。
【专利说明】
大型四轴机械手
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及机械手技术领域，具体提供一种大型四轴机械手。
【背景技术】
[0002]机械手，是指能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
[0003]现有的四轴机械手，通常包括机械臂、连接在机械臂上并用以抓取物件的夹爪或吸盘组件、以及用以驱动机械臂动作的运动机构，且该运动机构包括垂直运动机构、摆臂运动机构、水平运动机构和执行端运动机构。但在现有的技术方案中，大多是由摆臂运动机构作为其它三个运动机构的支撑机构，这样在摆臂运动机构运动时就必须带动其它三个运动机构一起运动，从而承受着很大的重量，导致摆臂运动机构的转动惯量很大，进而使水平面上的定位精度较差，影响机械手整体设备的精度;此外，现有技术中用以抓取物件的夹爪或吸盘组件的结构较为复杂，这样不仅走线繁杂，且生产成本较高，不利于生产应用。
【发明内容】
[0004]为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种大型四轴机械手，该四轴机械手结构合理、紧凑，定位精度高，操作灵活且安全。
[0005]本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是:一种大型四轴机械手，包括机台、设置于所述机台上的机械臂、以及用以控制驱动所述机械臂动作的运动机构，所述机械臂包括均为条状的主臂和伸缩臂，所述主臂横向定位于所述机台的上方，所述伸缩臂沿着所述主臂的长度方向活动插置于所述主臂中，且所述伸缩臂长度方向的一侧还伸出所述主臂外，并连接有一用以抓取物件的夹爪组件；
[0006]该运动机构包括垂直运动机构、摆臂运动机构、水平运动机构和执行端运动机构，其中，所述垂直运动机构内置于所述机台中，所述摆臂运动机构设置于所述垂直运动机构上，并能够在所述垂直运动机构的带动下相对所述机台作上下移动定位;所述水平运动机构和所述机械臂均设置于所述机台的上方，并能够在所述摆臂运动机构的带动下相对所述机台进行同步摆动，且所述水平运动机构还能够带动所述伸缩臂沿着所述主臂的长度方向进行往复移动;所述执行端运动机构能够驱动该夹爪组件绕其中心旋转，且所述执行端运动机构还能够驱动该夹爪组件中的多个夹爪相靠拢和分离。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述垂直运动机构包括皆定位内置于所述机台中的第一伺服马达、第一滚珠螺杆组件、第一皮带轮组和第一同步皮带，其中，所述第一滚珠螺杆组件包括呈竖向设置的第一螺杆、及滑设于所述第一螺杆上的第一螺帽，所述第一皮带轮组由一对第一皮带轮组成，该对第一皮带轮分别固定套设于所述第一伺服马达的输出轴和所述第一螺杆的上轴端上，且该对第一皮带轮还通过所述第一同步皮带传动连接；
[0008]所述摆臂运动机构设置于所述垂直运动机构上，并能够在所述垂直运动机构的带动下相对所述机台作上下移动定位的结构为:在所述机台内还设置有一用以承接所述摆臂运动机构的导向座、以及一呈竖向设置的第一滑轨，所述导向座设置于所述第一滑轨上，并与所述第一滑轨相配合滑动连接，且同时所述导向座还与所述第一螺帽定位连接。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述摆臂运动机构包括安装板、第二伺服马达、少齿差行星齿轮减速机和旋转主轴，其中，所述安装板内置于所述机台中，并还定位设置于所述导向座的顶端上，所述第二伺服马达定位安装于所述安装板上，所述少齿差行星齿轮减速机与所述第二伺服马达的输出轴传动连接，且所述少齿差行星齿轮减速机还通过所述旋转主轴与所述主臂定位连接。