一种隔爆型多自由度机械臂的制作方法

allin2025-05-01  50


本发明涉及机械臂,具体为一种隔爆型多自由度机械臂。


背景技术:

1、随着我国工业自动化程度逐步提升,协作型工业机械手臂得到了广泛的应用。在某些潜在爆炸性危险环境中应用的此类机械手臂,为了满足防爆需求,大多采用正压保护的方式实现防爆,然而正压控制系统固有的某些缺陷,如需要持续不断的气源、成套正压设备不便移动、电气线路和高压气源管路复杂、安装和调试工作费工费时等,导致了协作机械臂的应用受到一定的局限。

2、另一方面,在隔爆环境中的机械臂,相对与其它环境具有更高的灵活性要求,因为隔爆环境下,可供操作的空间局限性更大,需要更灵敏地驱动机械臂旋转,继而运动到工作位置,而正压型防爆电动是用保持外壳内部保护气体的压力高于外部大气压力,以阻止外部爆炸性气体进入外壳的方法,进行电机的隔爆,需要朝电机外壳内充入保护气体,使电机外壳内保持应有的正压值,一般应有两个以上的供给源,这样一旦保护气体的供给源发生故障时,而又必须继续通电时,可以改换其它的供给源。所以每一个供给源都要保证供给压力和供给量,保护气体的进入口及排气的出口要设置在非危险场所内,因此对于安装环境和配套设备的使用都要求极高,而多自由度下,机械臂的电机数量一多,势必造成对应的配套供气管路以及管道密封设施增多,不但难以安装维护和使用,而且容易干涉机械臂的正常运转,反而限制了机械臂在隔爆环境下的正常自由运动。


技术实现思路

1、针对以上技术现状的介绍,本发明的目的就在于提供一种隔爆型多自由度机械臂,以六个隔爆电机的巧妙传动连接,形成多个自由度,具有极高的灵活性,且本身电机隔爆,具有本质安全性,不必配备繁杂的保护气体压力环境,适应性更广。

2、为实现上述目的,本发明采用的一种隔爆型多自由度机械臂,包括隔爆电机和与隔爆电机传动连接的末端执行机构,隔爆电机设有六个,依次是第一轴电机竖直地转动安装在一个安装底座上;第一轴电机与第二轴电机相对转动地安装在一起,且二者的转轴相互垂直;第三轴电机的转轴平行于第二轴电机的转轴且通过一根大臂固定相连,第三轴电机的转轴通过一根小臂与第四轴电机固接,第四轴电机、第五轴电机、第六轴电机顺次转动连接在一起,其中,第五轴电机的转轴同时垂直于第四轴电机和第六轴电机的转轴,所述末端执行机构安装在所述第六轴电机的转轴上。

3、进一步地,小臂的一端具有套筒部,所述套筒部同轴地固定在所述第三轴电机的转轴上。

4、进一步地,彼此相对转动的两个电机的转动安装结构为,其中一个电机的转轴转动配合地安装在一个封闭壳内,所述封闭壳固定在另一个电机的侧壁上,所述封闭壳内固定有一个齿圈,所述齿圈通过变速齿轮与所述其中一个电机的转轴上的主动齿轮传动连接;

5、所述封闭壳的外侧面还固定有若干呈﹁型的限位块,所有限位块环形阵列布置在封闭壳周围,所述其中一个电机的安装法兰的边缘位于所述限位块内,以使得电机在齿轮传动下能在所述封闭壳的侧面上转动。

6、进一步地,法兰与所述封闭壳的表面之间设有一圈滚珠。

7、进一步地,末端执行机构包括一个机械爪,所述机械爪包括同轴安装在所述第六轴电机的转轴上的安装盘、驱动盘,所述安装盘固定在第六轴电机的法兰端面上,在安装盘内环形阵列有若干沿径向布置的滑动柱,每根滑动柱通过拉簧弹性滑动安装在安装盘内,滑动柱的一端伸出安装盘之外而固定有横指杆;

8、所述驱动盘同轴地固定套接在转轴上,驱动盘上环形阵列有若干弧形孔,每个弧形孔内安装有传动销,所述传动销一端固定在所述滑动柱上,以使得驱动盘在转轴驱动下在安装盘的表面转动时,通过传动销带着所有滑动柱同步伸出/缩回安装盘内。

9、进一步地,转轴的端部具有螺纹段,螺纹段上螺纹配合有锁紧螺母,锁紧螺母通过弹性垫片与所述驱动盘轴向弹性挤压传力。

10、进一步地,传动销位于所述弧形孔的部分转动套接有一个滚筒,所述滚筒在弧形孔内与之滚动配合。

11、进一步地,横指杆的端部还连接有卡钳,卡钳朝安装盘内侧的一侧固定有摩擦垫,所述卡钳能相对所述横指杆移动。

12、进一步地,横指杆内同轴地转动安装有转动柱,所述转动柱的一端固定有螺纹柱,所述螺纹柱的自由端同轴地螺纹配合地安装在所述卡钳内;

13、所述横指杆上固定有曲臂,所述曲臂的端部固定有槽形块,所述槽形块与所述卡钳直线滑动配合,以使得转动柱转动时,卡钳在槽形块的限制下直线移动。

14、进一步地,在所述安装盘的边缘处还固定有平行于安装盘的径向的弹性伸缩连杆,所述弹性伸缩连杆的端部固定在一根弧形齿条的内侧壁上,所述弧形齿条在所述弹性伸缩连杆的弹性顶推力下,始终与所述转动柱上安装的从动齿轮啮合传动。

