[发明专利]一种多轴机械臂

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业自动化设备，更具体地说，它涉及一种多轴机械臂。

背景技术

机械臂是工业机器人的一种，它由操作机，控制器，伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制，可重复编程，能在三维空间完成多种作业的自动化生产设备。机械臂可以极大提高生产效率，稳定和提高产品质量，改善工人劳动条件，提高工业生产机械化和自动化程度，在超常温度、高压、多粉尘、高噪音以及带有放射性和污染的场合，机械臂更是可以发挥出极大的功效，可代替入从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作，完成繁重、单调的重复劳动，在焊接、喷漆、搬运等生产环节中应用极广。现有的传统机械臂结构，电机都安装在关节处，这种结构虽然简单紧凑，但应用在多关节机械臂中时，电机本身的重量成为悬臂自重的一部分，使下级关节的负荷急剧上升，同时增加悬臂的惯量，使运行稳定性降低。此外，目前市面上的多轴机械臂多采用电机+RV减速器或谐波减速器的方式传动，成本较高。公开号为CN105215986A的发明于2016年1月6日公开了一种一种多轴机械手，包括旋转座以及依次连接于旋转座的第二、三、四、五和六传动机构，第二传动机构包括机器人大臂和第二伺服电机，第三传动机构包括大臂圆管、第一机器人中臂、第二机器人中臂、第三伺服电机和第二减速器，第四传动机构包括中臂圆管、第四伺服电机和第三减速机，第五传动机构包括第一机器人小臂、安装腔、第二机器人小臂、第五伺服电机和第四减速机，第六传动机构包括旋转法兰、第六伺服电机和第五减速机。本发明采用高品质的伺服电机配合机器人专用的RV系列减速机的传动结构，实现高精度、高效率的机械传动，操作简单，结构紧凑，零部件少，故障率低，具有良好的环境适用性，保证精度和惯量。但该多轴机械手也如前所述，电机都安装在关节处，易使下级关节的负荷急剧上升，同时增加悬臂的惯量，使运行稳定性降低。

发明内容

现有的多轴机械臂上，电机一般都安装在关节处，易使下级关节的负荷急剧上升，同时增加悬臂的惯量，使运行稳定性降低，为克服这一缺陷，本发明提供了一种可减轻下级关节负荷，降低悬臂惯量，提高运行稳定性的多轴机械臂。

本发明的技术方案是：一种多轴机械臂，包括基座、肩部安装座、主臂和前臂，肩部安装座与基座转动连接，主臂与肩部安装座转动连接，前臂与主臂转动连接，前臂上设有末端安装法兰和腕部摆动关节，末端安装法兰安装于腕部摆动关节上，主臂中部设有前臂旋转关节驱动装置，主臂与前臂间通过前臂旋转关节连接，前臂旋转关节驱动装置与前臂间传动连接，前臂中部设有腕部摆动驱动装置和末端法兰旋转驱动装置，腕部摆动驱动装置与腕部摆动关节传动连接，末端法兰旋转驱动装置与末端安装法兰传动连接。前臂旋转关节驱动装置可驱动前臂相对于主臂运动，腕部摆动驱动装置驱动腕部摆动关节相对于前臂运动，末端法兰旋转驱动装置驱动末端安装法兰相对于腕部摆动关节运动。前臂旋转关节驱动装置、腕部摆动驱动装置、末端法兰旋转驱动装置都未安装在关节处，因此可克服现有常规多轴机械臂结构的缺陷，因此可减轻下级关节负荷，降低悬臂惯量，提高运行稳定性。

作为优选，肩部安装座包括安装座主体、旋转关节、旋转关节驱动装置、肩关节驱动装置和主臂旋转关节，安装座主体通过旋转关节与基座连接，主臂通过主臂旋转关节连接在安装座主体上，旋转关节驱动装置、肩关节驱动装置固设于安装座主体上，旋转关节驱动装置与旋转关节传动连接，旋转关节上连接有肩部链轮，肩部链轮同轴固定套接在旋转关节外，肩部链轮、旋转关节均固定于基座上，安装座主体与旋转关节转动连接，旋转关节驱动装置的输出端连有驱动链轮，驱动链轮与肩部链轮通过传动链条连接。本多轴机械臂的基座可直接固定在地面，也可固定在其它机架上。在旋转关节驱动装置驱动下，肩部安装座、主臂和前臂可围绕旋转关节作相对于基座的运动；在肩关节驱动装置驱动下，主臂和前臂可围绕主臂旋转关节作相对于肩部安装座的运动。

作为优选，主臂旋转关节转动连接在肩部安装座上，主臂旋转关节上固定连接有主臂链轮，主臂链轮固连在主臂上，肩关节驱动装置的输出端连有驱动同步带轮，驱动同步带轮通过传动带连接一主臂传动轮，主臂传动轮转动连接在安装座主体上，主臂传动轮的转轴上设有一主臂驱动链轮，且主臂传动轮与主臂驱动链轮传动连接，主臂驱动链轮与主臂链轮通过传动链条连接。通过这样的结构设置，可以简单的传动结构实现肩关节驱动装置对主臂的驱动，简化本多轴机械臂结构，降低造价。