CN102085668A - 机械手臂及其组装方法 - Google Patents

Abstract

一种机械手臂，其包括相互枢接的第一手臂和第二手臂、枢接第一手臂和第二手臂的轴接组件及连接第二手臂和轴接组件的连接件，轴接组件收容于第一手臂内，第一手臂上形成与第二手臂相枢接的第一轴孔，第二手臂上形成与第一手臂相枢接的第二轴孔，第二手臂上邻近第二轴孔的部位具有开口，连接件包括相连接的头部及固定部，该头部收容于第二手臂内，该固定部连接于第二手臂的一端及轴接组件。该机械手臂组装简单且维修方便。本发明还提供一种该机械手臂的组装方法。

Description

机械手臂及其组装方法

技术领域

本发明涉及一种机器人的机械手臂，尤其涉及该机械手臂的组装方法。

背景技术

由于某些生产需在高危、高污染等恶劣环境中进行，可能会造成对操作人员人身安全或身体健康的危害，故在此类生产环境中，常使用机器人代替操作人员进行操作。机械手臂为机器人实现各种操作动作的必要部件。

一种机械手臂，包括相互枢接的第一手臂及第二手臂。在使用联轴器将第二手臂枢接至第一手臂上时，先用螺丝将联轴器的一端固定至第二手臂的一端，组成一组件，再将联轴器的另一端从第一手臂的一端***第一手臂内，并同时从第一手臂的另外一端往第一手臂内安装马达及减速器等元件，使联轴器远离第二手臂的一端固定于减速器。组装时，将联轴器***第一手臂的过程中，需同时将轴承、油封及压盖等元件套设于联轴器两端，并同时保证该套设的多个元件的轴心重合，组装难度较大。该多个元件套设于联轴器上后，需将联轴器的一端和减速器固定，由于联轴器与第二手臂组成的组件体积较大，且将联轴器和第二手臂往第一手臂上组装时，只可从第二手臂处施力，而联轴器远离第二手臂处由于和施力部位距离较大，故和减速器固定时不好对准，组装难度进一步增大。该第一手臂内由于安装了联轴器、减速器、马达等元件，空间较小，组装时操作较为不便。

若对该机械手臂的第二手臂进行维修时，需先从第一手臂内拆卸联轴器及马达等元件，再将联轴器和第二手臂从第一手臂上拆下，最后将联轴器从第一手臂上拆下，才能对第二手臂进行维修。虽只需对第二手臂进行维修，然而需将整个机械手臂拆散，整个过程拆卸时间长且需拆卸元件多，妨碍正常生产使用。且维修好后，又需对整个机械手臂进行组装，费时费力。

发明内容

鉴于上述情况，有必要提供一种组装较为简单且维修方便的机械手臂及其组装方法。

一种机械手臂，其包括相互枢接的第一手臂和第二手臂、枢接第一手臂和第二手臂的轴接组件及连接第二手臂和轴接组件的连接件，轴接组件收容于第一手臂内，第一手臂上形成与第二手臂相枢接的第一轴孔，第二手臂上形成与第一手臂相枢接的第二轴孔，第二手臂上邻近第二轴孔的部位具有开口，连接件包括相连接的头部及固定部，该头部收容于第二手臂内，该固定部连接于第二手臂的一端及轴接组件。

一种机械手臂组装方法，其包括以下步骤：提供第一手臂、第二手臂、轴接组件及连接件，第一手臂上开设第一轴孔，第二手臂上开设第二轴孔，第二手臂上邻近第二轴孔的部位具有开口；将轴接组件安装于第一手臂内，使轴接组件的一端对准第一手臂上的第一轴孔；将第二手臂的第二轴孔对准第一手臂的第一轴孔；从第二手臂的开口处送入连接件，通过连接件将第二手臂固定至轴接组件对准第一轴孔的一端。

