CN108247675A - 一种气缸式多轴组合机械臂*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气缸式多轴组合机械臂***，具有水平方向单轴机械臂，包括设置于转动部的齿轮，齿轮的轴承内圈上均匀设置若干斜角卡齿，斜角卡齿沿着转动部的轴承顺时针转动方向倾斜，并且使转动部跟随齿轮进行顺时针的单向转动；包括气缸驱动机构，气缸驱动机构具备带有卡齿的驱动卡轴，卡齿与齿轮外圈的轮齿相啮合，气缸驱动机构推动驱动卡轴进行水平移动并且使齿轮带动转动部转动。本发明可形成具有多轴工作的机械臂，通过在一个单轴机械臂上安装另一个单轴机械臂，可构成任意组合的多轴机械臂***，直接根据加工机床加工工艺的需要来装配单轴机械臂或多个单轴机械臂，减小了整体机械臂更换的需求，应用范围更广。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备控制技术领域，尤其涉及一种气缸式多轴组合机械臂***。
背景技术
在现代工业领域或者其它日常工作生活中，机械臂或机器人的应用越来越普及，这种设备不仅减少了劳动力付出且提高了工作效率，还可降低生产企业的生产成本。
一般地，机械臂是指高精度、高速点胶机器手，也是一个多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂***。因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用。机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务，需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿。
然而，很多传统的机械臂装置的运动方式不合理，其在空间上的移动经常会受到限制，或者说，其不能够在一定空间内向任意角度或方向实现移动来满足实际工业生产的需求，这种限制使得其应用范围和场所受到很大的影响。
本领域技术人员对现有公知技术的缺陷进行了分析，发现目前存在的各种机械臂多为单轴或多轴机械臂，当遇到需要单轴或多轴工作时，需要更换匹配的单轴或多轴机械臂，因而，凡是采用这种结构的机械臂其应用领域小、更换成本大；同时，无法通过简捷、有效的方式来确保机械臂顺利的通过转动来完成工序。
综上所述，本发明正是在现有公知技术的基础上，结合实际应用的验证，对同一技术领域内的产品结构提出进一步研发与设计的技术方案，这些所提出的技术方案完全能解决现有技术存在的问题，同时也有利于同一技术领域的众多技术问题的解决以及提高技术方案的可拓展性。
发明内容
针对以上缺陷，本发明提供一种气缸式多轴组合机械臂***，使其可解决不同的工作需求、无需更换机械臂、应用范围更广，同时解决现有技术的诸多不足。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种气缸式多轴组合机械臂***，该机械臂***的固定机架上具有一垂直方向单轴机械臂，并且所述单轴机械臂具有用于安装另一个单轴机械臂的连接组件，所述气缸式多轴组合机械臂***包括设置于所述垂直方向单轴机械臂顶端的水平方向单轴机械臂，所述水平方向单轴机械臂包括：
设置于所述水平方向单轴机械臂的转动部的齿轮，所述齿轮的轴承内圈上均匀设置若干斜角卡齿，所述斜角卡齿沿着所述转动部的轴承顺时针转动方向倾斜，并且使所述转动部跟随所述齿轮进行顺时针的单向转动；
设置于所述水平方向单轴机械臂的转动部底面的气缸驱动机构，所述气缸驱动机构包括带有卡齿的驱动卡轴，所述卡齿与所述齿轮外圈的轮齿相啮合，所述气缸驱动机构推动驱动卡轴进行水平移动并且使所述齿轮带动所述转动部转动。
对于以上技术方案的附加结构，还包括以下任意一项：
所述斜角卡齿使转动部仅跟随齿轮顺时针转动方向并且当齿轮逆时针转动时，随着所述齿轮轴承的逆时针转动而使所述转动部保持静止不动；
所述水平方向单轴机械臂的连接端口通过连接组件接入不同形状的单轴机械臂，并且随着齿轮的转动，使接入的单轴机械臂实现360°范围内的转动；