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述垂直运动机构还包括有一升降气缸，所述升降气缸定位设置于所述机台内，且所述升降气缸的活塞杆还与所述安装板定位连接。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述主臂为中空条状结构体，且该中空条状结构体的长度方向一侧敞口，以供所述伸缩臂长度方向的一侧伸出所述主臂外；
[0012]所述水平运动机构内置于所述主臂中，并能够带动所述伸缩臂沿着所述主臂的长度方向进行往复移动。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述水平运动机构包括皆内置于所述主臂中的第三伺服马达、联轴器和第二滚珠螺杆组件，该第二滚珠螺杆组件包括一沿所述主臂长度方向延伸的第二螺杆和一滑设于所述第二螺杆上的第二螺帽，且所述第二螺杆的一轴端还通过所述联轴器与所述第三伺服马达的输出轴传动连接；
[0014]还在所述主臂中定位铺设有沿其长度方向延伸的第二滑轨，所述伸缩臂设置于所述第二滑轨上，并与所述第二滑轨相配合滑动连接，且所述伸缩臂还同时与所述第二螺帽定位连接。
[0015]作为本实用新型的进一步改进，该夹爪组件包括两个夹爪、及一夹爪盘，两个所述夹爪对称连接于所述夹爪盘背向所述伸缩臂的一侧上；
[0016]所述执行端运动机构能够驱动该夹爪组件绕其中心旋转的结构为:所述伸缩臂长度方向的一侧上形成有一容置腔;所述执行端运动机构包括第四伺服马达和减速器，其中，所述第四伺服马达定位设置于所述伸缩臂的容置腔中，所述减速器与所述第四伺服马达的输出轴传动连接，且所述减速器的输出端还与所述夹爪盘朝向所述伸缩臂的另一侧定位连接；
[0017]另外，所述执行端运动机构还能够驱动该夹爪组件中的多个夹爪相靠拢和分离的结构为:在所述夹爪盘一侧上定位铺设有水平滑轨，两个所述夹爪各分别通过一滑块滑动连接于所述水平滑轨上;所述执行端运动机构还包括有齿轮齿条组件和水平驱动气缸，其中该齿轮齿条组件包括齿轮和两个齿条，所述齿轮通过一转轴转动连接在所述夹爪盘一侧上，两个所述齿条呈上下相对布置，并分别与所述齿轮啮合连接，且两个所述齿条的一端还分别对应与两个所述夹爪定位连接;所述水平驱动气缸定位设置在所述夹爪盘的顶侧上，且所述水平驱动气缸的活塞杆还与一所述夹爪定位连接。
[0018]作为本实用新型的进一步改进，在两个所述夹爪的相对两侧上还对称设置有多个用以对抓取物件进行导向及定位的定位滑轮；
[0019]还在所述夹爪盘的一侧上定位罩设有一用以遮盖该齿轮齿条组件的风琴防护罩。
[0020]作为本实用新型的进一步改进，分别在所述机台和所述主臂中设置有用以穿设电缆的拖链。
[0021]作为本实用新型的进一步改进，在所述机台的底部上还对称设置有多个调节地脚，该多个调节地脚能够带动所述机台进行上下微幅移动定位。
[0022]本实用新型的有益效果是:①本实用新型通过对该四个运动机构的位置进行合理配置，减轻了摆臂运动机构、及水平运动机构的承载量，从而使得机械手不仅动作速度快、惯量小、操作灵活，而且定位精度高、平稳性、安全性好;②所述执行端运动机构通过第四伺服马达来带动夹爪组件绕其中心旋转，并通过水平驱动气缸及齿轮齿条组件来带动多个夹爪之间的相靠拢和分离，不仅结构简单，有效节约了生产成本，且操控简便、平稳，精度高。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型所述大型四轴机械手的立体结构示意图；