上述机械手臂在组装过程中，将轴接组件装于第一手臂内后，再将第二手臂组装至轴接组件，通过逐次安装，随后安装的元件只需以之前安装的元件为基准安装即可，避免了先安装第二手臂和轴接组件，再将第二手臂和轴接组件整体安装至第一手臂时需保证多个元件协调配合的情况，组装较为简单。且由于第二手臂上邻近第二轴孔的部位开设有开口，且第二手臂内未收容轴接组件，空余空间较大，故当从第二手臂上背离轴接组件的一侧将第二手臂连接至轴接组件上时，安装工具可有足够的活动空间将连接件锁紧。该机械手臂中，元件为逐个安装，当需要对第二手臂进行维修时，只需将该第二手臂拆卸即可，而不需拆卸整个机械手臂，故维修方便，且节省时间。

附图说明

图1为本发明实施例机械手臂的整体结构示意图。

图2为图1中机械手臂沿II-II处的剖视图。

图3为图1中机械手臂的零件分解图。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本发明的机械手臂及其组装方法作进一步的详细说明。

请同时参阅图1和图2，机械手臂100包括相枢接的第一手臂10、第二手臂20、驱动组件30、轴接组件40(见图3)、连接件50及线缆60。第一手臂10与第二手臂20相枢接。驱动组件30收容于第一手臂10内，轴接组件40部分地收容于第一手臂10内，连接件50收容于第二手臂20内，线缆60贯穿第一手臂10及第二手臂20相枢接的部位并收容于第一手臂10和第二手臂20内。

请同时参阅图2和图3，第一手臂10包括第一本体11、固定于第一本体11上的后盖13及形成于第一本体11内的第一固定座15和第二固定座17。该第一本体11远离后盖13的一端开设有第一轴孔111。第一固定座15及第二固定座17凸设于第一本体11内侧。第一固定座15用于固定驱动组件30，第二固定座17用于固定线缆60。本实施例中，第一手臂10的第一本体11为铸造一体成型，且其上开设有轴线与第一轴孔111的轴线垂直的又一轴孔113。第一固定座15与第一本体11为一体结构，当然，也可为分体结构，而通过螺钉固定、焊接、胶接等方式固定于第一本体11内。

第二手臂20包括第二本体21、形成于第二本体21内的第三固定座23及设置于第二本体21内的垫圈25。第二本体21上开设第二轴孔211和开口213，并形成凸伸部215。第二轴孔211与第一手臂10上的第一轴孔111相对应设置。开口213开设于邻近第二轴孔211的部位，此开口213可由侧盖(图未示)遮盖以使第二手臂20封闭。凸伸部215形成于第二本体21上开设有第二轴孔211的一端。第三固定座23形成于第二本体21内靠近第二轴孔211的部位。垫圈25为环形，并贴合于第二本体21的第二轴孔211边缘。本实施例中，开口213的数目为两个，开设于第二本体21的两侧。

驱动组件30包括驱动件31及由该驱动件31带动的减速器33，该减速器33将动力传递至轴接组件40。本实施例中，减速器33为谐波减速器，驱动件31为马达，该驱动件31可为如气缸、液压缸等其他结构的驱动件。

轴接组件40包括联轴器41、设置于联轴器41一端的第一轴承43、设置于联轴器41另一端的第二轴承45和压盖47及于联轴器41两端均有设置的密封件49。联轴器41包括两端的第一连接部411、第二连接部413及位于第一连接部411和第二连接部413之间的过渡部415。第二连接部413上开设有通孔4131，过渡部415连接第一连接部411和第二连接部413的同侧边缘，故不会遮挡第二连接部413上的通孔4131，并可使第一连接部411与第二连接部413之间形成一空间以方便线缆60通过。第二连接部413朝向第一连接部411的一侧绕通孔4131倒有圆角4133。本实施例中，第一轴承43为球轴承，第二轴承45为推力滚子轴承，当然，第一轴承43及第二轴承45也可由其他可同时承受轴向力和径向力的轴承，如角接触轴承、滚针和推力圆柱滚子组合轴承、滚针和推力球组合轴承、滚针和角接触球组合轴承等组合轴承替代。密封件49为油封且数目为两个，当然，该密封件49也可以为密封圈等结构。

