CN1112474A - 与减速机构结合为一体的工业机械手 - Google Patents

Abstract

一种工业机械手(7)，它具有多个相互铰接在一 起的构件(8—12)，它的旋转通过相应的电机(23，39， 51)借助于结合在这些构件(8—12)的构架中的减速 机构而驱动。

Description

本发明所涉及的这种类型的工业机械手，包括绕着各自的铰接轴相互铰接在一起的多个构件，它们有多个用于驱动该机械手的每一铰接构件绕着各自的铰接轴旋转的电机及在每个电机与相应的驱动构件之间连接的减速机构，每一减速机构包括支承一内齿轮减速传送件的箱体。

按照传统技术，电机和减速机构相对于机构手各种铰接构件的结构是相互分开的单元，当装配机构手时，这样的单元被安装在这些构件上。然而，这种解决方式从制造与装配简单化的观点来看并不完全令人满意，因为一旦减速机构被安装到相应的支承结构上，就特别需要进行一些调整操作，其结果增加了生产成本。

本发明的目的是提供一种上述类型的工业机械手，它特别被生产用作为执行电弧焊操作或搬运小型物品等的小尺寸的机械手，但并不受此限制。构成该机械手的构件数目少，结构简单，并且易于装配，操作快捷。

为了达到该目的，本发明提供了如前所述类型的工业机械手，其特征在于，对于该机械手的至少一些所述的铰接构件来说，其各个减速机构结合在该机构手构件的构架三中，其中所述的构架构成减速机构的箱体并直接支承减速机构的齿轮传送件。

每一所述的减速机构都包括一输入轴，一由相应的铰接构件的构架可旋转支承的输出轴和至少一对相互啮合以便以一预定的减速比将输入轴与输出轴相连的直齿轮。

按照本发明机械手的另一个最佳特征，该机械手的其中一个构件由一个其两端部件与该机械手的另外的构件相铰接的臂，一固定到该臂结构上的电机及一结合在该臂结构中并与所述臂的每个端部相连的减速机构构成。

由于所述的特征，该机械手的结构被大大地简单化了，即仅由非常少的部件构成。由于减速机构的各个部件直接由该机械手的相应构件的构架支承，不需要调整它们的位置，因而该机械手的装配操作简单而快捷。从制造简单化和经济的观点，及调整简单化和装配简单化的观点来说，设置应用直齿轮对的方案是最佳的（即使其它的方案也是可能的）。

本发明还可在该机械手的各个不同的部位上提供相同的减速机构，以便在某种程度上使生产模件化。

在第一个实施例中，按照本发明的机构手包括-基架，-绕着第一垂直轴线可旋转地安装在该基架上的支柱，-绕着第二水平轴线可旋转地安装在支柱上的臂，-绕着平行于第二轴线的第三轴线可旋转地安装在所述臂上的前臂，-安装在所述前臂的延伸部并可绕着与该前臂的纵轴线相一致的第四轴线旋转的杆，-安装在所述杆的端部并绕着相互垂直的第五和第六轴线铰转的腕部。

在第二实施例中，按照本发明的机械手包括固定支承体，一绕着第一垂直轴线旋转地安装在该固定支承体上的臂，一绕着同样是垂直的，位于所述臂之下的第二轴线旋转安装的第二主体，一绕着第三水平轴线可旋转地安装在所述第二主体上的平行四边形连杆组。和一由所述平行四边形连杆组所带有的，绕着相互垂直的第四轴线和第五轴线铰转的腕部。

按照本发明的，其两端被铰接，构成该机构手一部分的所述臂即可以是按照第一实施例的机械手中连接第二和第三轴线的臂，也可以是按照本发明的第二实施例的机械手中连接第一和第二轴线的臂。

按照使生产合理化和减少成本的模件化标准，本发明本质上也涉及所述的臂，它可以应用在各种类型的机械手的生产中。

本发明进一步的特征和优点将从如下结合附图，（所给定的仅仅是非限定的实例）的描述中更加明显。

图1是按照本发明机械手第一实施例的立体图，

图2是图1所示机械手细节的局部放大断面图，

图3是构成图1所示机械手臂部的示图，

图4是图3中Ⅳ-Ⅳ线的剖视图，

图5是图1中机械手另一细节的局部放大横断面图，

图6，7是图3中臂部的前视图和横断面图，显示了供给机械手电力的电缆通道，

图8，9是按照本发明机械手的第二实施例的侧视图和平面图。

参看图1，分别由1，2，3，4，5和6所显示的弧状箭头代表了该机械手的六个铰接轴线。该机械手整体由标号7表示，它包括可使支柱9绕着垂直轴线1旋转安装其上的下部基座8。支柱9可旋转地支承着绕水平轴线2转动的臂10。臂10可旋转地支承着绕水平轴3旋转的前臂的结构11。该前臂通过杆12延伸，该杆12绕着该机械手的轴线4由构架11可旋转地支承，轴线4与前臂11的纵轴线是一致的。杆12的端部是该机械手的腕部13，它绕着两个相互垂直的轴线5，6铰转，腕部13包括一固定到杆12自由端上的主体14，一可绕着轴线5旋转地安装在主体14上的主体15和一绕差轴线6旋转地安装在主体15上的主体16。

图2显示了在基座8上的支柱9的旋转安装细节。基座8具有一构架8a（图2仅示出部分），它通过螺栓17固定到垂直轴18上，该轴18与轴1是相一致的。该轴18是空心的，以便形成为该机械手供电的电缆通道。轴18通过锥形滚柱轴承19，支承体20绕轴线1可旋转地支承着，支承体20的上部通过螺栓21与支柱9的构架相固定。此外，在支承体20之上装有一盖22，用于驱动支柱9绕着轴线1旋转的电机23固定到该盖22上。盖22与支承体20一起共同确定了一个含有减速传送件的封闭腔室24，该减速传送件将电机23的轴与轴18相连。因此，支承体20以及盖22确定了与该机械手为一体结构的减速机构的箱体。该减速机械的输入轴是电机23的轴（由23a表示），输出轴是轴18。由于轴18是固定的，因此，电机23的转动会使安装其上的整个结构包括支承体20，盖22和支柱9绕轴18旋转。更详细地说，电机23的轴23a具有一直齿小齿轮25，该小齿轮与同样是直齿轮的齿轮26相啮合。齿轮26安装在轴27上，该轴27通过滚柱轴承28可自由旋转地安装在由螺栓29将其固定到支承体20上的支承结构件上。轴27也带有一个直齿小齿轮30，该小齿轮30与由螺栓32固定到轴18上的直齿轮31相啮合。因此，电机23的轴23a与轴18就通过具有双减速作用的两对齿轮而相互连接。

图3，4显示了图1中机械手的臂10，其两端具有两个分别用于驱动臂10绕着轴线2旋转及前臂11绕着轴线3旋转的、与该机械手结合为一体结构的减速机构。臂10具有一通过铸造，例如由轻合金或钢铸造而成的主体33，该主体通过锥形滚柱轴承34可旋转地安装在轴35上，轴35的轴线与轴线2相一致，并且该轴35由螺栓36而固定到支柱9的构架上。在主体33的下部设有其上通过螺栓38固定有电机39的盖37，该电机使臂10绕着轴线2旋转。同样在这种情况下，臂10的构架33，连同盖37一起确定了一减速机构的箱体，该减速机构的旋转部件直接通过所述的构件支承;并将电机39的轴与轴35相连，这种情况通过了三级逐次的减速。同样在这种情况下，轴35是空心的，以便形成供给该机械手电力的电缆通道，在对图6，7的描述中将更清楚地看到该结构。此外，也是在这种情况下，由于轴35固定到支柱9的构架上，电机39的驱动使臂10的整个结构绕着轴线2旋转。

更详细地说，电机39的轴39a具有一起齿小齿轮40，该小齿轮40与同小齿轮42同轴的齿轮41（图3）相啮合。小齿轮42与和小齿轮44同轴的齿轮43相啮合。小齿轮44与装在轴35上的齿轮45相啮合。因此，该三对齿轮40，41;42，43和44，45在将电机39旋转传送给携带该电机的围绕着旋转轴线2的构架33的过程中提供三级减速。

在臂10的相反端，构架33借助于锥形滚柱轴承46围绕着轴线3可旋转地支承着轴47，该轴也是空心的，以便使该机械手的供电电缆通过。该轴47用螺栓48将其固定到前臂的结构架11的法兰盘49上。在臂10的主体33的该部分上安装有一盖50，该盖与臂33一起确定了另一减速机构的箱体，该减速机构将由螺栓52将其固定到盖50上的电机51的轴与轴47相连。在这种情况下，电机51的轴51a带有与齿轮54相啮合的子齿轮53，齿轮54与小齿轮55同轴，小齿轮55与装在轴47上的齿轮56相啮合。

从以上描述中能清楚地看到，臂10具有一将两个减速机构结合为一整体的构架，该两个减速机构用于驱动绕着两个轴线2，3的旋转并且它们直接与该臂本身相连接。图5显示了固定到轴47上并带有前臂的构架11的法兰盘49的细节。构架11通过球轴承57绕着轴线4可旋转地支承着杆12，杆12绕着轴线4的旋转由电机58带动，该电机通过螺栓59固定到构架11上，并通过减速机构与杆12杆连减速机构的箱体由构架11本身所构成。该减速机构箱体具有基本上圆柱形的轮廓（图1），并具有关闭构架11一端腔室的盖60。

详细地说，电机58的输出轴61带有一与齿轮63相啮合的小齿轮62，齿轮63与小齿轮64同轴，小齿轮64与安装在杆12上的齿轮65旋转啮合。因此，后者经过双减速由电机58驱动。

参看图1，最后的腕部13包括用于驱动构件15，16绕着轴线5，6旋转的两个电机66，67，构件15的旋转由在构件14内与其结合为一体的（未显示）且基本上与和构件11相结合的减速机构相同的减速机构驱动。而该减速机构驱动构件16是一个传统类型的机构，由于该腕部的结构尺寸非常小，所以该机构并不与该结构作成整体。因此，由于该减速机构可以是任何公知的类型，故其结构并不在此示出。然而，很明显，与该机构手的轴线6相结合的减速机构也可被结合在该机械手本身的结构中。

正如前述的那样，上述的机械手特别适于被提供用作执行电弧焊操作或用于搬运相当轻的物品。在由本申请人所做出的一个实施例中，所提供的上述类型的小机构手有8公斤的带载能力。

图6，7示出了已经描述过的构件，并显示了为使该机械手的供电电缆通过而设置的空心轴的效用。

从以上描述中可以清楚地看出，按照本发明的机械手具有结构简单，构件数目少的特征。该机械手的各个减速机构没有形成分开的机构，而是完全结合在该机械手的结构中，除了最大限度地减少零件数目之外，还显著地简化了装配和调整该机械手的操作，省去了传统的机械手通常所需进行的调整操作。

图8，9显示了具有相同原理的该机械手的第二个实施例。该机械手整体由标号70表示，它包括绕着垂直轴线1可旋转地支承着臂10的固定体71，臂10与图1所示的臂10具有相同的结构，它带有两个类似的电机39，51及与其端部结合为整体的相应的减速机构。臂10绕着垂直轴线2旋转地支承着一安装于臂10之下的主体72。该旋转主体72绕着轴线3旋转地支承着杆73，杆73与另一个杆74构成平行四边形连杆组75。杆74绕着平行于轴线3的轴线76铰接到主体72上。该两个杆73，74在77，78处与带有腕部80的臂79相铰接，腕部80包括第一主体81，绕着垂直轴4可旋转地安装于主体81之下的第二主体82及绕着水平轴线5可旋转地安装在主体82上的法兰盘83。

如上所示，与轴线1，2相对应的减速机构被结合在臂10的结构中，由于该结构与图1所示机构手的臂10的结构相同，在此不再叙述。

该臂即可用于制造图1中的机械手，也可用于制造图8中的机械手，它具有在生产中模件化和合理化的优点。还是在图8所示机械手的情况下，减速机构结合在臂10的结构中使得制造简单，并且非常易于装配。

平行四边形连杆组75绕着轴线3的转动通过电机及减速机构72a（图9）驱动，而构件82，83绕着轴线4，5的转动由电机及减速机构80a，80b（图8）控制。由于上述机构的结构细节可以是任何公知的类型，其本质并不在本发明的范围之内，因而这些细节不在此描述及在除图中显示。此外，将这些细节从除图中删除会使本发明更容易理解。图8中虚线A示出了机械手腕部可到达的区域线。虚线8示出了腕部的一个可替换的安装位置，在此，轴线4是水平的，而轴线5是垂直的。

很显然，在保持本发明相同原理的同时，相对仅用例子加以描述和图示的情况可以在很宽的范围内改变结构细节和实施例，而并不超出本发明的范围。例如，减速机构中的齿轮也可以不是直线齿轮。

Claims (7)

1、工业机械手，包括多个绕着各自的铰接轴线(1-6)相互铰接的构件(8，9，10，11，12；71，10，72)，它们具有多个用于驱动该机械手的每个铰接构件绕着各自的铰接轴线(1-6)旋转的电机(23，39，51，58)及设置在每个电机及相应的驱动构件之间并内连它们的减速机构，其中每个减速机构包括一支承内齿轮减速传送件的箱体。

其特征在于，对于至少一些所述的该机械手的铰接构件(8，9，10，11，14，71，10，72)来说，相应的减速机构与该机械手构件结构架结合为一体，所述的构架构成了减速机构的箱体并支承着减速机构的齿轮传送件。

2、按照权利要求1所述的机械手，其特征在于：每一所述的减速机构包括一输入轴（23a，39a，51a，61），一可旋转地安装在相应的铰接构件（20，33，11）的构架内的输出轴（18，35，47，12），和至少一对相互啮合用于以预定的减速率将输入轴与输出轴相连的直齿轮。

3、按照权利要求2所述的机械手，其特征在于，每一减速机构包括至少两对齿轮。

4、按照权利要求3所述的机械手，其特征在于，该机械手的其中一个铰接构件是具有两个端部与该机械手的另一些构件（9，11，71，72）铰接的臂（10），并且所述臂（10）的每一个端部与固定到该臂（10）的构架（33）中的电机（39，51）相连，减速机构（40-45）与该臂的构架结合为一体。

5、按照权利要求4所述的机械手，其特征在于：所述的机械手包括一基座（8），一绕着第一垂直轴可旋转地安装在基座（8）上的支柱（9），一绕着第二水平轴线（2）可旋转地安装在支柱（9）上的臂（10），一可绕着，平行于所述第二轴线（2）的第三轴线（3）旋转地安装在臂（10）上的前臂（11），一安装在前臂（11）的延伸部且可绕着与该前臂（11）的纵轴一致的第四轴线（4）旋转的杆（12），和一安装到杆（12）的端部且绕着相互垂直的第五和第六轴线（5，6）铰转的腕部。

6、按照权利要求4所述的机械手，其特征在于：所述的机械手包括一固定体（71），一可绕着第一垂直轴线（1）旋转地安装在所述固定体（71）上的臂（10），一位于臂（10）之下、绕着第二垂直轴（2）旋转安装在主体（72），一绕着第三水平轴（3）可旋转地安装在所述旋转主体（72）上的平行四边形连杆组（75），及一由所述平行四边形连杆组（75）所携带的并绕着相互垂直的两个（4，5）铰转的腕部（80）。

7、机械手的铰接臂，具有可与机械手的，另外的构件相互铰接的两个端部，其特征在于：所述臂的每一端都设有一电机（39，51）及与电机相连并结合在所述臂（10）的构架中的减速机构，所述的构架（33）构成了所述两个减速机构的箱体，每一个减速机构包括至少一对齿轮。

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