一種工業(yè)機(jī)械臂的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種工業(yè)機(jī)械臂。旋轉(zhuǎn)架固定在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，旋轉(zhuǎn)架上端第一叉形接頭的兩邊側(cè)板上設(shè)有第一軸孔；大臂下端置于第一叉形接頭內(nèi)，大臂下端中部開有槽口，槽口兩邊側(cè)板上設(shè)有第二軸孔；雙出軸伺服電機(jī)設(shè)置在槽口內(nèi)，電機(jī)的兩個(gè)輸出軸分別插裝在第一軸孔和第二軸孔內(nèi)，輸出軸在第一軸孔內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)并能鎖緊定位，輸出軸在第二軸孔內(nèi)固定不可轉(zhuǎn)動(dòng)；曲柄一端與電機(jī)的外殼固定連接，曲柄另一端與連桿下端鉸連；連接臂中部鉸連在第二叉形接頭內(nèi)，連接臂后端與連桿上端鉸連，連接臂前端與小臂后端固定連接，機(jī)械手爪后部置于小臂前端第三叉形接頭內(nèi)并通過銷軸組件安裝定位。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本低、工作穩(wěn)定、控制精度高。
【專利說明】
一種工業(yè)機(jī)械臂
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)機(jī)械臂，屬于工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，大批量流水線作業(yè)對(duì)操作工人的需求量大大增加。而目前中國(guó)老齡化情況愈發(fā)嚴(yán)重，勞動(dòng)力成本不斷提高，制約著企業(yè)的發(fā)展。采用工業(yè)機(jī)器人來(lái)代替人工作業(yè)，將大大降低企業(yè)對(duì)人工作業(yè)的依賴。
[0003]工業(yè)機(jī)械臂是目前在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域中得到最廣泛實(shí)際應(yīng)用的自動(dòng)化機(jī)械裝置，在很多工業(yè)制造領(lǐng)域中都能見到它的身影。但現(xiàn)有的機(jī)械臂存在兩個(gè)問題:功能比較強(qiáng)大的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝空間需求大，需要多動(dòng)力輸入，價(jià)格昂貴，不適于大范圍應(yīng)用，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)械臂控制也很復(fù)雜，一旦動(dòng)作順序混亂，難以調(diào)節(jié)。而成本較低的機(jī)械臂又功能不足，自由度少，適用的場(chǎng)合少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，從而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本低、工作穩(wěn)定、控制精度高的工業(yè)機(jī)械臂。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種工業(yè)機(jī)械臂，其特征在于:包括回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、旋轉(zhuǎn)架、大臂、曲柄、連桿、連接臂、小臂和機(jī)械手爪;所述旋轉(zhuǎn)架下端固定安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)臺(tái)面上，旋轉(zhuǎn)架上端設(shè)有第一叉形接頭，第一叉形接頭的兩邊側(cè)板上設(shè)有第一軸孔;所述大臂下端置于所述第一叉形接頭內(nèi)，大臂下端中部開有槽口，槽口兩邊的側(cè)板上設(shè)有第二軸孔;所述雙出軸伺服電機(jī)設(shè)置在槽口內(nèi)，雙出軸伺服電機(jī)的兩個(gè)輸出軸分別對(duì)應(yīng)插裝在第一軸孔和第二軸孔內(nèi)，輸出軸在第一軸孔內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)并能鎖緊定位，輸出軸在第二軸孔內(nèi)固定不可轉(zhuǎn)動(dòng);所述曲柄一端與雙出軸伺服電機(jī)的外殼固定連接，曲柄另一端與連桿下端鉸連;所述大臂上端設(shè)有第二叉形接頭，所述連接臂中部鉸連在第二叉形接頭內(nèi)，連接臂后端與連桿上端鉸連，連接臂前端與小臂后端固定連接，所述小臂前端設(shè)有第三叉形接頭，所述機(jī)械手爪后部置于第三叉形接頭內(nèi)并通過帶鎖定功能的銷軸組件安裝定位。