搬運碼垛伺服機械手臂的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種搬運碼垛伺服機械手臂，包括控制系統(tǒng)柜、轉(zhuǎn)動柜、機械臂裝置、機械抓手裝置及傳動裝置；控制系統(tǒng)柜上設(shè)有轉(zhuǎn)臺，轉(zhuǎn)動柜設(shè)置在轉(zhuǎn)臺上，機械臂裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)動柜上，機械抓手裝置設(shè)置在機械臂裝置上，傳動裝置包括第一傳動軸、第二傳動軸、傳動副及傳動索。本發(fā)明通過轉(zhuǎn)臺控制機械臂裝置及機械抓手裝置獲得水平方向的旋轉(zhuǎn)自由度，傳動裝置使機械臂裝置獲得豎直方向的自由度，機械抓手裝置設(shè)置在機械臂裝置上，具備水平方向的旋轉(zhuǎn)自由度，整個裝置可在水平和豎直方向上做出轉(zhuǎn)動、移動或復(fù)合運動來完成指定的動作，改變被抓持物件的位置和姿態(tài)，驅(qū)動關(guān)系簡單，傳動平穩(wěn)，準確度高，結(jié)構(gòu)簡單，具有進行推廣應(yīng)用的價值。
【專利說明】
搬運碼垛伺服機械手臂
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及碼垛機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種搬運碼垛伺服機械手臂。
【背景技術(shù)】
[0002]機械手是指能模仿人的手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、運輸、輕工以及電子等領(lǐng)域。
[0003]機械手主要由手部、運動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料及作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度?？刂葡到y(tǒng)是通過對機械手每個自由度的控制，來完成特定動作。
[0004]碼垛機械手的作用主要是進行產(chǎn)品的上、下料。為了減輕操作人員的負擔(dān)，或者替代操作人員進行危險作業(yè)。通過碼垛機械手替代操作人員的操作，達到提高作業(yè)效果及保護操作人員的目的，使得碼垛機械手在自動化生產(chǎn)場合得到廣泛地應(yīng)用。
[0005]現(xiàn)有的碼垛機械手包含眾多的驅(qū)動裝置，而對于能做四軸運動碼垛機械手來說，由于其各驅(qū)動裝置設(shè)置不合理，故存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運動不平穩(wěn)及運動精度低的缺陷，因而限制其應(yīng)用于工藝要求高的場合。
[0006]因此，現(xiàn)今亟需一種結(jié)構(gòu)簡單、運動平穩(wěn)及運動精度高的四軸碼垛機械手來克服上述的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種搬運碼垛伺服機械手臂，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的搬運碼垛伺服機械手臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運動不平穩(wěn)及運動精度低的問題。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]本發(fā)明提供的一種搬運碼垛伺服機械手臂，包括控制系統(tǒng)柜、轉(zhuǎn)動柜、機械臂裝置、機械抓手裝置及傳動裝置;所述控制系統(tǒng)柜上設(shè)有轉(zhuǎn)臺，所述轉(zhuǎn)動柜設(shè)置在轉(zhuǎn)臺上，所述機械臂裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)動柜上，所述機械抓手裝置設(shè)置在機械臂裝置上，所述傳動裝置包括第一傳動軸、第二傳動軸、傳動副及傳動索。
[0010]進一步，所述第一傳動軸穿過所述轉(zhuǎn)臺與控制系統(tǒng)柜內(nèi)的動力元件連接。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:第一傳動軸接受并傳遞控制系統(tǒng)柜內(nèi)的動力元件的動力，驅(qū)動機械臂裝置及機械抓手裝置做出相應(yīng)的動作，抓取、移動及放置作業(yè)對象，驅(qū)動關(guān)系簡單，減少了動力的損失，結(jié)構(gòu)簡單，可控性強。
[0011]進一步，所述第一傳動軸上設(shè)有與其相配的傳動塊，所述傳動塊同時滑動設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動柜上。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:傳動塊接受第一傳動軸的動力，在轉(zhuǎn)動柜上上下滑動，將動力元件的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高。
[0012]進一步，所述第二傳動軸設(shè)置在所述傳動塊上。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:第二傳動軸隨傳動塊上下運動，驅(qū)動機械臂裝置在豎直方向上運動作業(yè)，機械臂裝置的驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單，容易控制。
