[发明专利]一种可旋转伸缩的打磨机械臂

说明书

本发明涉及一种可旋转伸缩的打磨机械臂，包括机械臂基座、机械臂腰部、机械臂下臂、机械臂上臂和打磨机构；机械臂上臂包括上臂固定部分、上臂伸缩部分、伸缩旋转装置；上臂固定部分包括第四步进电机、上臂后体和滚轴丝杠；第四步进电机提供伸缩旋转装置的动力；上臂伸缩部分包括伸缩杆；伸缩旋转装置包括直线电机、CRB轴承、螺纹连接栓、滑动齿轮、转动外筒、滑动滚珠、转动内筒、第一顶丝和第二顶丝；伸缩旋转装置通过直线电机带动螺纹连接栓和CRB轴承作直线运动，进而改变第四步进电机的轴、滚轴丝杠和伸缩杆三者的同步旋转状态实现伸缩和旋转的功能；本发明的机械臂实现上臂的旋转与伸缩，减小了上臂的体积和质量，提高运动稳定性。

技术领域

本发明属于打磨机械臂技术领域，涉及一种可旋转伸缩的打磨机械臂。

背景技术

打磨机器人是把生产线上用于抓取物料的夹具安装在机器人手臂上，由机器人去完成打磨作业。传统船体表面或大型铸件抛光时，操作工人需要手持电动砂轮机打磨，做好严格的防护措施，打磨耗费时间长、产品质量得不到有效保证，且作业环境较恶劣，会严重损害操作者的身心健康。

但目前传统打磨机械臂控制上臂摆动和旋转自由度的电机均安装在上臂内，造成上臂以及末端较重，导致机械臂下垂、最大负载重量下降、整体精度降低。另一方面由于关节长度不够，打磨过程中会出现奇异位形，对空间的开阔性要求较高，不够灵活，无法保证打磨头一直垂直于待抛光表面，不能满足船体等大型铸件打磨抛光的需要。另外随着机器视觉的发展，传统的机械臂需要工人结合工件形状大小单独编程，耗时耗力，而采用视觉反馈的机械臂可以提供打磨零件的表面状况数据，并做出相应的改变，是未来发展的趋势。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种可旋转伸缩的打磨机械臂。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可旋转伸缩的打磨机械臂，包括机械臂基座、机械臂腰部、机械臂下臂、机械臂上臂和打磨机构，打磨机构与机械臂上臂转动连接；

机械臂上臂包括上臂固定部分、上臂伸缩部分、伸缩旋转装置和摩擦式离合器；

上臂固定部分包括第四步进电机、上臂后体和滚轴丝杠；第四步进电机的前端盖通过螺丝固定在上臂后体的内壁上；伸缩旋转装置能够相对上臂后体做伸缩和旋转运动，第四步进电机提供伸缩旋转装置的动力；

上臂伸缩部分包括伸缩杆；

伸缩旋转装置包括直线电机、CRB轴承、螺纹连接栓、滑动齿轮、转动外筒、帮助前进的滑动滚珠、转动内筒、第一顶丝和第二顶丝；螺纹连接栓分别穿过滑动齿轮和CRB轴承上圆周均匀分布的四个通孔并通过螺纹与直线电机连接，CRB轴承一面通过螺栓与直线电机固连，另一面通过螺栓与转动外筒固连，直线电机的底部固定在上臂后体的内壁上；伸缩旋转装置通过直线电机带动螺纹连接栓和CRB轴承作直线运动，进而改变第四步进电机的轴、滚轴丝杠和伸缩杆三者的同步旋转状态实现伸缩和旋转的功能；

摩擦式离合器能够将伸缩杆的旋转和伸缩两个运动相互独立开来，互不干扰；摩擦式离合器包括内轴、杠杆、弹片、外摩擦片、内摩擦片、离合器左外壳和离合器右外壳；内轴表面有大凹槽和小凹槽，小凹槽在圆周方向上阵列分布，呈三等分，大凹槽位于两个小凹槽中间，弹片通过螺栓螺纹固定在大凹槽底部，大凹槽两侧设有圆柱金属，杠杆整体呈L形，90°夹角处设有圆孔，圆柱金属穿过圆孔；弹片位于杠杆的L形长柄下方，L形长柄穿过外摩擦片和内摩擦片的内圆，多个内摩擦片与多个外摩擦片相互间隔排列，且位于离合器左外壳和离合器右外壳的内部；

滑动齿轮的外齿与转动外筒底部的内齿相互啮合，滑动齿轮的内齿通过螺纹连接栓与内轴的外齿相啮合；滑动齿轮能够在转动外筒底部内齿与内轴的外齿之间滑动，滑动齿轮的活动范围不会超过内齿的宽度。

第四步进电机的轴穿过直线电机、CRB轴承和内轴，并通过第一顶丝顶住内轴；