连接件50数目为多个，其包括相连接的头部51及固定部53。本实施例中，连接件50为螺丝，且数目为六个。

线缆60包括电缆线61、套设于电缆线61外部的护线结构63及用于固定电缆线61和护线结构63的线扣65。本实施例中，护线结构63为护线弹簧管，线扣65的数目为两个，分别设置于电缆线61的两端并固定至第一手臂10或第二手臂20上。当然，护线结构63也可为塑胶管等结构，可以保护电缆线61即可。

组装该机械手臂100时，将驱动组件30的减速器33固定于第一本体11内的第一固定座15上，并将驱动马达31固定于减速器33远离第一本体11上的第一轴孔111的一端。

从第一手臂10的第一本体11的第一轴孔111处将轴接组件40的第一轴承43、一密封件49及联轴器41送入第一本体11内，并将该第一轴承43及密封件49固定于第一本体11内的第一固定座15。将联轴器41的一端，即第一连接部411***该第一轴承43及一密封件49，并将联轴器41的该端连接至驱动组件30的减速器33远离驱动马达31的一端，联轴器41尚未固定的一端，即第二连接部413则插设于第一手臂10的第一本体11的第一轴孔111内。将第二轴承45卡入第一手臂10的第一轴孔111和联轴器41的第二连接部413之间，再将压盖47固定于第一手臂10上开设有第一轴孔11的一端，并将另一密封件49嵌于压盖47内侧。

将第二手臂20开设有第二轴孔211的一端对准第一手臂10开设有第一轴孔111的一端，将第二手臂20的第二本体21所形成的凸伸部215***压盖47及密封件49内侧，并使第二本体21的凸伸部215外侧与第二轴承45的一端相卡合。

从第二手臂20的第二本体21上的开口213处送入连接件50，并在第二手臂20上绕第二轴孔211插设，使连接件50的头部51收容于第二手臂20内，连接件50的固定部53连接于第二手臂20靠近联轴器41的一端及轴接组件40的联轴器41，进而将第二手臂20从背离轴接组件40的一侧固定至轴接组件40的联轴器41。

将线缆60装入第一手臂10及第二手臂20。将电缆线61及护线结构63从第一手臂10的第一本体11的轴孔113，或扣设后盖13的部位穿入第一本体11，然后贯穿第一手臂10的第一轴孔111、第二手臂20的第二轴孔211及联轴器41的通孔4131，进而穿入第二手臂20。将电缆线61及护线结构63位于第一手臂10内的部分通过一线扣65固定于第一手臂10内的第二固定座17，将电缆线61及护线结构63位于第二手臂20内的部分通过另一线扣65固定于第二手臂20内的第三固定座23。

将第一手臂10的后盖13固定至第一本体11，完成该机械手臂100的组装。

上述机械手臂100中，先将轴接组件40安装到第一手臂10上后，再将第二手臂20安装至轴接组件40，元件逐个安装，逐个固定，无需在安装联轴器41时同时将多个元件套至联轴器41的两端，并同时保证该多个元件的的中心对准，组装难度较小。且该联轴器41单个安装时，便于与驱动组件30对准，进一步降低了组装难度。由于第二手臂20内未收容驱动组件30等元件，空余空间较大，且第二手臂20的第二本体21上开设靠近第二轴孔211的开口213，可保证具有足够的空间将连接件50从开口213送至第二轴孔211周围，并可保证锁紧连接件50时，锁紧工具，如扳手等具有足够的活动空间。该机械手臂100中，元件逐个安装，若需对第二手臂20进行维修，只需将第二手臂20单个拆下，无需拆卸联轴器41等其它元件，维修方便，且维修完后重新组装也比较简单，节省时间。

该机械手臂100中，由于连接件50从第二手臂20***并固定，故无需考虑联轴器41的第二连接部413朝向第一连接部411的一侧需形成足够大的平面以安装连接件50，因此便于在第二连接部413朝向第一连接部411的一侧绕通孔4131倒圆角4133，圆角4133则避免了电缆线61及护线结构63被联轴器41的第二连接部413磨损。而电缆线61及护线结构63伸入第二手臂20的部分在穿过第二轴孔211时在第二轴孔211附近即被线扣65固定于第二手臂20内的第三固定座23，不会被第二轴孔211周围的连接件50刮伤。

