CN218747827U - 一种工业机器人用的多模式机械臂结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种工业机器人用的多模式机械臂结构，包括机架、旋转平台、动平台、左上支臂、右上支臂和机械手安装座，旋转平台转动设于机架上，左、右上支臂左右相对布置。左上支臂通过左下支臂与动平台左侧相连，右上支臂通过右下支臂与动平台右侧相连，机械手安装座通过传动轴设置在动平台上。还包括两个第二伺服电机，左侧的第二伺服电机通过第一传动装置驱动左下支臂转动，右侧的第二伺服电机通过第二传动装置驱动传动轴相对于动平台转动。本实用新型可安装机械手，机械手实现高度调节及位置变化，对零部件的抓放、移动以及姿态调整，机械手运动姿态丰富，零部件在任意姿态下可绕其自身转动，满足特定装配要求，适用工况范围更广。

Description

一种工业机器人用的多模式机械臂结构

技术领域

本实用新型涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种工业机器人用的多模式机械臂结构。

背景技术

机械手是指能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。并联机械手具有精度高、刚度大的优点，尤其是其快速的定位抓取能力适用于流水生产线，在工业领域有广泛的应用，但是目前的机械手抓放物体的过程中只能以单一的姿态工作，无法适用于复杂的抓放工况，尤其是某些异形零部件需要从特定倾斜角抓取，或者在移动位置后，从特定倾斜角放置零部件。在机械手抓取零件调整姿态后，不能实现零部件绕自身转动至特定角度，尤其是在装配过程中，需要将零部件在特定姿态下，并且转动至特定角度下才能装入与其配合的空腔，现有机械手的单一运动模式无法满足上述复杂工况的要求。因此，现有技术亟待进一步改进和提高。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提出一种工业机器人用的多模式机械臂结构，解决现有机械手抓放物体的运动模式单一，无法适用于复杂的抓放工况问题，尤其无法实现零部件在特定姿态及该姿态下需要特定角度放置及装配要求的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种工业机器人用的多模式机械臂结构，包括机架、旋转平台、动平台、左上支臂、右上支臂和机械手安装座，旋转平台转动设于机架上，左、右上支臂左右相对布置，各上支臂的上端均通过第一伺服电机设置在旋转平台上。

动平台位于旋转平台下方，左上支臂通过左下支臂与动平台左侧转动相连，右上支臂通过右下支臂与动平台右侧转动相连，机械手安装座通过传动轴设置在动平台上。

各第一伺服电机的后侧均对应设有一个第二伺服电机，左侧的第二伺服电机通过第一传动装置驱动左下支臂转动，右侧的第二伺服电机通过第二传动装置驱动传动轴相对于动平台转动。

进一步地，旋转平台的中部固定有竖轴，竖轴穿过机架并与其转动配合，其上端与安装在机架上的第三伺服电机的输出轴固定相连，工作状态下，第三伺服电机可驱动旋转平台绕竖轴转动。

进一步地，两个所述第一伺服电机关于竖轴左右对称布置，并固定安装于旋转平台上。

左、右上支臂的上端分别与对应第一伺服电机的输出轴固定相连，左、右上支臂的下端分别通过第一转轴与其同侧下支臂的一端铰接，左、右下支臂的另一端分别通过第二转轴与动平台的左右两侧铰接。

进一步地，传动轴位于动平台的下方，其一端与动平台转动相连，另一端与机械手安装座固定相连。

动平台上表面的左右两个对称设有两个铰支座，各第二转轴设置在对应侧的铰支座上并与其转动配合。

进一步地，第一传动装置包括一级带转动机构和第一齿轮组件，一级带转动机构包括第一带轮和第二带轮，所述第一带轮设置在左侧的第二伺服电机的输出轴上，第二带轮设置在左上支臂的下部，通过第一同步带与第一带轮相连。

第一齿轮组件设置在左上支臂与左下支臂的连接处，第二带轮通过第一齿轮组件驱动左下支臂绕左上支臂下端的第一转轴转动。

进一步地，第一齿轮组件包括主动齿轮、从动齿轮及过渡齿轮，主动齿轮固定于第二带轮的轮轴上，从动齿轮转动设置在左下支臂上。

所述过渡齿轮安装在左上支臂下端的第一转轴上，主动齿轮和从动齿轮分别与过渡齿轮啮合。

进一步地，所述第二传动装置包括二级带转动机构、第二齿轮组件及摩擦带，二级带转动机构包括第三带轮、第四带轮、第五带轮及第六带轮，第三带轮安装在右侧第二伺服电机的输出轴上。