[0024]图2为本实用新型所述大型四轴机械手的主视结构示意图；
[0025]图3为本实用新型所述大型四轴机械手的侧视结构示意图；
[0026]图4为本实用新型所述大型四轴机械手的俯视结构示意图；
[0027]图5为本实用新型所述大型四轴机械手中运动机构的连接结构示意图；
[0028]图6为本实用新型所述垂直运动机构的结构示意图；
[0029]图7为本实用新型所述摆臂运动机构的结构示意图；
[0030]图8为本实用新型所述水平运动机构的结构示意图；
[0031 ]图9为本实用新型所述执行端运动机构一视角的结构示意图；
[0032]图10为本实用新型所述执行端运动机构另一视角的结构示意图。
[0033]结合附图，作以下说明:
[0034]10--第一伺服马达11--第一滚珠螺杆组件
[0035]12--第一同步皮带13--导向座
[0036]14——第一滑轨15——升降气缸
[0037]20一一安装板21—一第二伺服马达
[0038]22--少齿差行星齿轮减速机23--旋转主轴
[0039]30--第二伺服马达31--联轴器
[0040]32一一第二螺杆33—一第二螺帽
[0041]34一一第二滑轨40—一第四伺服马达
[0042]41——减速器42——齿轮
[0043]43——齿条44——水平驱动气缸
[0044]5——机台6——机械臂
[0045]60——主臂61——伸缩臂
[0046]7——夹爪组件70——夹爪
[0047]71——夹爪盘72——水平滑轨
[0048]73——定位滑轮74——风琴防护罩
[0049]8——拖链9——调节地脚
【具体实施方式】
[0050]下面参照图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。
[0051]本实用新型所述的一种大型四轴机械手，包括机台5、设置于所述机台5上的机械臂6、以及用以控制驱动所述机械臂6动作的运动机构，所述机械臂6包括均为条状的主臂60和伸缩臂61，所述主臂60横向定位于所述机台5的上方，所述伸缩臂61沿着所述主臂60的长度方向活动插置于所述主臂60中，且所述伸缩臂61长度方向的一侧还伸出所述主臂60外，并连接有一用以抓取物件的夹爪组件7;
[0052]该运动机构包括垂直运动机构Zl、摆臂运动机构Z2、水平运动机构Z3和执行端运动机构Z4，其中，所述垂直运动机构Zl内置于所述机台5中，所述摆臂运动机构Z2设置于所述垂直运动机构Zl上，并能够在所述垂直运动机构Zl的带动下相对所述机台5作上下移动定位;所述水平运动机构Z3和所述机械臂6均设置于所述机台5的上方，并能够在所述摆臂运动机构Z2的带动下相对所述机台5进行同步摆动，且所述水平运动机构Z3还能够带动所述伸缩臂61沿着所述主臂60的长度方向进行往复移动;所述执行端运动机构Z4能够驱动该夹爪组件7绕其中心旋转，且所述执行端运动机构Z4还能够驱动该夹爪组件7中的多个夹爪70相靠拢和分离。
[0053]在本实施例中，所述垂直运动机构Zl包括皆定位内置于所述机台5中的第一伺服马达10、第一滚珠螺杆组件11、第一皮带轮组和第一同步皮带12，其中，所述第一滚珠螺杆组件11包括呈竖向设置的第一螺杆、及滑设于所述第一螺杆上的第一螺帽，所述第一皮带轮组由一对第一皮带轮组成，该对第一皮带轮分别固定套设于所述第一伺服马达10的输出轴和所述第一螺杆的上轴端上，且该对第一皮带轮还通过所述第一同步皮带12传动连接；