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)采用電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)或液壓旋轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述雙出軸伺服電機(jī)的輸出軸與第一叉形接頭兩邊側(cè)板上的第一軸孔之間設(shè)有襯套。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述連桿為彎折結(jié)構(gòu)，連桿下端的正面與曲柄的背面相鄰，連桿上端的背面與連接臂的正面相鄰。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述連接臂前端與小臂后端通過套筒連接，所述套筒前后兩端的內(nèi)孔壁上分別設(shè)有螺紋，所述連接臂前端、小臂后端分別設(shè)有螺紋軸頭，連接臂前端的螺紋軸頭螺接在套筒后端，小臂后端的螺紋軸頭螺接在套筒前端。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述套筒后端內(nèi)孔壁上的螺紋為正向螺紋，所述套筒前端內(nèi)孔壁上的螺紋為反向螺紋，旋轉(zhuǎn)所述套筒可驅(qū)使連接臂與小臂相向靠近或反向遠(yuǎn)離，并且所述連接臂前端的螺紋軸頭和小臂后端的螺紋軸頭上均配裝有鎖緊螺母。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述套筒外壁設(shè)有防滑紋路。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述螺紋軸頭上可以設(shè)置刻度。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述帶鎖定功能的銷軸組件包括圓錐銷、錐形脹套和脹緊螺母，所述圓錐銷的小頭端設(shè)有螺紋，所述錐形脹套套裝在圓錐銷上，錐形脹套的內(nèi)孔與圓錐銷的外周匹配，錐形脹套的外周為圓柱形且與機(jī)械手爪和第三叉形接頭上的銷軸孔匹配，所述脹緊螺母螺裝在圓錐銷小頭端的螺紋上，通過擰緊脹緊螺母可使錐形脹套將機(jī)械手爪定位在第三叉形接頭內(nèi)。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述機(jī)械手爪后部端面上設(shè)有指示標(biāo)線，所述第三叉形接頭兩邊側(cè)板的前端設(shè)為圓弧形，在其中一邊側(cè)板前端外側(cè)面上設(shè)有用于與所述指示標(biāo)線配合的角度刻線。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016](I)、本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，主要部件之間均能夠相對(duì)活動(dòng)調(diào)節(jié)，自由度高，控制方便。
[0017](2)本發(fā)明中的部分部件可以直接外購(gòu)獲得，通用性強(qiáng)，制造成本低，適于大范圍推廣應(yīng)用。
[0018](3)、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，工作穩(wěn)定、控制精度高。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0020]圖2為圖1的左視圖。
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0022]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0023]圖5為本發(fā)明中帶鎖定功能的銷軸組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]附圖標(biāo)記說明:1_回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、Ia-接線口、2-旋轉(zhuǎn)架、2a_第一叉形接頭、3-大臂、3a-第二叉形接頭、4-曲柄、5-連桿、6-連接臂、7-套筒、8-小臂、8a-第三叉形接頭、9-機(jī)械手爪、I O-圓錐銷、11-錐形脹套、12-脹緊螺母。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0026]如圖所示:實(shí)施例中的工業(yè)機(jī)械臂主要由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1、旋轉(zhuǎn)架2、大臂3、曲柄4、連桿5、連接臂6、套筒7、小臂8、機(jī)械手爪9、圓錐銷10、錐形脹套11和脹緊螺母12等組成。
