CN209903214U - 数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械技术领域，具体为数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，包括机械臂主体，机械臂主体由底臂、中臂、外臂以及气动手指组成，机械臂主体安装在机床门口的外侧边缘处。该数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，通过设置的z轴电机、第一电机、第二电机、第三电机以及通过活塞杆的活塞运动带动一对夹指做夹取动作，使气动手指能空间内做x、y、z轴的***并可夹放工件，从而达到工件的夹取和放置目的，该数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，体型较小，较传统机械臂最大化节省空间，给机床调试人员的调试工作带来方便。

Description

数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂

技术领域

本实用新型涉及机械技术领域，具体为数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂。

背景技术

机械臂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，在数控加工中心和车床的批量生产加工中，稳定性高、安全性高、错误率少的机械臂逐渐替代传统的人工劳作。由于传统的机械臂应用到数控加工中心和车床时需要占据机床门口处的大片地方，给机床调试人员的调试工作带来不便，鉴于此，我们提出数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，以解决上述背景技术中提出的传统的机械臂应用到数控加工中心和车床时需要占据机床门口处的大片地方，给机床调试人员的调试工作带来不便的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，包括机械臂主体，所述机械臂主体由底臂、中臂、外臂以及气动手指组成，所述底臂的内部从上往下依次设置有z轴电机、与所述z轴电机同轴连接的滚珠丝杆、安装在所述滚珠丝杆上并与所述滚珠丝杆螺纹连接的运动块以及安装在所述底臂内部底端位置处的第一电机，所述底臂外部的底端位置处安装有第一减速器，所述底臂的侧端安装有一对线轨，所述中臂的一端安装有固定板，所述固定板的侧端安装有若干个与所述线轨滑动连接的线轨滑块，所述中臂的顶端并排安装有第二电机和第三电机，所述中臂另一端的底部位置处安装有受所述第二电机带动的第二减速器，所述外臂的一端安装在所述第二减速器的输出端，所述外臂的另一端底部位置处安装有受所述第三电机带动的第三减速器，所述气动手指安装在所述第三减速器的输出端；

所述机械臂主体安装在机床门口的外侧边缘处，所述机床的外侧安装有用于放置工件的放置板，所述机床门口的外侧边缘处安装有竖板，所述竖板的顶底两端分别设有顶凸座和底凸座，所述底臂安装在所述顶凸座与所述底凸座之间。

优选的，所述底臂的顶端通过螺栓安装有旋转支撑座，所述顶凸座上紧密焊接有转轴，转轴伸入所述旋转支撑座中，所述第一减速器的输出端通过螺栓与所述底凸座固定连接。

优选的，所述z轴电机的输出轴末端与所述滚珠丝杆的顶端通过联轴器相连接，所述滚珠丝杆的顶底两端均设有丝杆底座，所述滚珠丝杆与所述丝杆底座转动连接。

优选的，所述运动块的中部位置处通过螺栓固定有丝杆螺母，所述丝杆螺母的中部位置处呈螺纹孔状，螺纹孔与所述滚珠丝杆上的螺纹形状相匹配，所述运动块的侧端通过螺栓固定有固定杆，所述固定杆的末端***到所述固定板中。

优选的，所述第二电机的输出轴末端以及所述第二减速器的输入端均安装有第一同步带轮，两个所述第一同步带轮之间通过同步皮带相连接。

优选的，所述第二减速器的中部套接有空心结构的同步转轴，所述同步转轴的内部套接有信号线保护管，所述第三电机的输出轴末端、所述同步转轴的顶底两端以及所述第三减速器的输入端均安装有第二同步带轮，位于所述中臂以及所述外臂内的两对所述第二同步带轮之间分别通过同步皮带相连接。

优选的，所述气动手指包括通过螺栓固定在所述第三减速器输出端的顶座、伸入所述顶座内的活塞杆以及与所述顶座滑动连接的一对夹指。

优选的，所述顶座的顶端开设有空腔，所述顶座的侧端面处开设有与所述空腔底部相连通的底气孔，所述空腔口部边缘处搭接有密封圈，所述密封圈的一角处弯曲有凹口，所述空腔的顶端通过螺栓安装有顶盖，所述顶盖的顶端边缘处开设有与所述凹口处相连通的顶气孔。