[0054]所述摆臂运动机构Z2设置于所述垂直运动机构Zl上，并能够在所述垂直运动机构Zl的带动下相对所述机台5作上下移动定位的结构为:在所述机台5内还设置有一用以承接所述摆臂运动机构Z2的导向座13、以及一呈竖向设置的第一滑轨14，所述导向座13设置于所述第一滑轨14上，并与所述第一滑轨14相配合滑动连接，且同时所述导向座13还与所述第一螺帽定位连接。
[0055]优选的，所述摆臂运动机构Z2包括安装板20、第二伺服马达21、少齿差行星齿轮减速机22和旋转主轴23，其中，所述安装板20内置于所述机台5中，并还定位设置于所述导向座13的顶端上，所述第二伺服马达21定位安装于所述安装板20上，所述少齿差行星齿轮减速机22与所述第二伺服马达21的输出轴传动连接，且所述少齿差行星齿轮减速机22还通过所述旋转主轴23与所述主臂60定位连接。
[0056]进一步优选的，所述垂直运动机构Zl还包括有一升降气缸15，所述升降气缸15定位设置于所述机台5内，且所述升降气缸15的活塞杆还与所述安装板20定位连接;所述升降气缸的设置，能够有效减轻第一伺服马达的负荷。
[0057]在本实施例中，所述主臂60为中空条状结构体，且该中空条状结构体的长度方向一侧敞口，以供所述伸缩臂61长度方向的一侧伸出所述主臂60外；
[0058]所述水平运动机构Z3内置于所述主臂60中，实现水平运动机构和主臂相对所述机台进行同步摆动，并能够带动所述伸缩臂61沿着所述主臂60的长度方向进行往复移动。
[0059]优选的，所述水平运动机构Z3包括皆内置于所述主臂60中的第三伺服马达30、联轴器31和第二滚珠螺杆组件，该第二滚珠螺杆组件包括一沿所述主臂60长度方向延伸的第二螺杆32和一滑设于所述第二螺杆上的第二螺帽33，且所述第二螺杆32的一轴端还通过所述联轴器31与所述第三伺服马达30的输出轴传动连接；
[0060]还在所述主臂60中定位铺设有沿其长度方向延伸的第二滑轨34，所述伸缩臂61设置于所述第二滑轨34上，并与所述第二滑轨34相配合滑动连接，且所述伸缩臂61还同时与所述第二螺帽33定位连接。
[0061 ] 在本实施例中，该夹爪组件7包括两个夹爪70、及一夹爪盘71，两个所述夹爪70对称连接于所述夹爪盘71背向所述伸缩臂61的一侧上；
[0062]所述执行端运动机构Z4能够驱动该夹爪组件7绕其中心旋转的结构为:所述伸缩臂61长度方向的一侧上形成有一容置腔;所述执行端运动机构Z4包括第四伺服马达40和减速器41，其中，所述第四伺服马达40定位设置于所述伸缩臂61的容置腔中，所述减速器41与所述第四伺服马达40的输出轴传动连接，且所述减速器41的输出端还与所述夹爪盘71朝向所述伸缩臂61的另一侧定位连接；
[0063]所述执行端运动机构Z4还能够驱动该夹爪组件7中的多个夹爪70相靠拢和分离的结构为:在所述夹爪盘71—侧上定位铺设有水平滑轨72，两个所述夹爪70各分别通过一滑块滑动连接于所述水平滑轨72上;所述执行端运动机构Z4还包括有齿轮齿条组件和水平驱动气缸44，其中该齿轮齿条组件包括齿轮42和两个齿条43，所述齿轮42通过一转轴转动连接在所述夹爪盘71—侧上，两个所述齿条43呈上下相对布置，并分别与所述齿轮42啮合连接，且两个所述齿条43的一端还分别对应与两个所述夹爪70定位连接;所述水平驱动气缸44定位设置在所述夹爪盘71的顶侧上，且所述水平驱动气缸44的活塞杆还通过一连接块与一所述夹爪70定位连接。
[0064]优选的，在两个所述夹爪70的相对两侧上还对称设置有多个用以对抓取物件进行导向及定位的定位滑轮73;还在所述夹爪盘71的一侧上定位罩设有一用以遮盖该齿轮齿条组件的风琴防护罩74。