第四带轮和第五带轮均安装于右上支臂下端的第一转轴上，第六带轮安装于右下支臂端部的第二转轴上，第三带轮通过第二同步带与第四带轮相连，第五带轮通过第三同步带与第六带轮相连。

右下支臂另一端的第二转轴通过第二齿轮组件及摩擦带驱动传动轴转动。

进一步地，所述第二齿轮组件包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮安装于右下支臂端部的第二转轴上，第二锥齿轮转动设置在动平台上，与第一锥齿轮啮合。

所述第二锥齿轮的轮轴下端穿出动平台的底部，并固定套设有摩擦轮，所述传动轴上固定套设有同样的摩擦轮，两个摩擦轮通过摩擦带相连。

进一步地，所述旋转平台为长方形平板，旋转平台位于竖轴两侧的部分对称开设有两个长条孔，左、右上支臂的上端分别穿过两个长条孔，与同侧第一伺服电机的输出轴固定相连。

进一步地，第一、第二伺服电机分别通过电机支架固定于旋转平台上方，第二伺服电机的输出轴均与其前侧第一伺服电机的输出轴同轴相对布置。

通过采用上述技术方案，本实用新型的有益技术效果是：本实用新型的机械手安装座可安装机械手，动平台可带动机械手完成高度调节及任意高度的位置变化，实现对零部件的抓放、移动以及姿态调整，机械手的运动模式丰富，可实现对异形零部件需要从特定倾斜角度的取放，抓取零部件后可调节其相对于动平台转动至特定角度，可满足特定装配要求，其运动模式及姿态调整更加多样化，适用工况范围更广。

附图说明

图1是本实用新型一种工业机器人用的多模式机械臂结构的结构示意图。

图2是图1中本实用新型去掉机架和第三伺服电机后的前侧视向结构示意图。

图3是图1中本实用新型去掉机架和第三伺服电机后的后侧视向结构示意图。

图4是图2示出的部分去掉旋转平台和电机支架后的结构原理示意图。

图5是图1中某一部分的结构示意图，示出的是左、右上支臂、动平台及相关部分。

图中标号说明：1、机架；11、竖轴；12、第三伺服电机；2、旋转平台；21、长条孔；22、第一伺服电机；23、第二伺服电机；24、电机支架；3、动平台；31、铰支座；41、左上支臂；42、左下支臂；43、第一转轴；51、右上支臂；52、右下支臂；53、第二转轴；6、机械手安装座；61、传动轴；71、第一带轮；72、第二带轮；73、第一同步带；74、主动齿轮；75、从动齿轮；76、过渡齿轮；81、第三带轮；82、第四带轮；83、第五带轮；84、第六带轮；85、第二同步带；86、第三同步带；91、第一锥齿轮；92、第二锥齿轮；10、摩擦带。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

实施例，结合图1至图5，一种工业机器人用的多模式机械臂结构，包括机架1、旋转平台2、动平台3、左上支臂41、右上支臂51和机械手安装座6，旋转平台2转动设于机架1上，旋转平台2的中部固定有竖轴11，竖轴11穿过机架1的横梁并与该横梁转动配合，其上端与安装在机架1上的第三伺服电机12的输出轴固定相连，工作状态下，第三伺服电机12可驱动旋转平台2绕竖轴11转动，所述第三伺服电机12的信号端与工业机器人的控制***信号连接，控制***通过第三伺服电机12控制旋转平台2的旋转角度。

左上支臂41和右上支臂51左右相对布置在旋转平台2内侧，各上支臂的上端均通过第一伺服电机22设置在旋转平台2上。两个所述第一伺服电机22关于竖轴11左右对称布置，且固定安装在旋转平台2上。

所述旋转平台2为长方形平板，旋转平台2位于竖轴11两侧的部分对称开设有两个长条孔21，左上支臂41和右上支臂51的上端分别穿过两个长条孔21，与同侧第一伺服电机22的输出轴固定相连。第一伺服电机22的信号端连接工业机器人的控制***，控制***发送指令给对应的第一伺服电机22，控制第一伺服电机22的输出轴的转动角度，每个所述第一伺服电机22的输出轴转动可带动左上支臂41或右上支臂51绕第一伺服电机22的输出轴转动，实现左上支臂41或右上支臂51下端位置和高度的调节。