[0013]進一步，所述傳動副為三角形傳動副，其一個角設(shè)置在所述機械臂裝置上。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:三角形傳動副的結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定，簡化了傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，動力損失少，傳動效果好。
[0014]進一步，所述傳動索包括第一傳動索及第二傳動索，所述第一傳動索的一端與控制系統(tǒng)柜內(nèi)的動力元件連接，另一端與傳動副的另兩個角中的一者連接，所述第二傳動索的一端與傳動副的另兩個角中的另一者連接，第二傳動索的另一端與機械臂裝置的端部連接。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:第一傳動索、傳動副、第二傳動索依次連接，將動力元件的動力傳遞到機械臂裝置的尾端，控制機械臂裝置做出類似人的手臂的開合動作，移動作業(yè)對象，傳動結(jié)構(gòu)簡單，動作靈活。
[0015]進一步，所述機械臂裝置包括依次連接的第一機械臂、第二機械臂、尾臂，以及支撐臂，所述第一機械臂設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動柜上，所述支撐臂的一端設(shè)置在轉(zhuǎn)動柜上，另一端設(shè)置在所述第二機械臂上。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:第一機械臂、第二機械臂、尾臂依次連接，模擬人的手臂的構(gòu)造，靈活性強，支撐臂對第一機械臂、第二機械臂、尾臂的連接結(jié)構(gòu)起支撐作用，同時也隨之協(xié)調(diào)動作，完成指定的動作，整個機械臂裝置結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、簡單，協(xié)調(diào)性強。
[0016]進一步，所述傳動副設(shè)置在所述支撐臂上。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:傳動副的位置相對支撐臂保持不變，隨支撐臂同步移動，不產(chǎn)生不必要的自由度，穩(wěn)定地銜接第一傳動索及第二傳動索，傳動平穩(wěn)、可靠。
[0017]進一步，所述第二傳動索的一端設(shè)置在所述傳動副上，另一端設(shè)置在尾臂上。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:第二傳動索連接在尾臂上，使得傳動裝置能夠連貫控制整個機械臂裝置的動作，結(jié)構(gòu)簡單，動力損失少。
[0018]進一步，所述機械抓手裝置包括轉(zhuǎn)盤、吊架及抓手，所述轉(zhuǎn)盤設(shè)置在所述尾臂上，所述吊架設(shè)置在轉(zhuǎn)盤上，所述抓手設(shè)置在吊架上。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:控制系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，使機械抓手裝置獲得水平方向的旋轉(zhuǎn)自由度，能夠調(diào)整抓手抓取對象的角度，動作靈活，運動精確。
[0019]本發(fā)明提供的一種搬運碼垛伺服機械手臂，通過設(shè)置在控制系統(tǒng)柜上的轉(zhuǎn)臺控制機械臂裝置及機械抓手裝置獲得水平方向的旋轉(zhuǎn)自由度，第一傳動軸及第二傳動軸兩軸共同配合，以及傳動副與傳動索的傳動，使機械臂裝置獲得豎直方向的自由度，使其能夠在豎直方上動作，機械抓手裝置設(shè)置在機械臂裝置上，具備水平方向的旋轉(zhuǎn)自由度，整個裝置可在水平和豎直方向上做出轉(zhuǎn)動、移動或復(fù)合運動來完成指定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢，整個裝置驅(qū)動關(guān)系簡單，傳動效率高，傳動平穩(wěn)，動作靈活，準確度高，結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定，解決了現(xiàn)有的搬運碼垛伺服機械手臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運動不平穩(wěn)及運動精度低的問題，適于進行推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對【具體實施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種搬運碼垛伺服機械手臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實施例一提供的一種搬運碼垛伺服機械手臂的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]附圖標記:
[0024]1-控制系統(tǒng)柜；2-轉(zhuǎn)動柜； 3-機械臂裝置；
[0025]4-機械抓手裝置；5-傳動裝置；6-轉(zhuǎn)臺；