[0027]如圖1?圖4所示，所述旋轉(zhuǎn)架2下端固定安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)I的回轉(zhuǎn)臺(tái)面上，所述旋轉(zhuǎn)架2上端設(shè)有第一叉形接頭2a，第一叉形接頭2a的兩邊側(cè)板上設(shè)有第一軸孔;所述大臂3下端置于所述第一叉形接頭2a內(nèi)，大臂3下端中部開有槽口，槽口兩邊的側(cè)板上設(shè)有第二軸孔;所述雙出軸伺服電機(jī)設(shè)置在槽口內(nèi)，雙出軸伺服電機(jī)的兩個(gè)輸出軸分別對(duì)應(yīng)插裝在第一軸孔和第二軸孔內(nèi)，輸出軸在第一軸孔內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)并能用螺母或脹緊套鎖緊定位，輸出軸在第二軸孔內(nèi)用鍵固定不可轉(zhuǎn)動(dòng);所述曲柄4 一端與雙出軸伺服電機(jī)的外殼固定連接，曲柄4另一端與連桿5下端鉸連;所述大臂3上端設(shè)有第二叉形接頭3a，所述連接臂6中部鉸連在第二叉形接頭3a內(nèi)，連接臂6后端與連桿5上端鉸連，連接臂6前端與小臂8后端固定連接，所述小臂8前端設(shè)有第三叉形接頭8a，所述機(jī)械手爪9后部置于第三叉形接頭8a內(nèi)并通過帶鎖定功能的銷軸組件安裝定位。
[0028]如圖1?圖4所示，在本發(fā)明中，所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)I的作用是使旋轉(zhuǎn)架2及安裝在旋轉(zhuǎn)架2上的所有部件能夠自由回轉(zhuǎn)，為實(shí)現(xiàn)此目的，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)I可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)產(chǎn)品，如電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)、液壓旋轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)等。圖示實(shí)施例中采用的是電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，其后部設(shè)有接線口 Ia，安裝時(shí)將對(duì)應(yīng)的電源插頭和控制端子直接插到該接線口 Ia上即可。
[0029]如圖1?圖4所示，在本發(fā)明中，所述曲柄4起到的作用是通過自身的擺動(dòng)來(lái)帶動(dòng)連桿5，再通過連桿5來(lái)控制連接臂6的俯仰角度。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，曲柄4的擺動(dòng)也最好采用可以自動(dòng)控制的方式。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例中采用了雙出軸伺服電機(jī)，利用雙出軸伺服電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)曲柄4擺動(dòng)，由于伺服電機(jī)可控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，并能快速反應(yīng)，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電機(jī)輸出軸上的角位移或角速度輸出，在此處使用可以方便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。為使現(xiàn)場(chǎng)線路精簡(jiǎn)，雙出軸伺服電機(jī)最好選擇直流伺服電機(jī)。
[0030]為了避免雙出軸伺服電機(jī)的輸出軸被直接磨損，并提高轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性，所述雙出軸伺服電機(jī)的輸出軸與第一叉形接頭2a兩邊側(cè)板上的第一軸孔之間優(yōu)選設(shè)有襯套，所述襯套可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)產(chǎn)品，如銅襯套、聚四氟乙烯襯套、石墨襯套等。
[0031]如圖1?圖4所示，在本發(fā)明中，所述連桿5的作用是將曲柄4的擺動(dòng)動(dòng)作轉(zhuǎn)化為連接臂6的俯仰動(dòng)作。實(shí)施例中的連桿5設(shè)置為彎折結(jié)構(gòu)，連桿5下端的正面與曲柄4的背面相鄰，連桿5上端的背面與連接臂6的正面相鄰。采用這樣的連桿5結(jié)構(gòu)可以保證整個(gè)機(jī)械臂的傳動(dòng)更平衡，提高設(shè)備工作的穩(wěn)定性。