动平台3位于旋转平台2下方，左上支臂41通过左下支臂42与动平台3左侧转动相连，右上支臂51通过右下支臂52与动平台3右侧转动相连，机械手安装座6通过传动轴61设置在动平台3上。

具体地，左上支臂41和右上支臂51的上端分别与同侧对应第一伺服电机22的输出轴固定相连，左上支臂41和右上支臂51的下端分别通过第一转轴43与其同侧下支臂的一端铰接，左下支臂42和右下支臂52的另一端分别通过第二转轴53与动平台3的左右两侧铰接。

传动轴61位于动平台3的下方，传动轴61的上端穿入动平台3并与其转动相连，传动轴61的下端与机械手安装座6固定相连。动平台3上表面的左右两个对称设有两个铰支座31，各第二转轴53设置在对应侧的铰支座31上并与其转动配合。

各第一伺服电机22的后侧均对应设有一个第二伺服电机23，第一伺服电机22、第二伺服电机23分别通过电机支架24固定于旋转平台2上方，第二伺服电机23的输出轴均与其前侧第一伺服电机22的输出轴同轴相对布置。

左侧的第二伺服电机23通过第一传动装置驱动左下支臂42转动。具体地，第一传动装置包括一级带转动机构和第一齿轮组件，一级带转动机构包括第一带轮71和第二带轮72，所述第一带轮71设置在左侧的第二伺服电机23的输出轴上，第二带轮72设置在左上支臂41的下部，通过第一同步带73与第一带轮71相连。

第一齿轮组件设置在左上支臂41与左下支臂42的连接处，第二带轮72通过第一齿轮组件驱动左下支臂42绕左上支臂41下端的第一转轴43转动。

具体地，第一齿轮组件包括主动齿轮74、从动齿轮75及过渡齿轮76，主动齿轮74固定于第二带轮72的轮轴上，从动齿轮75转动设置在左下支臂42上。所述过渡齿轮76安装在左上支臂41下端的第一转轴43上，主动齿轮74和从动齿轮75分别与过渡齿轮76啮合。

工作状态下，第三伺服电机12可驱动旋转平台2绕竖轴11转动，从而实现动平台3绕竖轴11水平转动。左上支臂41或右上支臂51绕其上方相连的第一伺服电机22的输出轴转动，可实现动平台3高度的变化，两个第一伺服电机22同步转动时仅调节动平台3的高度变化，两个第一伺服电机22不同步转动时可调节动平台3位置变化。根据两个第一伺服电机22的输出轴转动角度的不同并与旋转平台2的转动角度相配合，实现动平台3在任意高度的位置调节。

右侧的第二伺服电机23通过第二传动装置驱动传动轴61相对于动平台3转动。具体地，所述第二传动装置包括二级带转动机构、第二齿轮组件及摩擦带，二级带转动机构包括第三带轮81、第四带轮82、第五带轮83及第六带轮84，第三带轮81安装在右侧第二伺服电机23的输出轴上。

第四带轮82和第五带轮83均安装于右上支臂51下端的第一转轴43上，第六带轮84安装于右下支臂52端部的第二转轴53上，第三带轮81通过第二同步带85与第四带轮82相连，第五带轮83通过第三同步带86与第六带轮84相连。右下支臂52另一端的第二转轴53通过第二齿轮组件及摩擦带驱动传动轴61转动。

具体地，所述第二齿轮组件包括第一锥齿轮91和第二锥齿轮92，第一锥齿轮91安装于右下支臂52端部的第二转轴53上，第二锥齿轮92转动设置在动平台3上，与第一锥齿轮91啮合。所述第二锥齿轮92的轮轴下端穿出动平台3的底部，并固定套设有摩擦轮，所述传动轴61上固定套设有同样的摩擦轮，两个摩擦轮通过摩擦带10相连。

机械手安装座6可用于安装机械手，机械手具有可相对和相反运动的夹爪，实现对零部件的抓放。工作状态下，第二伺服电机23驱动二级带转动机构的第三带轮81转动，第三带轮81通过第二同步带85和第三同步带86驱动第六带轮84转动，第六带轮84通过第二齿轮组件及摩擦带10驱动传动轴61转动，所述传动轴61可带动机械手安装座6和机械手相对于动平台3转动，实现零部件在任意高度及位置情况下，可绕自身转动，适用于零部件特定角度下抓放及装配要求。