[0026]31-第一機械臂；32-第二機械臂；33-尾臂；
[0027]34-支撐臂； 41-轉(zhuǎn)盤；42-吊架；
[0028]43-抓手；51-第一傳動軸；52-第二傳動軸；
[0029]53-傳動副；54-傳動塊； 55-第一傳動索；
[0030]56_第二傳動索。
【具體實施方式】
[0031]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0032]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0033]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0034]圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種搬運碼垛伺服機械手臂的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例一提供的一種搬運碼垛伺服機械手臂的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]實施例一:
[0036]在本實施例的可選方案中，如圖1、圖2所示，本實施例提供的一種搬運碼垛伺服機械手臂，包括控制系統(tǒng)柜1、轉(zhuǎn)動柜2、機械臂裝置3、機械抓手裝置4及傳動裝置5;控制系統(tǒng)柜I上設(shè)有轉(zhuǎn)臺6，轉(zhuǎn)動柜2設(shè)置在轉(zhuǎn)臺6上，機械臂裝置3設(shè)置在轉(zhuǎn)動柜2上，機械抓手裝置4設(shè)置在機械臂裝置3上，傳動裝置5包括第一傳動軸51、第二傳動軸52、傳動副53及傳動索。目前的碼垛機械手，各驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運動平穩(wěn)性較差及運動精度不足，難于應(yīng)用在工藝要求高的場合。在本實施例中，控制系統(tǒng)柜I控制轉(zhuǎn)臺6轉(zhuǎn)動，以使轉(zhuǎn)動柜2轉(zhuǎn)動，機械臂裝置3及機械抓手裝置4因而獲得水平方向的旋轉(zhuǎn)自由度，傳動裝置5接受控制系統(tǒng)柜I內(nèi)的動力元件的動力，使驅(qū)動機械臂裝置3獲得豎直方向的平移自由度，控制系統(tǒng)控制機械抓手裝置4在機械臂裝置3上旋轉(zhuǎn)，獲得水平方向的旋轉(zhuǎn)自由度，整個裝置可在水平和豎直方向上做出轉(zhuǎn)動、移動或復(fù)合運動來完成指定的動作，改變被抓持物件的位置和姿態(tài);控制系統(tǒng)柜I的主要作用是支撐機械臂裝置3與機械抓手裝置4，輸出動力及控制整個裝置作業(yè)，現(xiàn)有技術(shù)可以達到。
[0037]在本實施例的可選方案中，進一步地，第一傳動軸51穿過轉(zhuǎn)臺6與控制系統(tǒng)柜I內(nèi)的動力元件連接。在本實施例中，第一傳動軸51接受動力并驅(qū)動機械臂裝置3及機械抓手裝置4做出相應(yīng)的動作，抓取、移動及放置作業(yè)對象。
[0038]在本實施例的可選方案中，進一步地，第一傳動軸51上設(shè)有與其相配的傳動塊54，傳動塊54同時滑動設(shè)置在轉(zhuǎn)動柜2上。在本實施例中，第一傳動軸51為絲杠，傳動塊54為螺母，傳動塊54活動設(shè)置在轉(zhuǎn)動柜2上，將第一傳動軸51的轉(zhuǎn)動動力轉(zhuǎn)換為自身的直線運動動力，在轉(zhuǎn)動柜2上上下滑動。
[0039]在本實施例的可選方案中，進一步地，第二傳動軸52設(shè)置在傳動塊54上。在本實施例中，第二傳動軸52隨傳動塊54上下運動，驅(qū)動機械臂裝置3在豎直方向上運動作業(yè)。
[0040]在本實施例的可選方案中，進一步地，傳動副53為三角形傳動副53，其一個角設(shè)置在機械臂裝置3上。在本實施例中，三角形傳動副53為現(xiàn)有技術(shù)，可在市面購得。
[0041 ]在本實施例的可選方案中，進一步地，傳動索包括第一傳動索55及第二傳動索56，第一傳動索55的一端與控制系統(tǒng)柜I內(nèi)的動力元件連接，另一端與傳動副53的另兩個角中的一者連接，第二傳動索56的一端與傳動副53的另兩個角中的另一者連接，第二傳動索56的另一端與機械臂裝置3的端部連接。在本實施例中，第一傳動索55、傳動副53、第二傳動索56依次連接，連貫地將動力元件的動力傳遞到機械臂裝置3上，控制機械臂裝置3做出類似人的手臂的動作，移動作業(yè)對象。
[0042]在本實施例的可選方案中，進一步地，機械臂裝置3包括依次連接的第一機械臂31、第二機械臂32、尾臂33，以及支撐臂34，第一機械臂31設(shè)置在轉(zhuǎn)動柜2上，支撐臂34的一端設(shè)置在轉(zhuǎn)動柜2上，另一端設(shè)置在第二機械臂32上。在本實施例中，第一機械臂31、第二機械臂32、尾臂33依次連接，模擬人的手臂的構(gòu)造，支撐臂34對此三者的連接結(jié)構(gòu)起支撐作用，同時也隨之協(xié)調(diào)動作，完成指定的動作。
[0043]在本實施例的可選方案中，進一步地，傳動副53設(shè)置在支撐臂34上。在本實施例中，傳動副53的位置相對支撐臂34保持不變，隨支撐臂34同步移動，將第一傳動索55與第二傳動索56銜接起來。