15、有益效果:本发明采用六个本质安全型的隔爆电机进行传动连接组装,形成多自由度,六轴电机联动,使得末端执行元件具有更强的运动执行能力;同时,还可以在不配备繁杂保护气体管路的情况下,就具有较好的隔爆性能,没有一系列管线的附属配套安装,不会干扰机械臂的正常运转,可以维持机械臂在爆炸性环境下更自由地工作。



技术特征:

1.一种隔爆型多自由度机械臂,包括隔爆电机和与隔爆电机传动连接的末端执行机构(10),其特征在于,所述隔爆电机设有六个,依次是第一轴电机(2)竖直地转动安装在一个安装底座(1)上;第一轴电机(2)与第二轴电机(3)相对转动地安装在一起,且二者的转轴(11)相互垂直;第三轴电机(5)的转轴(11)平行于第二轴电机(3)的转轴(11)且通过一根大臂(4)固定相连,第三轴电机(5)的转轴(11)通过一根小臂(6)与第四轴电机(7)固接,第四轴电机(7)、第五轴电机(8)、第六轴电机(9)顺次转动连接在一起,其中,第五轴电机(8)的转轴(11)同时垂直于第四轴电机(7)和第六轴电机(9)的转轴(11),所述末端执行机构(10)安装在所述第六轴电机(9)的转轴(11)上。

2.根据权利要求1所述的一种隔爆型多自由度机械臂,其特征在于,所述小臂(6)的一端具有套筒部,所述套筒部同轴地固定在所述第三轴电机(5)的转轴(11)上。

3.根据权利要求1所述的一种隔爆型多自由度机械臂,其特征在于,彼此相对转动的两个电机的转动安装结构为,其中一个电机的转轴(11)转动配合地安装在一个封闭壳内,所述封闭壳固定在另一个电机的侧壁上,所述封闭壳内固定有一个齿圈(14),所述齿圈(14)通过变速齿轮(13)与所述其中一个电机的转轴(11)上的主动齿轮(12)传动连接;

4.根据权利要求3所述的一种隔爆型多自由度机械臂,其特征在于,所述法兰(16)与所述封闭壳的表面之间设有一圈滚珠(17)。

5.根据权利要求1所述的一种隔爆型多自由度机械臂,其特征在于,所述末端执行机构(10)包括一个机械爪,所述机械爪包括同轴安装在所述第六轴电机(9)的转轴(11)上的安装盘(18)、驱动盘(22),所述安装盘(18)固定在第六轴电机(9)的法兰(16)端面上,在安装盘(18)内环形阵列有若干沿径向布置的滑动柱(19),每根滑动柱(19)通过拉簧(21)弹性滑动安装在安装盘(18)内,滑动柱(19)的一端伸出安装盘(18)之外而固定有横指杆(36);

6.根据权利要求5所述的一种隔爆型多自由度机械臂,其特征在于,所述转轴(11)的端部具有螺纹段,螺纹段上螺纹配合有锁紧螺母(26),锁紧螺母(26)通过弹性垫片与所述驱动盘(22)轴向弹性挤压传力。

7.根据权利要求5所述的一种隔爆型多自由度机械臂,其特征在于,所述传动销(24)位于所述弧形孔(23)的部分转动套接有一个滚筒(25),所述滚筒(25)在弧形孔(23)内与之滚动配合。

8.根据权利要求5所述的一种隔爆型多自由度机械臂,其特征在于,所述横指杆(36)的端部还连接有卡钳(33),卡钳(33)朝安装盘(18)内侧的一侧固定有摩擦垫(34),所述卡钳(33)能相对所述横指杆(36)移动。

9.根据权利要求8所述的一种隔爆型多自由度机械臂,其特征在于,所述横指杆(36)内同轴地转动安装有转动柱(20),所述转动柱(20)的一端固定有螺纹柱(31),所述螺纹柱(31)的自由端同轴地螺纹配合地安装在所述卡钳(33)内;

10.根据权利要求9所述的一种隔爆型多自由度机械臂,其特征在于,在所述安装盘(18)的边缘处还固定有平行于安装盘(18)的径向的弹性伸缩连杆(28),所述弹性伸缩连杆(28)的端部固定在一根弧形齿条(29)的内侧壁上,所述弧形齿条(29)在所述弹性伸缩连杆(28)的弹性顶推力下,始终与所述转动柱(20)上安装的从动齿轮(30)啮合传动。


技术总结
本发明公开的隔爆型多自由度机械臂属于机械臂领域,主要包括隔爆电机和与隔爆电机传动连接的末端执行机构,隔爆电机设有六个,依次是第一轴电机竖直地转动安装在一个安装底座上;第一轴电机与第二轴电机相对转动地安装在一起,且二者的转轴相互垂直;第三轴电机的转轴平行于第二轴电机的转轴且通过一根大臂固定相连,第三轴电机的转轴通过一根小臂与第四轴电机固接,第四轴电机、第五轴电机、第六轴电机顺次转动连接在一起,第五轴电机的转轴同时垂直于第四轴电机和第六轴电机的转轴,末端执行机构安装在第六轴电机的转轴上。本隔爆型多自由度机械臂结构简单可靠,具有较好的隔爆性能,且兼备极佳的灵活性,十分适合在爆炸性环境中使用。

技术研发人员:杜勇,岳婷婷,王世兴,姜鹏杰
受保护的技术使用者:苏州赛福德自动化科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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