本实用新型中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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装置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。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种工业机器人用的多模式机械臂结构，其特征在于，包括机架、旋转平台、动平台、左上支臂、右上支臂和机械手安装座，旋转平台转动设于机架上，左、右上支臂左右相对布置，各上支臂的上端均通过第一伺服电机设置在旋转平台上；

动平台位于旋转平台下方，左上支臂通过左下支臂与动平台左侧转动相连，右上支臂通过右下支臂与动平台右侧转动相连，机械手安装座通过传动轴设置在动平台上；

各第一伺服电机的后侧均对应设有一个第二伺服电机，左侧的第二伺服电机通过第一传动装置驱动左下支臂转动，右侧的第二伺服电机通过第二传动装置驱动传动轴相对于动平台转动。

2.根据权利要求1所述一种工业机器人用的多模式机械臂结构，其特征在于，旋转平台的中部固定有竖轴，竖轴穿过机架并与其转动配合，其上端与安装在机架上的第三伺服电机的输出轴固定相连，工作状态下，第三伺服电机可驱动旋转平台绕竖轴转动。

3.根据权利要求1或2所述一种工业机器人用的多模式机械臂结构，其特征在于，两个所述第一伺服电机关于竖轴左右对称布置，并固定安装于旋转平台上；

左、右上支臂的上端分别与对应第一伺服电机的输出轴固定相连，左、右上支臂的下端分别通过第一转轴与其同侧下支臂的一端铰接，左、右下支臂的另一端分别通过第二转轴与动平台的左右两侧铰接。

4.根据权利要求1所述一种工业机器人用的多模式机械臂结构，其特征在于，传动轴位于动平台的下方，其一端与动平台转动相连，另一端与机械手安装座固定相连；

动平台上表面的左右两个对称设有两个铰支座，各第二转轴设置在对应侧的铰支座上并与其转动配合。

5.根据权利要求3所述一种工业机器人用的多模式机械臂结构，其特征在于，第一传动装置包括一级带转动机构和第一齿轮组件，一级带转动机构包括第一带轮和第二带轮，所述第一带轮设置在左侧的第二伺服电机的输出轴上，第二带轮设置在左上支臂的下部，通过第一同步带与第一带轮相连；

第一齿轮组件设置在左上支臂与左下支臂的连接处，第二带轮通过第一齿轮组件驱动左下支臂绕左上支臂下端的第一转轴转动。

6.根据权利要求5所述一种工业机器人用的多模式机械臂结构，其特征在于，第一齿轮组件包括主动齿轮、从动齿轮及过渡齿轮，主动齿轮固定于第二带轮的轮轴上，从动齿轮转动设置在左下支臂上；

所述过渡齿轮安装在左上支臂下端的第一转轴上，主动齿轮和从动齿轮分别与过渡齿轮啮合。

7.根据权利要求3所述一种工业机器人用的多模式机械臂结构，其特征在于，所述第二传动装置包括二级带转动机构、第二齿轮组件及摩擦带，二级带转动机构包括第三带轮、第四带轮、第五带轮及第六带轮，第三带轮安装在右侧第二伺服电机的输出轴上；

第四带轮和第五带轮均安装于右上支臂下端的第一转轴上，第六带轮安装于右下支臂端部的第二转轴上，第三带轮通过第二同步带与第四带轮相连，第五带轮通过第三同步带与第六带轮相连；

右下支臂另一端的第二转轴通过第二齿轮组件及摩擦带驱动传动轴转动。

8.根据权利要求7所述一种工业机器人用的多模式机械臂结构，其特征在于，所述第二齿轮组件包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮安装于右下支臂端部的第二转轴上，第二锥齿轮转动设置在动平台上，与第一锥齿轮啮合；

所述第二锥齿轮的轮轴下端穿出动平台的底部，并固定套设有摩擦轮，所述传动轴上固定套设有同样的摩擦轮，两个摩擦轮通过摩擦带相连。

9.根据权利要求2所述一种工业机器人用的多模式机械臂结构，其特征在于，所述旋转平台为长方形平板，旋转平台位于竖轴两侧的部分对称开设有两个长条孔，左、右上支臂的上端分别穿过两个长条孔，与同侧第一伺服电机的输出轴固定相连。

10.根据权利要求9所述一种工业机器人用的多模式机械臂结构，其特征在于，第一、第二伺服电机分别通过电机支架固定于旋转平台上方，第二伺服电机的输出轴均与其前侧第一伺服电机的输出轴同轴相对布置。

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