[0044]在本實施例的可選方案中，進一步地，第二傳動索56的一端設(shè)置在傳動副53上，另一端設(shè)置在尾臂33上。在本實施例中，第二傳動索56連接在尾臂33上，使得動力傳遞到整個機械臂裝置3上。
[0045]在本實施例的可選方案中，進一步地，機械抓手裝置4包括轉(zhuǎn)盤41、吊架42及抓手43，轉(zhuǎn)盤41設(shè)置在尾臂33上，吊架42設(shè)置在轉(zhuǎn)盤41上，抓手43設(shè)置在吊架42上。在本實施例中，控制系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)盤41旋轉(zhuǎn)，使機械抓手裝置4獲得水平方向的旋轉(zhuǎn)自由度，同時控制抓手43抓取目標物件。
[0046]實施例二:
[0047]在本實施例的可選方案中，如圖1、圖2所示，本實施例提供的一種搬運碼垛伺服機械手臂，包括控制系統(tǒng)柜1、轉(zhuǎn)動柜2、機械臂裝置3、機械抓手裝置4及傳動裝置5;控制系統(tǒng)柜I上設(shè)有轉(zhuǎn)臺6，轉(zhuǎn)動柜2設(shè)置在轉(zhuǎn)臺6上，機械臂裝置3設(shè)置在轉(zhuǎn)動柜2上，機械抓手裝置4設(shè)置在機械臂裝置3上，傳動裝置5包括第一傳動軸51、第二傳動軸52及傳動索。在本實施例中，整個裝置可在水平和豎直方向上做出轉(zhuǎn)動、移動或復(fù)合運動來完成指定的動作，改變被抓持物件的位置和姿態(tài)。
[0048]區(qū)別于實施例一，傳動裝置5包括第一傳動軸51、第二傳動軸52及傳動索，直接在機械臂裝置3上設(shè)置定滑輪，傳動索經(jīng)過定滑輪，將動力傳遞到機械臂裝置3上。
[0049]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種搬運碼垛伺服機械手臂，其特征在于，包括控制系統(tǒng)柜、轉(zhuǎn)動柜、機械臂裝置、機械抓手裝置及傳動裝置;所述控制系統(tǒng)柜上設(shè)有轉(zhuǎn)臺，所述轉(zhuǎn)動柜設(shè)置在轉(zhuǎn)臺上，所述機械臂裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)動柜上，所述機械抓手裝置設(shè)置在機械臂裝置上，所述傳動裝置包括第一傳動軸、第二傳動軸、傳動副及傳動索。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的搬運碼垛伺服機械手臂，其特征在于，所述第一傳動軸穿過所述轉(zhuǎn)臺與控制系統(tǒng)柜內(nèi)的動力元件連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的搬運碼垛伺服機械手臂，其特征在于，所述第一傳動軸上設(shè)有與其相配的傳動塊，所述傳動塊同時滑動設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動柜上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的搬運碼垛伺服機械手臂，其特征在于，所述第二傳動軸設(shè)置在所述傳動塊上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的搬運碼垛伺服機械手臂，其特征在于，所述傳動副為三角形傳動副，其一個角設(shè)置在所述機械臂裝置上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的搬運碼垛伺服機械手臂，其特征在于，所述傳動索包括第一傳動索及第二傳動索，所述第一傳動索的一端與控制系統(tǒng)柜內(nèi)的動力元件連接，另一端與傳動副的另兩個角中的一者連接，所述第二傳動索的一端與傳動副的另兩個角中的另一者連接，第二傳動索的另一端與機械臂裝置的端部連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的搬運碼垛伺服機械手臂，其特征在于，所述機械臂裝置包括依次連接的第一機械臂、第二機械臂、尾臂，以及支撐臂，所述第一機械臂設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動柜上，所述支撐臂的一端設(shè)置在轉(zhuǎn)動柜上，另一端設(shè)置在所述第二機械臂上。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的搬運碼垛伺服機械手臂，其特征在于，所述傳動副設(shè)置在所述支撐臂上。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的搬運碼垛伺服機械手臂，其特征在于，所述第二傳動索的一端設(shè)置在所述傳動副上，另一端設(shè)置在尾臂上。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的搬運碼垛伺服機械手臂，其特征在于，所述機械抓手裝置包括轉(zhuǎn)盤、吊架及抓手，所述轉(zhuǎn)盤設(shè)置在所述尾臂上，所述吊架設(shè)置在轉(zhuǎn)盤上，所述抓手設(shè)置在吊架上。
【文檔編號】B25J18/04GK106002985SQ201610596869
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月26日
【發(fā)明人】黃曉峰, 肖中海, 周業(yè)榮
【申請人】青島北洋天青數(shù)聯(lián)智能股份有限公司