[0032]如圖1?圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例中，所述連接臂6前端與小臂8后端通過套筒7連接，所述套筒7前后兩端的內(nèi)孔壁上分別設(shè)有螺紋，所述連接臂6前端、小臂8后端分別設(shè)有螺紋軸頭，連接臂6前端的螺紋軸頭螺接在套筒7后端，小臂8后端的螺紋軸頭螺接在套筒7前端。這樣的連接方式比較簡(jiǎn)單，組裝拆卸都比較方便。
[0033]不過在上述連接方式下，連接臂6與小臂8的長(zhǎng)度之和是固定的，當(dāng)需要根據(jù)生產(chǎn)需求對(duì)此長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整時(shí)，就得通過更換不同長(zhǎng)度的套筒7來(lái)實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)帶來(lái)不便，影響生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
[0034]為此，本發(fā)明對(duì)上述的連接方式進(jìn)行了優(yōu)化，方案為:所述套筒7后端內(nèi)孔壁上的螺紋為正向螺紋，所述套筒7前端內(nèi)孔壁上的螺紋為反向螺紋，旋轉(zhuǎn)所述套筒7可驅(qū)使連接臂6與小臂8相向靠近或反向遠(yuǎn)離，并且所述連接臂6前端的螺紋軸頭和小臂8后端的螺紋軸頭上均配裝有鎖緊螺母。這樣旋轉(zhuǎn)套筒7就可以使連接臂6與小臂8的長(zhǎng)度之和產(chǎn)生變化，滿足生產(chǎn)需求，大大減少了套筒7的更換頻率，提高了生產(chǎn)效率。為了便于調(diào)節(jié)套筒7，所述套筒7外壁設(shè)有防滑紋路。為了便于觀察調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，所述螺紋軸頭上可以設(shè)置刻度。
[0035]如圖1?圖4所示，在本發(fā)明中，所述機(jī)械手爪9的作用是抓取工件，在抓取工件時(shí)，機(jī)械手爪9的位置有時(shí)候需要進(jìn)行調(diào)整后鎖定，為此，用于將機(jī)械手爪9與小臂8連接并鎖定的銷軸組件就非常重要。本發(fā)明實(shí)施例給出了一種如圖5所示的帶鎖定功能的銷軸組件，其主要由圓錐銷10、錐形脹套11和脹緊螺母12組成，所述圓錐銷10的小頭端設(shè)有螺紋，所述錐形脹套11套裝在圓錐銷10上，錐形脹套11的內(nèi)孔與圓錐銷10的外周匹配，錐形脹套11的外周為圓柱形且與機(jī)械手爪9和第三叉形接頭8a上的銷軸孔匹配，所述脹緊螺母12螺裝在圓錐銷10小頭端的螺紋上，通過擰緊脹緊螺母12可使錐形脹套11將機(jī)械手爪9定位在第三叉形接頭8a內(nèi)。
[0036]當(dāng)然，上述結(jié)構(gòu)的銷軸組件只是本發(fā)明的可用的方案之一，作為簡(jiǎn)化方案，本發(fā)明還可以采用普通的螺紋銷配合螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)鎖緊定位。
[0037]為了進(jìn)一步提高機(jī)械手爪9位置調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性，所述機(jī)械手爪9后部端面上可以設(shè)置指示標(biāo)線，所述第三叉形接頭8a兩邊側(cè)板的前端設(shè)為圓弧形，在其中一邊側(cè)板前端外側(cè)面上可以設(shè)置用于與所述指示標(biāo)線配合的角度刻線。這樣通過指示標(biāo)線與角度刻線的配合，就可以方便地觀測(cè)出機(jī)械手爪9所在的位置，并能進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種工業(yè)機(jī)械臂，其特征在于:包括回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(I)、旋轉(zhuǎn)架(2)、大臂(3)、曲柄(4)、連桿(5)、連接臂(6)、小臂(8)和機(jī)械手爪(9);所述旋轉(zhuǎn)架(2)下端固定安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(I)的回轉(zhuǎn)臺(tái)面上，旋轉(zhuǎn)架(2)上端設(shè)有第一叉形接頭(2a)，第一叉形接頭(2a)的兩邊側(cè)板上設(shè)有第一軸孔;所述大臂(3)下端置于所述第一叉形接頭(2a)內(nèi)，大臂(3)下端中部開有槽口，槽口兩邊的側(cè)板上設(shè)有第二軸孔;所述雙出軸伺服電機(jī)設(shè)置在槽口內(nèi)，雙出軸伺服電機(jī)的兩個(gè)輸出軸分別對(duì)應(yīng)插裝在第一軸孔和第二軸孔內(nèi)，輸出軸在第一軸孔內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)并能鎖緊定位，輸出軸在第二軸孔內(nèi)固定不可轉(zhuǎn)動(dòng);所述曲柄(4) 