專利名稱:一種機械臂的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種機械臂，包括機架、驅動電機、絲杠傳動機構、第一滑動件、第二滑動件、過渡連桿機構、限位塊以及末端執(zhí)行件；所述驅動電機的主軸與絲杠傳動機構中的絲杠連接，絲杠傳動機構中的絲杠螺母與第一滑動件連接；所述過渡連桿機構包括第一連桿、第二連桿以及第三連桿，所述第一連桿的一端與第一滑動件鉸接，另一端與第二連桿鉸接；所述第二連桿的一端與第二滑動件鉸接，另一端與第三連桿的一端鉸接，第三連桿的另一端與末端執(zhí)行件鉸接；所述限位塊包括用于限定第二滑動件向下的運動行程終點的下限位塊和用于限定第二滑動件向上的運動行程終點的上限位塊。本實用新型的機械臂具有體積小巧、重量輕、運動范圍大、夾持靈活等優(yōu)點。
【專利說明】
一種機械臂
技術領域
[0001]本實用新型涉及自動搬運裝置，具體涉及一種機械臂?！颈尘凹夹g】
[0002]現代工業(yè)及生產中需要使用機械臂的工作越來越多，這不僅能提高生產效率，同時也能保障工作人員的安全。現有的機械臂的活動范圍一般都與其體積大小成正比，為了獲得符合工作要求的大活動范圍，通常需要將機械臂的尺寸設置得較大，這往往導致機械臂變得較為笨重，靈活性差，工作效率低?！緦嵱眯滦蛢热荨?br>[0003]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種體積小巧、重量輕、運動范圍大、夾持靈活的機械臂。
[0004]本實用新型的目的通過以下的技術方案實現:
[0005]—種機械臂，包括機架、驅動電機、絲杠傳動機構、第一滑動件、第二滑動件、過渡連桿機構、限位塊以及末端執(zhí)行件;其中:所述驅動電機固定在機架上，該驅動電機的主軸與絲杠傳動機構中的絲杠連接，絲杠傳動機構中的絲杠螺母與第一滑動件連接；
[0006]所述第一滑動件設置于第二滑動件的上方，所述過渡連桿機構連接在第一滑動件和第二滑動件之間，該過渡連桿機構包括第一連桿、第二連桿以及第三連桿，其中，所述第一連桿的一端與第一滑動件鉸接，該第一連桿的另一端與第二連桿鉸接，所述第二連桿的一端與第二滑動件鉸接，該第二連桿的另一端與第三連桿的一端鉸接，第三連桿的另一端與末端執(zhí)彳丁件奴接；
[0007]所述限位塊包括用于限定第二滑動件向下的運動行程終點的下限位塊和用于限定第二滑動件向上的運動行程終點的上限位塊，該上限位塊和下限位塊分別設置于第二滑動件的上方和下方，且與機架連接；
[0008]所述第一滑動件與機架之間設有用于對第一滑動件進行導向的第一導向機構，所述第二滑動件與機架之間設有用于對第二滑動件進行導向的第二導向機構。
[0009]本實用新型的一個優(yōu)選方案，其中，所述機架包括沿豎向延伸的立桿;所述第一滑動件包括上連接座和下連接座，其中，上連接座與所述絲杜螺母固定連接;所述第一導向機構包括相互匹配的第一導向桿和第一滑塊，其中，所述第一導向桿的上下兩端分別與上連接座和下連接座固定連接，所述第一滑塊由直線軸承構成，該第一滑塊固定于所述立桿上。
[0010]上述結構中，第一滑動件采用上連接座和下連接座組合而成的結構，一方面便于在上連接座上設置絲杠螺母，另一方面，上、下連接座之間具有的豎向間距便于第一導向機構中第一導向桿的設置，并利用豎向延伸的立桿固定第一滑塊，使得上述部件的布局合理， 結構緊湊。優(yōu)選地，所述第一導向機構為三個，沿著圓周方向分布在上連接座和下連接座之間，使得上連接座和下連接座之間的整體剛度更好。
[0011]本實用新型的一個優(yōu)選方案，其中，所述第二導向機構包括相互匹配的第二導向桿和第二滑塊，其中，所述第二導向桿的上下兩端均與所述立桿固定連接，所述第二滑塊通過在第二滑動件上設置導向孔形成;所述上限位塊和下限位塊固定于第二導向桿上。采用上述結構不但實現了對第二滑動件的導向，而且實現上限位塊和下限位塊的固定，使得第二滑動件在第二導向桿、上限位塊以及下限位塊限定的范圍內上下滑動。