所述垂直方向单轴机械臂与水平方向单轴机械臂之间活动连接，并且使所述水平方向单轴机械臂在水平空间上通过旋转调节位置。
对于以上具有任一项附加结构的技术方案，还包括：
所述水平方向单轴机械臂通过气缸推动活塞，驱动卡轴与活塞采用一体式结构；
或者，所述活塞通过连接组件与驱动卡轴进行对接。
若采用驱动卡轴与活塞采用一体式结构，则进一步地，所述气缸向外推动驱动卡轴使齿轮顺时针转动，并且带动水平方向单轴机械臂完成一个工序完成；
每个单轴机械臂外端面具有用于连接另一个增加的单轴机械臂的连接轴孔，并且通过连接轴孔安装的旋转组件使另一个增加的单轴机械臂转动。
相应地，所述水平方向单轴机械臂接入不同数量的垂直方向或水平方向的单轴机械臂，每两个单轴机械臂之间通过连接端口以及连接组件相接，从而构成任意组合的多轴机械臂***。
对于本发明所采用的技术方案，还可实施为：
所述多轴机械臂***包括进行纵向旋转或横向旋转的若干单轴机械臂；
相应地，所述垂直方向单轴机械臂安装的数量为若干个并且至少一个垂直方向单轴机械臂装有一水平方向单轴机械臂。
本发明所述的气缸式多轴组合机械臂***的有益效果为：
⑴可形成具有多轴工作的机械臂，通过在一个单轴机械臂上安装另一个单轴机械臂，满足不同的工作需求，无需更换机械臂；
⑵通过在单轴机械臂上接入不同数量的单轴机械臂，每两个单轴机械臂之间通过连接端口以及连接组件相接，从而构成任意组合的多轴机械臂***，其任意组合的方式，包括可将N个数量的组合机械臂***根据加工需求进行加装或拆下，形成N+1或N-1个不同轴数的组合机械臂***，直接根据加工机床加工工艺的需要来装配单轴机械臂或多个单轴机械臂，减小了整体机械臂更换的需求，应用范围更广，有利于完成不同距离的机械操作，尤其适用于机械模具生产工艺等；
⑶采用气缸驱动卡轴来带动齿轮旋转的方式，来确保增加的单轴机械臂仅能沿着顺时针进行单向旋转，当气缸推动活塞回缩时，驱动卡轴移动，带动齿轮轴承逆时针转动，由于齿轮轴承上的斜角卡齿结构，当齿轮轴承转动使，转动部轴承不转动，从而使机械臂不转动。
附图说明
下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明实施例所述气缸式多轴组合机械臂***的立体结构示意图一；
图2是本发明实施例所述气缸式多轴组合机械臂***的立体结构示意图二；
图3是本发明实施例所述气缸式多轴组合机械臂***的侧面示意图；
图4是本发明实施例所述气缸式多轴组合机械臂***的斜角卡齿部分示意图。
图中：
1、固定机架；2、垂直方向单轴机械臂；3、水平方向单轴机械臂；4、气缸驱动机构；5、转动部轴承；
31、齿轮；32、齿轮轴承；33、斜角卡齿；
41、气缸；42、活塞；43、驱动卡轴；44、卡齿。
具体实施方式
实施例一
如图1-4所示，本发明实施例一所述的气缸式多轴组合机械臂***，所实施的技术手段要达到的目的在于，解决传统机械臂设备当遇到需要单轴或多轴工作时，还要另外更换匹配的单轴或多轴机械臂而导致的无法通过单轴机械臂达到多轴工作需要的技术问题，在实现该技术问题的同时，还要通过有效的方式确保机械臂顺利的通过转动来完成一个工序，因此，本发明所实施的技术方案首先包括垂直设置的立式固定机架1。
对于上述设置的立式固定机架1结构进行分析：
所实施的固定机架1采用具有一个单轴机械臂的设备或者在传统机械臂设备的基础上固定装有一个垂直方向单轴机械臂2，同时，为配合安装另一个机械臂，所实施的垂直方向单轴机械臂2具备用于安装另一个单轴机械臂的连接组件，以使两个单轴机械臂有利于同时运转，具体实施时，采用在垂直方向单轴机械臂2顶端设置水平方向单轴机械臂3的方式，通过驱动垂直方向单轴机械臂2转动，使垂直方向单轴机械臂2与水平方向单轴机械臂3之间的连接部转动，从而使水平方向单轴机械臂3底座也进行一定的转动。
对于上述设置的水平方向单轴机械臂3结构进行分析：