电缆线61外套设的护线结构63可保护电缆线61免受损伤。

该机械手臂100中，当将压盖47安装于第一手臂10上时，可直接用螺钉等连接件固定，而无需在将第二手臂20安装于联轴器41上后，先旋转第二手臂20将压盖47上的安装孔(图未示)，再通过螺钉等连接件穿入该安装孔内，安装较为方便。

为了保证连接件50固定稳定，需保证固定连接件50的部位平面度较好，通过设置于第二手臂20内的垫圈25，既可保证连接件50的安装要求，又无需在第二手臂20内环绕第二轴孔211的部位加工平面度要求较高的环形平面，降低了成本。

可以理解，线缆60也可在第二手臂20尚未连接至轴接组件40上时先穿入第一手臂10，并从第一手臂10的第一轴孔111和联轴器41的通孔4131处伸出第一手臂10。在将第二手臂20连接至轴接组件40时，将线缆60伸出第一手臂10的一段穿入第二手臂20。第二手臂20内的垫圈25也可省略，而将连接件50直接穿过第二手臂20的第二轴孔211的周缘即可。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种机械手臂，其包括相互枢接的第一手臂和第二手臂、枢接所述第一手臂和第二手臂的轴接组件及连接所述第二手臂和轴接组件的连接件，其特征在于：所述轴接组件收容于所述第一手臂内，所述第一手臂上形成与第二手臂相枢接的第一轴孔，所述第二手臂上形成与第一手臂相枢接的第二轴孔，所述第二手臂上邻近所述第二轴孔的部位具有开口，所述连接件包括相连接的头部及固定部，所述头部收容于第二手臂内，所述固定部连接于所述第二手臂的一端及所述轴接组件。

2.如权利要求1所述的机械手臂，其特征在于：所述轴接组件包括联轴器，所述联轴器包括第一连接部、第二连接部及位于所述第一连接部与第二连接部之间的过渡部，所述第二连接部连接于所述第二手臂，所述第二连接部背离所述第二手臂的一侧倒有圆角。

3.如权利要求2所述的机械手臂，其特征在于：所述联轴器的过渡部连接所述第一连接部及第二连接部的同侧边缘。

4.如权利要求2所述的机械手臂，其特征在于：所述机械手臂还包括线缆，所述线缆贯穿所述第一手臂和第二手臂，所述第一手臂和第二手臂内均设置固定所述线缆的固定座。

5.一种机械手臂组装方法，其包括以下步骤：

提供第一手臂、第二手臂、轴接组件及连接件，所述第一手臂上开设第一轴孔，所述第二手臂上开设第二轴孔，所述第二手臂上邻近所述第二轴孔的部位具有开口；

将所述轴接组件安装于所述第一手臂内，使所述轴接组件的一端对准所述第一手臂上的第一轴孔；

将所述第二手臂的第二轴孔对准所述第一手臂的第一轴孔；

从所述第二手臂的开口处送入连接件，通过所述连接件将所述第二手臂固定于所述轴接组件对准所述第一轴孔的一端。

6.如权利要求5所述的机械手臂组装方法，其特征在于：所述机械手臂还包括驱动组件，在将所述轴接组件安装于第一手臂内之前，将所述驱动组件固定于所述第一手臂内，然后将所述轴接组件安装于第一手臂内并将所述轴接组件的一端与所述驱动组件连接。

7.如权利要求6所述的机械手臂组装方法，其特征在于：所述第一手臂包括第一本体及后盖，所述轴接组件及驱动组件安装至所述第一手臂内后，将所述后盖和所述第一本体相扣合固定。

8.如权利要求5所述的机械手臂组装方法，其特征在于：所述轴接组件包括联轴器及套设于所述联轴器两端的轴承，所述联轴器一端对准并***所述第一手臂的第一轴孔内。

9.如权利要求8所述的机械手臂组装方法，其特征在于：所述联轴器对准并***所述第一手臂的第一轴孔的一端倒有圆角。

10.如权利要求9所述的机械手臂组装方法，其特征在于：所述机械手臂还包括线缆，所述线缆穿入第一手臂及第二手臂，所述第一手臂和第二手臂内部均设置有固定所述线缆的固定座。

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