一端與雙出軸伺服電機(jī)的外殼固定連接，曲柄(4)另一端與連桿(5)下端鉸連;所述大臂(3)上端設(shè)有第二叉形接頭(3a)，所述連接臂(6)中部鉸連在第二叉形接頭(3a)內(nèi)，連接臂(6)后端與連桿(5)上端鉸連，連接臂(6)前端與小臂(8)后端固定連接，所述小臂(8)前端設(shè)有第三叉形接頭(8a)，所述機(jī)械手爪(9)后部置于第三叉形接頭(Sa)內(nèi)并通過帶鎖定功能的銷軸組件安裝定位。2.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)機(jī)械臂，其特征在于:所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(I)采用電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)或液壓旋轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)。3.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)機(jī)械臂，其特征在于:所述雙出軸伺服電機(jī)的輸出軸與第一叉形接頭(2a)兩邊側(cè)板上的第一軸孔之間設(shè)有襯套。4.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)機(jī)械臂，其特征在于:所述連桿(5)為彎折結(jié)構(gòu)，連桿(5)下端的正面與曲柄(4)的背面相鄰，連桿(5)上端的背面與連接臂(6)的正面相鄰。5.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)機(jī)械臂，其特征在于:所述連接臂(6)前端與小臂(8)后端通過套筒(7)連接，所述套筒(7)前后兩端的內(nèi)孔壁上分別設(shè)有螺紋，所述連接臂(6)前端、小臂(8)后端分別設(shè)有螺紋軸頭，連接臂(6)前端的螺紋軸頭螺接在套筒(7)后端，小臂(8)后端的螺紋軸頭螺接在套筒(7)前端。6.如權(quán)利要求5所述的工業(yè)機(jī)械臂，其特征在于:所述套筒(7)后端內(nèi)孔壁上的螺紋為正向螺紋，所述套筒(7)前端內(nèi)孔壁上的螺紋為反向螺紋，旋轉(zhuǎn)所述套筒(7)可驅(qū)使連接臂(6)與小臂(8)相向靠近或反向遠(yuǎn)離，并且所述連接臂(6)前端的螺紋軸頭和小臂(8)后端的螺紋軸頭上均配裝有鎖緊螺母。7.如權(quán)利要求6所述的工業(yè)機(jī)械臂，其特征在于:所述套筒(7)外壁設(shè)有防滑紋路。8.如權(quán)利要求6所述的工業(yè)機(jī)械臂，其特征在于:所述螺紋軸頭上可以設(shè)置刻度。9.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)機(jī)械臂，其特征在于:所述帶鎖定功能的銷軸組件包括圓錐銷(10)、錐形脹套(11)和脹緊螺母(12)，所述圓錐銷(10)的小頭端設(shè)有螺紋，所述錐形脹套(II)套裝在圓錐銷(10)上，錐形脹套(11)的內(nèi)孔與圓錐銷(10)的外周匹配，錐形脹套(11)的外周為圓柱形且與機(jī)械手爪(9)和第三叉形接頭(Sa)上的銷軸孔匹配，所述脹緊螺母(12)螺裝在圓錐銷(10)小頭端的螺紋上，通過擰緊脹緊螺母(12)可使錐形脹套(11)將機(jī)械手爪(9)定位在第三叉形接頭(8a)內(nèi)。10.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)機(jī)械臂，其特征在于:所述機(jī)械手爪(9)后部端面上設(shè)有指示標(biāo)線，所述第三叉形接頭(Sa)兩邊側(cè)板的前端設(shè)為圓弧形，在其中一邊側(cè)板前端外側(cè)面上設(shè)有用于與所述指示標(biāo)線配合的角度刻線。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK106002934SQ201610065290
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年1月21日
【發(fā)明人】劉虎, 高飛, 成崗, 周兆鋒
【申請(qǐng)人】鹽城工學(xué)院