[0012]本實用新型的一個優(yōu)選方案，其中，所述第一滑塊通過第一固定件與立桿固定連接，所述第二導向桿的上端連接在所述第一固定件上;所述第二導向桿的下端通過第二固定件與立桿固定連接，所述下限位塊設置于所述第二固定件上。
[0013]本實用新型的一個優(yōu)選方案，其中，所述第一滑動件中的下連接座的中心設有通孔，所述第二導向桿從該通孔中穿過，該通孔的直徑大于所述上限位塊的徑向尺寸，使得下連接座工作時能夠順利地通過所述上限位塊。
[0014]本實用新型的一個優(yōu)選方案，其中，所述過渡連桿機構為多組，多組過渡連桿機構沿圓周方向均勻分布。采用多組過渡連桿機構對第一滑動件、第二滑動件以及末端執(zhí)行件進tx連接，具有更尚的可靠性和穩(wěn)定性，同時提尚載荷能力。
[0015]本實用新型的一個優(yōu)選方案，其中，所述末端執(zhí)行件由吸盤構成，該吸盤與負壓發(fā)生裝置連接;該吸盤設置于安裝座上，所述第三連桿鉸接在該安裝座上。采用吸盤作為末端執(zhí)行件具有體積小、結構簡單、吸力大、便于控制等優(yōu)點。
[0016]本實用新型的一個優(yōu)選方案，其中，所述機架包括龍門架和移動支架，所述龍門架上設有橫向移動裝置，該橫向移動裝置包括步進電機、同步帶傳動機構以及橫向導向機構， 其中，所述同步帶傳動機構包括設在龍門架上的兩個同步輪以及環(huán)繞在同步輪上的同步帶，所述步進電機與其中一個同步輪連接，所述移動支架固定在同步帶上;所述橫向導向機構包括設在移動支架上的移動小車，該移動小車設置在龍門架的橫梁上;所述驅動電機以及立桿設置于移動支架上。[0〇17]上述橫向移動裝置的工作原理是:步進電機通過同步輪帶動同步帶運動，從而帶動移動支架及其上的所有部件整個運動;而所述橫向導向機構起到了導向和對機械臂進行吊掛的作用，使得機械臂可以沿著龍門架的橫梁進行橫向移動，以實現對物體的吊運以及將機械臂驅動至不同的作業(yè)位置。
[0018]本實用新型的工作原理是:
[0019]本實用新型的機械臂中，末端執(zhí)行件用于對待吊運物體進行固定，工作時機械臂驅動末端執(zhí)行件作豎向運動;具體地，當需要讓末端執(zhí)行件從豎向行程的最高點向下運動時，此時過渡連桿結構處于折疊狀態(tài)，驅動電機通過絲杠傳動機構驅動第一滑動件在第一導向機構的導向下向下運動，而第二滑動件在重力作用下由第二導向機構導向向下運動， 當第二滑動件到達下限位塊處時，第二滑動件無法進一步向下運動，此時第一滑動件通過第一連桿驅動第二連桿以及第三連桿向下伸展，使得末端執(zhí)行件繼續(xù)向下運動，直至過渡連桿機構完全伸展后末端執(zhí)行件到達最下端，實際工作時末端執(zhí)行件根據具體的工作要求向下運動到合適的位置而停止；當需要讓末端執(zhí)行件從豎向行程的最低點向上運動時，其過程與向下運動過程相反，首先驅動電機通過絲杠傳動機構驅動第一滑動件在第一導向機構的導向下向上運動，而第二滑動件在過渡連桿機構的牽引下向上運動，此時過渡連桿機構保持伸展狀態(tài)，當第二滑動件到達上限位塊處時，第二滑動件無法進一步向上運動，此時隨著第一滑動件的進一步向上運動，所述過渡連桿機構開始向上折疊，直至完全折疊起來，此時末端執(zhí)行件到達豎向行程的最高點，實際工作時末端執(zhí)行件根據具體的工作要求向上運動到合適的位置而停止。
[0020]本實用新型與現有技術相比具有以下的有益效果:
[0021]本實用新型采用第一滑動件、第二滑動件以及連接在兩者之間的過渡連桿機構相組合的結構，用于帶動末端執(zhí)行件進行豎向運動，所述第一滑動件和第二滑動件除了具有與絲杠傳動機構的驅動行程相等的豎向行程外，還具有過渡連桿機構從折疊狀態(tài)變換成展開狀態(tài)時的豎向行程，使得末端執(zhí)行件的總行程遠大于絲杠傳動機構的驅動行程，而過渡連桿機構在折疊狀態(tài)下占據的豎向和橫向空間均較小，使得本實用新型的機械臂在占據較小的空間的情況下具有很大的工作范圍，具有體積小巧、重量輕、運動范圍大、夾持靈活等優(yōu)點。【附圖說明】

[0022]圖1為本實用新型的機械臂的一個【具體實施方式】的結構示意圖。
[0023]圖2為圖1所示機械臂中驅動電機部分的局部結構示意圖。
[0024]圖3和圖4為圖1所示機械臂中主要工作部件的結構示意圖，其中，圖3為主視圖，圖 4為立體圖，圖中過渡連桿機構處于完全折疊狀態(tài)。
[0025]圖5為圖1所示機械臂中當第二滑動件向下運動至下限位塊時的結構示意圖。
[0026]圖6為圖1所示機械臂中當過渡連桿機構伸完全展后的結構示意圖?！揪唧w實施方式】
[0027]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0028]參見圖1-圖6,本實用新型的機械臂包括機架、驅動電機1、絲杠傳動機構、第一滑動件2、第二滑動件3、過渡連桿機構16、限位塊、末端執(zhí)行件以及控制電路5;其中:所述驅動電機1固定在機架上，該驅動電機1的主軸與絲杠傳動機構中的絲杠8連接，絲杠傳動機構中的絲杠螺母7與第一滑動件2連接。
[0029]所述第一滑動件2設置于第二滑動件3的上方，所述過渡連桿機構16連接在第一滑動件2和第二滑動件3之間，該過渡連桿機構16包括第一連桿11、第二連桿12以及第三連桿 13,其中，所述第一連桿11的一端與第一滑動件2鉸接，該第一連桿11的另一端與第二連桿 12鉸接，所述第二連桿12的一端與第二滑動件3鉸接，該第二連桿12的另一端與第三連桿13 的一端鉸接，第三連桿13的另一端與末端執(zhí)行件鉸接。
[0030]所述限位塊包括用于限定第二滑動件3向下的運動行程終點的下限位塊19和用于限定第二滑動件3向上的運動行程終點的上限位塊23,該上限位塊23和下限位塊19分別設置于第二滑動件3的上方和下方，且與機架連接。[〇〇31]所述第一滑動件2與機架之間設有用于對第一滑動件2進行導向的第一導向機構， 所述第二滑動件3與機架之間設有用于對第二滑動件3進行導向的第二導向機構。[〇〇32]參見圖2和圖4，所述機架包括沿豎向延伸的立桿20，該立桿20由型材制成，以便于與其他部件進行連接和位置調整。所述第一滑動件2包括上連接座2-1和下連接座2-2,其中，上連接座2-1與所述絲杠螺母7固定連接;所述第一導向機構包括相互匹配的第一導向桿10和第一滑塊9,其中，所述第一導向桿10的上下兩端分別與上連接座2-1和下連接座2-2 固定連接，所述第一滑塊9由直線軸承構成，該第一滑塊9固定于所述立桿20上。上述結構中，第一滑動件2采用上連接座2-1和下連接座2-2組合而成的結構，一方面便于在上連接座 2-1上設置絲杠螺母7,另一方面，上、下連接座2-1、2-2之間具有的豎向間距便于第一導向機構中第一導向桿10的設置，并利用豎向延伸的立桿20固定第一滑塊9,使得上述部件的布局合理，結構緊湊。所述第一導向機構為三個，沿著圓周方向分布在上連接座2-1和下連接座2-2之間，使得上連接座2-1和下連接座2-2之間的整體剛度更好。[〇〇33]參見圖3和圖4,所述第二導向機構包括相互匹配的第二導向桿24和第二滑塊，其中，所述第二導向桿24的上下兩端均與所述立桿20固定連接，所述第二滑塊通過在第二滑動件3上設置導向孔形成;所述上限位塊23和下限位塊19固定于第二導向桿24上。采用上述結構不但實現了對第二滑動件3的導向，而且實現上限位塊23和下限位塊19的固定，使得第二滑動件3在第二導向桿24、上限位塊23以及下限位塊19限定的范圍內上下滑動。[〇〇34]參見圖3和圖4,所述第一滑塊9通過第一固定件21與立桿20固定連接，所述第二導向桿24的上端連接在所述第一固定件21上;所述第二導向桿24的下端通過第二固定件22與立桿20固定連接，所述下限位塊19設置于所述第二固定件22上。
