CN109623804A - 一种可搬运重负荷的轻型机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可搬运重负荷的轻型机械臂，包括分别固定的承重架和机械臂，承重架上设有滑动装置，滑动装置上设有机械手，机械臂的移动端与机械手固定链接。机械手用于抓取并夹紧搬运对象，承重架承受搬运对象的重量，机械臂不承重，起牵引定位作用，滑动装置在电机驱动下和机械臂同时运动。本发明的优点在于：机械手夹紧搬运对象，起吊装置吊起机械手，承重架承受搬运对象重量，机械臂牵引机械手运动，滑动装置在各自电机驱动下和机械臂协同运动。在满足使用要求的前提下，减轻了机械臂本体重量，同时提高了抓取重物质量上限，避免了人现场操作时可能出现的人身安全事故。

Description

一种可搬运重负荷的轻型机械臂

技术领域

本发明涉及自动化机械技术领域，具体涉及一种可搬运重负荷的轻型机械臂。

背景技术

机器人在各行各业的自动化生产中应用广泛，它能够按照既定程序抓取、搬运或操作工具完成指定任务。机械臂是机器人的重要组成部分。采用电机驱动的机械臂抓取大质量的物体，所需机械臂的体积大，成本高。现有技术在搬运重物时需要很大的设备空间，同时无法实现精确定位，并且需要人现场操作，存在安全隐患。

传统机械臂搬运重物的质量有限，同时机械臂的生产成本很高。既不能满足现代工业大批量生产的需求，而且生产效率低、人力和生产成本高，生产过程中还容易出现人身安全隐患。

发明内容

本发明的目的就是要针对现有装置的不足，提供一种可搬运重负荷的轻型机械臂，其有效提高了机械臂搬运重物的质量上限，同时降低了机械臂的生产成本。

为实现上述目的，本发明所涉及的一种可搬运重负荷的轻型机械臂，包括分别固定的承重架和机械臂，承重架上设有滑动装置，滑动装置上设有机械手，机械臂的移动端与机械手固定链接。机械手用于抓取并夹紧搬运对象，承重架承受搬运对象的重量，机械臂不承重，起牵引定位作用，滑动装置在电机驱动下和机械臂同时运动。

更进一步地，所述承重架包括垂直设置的立柱和水平设置的横梁、纵梁，所述滑动装置设置在纵梁上，可在纵梁上横向移动。立柱、横梁和纵梁材料使用铝型材，可根据搬运对象不同重量在不同位置增加横梁和纵梁，以增加承重架刚度。

进一步地，所述滑动装置包括设置在承重架上的横向承重板，所述承重架上还设有横向电机，所述横向电机通过横向皮带控制横向承重板在承重架上横向移动；所述横向承重板上设有纵向承重板，所述纵向承重板上还设有纵向电机，所述纵向电机通过与其连接的纵向丝杆控制纵向承重板在横向承重板上纵向移动，从而实现带动机械手在水平面上自由移动。

更进一步地，所述滑动装置上还设有起重装置，所述机械手通过钢丝绳与起重装置连接，所述起重装置设置在纵向承重板上。

进一步地，所述机械手顶部设有阻尼器，所述阻尼器下方连接有连接块，所述连接块上设有夹爪，所述夹爪上设有支撑架。

更进一步地，所述阻尼器包括弹簧套，所述弹簧套内设有弹簧座，所述弹簧座上设有弹簧，所述弹簧套的内底面设有弹簧压力传感器，所述弹簧座底部设有通孔，所述通孔内设有螺杆，所述钢丝绳穿过弹簧套和弹簧座与螺杆固定连接。在起吊过程和搬运过程中，阻尼器可使钢丝绳中的拉力保持为恒力。