优选的，所述活塞杆的顶端通过螺栓安装有与所述空腔尺寸相匹配的活塞，所述活塞杆的底端通过螺栓安装有导向块。

优选的，所述夹指的顶端设有导向座，所述顶座的底部开设有用于安装所述导向座的导向槽，所述导向槽的内壁呈齿状结构，所述导向座的外壁与所述导向槽相咬合，所述导向座顶部的拐角处开设有与所述导向块外形尺寸相匹配的斜槽，所述夹指通过所述斜槽与所述导向块滑动连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.该数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，通过设置的第一电机带动底臂在机床外转动、z轴电机带动中臂做竖直方向的运动、第二电机带动外臂转动、第三电机带动气动手指转动以及活塞杆的活塞运动带动一对夹指做夹取动作，使气动手指能空间内做x、y、z轴的***，从而达到工件的夹取和放置目的；

2.该数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，体型较小，较传统机械臂最大化节省空间，解决了传统的机械臂应用到数控加工中心和车床时需要占据机床门口处的大片地方，给机床调试人员的调试工作带来不便的问题。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中机械臂主体的安装示意图；

图3为本实用新型的底臂结构示意图；

图4为本实用新型的中臂安装示意图；

图5为本实用新型中第二电机与第二减速器的传动示意图；

图6为本实用新型中第三电机与第三减速器的传动示意图；

图7为本实用新型的气动手指结构示意图；

图8为本实用新型中顶座的结构示意图；

图9为本实用新型中顶座的顶部结构示意图。

图中：1、机械臂主体；11、底臂；111、旋转支撑座；112、z轴电机；1121、联轴器；113、滚珠丝杆；1131、丝杆底座；114、运动块；1141、丝杆螺母；1142、固定杆；115、第一电机；116、第一减速器；17、线轨；12、中臂；121、固定板；1211、线轨滑块；122、第二电机；123、第三电机；124、第二减速器；125、第一同步带轮；126、同步转轴；1261、信号线保护管；127、第二同步带轮；13、外臂；131、第三减速器；14、气动手指；141、顶座；1411、空腔；1412、底气孔；1413、密封圈；1414、凹口；1415、顶盖；1416、顶气孔；1417、导向槽；142、活塞杆；1421、活塞；1422、导向块；143、夹指；1431、导向座；1432、斜槽；2、机床；21、放置板；22、竖板；221、顶凸座；222、底凸座；3、工件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“若干”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1-9，本实用新型提供一种技术方案：

数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，包括机械臂主体1，机械臂主体1由底臂11、中臂12、外臂13以及气动手指14组成，底臂11的内部从上往下依次设置有z轴电机112、与z轴电机112同轴连接的滚珠丝杆113、安装在滚珠丝杆113上并与滚珠丝杆113螺纹连接的运动块114以及安装在底臂11内部底端位置处的第一电机115，底臂11外部的底端位置处安装有第一减速器116，底臂11的侧端安装有一对线轨17，中臂12的一端安装有固定板121，固定板121的侧端安装有若干个与线轨17滑动连接的线轨滑块1211，中臂12的顶端通过螺栓并排安装有第二电机122和第三电机123，中臂12另一端的底部位置处安装有受第二电机122带动的第二减速器124，外臂13的一端通过螺栓安装在第二减速器124的输出端，外臂13的另一端底部位置处安装有受第三电机123带动的第三减速器131，气动手指14安装在第三减速器131的输出端；

机械臂主体1安装在机床2门口的外侧边缘处，机床2的外侧通过螺栓安装有用于放置工件3的放置板21，机床2门口的外侧边缘处通过螺栓安装有竖板22，竖板22的顶底两端分别设有顶凸座221和底凸座222，竖板22、顶凸座221以及底凸座222为一体成型结构，底臂11安装在顶凸座221与底凸座222之间。