所实施的水平方向单轴机械臂3包括其转动部的齿轮31，该齿轮31的齿轮轴承32内圈上均匀设置若干斜角卡齿33，这些斜角卡齿33沿着转动部轴承5顺时针转动方向倾斜，并且使转动部跟随齿轮31进行顺时针的单向转动；
进一步地，所实施的水平方向单轴机械臂3的转动部底面固定安装气缸驱动机构4，所实施的气缸驱动机构4包括带有卡齿44的驱动卡轴43，并且在传动关系上，所实施的卡齿44与齿轮31外圈的轮齿相啮合，从而使气缸驱动机构4推动驱动卡轴43进行水平移动并且使齿轮31带动转动部转动。
对于上述设置的气缸驱动机构4进行分析：
所实施的水平方向单轴机械臂3的驱动卡轴43与活塞42优选采用一体式结构，通过气缸41推动活塞42，或者，采用活塞42通过连接组件与驱动卡轴43进行对接。
本发明实施例一所述的气缸式多轴组合机械臂***，工作时，当活塞42推动驱动卡轴43移动，驱动卡轴43带动齿轮31顺时针转动，由于齿轮轴承32内圈上设有斜角卡齿33，因而，当齿轮轴承32顺时针转动时，带动机械臂顺时针转动，直到一个工序完成，机械臂一直是顺时针转动；当气缸41推动活塞42回缩时，驱动卡轴43移动，带动齿轮轴承32逆时针转动，由于齿轮轴承32上的斜角卡齿33角度的设置，仅能在顺时针转动时卡住转动部轴承5外表面，若逆时针转动，则斜角卡齿33无法卡住转动部轴承5外表面，从而转动部轴承5不转动，整个机械臂不转动。
实施例二
如图1-4所示，本发明实施例二所述的气缸式多轴组合机械臂***，是在实施例一的基础上进行的一个变形，与实施例一所实施的技术方案属于同一个构思，解决相同的技术问题，所实施的技术手段是在水平方向单轴机械臂3的连接端口处接入不同形状的机械臂组件，并且随着齿轮31的转动实现360°范围内的转动，同时，由于垂直方向单轴机械臂2与水平方向单轴机械臂3之间采用活动连接，因而可使水平方向单轴机械臂3在垂直空间上通过旋转调节位置。
进一步地，由于所实施的至少一个垂直方向单轴机械臂2装有一水平方向单轴机械臂3，从而形成由两个单轴机械臂构成的多轴机械臂***，相应地，在所形成的多轴机械臂***内，至少存在一个可同时进行纵向旋转与横向旋转的单轴机械臂。
本发明实施例二所实施的其它技术手段，可参照实施例一或在其基础上进行改进，此处不再赘述。
实施例三
如图1-4所示，本发明实施例三所述的气缸式多轴组合机械臂***，是在
实施例一、实施例二的基础上进行的一个变形，与实施例一、实施例二所实施的技术方案属于同一个构思，解决相同的技术问题，所实施的技术手段是在每个单轴机械臂外端面具有用于连接另一个增加的单轴机械臂的连接轴孔，并且通过连接轴孔安装的旋转组件使另一个增加的单轴机械臂转动。
相应地，所述水平方向单轴机械臂接入不同数量的垂直方向或水平方向的单轴机械臂，每两个单轴机械臂之间通过连接端口以及连接组件相接，从而构成任意组合的多轴机械臂***，任意组合的方式，例如，可将N个数量的组合机械臂***经过随意加装或拆下，形成N+1或N-1个不同轴数的组合机械臂***，工作时，直接根据加工机床结合加工工艺的需要来装配单轴机械臂或多个单轴机械臂，减小整体机械臂更换的需求。
本发明实施例三所实施的其它技术手段，可参照实施例一、实施例二或在其基础上进行改进，此处不再赘述。
相应地，本发明所实施的技术方案并未涉及电路控制，所涉及的驱动机构有关电路控制部分本领域技术人员完全可采用技术手段进行实施。
在本说明书的描述中，若出现术语“实施例一”、“本实施例”、“具体实施”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明或发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例；而且，所描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以恰当的方式结合。