[0065]在本实施例中，分别在所述机台5和所述主臂60中设置有用以穿设电缆的拖链8。
[0066]在所述机台5的底部上还对称设置有多个调节地脚9，该多个调节地脚9能够带动所述机台5进行上下微幅移动定位。
【主权项】
1.一种大型四轴机械手，包括机台(5)、设置于所述机台(5)上的机械臂(6)、以及用以控制驱动所述机械臂(6)动作的运动机构，其特征在于:所述机械臂(6)包括均为条状的主臂(60)和伸缩臂(61)，所述主臂(60)横向定位于所述机台(5)的上方，所述伸缩臂(61)沿着所述主臂(60)的长度方向活动插置于所述主臂(60)中，且所述伸缩臂(61)长度方向的一侧还伸出所述主臂(60)外，并连接有一用以抓取物件的夹爪组件(7); 该运动机构包括垂直运动机构(Zl)、摆臂运动机构(Z2)、水平运动机构(Z3)和执行端运动机构(Z4)，其中，所述垂直运动机构(Zl)内置于所述机台(5)中，所述摆臂运动机构(Z2)设置于所述垂直运动机构(Zl)上，并能够在所述垂直运动机构(Zl)的带动下相对所述机台(5)作上下移动定位;所述水平运动机构(Z3)和所述机械臂(6)均设置于所述机台(5)的上方，并能够在所述摆臂运动机构(Z2)的带动下相对所述机台(5)进行同步摆动，且所述水平运动机构(Z3)还能够带动所述伸缩臂(61)沿着所述主臂(60)的长度方向进行往复移动;所述执行端运动机构(Z4)能够驱动该夹爪组件(7)绕其中心旋转，且所述执行端运动机构(Z4)还能够驱动该夹爪组件(7)中的多个夹爪(70)相靠拢和分离。2.根据权利要求1所述的大型四轴机械手，其特征在于:所述垂直运动机构(Zl)包括皆定位内置于所述机台(5)中的第一伺服马达(10)、第一滚珠螺杆组件(11)、第一皮带轮组和第一同步皮带(12)，其中，所述第一滚珠螺杆组件(11)包括呈竖向设置的第一螺杆、及滑设于所述第一螺杆上的第一螺帽，所述第一皮带轮组由一对第一皮带轮组成，该对第一皮带轮分别固定套设于所述第一伺服马达(10)的输出轴和所述第一螺杆的上轴端上，且该对第一皮带轮还通过所述第一同步皮带(12)传动连接； 所述摆臂运动机构(Z2)设置于所述垂直运动机构(Zl)上，并能够在所述垂直运动机构(Zl)的带动下相对所述机台(5)作上下移动定位的结构为:在所述机台(5)内还设置有一用以承接所述摆臂运动机构(Z2)的导向座(13)、以及一呈竖向设置的第一滑轨(14)，所述导向座(13)设置于所述第一滑轨(14)上，并与所述第一滑轨(14)相配合滑动连接，且同时所述导向座(13)还与所述第一螺帽定位连接。3.根据权利要求2所述的大型四轴机械手，其特征在于:所述摆臂运动机构(Z2)包括安装板(20)、第二伺服马达(21)、少齿差行星齿轮减速机(22)和旋转主轴(23)，其中，所述安装板(20)内置于所述机台(5)中，并还定位设置于所述导向座(13)的顶端上，所述第二伺服马达(21)定位安装于所述安装板(20)上，所述少齿差行星齿轮减速机(22)与所述第二伺服马达(21)的输出轴传动连接，且所述少齿差行星齿轮减速机(22)还通过所述旋转主轴(23)与所述主臂(60)定位连接。4.根据权利要求3所述的大型四轴机械手，其特征在于:所述垂直运动机构(Zl)还包括有一升降气缸(15)，所述升降气缸(15)定位设置于所述机台(5)内，且所述升降气缸(15)的活塞杆还与所述安装板(20)定位连接。5.根据权利要求3所述的大型四轴机械手，其特征在于:所述主臂(60)为中空条状结构体，且该中空条状结构体的长度方向一侧敞口，以供所述伸缩臂(61)长度方向的一侧伸出所述主臂(60)外； 所述水平运动机构(Z3)内置于所述主臂(60)中，并能够带动所述伸缩臂(61)沿着所述主臂(60)的长度方向进行往复移动。