本实施例中，底臂11的顶端通过螺栓安装有旋转支撑座111，顶凸座221上紧密焊接有转轴，转轴伸入旋转支撑座111中，第一电机115通过螺栓与底臂11固定连接，第一电机115的输出轴末端通过螺栓与第一减速器116的输入端固定连接，第一减速器116的输出端通过螺栓与底凸座222固定连接，使第一电机115与外界电源相接通时，第一电机115开始工作并带动第一减速器116的输入端转动，由于第一减速器116的输出端固定在底凸座222上，因此随着第一电机115的工作，在第一减速器116的减速下第一减速器116带动底臂11整体被在底凸座222与顶凸座221之间进行转动。

具体的，z轴电机112的输出轴末端与滚珠丝杆113的顶端通过联轴器1121相连接，滚珠丝杆113的顶底两端均设有丝杆底座1131，滚珠丝杆113与丝杆底座1131转动连接，z轴电机112通过螺栓安装在箱体的顶端，箱体通过螺栓安装在底臂11内，位于顶端的丝杆底座1131通过螺栓固定在箱体的底端，位于底端的丝杆底座1131通过螺栓固定在固定座上，固定座通过螺栓固定在位于滚珠丝杆113底端位置处的底臂11内，联轴器1121位于箱体内，当z轴电机112与外界电源相接通时，z轴电机112通过联轴器1121带动滚珠丝杆113转动。

进一步的，运动块114的中部位置处通过螺栓固定有丝杆螺母1141，丝杆螺母1141的中部位置处呈螺纹孔状，螺纹孔与滚珠丝杆113上的螺纹形状相匹配，使得滚珠丝杆113的转动能在螺纹的作用下转化为运动块114沿滚珠丝杆113做出的竖直方向上的运动，运动块114的侧端通过螺栓固定有固定杆1142，固定杆1142的末端***到固定板121中，使得运动块114在运动的同时能够对中臂12进行拨动。

进一步的，第二电机122的输出轴末端以及第二减速器124的输入端均安装有第一同步带轮125，两个第一同步带轮125之间通过同步皮带相连接，当第二电机122与外界电源相接通时，第二电机122开始工作并带动第一同步带轮125转动并在同步皮带的传动下通过另一个第一同步带轮125带动第二减速器124的输入端转动，在第二减速器124的减速下，第二减速器124的输出端带动外臂13转动。

需要补充的是，第二减速器124的中部套接有空心结构的同步转轴126，同步转轴126的内部套接有对信号线进行保护的信号线保护管1261，第三电机123的输出轴末端、同步转轴126的顶底两端以及第三减速器131的输入端均安装有第二同步带轮127，位于中臂12以及外臂13内的两对第二同步带轮127之间分别通过同步皮带相连接，将第三电机123与外界电源相接通时，第三电机123开始工作并通过中臂12内的同步皮带在第二同步带轮127的作用下带动同步转轴126转动，同时随着同步转轴126的转动，同步转轴126通过第二同步带轮127在同步皮带的作用下带动第三减速器131的输入端转动。

此外，气动手指14包括通过螺栓固定在第三减速器131输出端的顶座141、伸入顶座141内的活塞杆142以及与顶座141滑动连接的一对夹指143，顶座141的顶端开设有空腔1411，顶座141的侧端面处开设有与空腔1411底部相连通的底气孔1412，使气体能通过底气孔1412进入到空腔1411内，空腔1411口部边缘处搭接有密封圈1413，密封圈1413的一角处弯曲有凹口1414，空腔1411的顶端通过螺栓安装有顶盖1415，顶盖1415的顶端边缘处开设有与凹口1414处相连通的顶气孔1416，使气体能通过顶气孔1416经过凹口1414处进入到空腔1411内。

进一步的，活塞杆142的顶端通过螺栓安装有与空腔1411尺寸相匹配的活塞1421，活塞1421位于底气孔1412与顶气孔1416之间，底气孔1412与顶气孔1416的孔口处均连接有气管，通过气管向空腔1411内通气从而在气压的作用下带动活塞1421在空腔1411内做活塞运动，活塞杆142的底端通过螺栓安装有导向块1422，随着活塞1421做活塞运动，活塞1421通过活塞杆142带动导向块1422做运动。