作为优选项，所述机械臂的活动端与支撑架连接。

作为优选项，所述立柱上设有地脚安装板。

作为优选项，所述支撑架上设有舵机和探测夹爪，所述舵机通过驱动轴与第一连杆连接，所述第一连杆通过与其铰接的第二连杆与探测夹爪连接。

作为优选项，所述探测夹爪的夹物端设有压力传感器。

本发明的优点在于：其机械手夹紧搬运对象，起吊装置吊起机械手，承重架承受搬运对象重量，机械臂牵引机械手运动，滑动装置在各自电机驱动下和机械臂协同运动。在满足使用要求的前提下，减轻了机械臂本体重量，同时提高了抓取重物质量上限，避免了人现场操作时可能出现的人身安全事故。

附图说明

图1为本发明的结构状态示意图；

图2为承重架的安装结构示意图；

图3为滑动装置的安装结构示意图；

图4为机械臂的安装结构示意图；

图5为起重装置与机械手的安装结构示意图；

图6为图5中A处的放大透视示意图；

图7为探测夹爪的安装结构示意图。

图中：承重架1(其中：立柱1.1、地脚安装板1.1.1、横梁1.2、纵梁1.3)、机械臂2、滑动装置3(其中：横向承重板3.1、纵向承重板3.2、横向电机3.3、横向皮带3.3.1、纵向电机3.4、纵向丝杆3.4.1)、机械手4(其中：阻尼器4.1、簧套4.11、弹簧座4.12、弹簧4.13、弹簧压力传感器4.14、通孔4.15、螺杆4.16、连接块4.2、夹爪4.3、支撑架4.4、舵机4.4.1、驱动轴4.4.2、第一连杆4.4.3连接、第二连杆4.4.4、压力传感器4.5、探测夹爪4.6)、起重装置5(其中：钢丝绳5.1)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图1～7，一种可搬运重负荷的轻型机械臂，包括分别固定的承重架1和机械臂2，所述承重架1上设有滑动装置3，所述滑动装置3上设有机械手4，所述机械臂2的移动端与机械手4固定链接。所述承重架1包括垂直设置的立柱1.1和水平设置的横梁1.2、纵梁1.3，所述滑动装置3设置在纵梁1.3上可在纵梁1.3上横向移动。所述滑动装置3包括设置在承重架1上的横向承重板3.1，所述承重架1上还设有横向电机3.3，所述横向电机3.3通过横向皮带3.3.1控制横向承重板3.1在承重架1上横向移动；所述横向承重板3.1上设有纵向承重板3.2，所述纵向承重板3.2上还设有纵向电机3.4，所述纵向电机3.4通过与其连接的纵向丝杆3.4.1控制纵向承重板3.2在横向承重板3.1上纵向移动，从而实现带动机械手4在水平面上自由移动。所述滑动装置3上还设有起重装置5，所述机械手4通过钢丝绳5.1与起重装置5连接，所述起重装置5设置在纵向承重板3.2上。所述机械手4顶部设有阻尼器4.1，所述阻尼器4.1下方连接有连接块4.2，所述连接块4.2上设有夹爪4.3，所述夹爪4.3上设有支撑架4.4。所述支撑架4.4上设有舵机4.4.1和探测夹爪4.6，所述舵机4.4.1通过驱动轴4.4.2与第一连杆4.4.3连接，所述第一连杆4.4.3通过与其铰接的第二连杆4.4.4与探测夹爪4.6连接。所述探测夹爪4.6的夹物端设有压力传感器4.5。所述阻尼器4.1包括弹簧套4.11，所述弹簧套4.11内设有弹簧座4.12，所述弹簧座4.12上设有弹簧4.13，所述弹簧套4.11的内底面设有弹簧压力传感器4.14，所述弹簧座底部设有通孔4.15，所述通孔4.15内设有螺杆4.16，所述钢丝绳5.1穿过弹簧套4.11和弹簧座4.12与螺杆4.16固定连接。所述机械臂2的活动端与支撑架4.4连接。所述立柱1.1上设有地脚安装板1.1.1。

本发明在实际使用时：

实施例1：所述滑动装置3包括X滑动装置、Y滑动装置、所述X滑动装置和Y滑动装置在各自电机驱动下和机械臂2同时运动。

所述承重架1包括横梁1.2、纵梁1.3、Y滑轨、直角连接件和轴承座支撑板。所述横梁1.2和纵梁1.3各两组，各自平行布置，其与立柱1.1通过直角连接件固定连接，构成矩形框。两组Y滑轨分别安装在各个横梁1.2上。支撑板安装板安装在横梁1.2和立柱1.1的连接处外侧，轴承座支撑板安装在支撑板安装板上。立柱1.1、横梁1.2和纵梁1.3材料使用铝型材，可根据搬运对象不同重量在不同位置增加横梁和纵梁，以增加承重架刚度。

所述Y滑动装置，包含Y滑动机架、Y驱动装置和X驱动装置，Y驱动装置驱动Y机架在Y滑轨上来回滑动。X驱动装置用来驱动X滑动装置沿X滑轨的运动。所述Y滑动机架，包含Y横梁、Y纵梁、X滑轨、直角连接件和滑块，四个滑块对称安装在双Y纵梁底部，双Y横梁和双Y纵梁固定连接，双X滑轨固定安装在双Y横梁上，直角连接块安装在Y横梁上的X滑轨端部，用来限制X滑动装置的行程。Y横梁和Y纵梁材料为铝型材。所述Y驱动装置，包含同步带、同步带固定块、同步带轮、同步带轮转轴、传动轴、大V带轮、小V带轮、V带、Y驱动电机、传动轴轴承座。同步带对称布置在承重架双横梁的外侧，电机布置在承重架一侧纵梁上，小V带轮和电机轴固连，大V带轮和传动轴固连，电机通过V带驱动传动轴转动，传动轴两端分别固定连接同步带轮，承重架另一侧对称布置的同步带轮通过同步带轮转轴和轴承座固定在承重架上，承重架横梁同侧的两同步带轮和同步带相啮合，同步带固定块将同步带固定在Y滑动机架上。

所述X驱动装置，包含丝杠、丝杠轴承座和X驱动电机。丝杠两端安装轴承，轴承嵌入轴承座，轴承座固定在Y滑动装置的Y纵梁上，电机安装在轴承座外侧，和丝杠固连。所述X滑动装置，包含X滑动机架和起吊装置。X滑动机架在X驱动装置驱动下沿X滑轨来回滑动，起吊装置固定在X滑动机架上。所述X滑动机架，包含滑块、X横梁、X纵梁和螺母座。滑块固定安装在X纵梁底部，X横梁和X纵梁固定连接，螺母座和X横梁固定连接，两侧对称布置，和X驱动装置中的丝杠相配合。X横梁和X纵梁材料为铝型材。

所述起重装置5包括起重电机、联轴器、绞盘轴承座、钢丝绳5.1、绞盘和起吊电机安装板。电机固定在地板上，绞盘通过联轴器和电机轴固定连接，绞盘通过轴承座固定在底板上，钢丝绳一端固连在绞盘上。

所述机械手4包含阻尼器4.1，阻尼器4.1包含簧套4.11、弹簧座4.12、弹簧4.13、通孔4.14、螺杆4.15。弹簧4.13装在弹簧座4.12上，弹簧座套4.12在弹簧套4.11里，弹簧套4.11内部上底面安装弹簧压力传感器4.14，螺杆4.16穿过弹簧座4.12底部孔，通过螺母固定，钢丝绳5.1穿过弹簧套4.11和弹簧座4.12与螺杆4.16固定连接。

所述机械手4包括夹爪4.3、驱动轴4.4.2、支撑架4.4、连接块4.2、舵机4.4.1、探测夹爪4.6和压力传感器4.5。夹爪4.3和探测夹爪4.6通过固定轴连接在支撑架4.4上，夹爪4.3通过承重轴和连接块4.2连接，承重轴可在夹爪4.3滑槽内滑动，舵机4.4.1固定在支撑架4.4上，驱动探测夹爪4.6绕驱动轴4.4.2转动。所述的夹爪4.3上部开设槽口，共4只，对称布置在支撑架两侧。所述的探测夹爪4.6可绕驱动轴4.4.2转动，头部安装压力传感器4.5，用来检测有无搬运物体，有则释放动作信号，使起吊电机、X驱动电机、Y驱动电机和轻型机械臂协同动作。所述机械臂2，用轻型材料制造，载重自重比小。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可搬运重负荷的轻型机械臂，其特征在于：包括分别固定的承重架(1)和机械臂(2)，所述承重架(1)上设有滑动装置(3)，所述滑动装置(3)上设有机械手(4)，所述机械臂(2)的移动端与机械手(4)固定链接。

2.根据权利要求1所述的一种可搬运重负荷的轻型机械臂，其特征在于：所述承重架(1)包括垂直设置的立柱(1.1)和水平设置的横梁(1.2)、纵梁(1.3)，所述滑动装置(3)设置在纵梁(1.3)上，可在纵梁(1.3)上横向移动。

3.根据权利要求2所述的一种可搬运重负荷的轻型机械臂，其特征在于：所述滑动装置(3)包括设置在承重架(1)上的横向承重板(3.1)，所述承重架(1)上还设有横向电机(3.3)，所述横向电机(3.3)通过横向皮带(3.3.1)控制横向承重板(3.1)在承重架(1)上横向移动；

所述横向承重板(3.1)上设有纵向承重板(3.2)，所述纵向承重板(3.2)上还设有纵向电机(3.4)，所述纵向电机(3.4)通过与其连接的纵向丝杆(3.4.1)控制纵向承重板(3.2)在横向承重板(3.1)上纵向移动，从而实现带动机械手(4)在水平面上自由移动。

4.根据权利要求3所述的一种可搬运重负荷的轻型机械臂，其特征在于：所述滑动装置(3)上还设有起重装置(5)，所述机械手(4)通过钢丝绳(5.1)与起重装置(5)连接，所述起重装置(5)设置在纵向承重板(3.2)上。

5.根据权利要求4所述的一种可搬运重负荷的轻型机械臂，其特征在于：所述机械手(4)顶部设有阻尼器(4.1)，所述阻尼器(4.1)下方连接有连接块(4.2)，所述连接块(4.2)上设有夹爪(4.3)，所述夹爪(4.3)上设有支撑架(4.4)。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的一种可搬运重负荷的轻型机械臂，其特征在于：所述阻尼器(4.1)包括弹簧套(4.11)，所述弹簧套(4.11)内设有弹簧座(4.12)，所述弹簧座(4.12)上设有弹簧(4.13)，所述弹簧套(4.11)的内底面设有弹簧压力传感器(4.14)，所述弹簧座底部设有通孔(4.15)，所述通孔(4.15)内设有螺杆(4.16)，所述钢丝绳(5.1)穿过弹簧套(4.11)和弹簧座(4.12)与螺杆(4.16)固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种可搬运重负荷的轻型机械臂，其特征在于：所述机械臂(2)的活动端与支撑架(4.4)连接。

8.根据权利要求7所述的一种可搬运重负荷的轻型机械臂，其特征在于：所述立柱(1.1)上设有地脚安装板(1.1.1)。

9.根据权利要求4所述的一种可搬运重负荷的轻型机械臂，其特征在于：所述支撑架(4.4)上设有舵机(4.4.1)和探测夹爪(4.6)，所述舵机(4.4.1)通过驱动轴(4.4.2)与第一连杆(4.4.3)连接，所述第一连杆(4.4.3)通过与其铰接的第二连杆(4.4.4)与探测夹爪(4.6)连接。

10.根据权利要求9所述的一种可搬运重负荷的轻型机械臂，其特征在于：所述探测夹爪(4.6)的夹物端设有压力传感器(4.5)。