6.根据权利要求5所述的大型四轴机械手，其特征在于:所述水平运动机构(Z3)包括皆内置于所述主臂(60)中的第三伺服马达(30)、联轴器(31)和第二滚珠螺杆组件，该第二滚珠螺杆组件包括一沿所述主臂(60)长度方向延伸的第二螺杆(32)和一滑设于所述第二螺杆上的第二螺帽(33)，且所述第二螺杆(32)的一轴端还通过所述联轴器(31)与所述第三伺服马达(30)的输出轴传动连接； 还在所述主臂(60)中定位铺设有沿其长度方向延伸的第二滑轨(34)，所述伸缩臂(61)设置于所述第二滑轨(34)上，并与所述第二滑轨(34)相配合滑动连接，且所述伸缩臂(61)还同时与所述第二螺帽(33)定位连接。7.根据权利要求1所述的大型四轴机械手，其特征在于:该夹爪组件(7)包括两个夹爪(70)、及一夹爪盘(71)，两个所述夹爪(70)对称连接于所述夹爪盘(71)背向所述伸缩臂(61)的一侧上； 所述执行端运动机构(Z4)能够驱动该夹爪组件(7)绕其中心旋转的结构为:所述伸缩臂(61)长度方向的一侧上形成有一容置腔;所述执行端运动机构(Z4)包括第四伺服马达(40)和减速器(41)，其中，所述第四伺服马达(40)定位设置于所述伸缩臂(61)的容置腔中，所述减速器(41)与所述第四伺服马达(40)的输出轴传动连接，且所述减速器(41)的输出端还与所述夹爪盘(71)朝向所述伸缩臂(61)的另一侧定位连接； 另外，所述执行端运动机构(Z4)还能够驱动该夹爪组件(7)中的多个夹爪(70)相靠拢和分离的结构为:在所述夹爪盘(71)—侧上定位铺设有水平滑轨(72)，两个所述夹爪(70)各分别通过一滑块滑动连接于所述水平滑轨(72)上;所述执行端运动机构(Z4)还包括有齿轮齿条组件和水平驱动气缸(44 )，其中该齿轮齿条组件包括齿轮(42)和两个齿条(43 )，所述齿轮(42)通过一转轴转动连接在所述夹爪盘(71)—侧上，两个所述齿条(43)呈上下相对布置，并分别与所述齿轮(42)啮合连接，且两个所述齿条(43)的一端还分别对应与两个所述夹爪(70)定位连接;所述水平驱动气缸(44)定位设置在所述夹爪盘(71)的顶侧上，且所述水平驱动气缸(44)的活塞杆还与一所述夹爪(70)定位连接。8.根据权利要求7所述的大型四轴机械手，其特征在于:在两个所述夹爪(70)的相对两侧上还对称设置有多个用以对抓取物件进行导向及定位的定位滑轮(73); 还在所述夹爪盘(71)的一侧上定位罩设有一用以遮盖该齿轮齿条组件的风琴防护罩(74)。9.根据权利要求1所述的大型四轴机械手，其特征在于:分别在所述机台(5)和所述主臂(60)中设置有用以穿设电缆的拖链(8)。10.根据权利要求1所述的大型四轴机械手，其特征在于:在所述机台(5)的底部上还对称设置有多个调节地脚(9)，该多个调节地脚(9)能够带动所述机台(5)进行上下微幅移动定位。
【文档编号】B25J9/14GK205685336SQ201620588387
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月16日 公开号201620588387.1, CN 201620588387, CN 205685336 U, CN 205685336U, CN-U-205685336, CN201620588387, CN201620588387.1, CN205685336 U, CN205685336U
【发明人】张世宏
【申请人】昆山威创自动化科技有限公司