在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”、“设置”、“具有”等均做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接或在不影响部件关系与技术效果的基础上通过中间组件间接进行，也可以是一体连接或部分连接，如同此例的情形对于本领域普通技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明或发明中的具体含义。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，对于以下几种情形的修改，都应该在本案的保护范围内：①以本发明技术方案为基础并结合现有公知常识所实施的新的技术方案，该新的技术方案所产生的技术效果并没有超出本发明技术效果之外，例如，将在一个具备单轴机械臂的设备上加装一个单轴机械臂形成多轴机械臂的技术方案；②采用公知技术对本发明技术方案的部分特征的等效替换，所产生的技术效果与本发明技术效果相同，例如，将气缸驱动机构的组件进行等效替换；③以本发明技术方案为基础进行可拓展，拓展后的技术方案的实质内容没有超出本发明技术方案之外；④利用本发明说明书及附图内容所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域。
Claims (10)
1.一种气缸式多轴组合机械臂***，该机械臂***的固定机架上具有一垂直方向单轴机械臂，并且所述单轴机械臂具有用于安装另一个单轴机械臂的连接组件，其特征在于，所述气缸式多轴组合机械臂***包括设置于所述垂直方向单轴机械臂顶端的水平方向单轴机械臂，所述水平方向单轴机械臂包括：
设置于所述水平方向单轴机械臂的转动部的齿轮，所述齿轮的轴承内圈上均匀设置若干斜角卡齿，所述斜角卡齿沿着所述转动部的轴承顺时针转动方向倾斜，并且使所述转动部跟随所述齿轮进行顺时针的单向转动；
设置于所述水平方向单轴机械臂的转动部底面的气缸驱动机构，所述气缸驱动机构包括带有卡齿的驱动卡轴，所述卡齿与所述齿轮外圈的轮齿相啮合，所述气缸驱动机构推动驱动卡轴进行水平移动并且使所述齿轮带动所述转动部转动。
2.根据权利要求1所述的气缸式多轴组合机械臂***，其特征在于：所述斜角卡齿使转动部仅跟随齿轮顺时针转动方向并且当齿轮逆时针转动时，随着所述齿轮轴承的逆时针转动而使所述转动部保持静止不动。
3.根据权利要求1所述的气缸式多轴组合机械臂***，其特征在于：所述水平方向单轴机械臂的连接端口通过连接组件接入不同形状的单轴机械臂，并且随着齿轮的转动，使接入的单轴机械臂实现360°范围内的转动。
4.根据权利要求1所述的气缸式多轴组合机械臂***，其特征在于：所述垂直方向单轴机械臂与水平方向单轴机械臂之间活动连接，并且使所述水平方向单轴机械臂在水平空间上通过旋转调节位置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的气缸式多轴组合机械臂***，其特征在于：所述水平方向单轴机械臂通过气缸推动活塞，驱动卡轴与活塞采用一体式结构。
6.根据权利要求5所述的气缸式多轴组合机械臂***，其特征在于：所述气缸向外推动驱动卡轴使齿轮顺时针转动，并且带动水平方向单轴机械臂完成一个工序完成。
7.根据权利要求1-4任一项所述的气缸式多轴组合机械臂***，其特征在于：每个单轴机械臂外端面具有用于连接另一个增加的单轴机械臂的连接轴孔，并且通过连接轴孔安装的旋转组件使另一个增加的单轴机械臂转动。
8.根据权利要求1-4任一项所述的气缸式多轴组合机械臂***，其特征在于：所述水平方向单轴机械臂接入不同数量的垂直方向或水平方向的单轴机械臂，每两个单轴机械臂之间通过连接端口以及连接组件相接，从而构成任意组合的多轴机械臂***。
9.根据权利要求8所述的气缸式多轴组合机械臂***，其特征在于：所述多轴机械臂***包括进行纵向旋转或横向旋转的若干单轴机械臂。
10.根据权利要求1所述的气缸式多轴组合机械臂***，其特征在于：所述垂直方向单轴机械臂安装的数量为若干个并且至少一个垂直方向单轴机械臂装有一水平方向单轴机械臂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |