CN106313035A - 一种机械手 - Google Patents

Abstract

一种机械手，包括安装座、第一驱动机构、大臂、第二驱动机构、小臂、三角连杆、连接件、小臂连杆和大臂连杆，第一驱动机构和大臂的一端连接，第一驱动机构用于驱动大臂转动，第二驱动机构安装在大臂且远离第一驱动机构的一端，第二驱动机构和小臂的一端连接，第二驱动机构用于驱动小臂转动。上述机械手在安装座上设置大臂和与大臂转动连接的小臂，同时，在安装座上设置可转动的大臂连杆，与大臂连杆转动连接的三角连杆、与三角连杆转动连接的小臂连杆以及与小臂连杆和小臂连接的连接件，有效地增加了机械手的机械强度。上述机械手，部件较少，结构较为简单，通过驱动机构驱动大臂和小臂转动，即可实现转移工件的功能。

Description

一种机械手

技术领域

本发明涉及一种物料自动抓取装置，具体涉及一种机械手。

背景技术

目前，很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大，生产效率低。由于工业自动化的全面发展，对工作效率的提高迫在眉睫。机床的上下料工作由于重复性很高，单纯的手工劳作以满足不了工业自动化要求，把机床设备和机械手联用共同构成一个柔性加工系统，结构紧凑而且适应性很强，可以节省庞大的工件运输装置，节省大量的人力物力，提高了加工效率，减少生产成本。

常见的上下料装置主要有气动、液压、电机驱动等几种，其中气动装置的可抓取负载一般比较小，液压装置的控制系统较为复杂，电机驱动装置则较为灵活且效率高，通用性好。然而，传统的电机驱动机械手负载较小，如果需要搬运较大载重时，就需要设计较为复杂的支撑结构去支撑机械手，这样就会增加机械手制造的成本，而且机械手的整体会变得笨重，不利于机械手的装卸和移动。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种结构简单、机械强度高、负载重量大且灵活高效的机械手。

本发明的技术方案如下：一种机械手，包括安装座、第一驱动机构、大臂、第二驱动机构、小臂、三角连杆、连接件、小臂连杆和大臂连杆，所述第一驱动机构安装在所述安装座上，所述第一驱动机构和所述大臂的一端连接，所述第一驱动机构用于驱动所述大臂转动，所述第二驱动机构安装在所述大臂且远离所述第一驱动机构的一端，所述第二驱动机构和所述小臂的一端连接，所述第二驱动机构用于驱动所述小臂转动，所述小臂连接所述第二驱动机构的一端还和所述三角连杆的第一端转动连接，所述三角连杆和所述第二驱动机构分别位于所述小臂的两侧，所述连接件包括底板、凸耳和连接臂，所述凸耳设于所述底板上，所述连接臂的一端设于所述底板上，所述小臂远离所述第二驱动机构的一端可转动地设置于所述凸耳和所述连接臂之间，所述连接臂远离所述底板的一端和所述小臂连杆的一端转动连接，所述小臂连杆远离所述连接臂的一端和所述三角连杆的第二端转动连接，所述大臂连杆的两端分别与所述三角连杆的第三端和所述安装座转动连接。

在其中一个实施例中，所述大臂和所述大臂连杆平行，所述大臂两端的两个转动中心之间的距离与所述大臂连杆两端的两个转动中心之间的距离相等，所述大臂两端的两个转动中心分别与所述大臂连杆两端的两个转动中心的连线形成一个平行四边形。在其中一个实施例中，所述小臂和所述小臂连杆平行，所述小臂两端的两个转动中心之间的距离与所述小臂连杆两端的两个转动中心之间的距离相等，所述小臂两端的两个转动中心分别与所述小臂连杆两端的两个转动中心的连线形成一个平行四边形。

在其中一个实施例中，所述第一驱动机构包括第一电机和第一减速器，所述第一减速器的一端与所述第一电机的驱动轴连接，所述第一减速器的另一端与所述大臂的一端固定连接。在其中一个实施例中，所述第二驱动机构包括第二电机和第二减速器，所述第二减速器的一端与所述第二电机的驱动轴连接，所述第二减速器的另一端与所述小臂的一端固定连接。

在其中一个实施例中，所述大臂上开设有第一凹槽。

在其中一个实施例中，所述小臂上开设有第二凹槽。

在其中一个实施例中，所述小臂连杆上开设有第三凹槽。

在其中一个实施例中，所述大臂连杆上开设有第四凹槽。

在其中一个实施例中，所述连接件的底板上固定连接有至少一个爪手，所述抓手为三指气动夹手。

本发明的有益效果在于：本机械手在安装座上设置大臂和与大臂转动连接的小臂，同时，在安装座上设置可转动的大臂连杆，与大臂连杆转动连接的三角连杆、与三角连杆转动连接的小臂连杆以及与小臂连杆和小臂连接的连接件，不仅可以增加本机械手的搬运载重，而且有效增加了机械手的机械强度。上述机械手，部件较少，结构较为简单，通过驱动机构驱动大臂和小臂转动，即可实现转移工件的功能，灵活快捷，适应性广。而且本机械手的驱动采用电机驱动，控制简单，制造和维护成本较低。

附图说明

图1为一实施方式的机械手的结构示意图；

图2为图1所示的机械手的安装座的结构示意图；

图3为安装座和第一驱动机构组装后的结构示意图；

图4为大臂与第二驱动机构组装后的结构示意图；

图5为图1所示的机械手的连接件的结构示意图；

图6为小臂与连接件组装后的剖面结构示意图；

图7为大臂连杆与安装座及三角连杆组装后的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，一实施方式的机械手100，包括安装座10、第一驱动机构20、大臂30、第二驱动机构40、小臂50、三角连杆60、连接件70、小臂连杆80和大臂连杆90。

请同时参考图2，安装座10包括安装板12和垂直于安装板12的固定板14。安装板12上开设有第一安装孔122，便于机械手100的吊装。当然吊装形式并不局限于此，可根据现场环境改变安装形式。安装座10可固定安装在横梁上或滑轨上，根据安装形式不同可设计不同结构的安装座10，并不局限于一种安装。固定板14两侧分别开设有第一槽口142。固定板14还开设有用于安装第一限位机构的通孔144及用于与大臂连杆90相连接的第二槽口146。第一限位机构145通过通孔144固定于固定板14上。第一限位机构145可以用于限制大臂30的转动角度，防止大臂30转动角度太大对其他部件造成损害。请同时参考图3，第一驱动机构20安装在安装座10上。第一驱动机构20和大臂30的一端连接，第一驱动机构20用于驱动大臂30转动。具体的，第一驱动机构20包括第一电机22和第一减速器24。第一电机22和第一减速器24分别安装在固定板14两侧的第一槽口142上。第一减速器24的一端与第一电机22的驱动轴连接。请同时参考图4，大臂30的一端开设有第三槽口32，大臂30通过第三槽口32与第一减速器24远离第一电机22的一端固定连接。大臂30上可以设有凸台34，用于安装第二限位机构。第二限位机构可以用于限制小臂50的转动角度，防止小臂50转动角度太大对其他部件造成损害。

请同时参考图4，第二驱动机构40安装在大臂30且远离第一驱动机构20的一端。第二驱动机构40和小臂50的一端连接，第二驱动机构40用于驱动小臂50转动。具体的，第二驱动机构40包括第二电机42和第二减速器44。第二减速器44的一端与第二电机42的驱动轴连接。第二减速器44的另一端与小臂50的一端固定连接。第二减速器44安装在大臂30远离第一驱动机构20的一端。

请再次参考图1，大臂30和小臂50均采用板式结构，可以节省安装空间。此外，在不影响强度的前提下，大臂30的两侧开设有多个第一凹槽35。小臂50两侧开设有多个第二凹槽55。第一凹槽35和第二凹槽55均可用于减轻机械手100的整体重量。

请再次参考图1，三角连杆60呈三角框结构，三角连杆60的三个角分别为第一端(图未示)、第二端62和第三端64。小臂50连接第二驱动机构40的一端还和三角连杆60的第一端转动连接。第二驱动机构40用于驱动小臂50绕三角连杆60的第一端转动连接。三角连杆60和第二驱动机构40分别位于小臂50的两侧。具体的，小臂50连接第二减速器44的一端和三角连杆60的第一端转动连接。三角连杆60和第二减速器44分别位于小臂50的两侧。

请同时参考图5，连接件70包括底板72、凸耳74和连接臂76。底板72上开设有第二安装孔722。第二安装孔722用于安装抓手95。凸耳74设于底板72上。连接臂76的一端设于底板72上。小臂50远离第二驱动机构40的一端可转动地设置于凸耳74和连接臂76之间。具体的，请同时参考图6，小臂50通过末端连接轴52、末端轴承54、末端密封圈56和末端轴承端盖58等组件转动连接于凸耳74和连接臂76之间。请同时参考图1和图5，连接臂76远离底板72的一端开设有第四槽口762。小臂连杆80的一端安装在第四槽口762上。小臂连杆80和连接臂76转动连接。小臂连杆80远离连接臂76的一端和三角连杆60的第二端62转动连接。

大臂连杆90的两端分别与三角连杆60的第三端64和安装座10转动连接。具体的，大臂连杆90远离三角连杆60的一端安装在固定板14的第二槽口146上。请同时参考图1和图5，小臂连杆80的两侧开设有第三凹槽82。大臂连杆90的两侧开设有第四凹槽92。连接件70上开设有第五凹槽78。开设第三凹槽82、第四凹槽92和第五凹槽78用以减轻机械手100的整体重量。并且三角连杆60、小臂连杆80和大臂连杆90之间的连接形式均相同，提高了机械手100的零部件的互换性与通用性。请同时参考图7，三角连杆60、大臂连杆90及小臂连杆80之间均通过连杆轴承94、连杆密封圈96和连杆轴承端盖98等组件转动连接。请再次参考图1，大臂30和大臂连杆90平行。大臂30两端的两个转动中心之间的距离与大臂连杆90两端的两个转动中心之间的距离相等。大臂30两端的两个转动中心分别与大臂连杆90两端的两个转动中心的连线形成一个平行四边形。大臂30两端的两个转动中心，一个为大臂30和第一减速器24的连接处的中心，另一个为大臂30和第二减速器44的连接处的中心。大臂连杆90两端的两个转动中心，一个为大臂连杆90在安装座10上转动时的转动中心，另一个为大臂连杆90在三角连杆60上转动时的转动中心。小臂50和小臂连杆80平行。小臂50两端的两个转动中心之间的距离与小臂连杆80两端的两个转动中心之间的距离相等。小臂50两端的两个转动中心分别与小臂连杆80两端的两个转动中心的连线形成一个平行四边形。小臂50两端的两个转动中心，一个为小臂50相对于大臂30转动时的转动中心，另一个为小臂50相对连接件70转动时的转动中心。小臂连杆80两端的两个转动中心，一个为小臂连杆80相对于三角连杆60转动时的转动中心，另一个为小臂连杆80相对于连接件70转动时的转动中心。在图1所示的实施例中，小臂连杆80包括第一连杆84和第二连杆86。第一连杆84和第二连杆86之间形成一个钝角。第一连杆84的一端分别和三角连杆60的第二端62转动连接，第一连杆84的另一端和第二连杆86的一端固定连接。第二连杆86的另一端和连接臂76的一端转动连接。小臂连杆80、连接臂76、小臂50和三角连杆60的一条边形成一个平行四边形。

通过配置合适尺寸的三角连杆60，使大臂30和大臂连杆90构成平行四边形，以及小臂50小臂连杆80构成平行四边形以保证抓手95的位置始终水平。从而进一步保证了抓手95对盘类零件进行抓取时为水平位置。

如图1所示的机械手100还包括爪手95。抓手95安装在底板72上。抓手95与机械手100末端可通过螺钉直接连接，方便调整。具体在本实施方式中，爪手95为三指气动夹手。底板72上安装有两个三指气动夹手，每次可抓取两个盘类零件，大大提高了工作效率。可以理解，爪手的种类并不局限于此，可根据实际工件需求改变抓手形式以便抓取其他结构外形的零件，当然，爪手抓取的对象也不局限于盘类工件。

上述机械手100包括大臂30、小臂50两个关节轴，均由电机进行驱动，电机与大臂和小臂之间通过减速器连接。关节之间安装有大臂连杆90、小臂连杆80及三角连杆60作为辅助连杆以保证关节机械手100末端始终保持水平位置。通过配置不同的大臂30和小臂50的长度与辅助连杆的长度可实现与不同尺寸的数控机床进行匹配。机械手100的末端可连接抓手95，对盘类零件进行上下料供给。运转灵活方便可靠，大大提高了工作效率，避免了不必要的人力资源与人为损耗。上述的辅助连杆之间通过轴承连接保证灵活性，同时优化辅助连杆的形状及结构形式，减轻质量。此外，该机械手100可用于不同环境，适应性强，通过改变大臂30、小臂50、三角连杆60、小臂连杆80和大臂连杆90的尺寸参数可实现所需的运动范围。

上述机械手100采用连杆形式，结构简单，成本低，并且通用性较好，可专门针对盘类零件进行自动上下料，也可根据工件形状换取相应的抓手进行工件的装卸，扩大了机械手的实用性及适用范围，提高工作效率，减少人力资源与人为损耗，同时为了增强机械手100的灵活性与通用性。该机械手100的零部件少，便于安装，与传统机构相比在能耗上与实用性上都得到了极大的改善，可用于各种环境，适用范围广。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机械手，其特征在于，包括安装座、第一驱动机构、大臂、第二驱动机构、小臂、三角连杆、连接件、小臂连杆和大臂连杆，所述第一驱动机构安装在所述安装座上，所述第一驱动机构和所述大臂的一端连接，所述第一驱动机构用于驱动所述大臂转动，所述第二驱动机构安装在所述大臂且远离所述第一驱动机构的一端，所述第二驱动机构和所述小臂的一端连接，所述第二驱动机构用于驱动所述小臂转动，所述小臂连接所述第二驱动机构的一端还和所述三角连杆的第一端转动连接，所述三角连杆和所述第二驱动机构分别位于所述小臂的两侧，所述连接件包括底板、凸耳和连接臂，所述凸耳设于所述底板上，所述连接臂的一端设于所述底板上，所述小臂远离所述第二驱动机构的一端可转动地设置于所述凸耳和所述连接臂之间，所述连接臂远离所述底板的一端和所述小臂连杆的一端转动连接，所述小臂连杆远离所述连接臂的一端和所述三角连杆的第二端转动连接，所述大臂连杆的两端分别与所述三角连杆的第三端和所述安装座转动连接。

2.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述大臂和所述大臂连杆平行，所述大臂两端的两个转动中心之间的距离与所述大臂连杆两端的两个转动中心之间的距离相等，所述大臂两端的两个转动中心分别与所述大臂连杆两端的两个转动中心的连线形成一个平行四边形。

3.如权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述小臂和所述小臂连杆平行，所述小臂两端的两个转动中心之间的距离与所述小臂连杆两端的两个转动中心之间的距离相等，所述小臂两端的两个转动中心分别与所述小臂连杆两端的两个转动中心的连线形成一个平行四边形。

4.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一电机和第一减速器，所述第一减速器的一端与所述第一电机的驱动轴连接，所述第一减速器的另一端与所述大臂的一端固定连接。

5.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述第二驱动机构包括第二电机和第二减速器，所述第二减速器的一端与所述第二电机的驱动轴连接，所述第二减速器的另一端与所述小臂的一端固定连接。

6.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述大臂上开设有第一凹槽。

7.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述小臂上开设有第二凹槽。

8.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述小臂连杆上开设有第三凹槽。

9.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述大臂连杆上开设有第四凹槽。

10.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述连接件的底板上固定连接有至少一个爪手，所述抓手为三指气动夹手。