[0035] 參見圖3和圖4,所述第一滑動件2中的下連接座2-2的中心設有通孔2-3,所述第二導向桿24從該通孔2-3中穿過，該通孔2-3的直徑大于所述上限位塊23的徑向尺寸，使得下連接座工2-2作時能夠順利地通過所述上限位塊23。[〇〇36]參見圖4-圖6,所述過渡連桿機構16為三組，三組過渡連桿機構16沿圓周方向均勻分布。采用多組過渡連桿機構16對第一滑動件2、第二滑動件3以及末端執(zhí)行件進行連接，具有更尚的可靠性和穩(wěn)定性，同時提尚載荷能力。
[0037]參見圖1-圖6,所述末端執(zhí)行件由吸盤6構成，該吸盤6與負壓發(fā)生裝置連接，該負壓發(fā)生裝置為真空栗4,該真空栗4設置于移動支架17上;該吸盤6設置于安裝座14上，所述第三連桿13鉸接在該安裝座14上。采用吸盤6作為末端執(zhí)行件具有體積小、結構簡單、吸力大、便于控制等優(yōu)點。
[0038]參見圖1，所述機架包括龍門架15和移動支架17,所述龍門架15包括立柱15-1和橫梁15-2,該龍門架15上設有橫向移動裝置14,該橫向移動裝置14包括步進電機14-1、同步帶傳動機構以及橫向導向機構，其中，所述同步帶傳動機構包括設在龍門架15上的兩個同步輪以及環(huán)繞在同步輪上的同步帶14-2,所述步進電機14-1與其中一個同步輪連接，所述移動支架17固定在同步帶14-2上;所述橫向導向機構包括設在移動支架17上的移動小車18， 該移動小車18設置在龍門架15的橫梁15-2上;所述驅動電機1以及立桿20設置于移動支架 17上。[〇〇39] 上述橫向移動裝置14的工作原理是:步進電機14-1通過同步輪帶動同步帶14-2運動，從而帶動移動支架17及其上的所有部件整體運動；而所述橫向導向機構起到了導向和對機械臂進行吊掛的作用，使得機械臂可以沿著龍門架15的橫梁15-2進行橫向移動，以實現對物體的吊運以及將機械臂驅動至不同的作業(yè)位置。
[0040]本實用新型的工作原理是:
[0041]參見圖1-圖6,本實用新型的機械臂中，末端執(zhí)行件用于對待吊運物體進行固定， 工作時機械臂驅動末端執(zhí)行件作豎向運動;具體地，當需要讓末端執(zhí)行件從豎向行程的最高點向下運動時，此時過渡連桿結構處于折疊狀態(tài)(參見圖3和圖4)，驅動電機1通過絲杠傳動機構驅動第一滑動件2在第一導向機構的導向下向下運動，而第二滑動件3在重力作用下由第二導向機構導向向下運動，當第二滑動件3到達下限位塊19處時(參見圖5)，第二滑動件3無法進一步向下運動，此時第一滑動件2通過第一連桿11驅動第二連桿12以及第三連桿 13向下伸展，使得末端執(zhí)行件繼續(xù)向下運動，直至過渡連桿機構16完全伸展后末端執(zhí)行件到達最下端(參見圖6)，實際工作時末端執(zhí)行件根據具體的工作要求向下運動到合適的位置而停止；當需要讓末端執(zhí)行件從豎向行程的最低點向上運動時，其過程與向下運動過程相反，首先驅動電機1通過絲杠傳動機構驅動第一滑動件2在第一導向機構的導向下向上運動，而第二滑動件3在過渡連桿機構16牽引下向上運動，此時過渡連桿機構16保持伸展狀態(tài)，當第二滑動件3到達上限位塊23處時，第二滑動件3無法進一步向上運動，此時隨著第一滑動件2的進一步向上運動，所述過渡連桿機構16開始向上折疊，直至完全折疊起來，此時末端執(zhí)行件到達豎向行程的最高點，實際工作時末端執(zhí)行件根據具體的工作要求向上運動到合適的位置而停止。
[0042]上述為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述內容的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種機械臂，其特征在于，包括機架、驅動電機、絲杠傳動機構、第一滑動件、第二滑 動件、過渡連桿機構、限位塊以及末端執(zhí)行件;其中:所述驅動電機固定在機架上，該驅動電 機的主軸與絲杠傳動機構中的絲杠連接，絲杠傳動機構中的絲杠螺母與第一滑動件連接；所述第一滑動件設置于第二滑動件的上方，所述過渡連桿機構連接在第一滑動件和第 二滑動件之間，該過渡連桿機構包括第一連桿、第二連桿以及第三連桿，其中，所述第一連 桿的一端與第一滑動件鉸接，該第一連桿的另一端與第二連桿鉸接，所述第二連桿的一端 與第二滑動件鉸接，該第二連桿的另一端與第三連桿的一端鉸接，第三連桿的另一端與末 端執(zhí)行件鉸接；所述限位塊包括用于限定第二滑動件向下的運動行程終點的下限位塊和用于限定第 二滑動件向上的運動行程終點的上限位塊，該上限位塊和下限位塊分別設置于第二滑動件 的上方和下方，且與機架連接；所述第一滑動件與機架之間設有用于對第一滑動件進行導向的第一導向機構，所述第 二滑動件與機架之間設有用于對第二滑動件進行導向的第二導向機構。2.根據權利要求1所述的機械臂，其特征在于，所述機架包括沿豎向延伸的立桿;所述 第一滑動件包括上連接座和下連接座，其中，上連接座與所述絲杠螺母固定連接;所述第一 導向機構包括相互匹配的第一導向桿和第一滑塊，其中，所述第一導向桿的上下兩端分別 與上連接座和下連接座固定連接，所述第一滑塊由直線軸承構成，該第一滑塊固定于所述 立桿上。3.根據權利要求2所述的機械臂，其特征在于，所述第二導向機構包括相互匹配的第二 導向桿和第二滑塊，其中，所述第二導向桿的上下兩端均與所述立桿固定連接，所述第二滑 塊通過在第二滑動件上設置導向孔形成;所述上限位塊和下限位塊固定于第二導向桿上。4.根據權利要求3所述的機械臂，其特征在于，所述第一滑塊通過第一固定件與立桿固 定連接，所述第二導向桿的上端連接在所述第一固定件上;所述第二導向桿的下端通過第 二固定件與立桿固定連接，所述下限位塊設置于所述第二固定件上。5.根據權利要求3所述的機械臂，其特征在于，所述第一滑動件中的下連接座的中心設 有通孔，所述第二導向桿從該通孔中穿過，該通孔的直徑大于所述上限位塊的徑向尺寸。6.根據權利要求1所述的機械臂，其特征在于，所述過渡連桿機構為多組，多組過渡連 桿機構沿圓周方向均勻分布。7.根據權利要求1-6任一項所述的機械臂，其特征在于，所述末端執(zhí)行件由吸盤構成， 該吸盤與負壓發(fā)生裝置連接;該吸盤設置于安裝座上，所述第三連桿鉸接在該安裝座上。8.根據權利要求2-5任一項所述的機械臂，其特征在于，所述機架包括龍門架和移動支 架，所述龍門架上設有橫向移動裝置，該橫向移動裝置包括步進電機、同步帶傳動機構以及 橫向導向機構，其中，所述同步帶傳動機構包括設在龍門架上的兩個同步輪以及環(huán)繞在同 步輪上的同步帶，所述步進電機與其中一個同步輪連接，所述移動支架固定在同步帶上;所 述橫向導向機構包括設在移動支架上的移動小車，該移動小車設置在龍門架的橫梁上;所 述驅動電機以及立桿設置于移動支架上。
【文檔編號】B25J9/08GK205704174SQ201620336116
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】陳欣, 于兆勤, 謝易良, 王聰聰, 張逸鴻, 李沛?zhèn)?
【申請人】廣東工業(yè)大學