具体的，夹指143的顶端设有导向座1431，顶座141的底部开设有用于安装导向座1431的导向槽1417，导向槽1417的内壁呈齿状结构，导向座1431的外壁与导向槽1417相咬合，导向座1431顶部的拐角处开设有与导向块1422外形尺寸相匹配的斜槽1432，夹指143通过斜槽1432与导向块1422滑动连接，当活塞1421通过活塞杆142带动导向块1422向上做运动时，夹指143在斜槽1432的斜面作用下拉动两个夹指143沿导向槽1417互相靠近，从而达到夹紧工件3的目的，当活塞1421通过活塞杆142带动导向块1422向下运动时夹指143在斜槽1432的斜面作用下推动两个夹指143沿导向槽1417互相远离，从而达到松开工件3的目的。

值得说明的是，本实用新型体型较小，较传统机械臂最大化节省空间，本实用新型中涉及到的z轴电机112、第一电机115、第二电机122以及第三电机123均为现有技术，第一减速器116、第二减速器124以及第三减速器131均使用现有技术中的中空谐波减速机，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本实用新型不涉及电子电路的改进。

本实用新型的数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂在使用时，通过将第一电机115与外界电源相接通时，第一电机115开始工作并带动第一减速器116的输入端转动，由于第一减速器116的输出端固定在底凸座222上，因此随着第一电机115的工作，在第一减速器116的减速下第一减速器116带动底臂11整体被在底凸座222与顶凸座221之间进行转动，通过将第二电机122与外界电源相接通时，第二电机122开始工作并在同步皮带的传动下通过第一同步带轮125带动第二减速器124的输入端转动，从而使第二减速器124的输出端带动外臂13转动，通过将第三电机123与外界电源相接通时，第三电机123开始工作并通过中臂12内的同步皮带在第二同步带轮127的作用下带动同步转轴126转动，同时随着同步转轴126的转动，同步转轴126通过第二同步带轮127在同步皮带的作用下带动第三减速器131的输入端转动，从而使气动手指14进行转动，在接着通过气管向空腔1411内通气从而在气压的作用下带动活塞1421在空腔1411内做活塞运动，活塞杆142的底端通过螺栓安装有导向块1422，随着活塞1421做活塞运动，活塞1421通过活塞杆142带动导向块1422做运动，当活塞1421通过活塞杆142带动导向块1422向上做运动时，夹指143在斜槽1432的斜面作用下拉动两个夹指143沿导向槽1417互相靠近，从而达到夹紧工件3的目的，当活塞1421通过活塞杆142带动导向块1422向下运动时夹指143在斜槽1432的斜面作用下推动两个夹指143沿导向槽1417互相远离，从而达到松开工件3的目的，最后当z轴电机112与外界电源相接通时，z轴电机112通过联轴器1121带动滚珠丝杆113转动从而使得运动块114在运动的同时能够对中臂12进行拨动，使得机械臂主体1垂直的z方向由丝杆和线轨传动，水平的x与y方向由中臂12以及外臂13完成，工件的夹取与松开由气动手指14完成，且机械臂主体1整体结构较小，最大化节省了空间。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，包括机械臂主体(1)，其特征在于：所述机械臂主体(1)由底臂(11)、中臂(12)、外臂(13)以及气动手指(14)组成，所述底臂(11)的内部从上往下依次设置有z轴电机(112)、与所述z轴电机(112)同轴连接的滚珠丝杆(113)、安装在所述滚珠丝杆(113)上并与所述滚珠丝杆(113)螺纹连接的运动块(114)以及安装在所述底臂(11)内部底端位置处的第一电机(115)，所述底臂(11)外部的底端位置处安装有第一减速器(116)，所述底臂(11)的侧端安装有一对线轨(17)，所述中臂(12)的一端安装有固定板(121)，所述固定板(121)的侧端安装有若干个与所述线轨(17)滑动连接的线轨滑块(1211)，所述中臂(12)的顶端并排安装有第二电机(122)和第三电机(123)，所述中臂(12)另一端的底部位置处安装有受所述第二电机(122)带动的第二减速器(124)，所述外臂(13)的一端安装在所述第二减速器(124)的输出端，所述外臂(13)的另一端底部位置处安装有受所述第三电机(123)带动的第三减速器(131)，所述气动手指(14)安装在所述第三减速器(131)的输出端；

所述机械臂主体(1)安装在机床(2)门口的外侧边缘处，所述机床(2)的外侧安装有用于放置工件(3)的放置板(21)，所述机床(2)门口的外侧边缘处安装有竖板(22)，所述竖板(22)的顶底两端分别设有顶凸座(221)和底凸座(222)，所述底臂(11)安装在所述顶凸座(221)与所述底凸座(222)之间。

2.根据权利要求1所述的数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，其特征在于：所述底臂(11)的顶端通过螺栓安装有旋转支撑座(111)，所述顶凸座(221)上紧密焊接有转轴，转轴伸入所述旋转支撑座(111)中，所述第一减速器(116)的输出端通过螺栓与所述底凸座(222)固定连接。

3.根据权利要求1所述的数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，其特征在于：所述z轴电机(112)的输出轴末端与所述滚珠丝杆(113)的顶端通过联轴器(1121)相连接，所述滚珠丝杆(113)的顶底两端均设有丝杆底座(1131)，所述滚珠丝杆(113)与所述丝杆底座(1131)转动连接。

4.根据权利要求1所述的数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，其特征在于：所述运动块(114)的中部位置处通过螺栓固定有丝杆螺母(1141)，所述丝杆螺母(1141)的中部位置处呈螺纹孔状，螺纹孔与所述滚珠丝杆(113)上的螺纹形状相匹配，所述运动块(114)的侧端通过螺栓固定有固定杆(1142)，所述固定杆(1142)的末端***到所述固定板(121)中。

5.根据权利要求1所述的数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，其特征在于：所述第二电机(122)的输出轴末端以及所述第二减速器(124)的输入端均安装有第一同步带轮(125)，两个所述第一同步带轮(125)之间通过同步皮带相连接。

6.根据权利要求1所述的数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，其特征在于：所述第二减速器(124)的中部套接有空心结构的同步转轴(126)，所述同步转轴(126)的内部套接有信号线保护管(1261)，所述第三电机(123)的输出轴末端、所述同步转轴(126)的顶底两端以及所述第三减速器(131)的输入端均安装有第二同步带轮(127)，位于所述中臂(12)以及所述外臂(13)内的两对所述第二同步带轮(127)之间分别通过同步皮带相连接。

7.根据权利要求1所述的数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，其特征在于：所述气动手指(14)包括通过螺栓固定在所述第三减速器(131)输出端的顶座(141)、伸入所述顶座(141)内的活塞杆(142)以及与所述顶座(141)滑动连接的一对夹指(143)。

8.根据权利要求7所述的数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，其特征在于：所述顶座(141)的顶端开设有空腔(1411)，所述顶座(141)的侧端面处开设有与所述空腔(1411)底部相连通的底气孔(1412)，所述空腔(1411)口部边缘处搭接有密封圈(1413)，所述密封圈(1413)的一角处弯曲有凹口(1414)，所述空腔(1411)的顶端通过螺栓安装有顶盖(1415)，所述顶盖(1415)的顶端边缘处开设有与所述凹口(1414)处相连通的顶气孔(1416)。

9.根据权利要求8所述的数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，其特征在于：所述活塞杆(142)的顶端通过螺栓安装有与所述空腔(1411)尺寸相匹配的活塞(1421)，所述活塞杆(142)的底端通过螺栓安装有导向块(1422)。

10.根据权利要求9所述的数控加工中心和车床上下料的水平关节机械臂，其特征在于：所述夹指(143)的顶端设有导向座(1431)，所述顶座(141)的底部开设有用于安装所述导向座(1431)的导向槽(1417)，所述导向槽(1417)的内壁呈齿状结构，所述导向座(1431)的外壁与所述导向槽(1417)相咬合，所述导向座(1431)顶部的拐角处开设有与所述导向块(1422)外形尺寸相匹配的斜槽(1432)，所述夹指(143)通过所述斜槽(1432)与所述导向块(1422)滑动连接。

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