多关节型搬运机械手制造技术

一种多关节型搬运机械手，主要由基座、立柱、电机、手臂、末端执行器等部件构成，内部设置传动轴、齿轮轴、直齿轮、锥齿轮、轴承、液压缸等零部件。该机械手既可以用于搬运炮弹，也可以作为通用机械手用于其他的工业场所，手部可以按需要配置夹持式手指、吸盘、工具或其他机构，适用范围较广。可实现腰部回转、手臂俯仰、腕部旋转等动作，可使待测炮弹按要求摆放在指定工位，也可以完成后续的吊装工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械手臂，尤其是涉及一种多关节型搬运机械手。
技术介绍
在弹药几何特征量检测过程中，炮弹的吊装以及从测量装置的上下架等过程仍需人工来完成，检测人员疲劳作业、安全系数低、检测周期长，远远不能满足现代武器试验的要求。为此，有必要设计一台能够用于搬运弹药的机械手。
技术实现思路
本专利技术提供一种多关节型搬运机械手，该机械手既可以用于搬运炮弹，也可以作为通用机械手用于其他的工业场所，手部可以按需要配置夹持式手指、吸盘、工具或其他机构，适用范围较广。该机械手可实现腰部回转、手臂俯仰、腕部旋转等动作，可使待测炮弹按要求摆放在指定工位，也可以完成后续的吊装工作。本专利技术所采用的技术方案是。本专利技术主要由基座、立柱、电机、手臂、末端执行器等部件构成，内部设置传动轴、齿轮轴、直齿轮、锥齿轮、轴承、液压缸等零部件。由于前三个关节承受的力矩较大，因此在基座和大臂的内部统一采用齿轮组减速的方式传递力矩。电机布置在大臂的后端和基座上方偏后的位置，使得机械手重心稳定，并且最大限度地减小了前一级构件受到的扭矩。立柱与主轴之间选取的是圆锥滚轴承，其他旋转机构采用的是深沟球轴承。考虑到炮弹的重量较大，在加大载重能力的同时应保证各机构稳固连接，所以本专利技术没有设置腕部俯仰这一动作。该机械手也可作为通用机械手，它适用于任务单调、重复、复杂的工作环境。所述机械手用于给弹药几何特征量检测系统的测量工位持续地放置弹药，它把地面上水平放置的炮弹竖直平稳地放置在测量工位上，检测结束后还要能将炮弹归箱装车，动作路径较为复杂、用于大批量作业、动作重复性大。其中炮弹的形状、位置、状态比较单一，但是不同型号炮弹的各参数差距较大。本专利技术明确了机械手的工作目的和工作环境以及炮弹的外形、尺寸、质量等参数后，设计该机械手由四个旋转关节和两个移动关节构成，一共六个自由度，运动形式为多关节式。该机械手的原动件采用电机和液压缸，因为电机的定位精度相比其他驱动装置较高，并且炮弹在空间能否精确地定位是由该机械手的前三个自由度决定的，所以前三个自由度采用电机驱动。又因为炮弹重量较大，所以对腕部和手部的驱动力有非常严格的要求，基于这些情况和搬运过程中的安全性，综合分析后确定采用液压缸作为该机械手后三个自由度的原动件，因为液压驱动装置载重能力强并且过载安全性好，而且液压装置的定位精度和反应速度也能满足工作要求。所述的机械手采用齿轮传动和电机驱动的方式来实现腰部的回转。基于电机额定功率和炮弹重量的实际情况，不能直接使用电机驱动主轴，本专利技术设计了二级齿轮传动机构，它可以减小电机受到的阻力矩。所述的机械手的腰部旋转机构主要由步进电机、主动齿轮轴、小齿轮、从动齿轮轴、主轴、立柱、大齿轮等零部件组成，它们构成了二级齿轮传动机构。其中主动齿轮轴和从动齿轮轴由轴承支承板支撑，主轴与大齿轮之间使用四根开槽圆柱头螺钉进行固定，主轴和立柱是由基座壳体和轴承支承板共同支撑，主轴的上方与后壳体底面之间也使用四根开槽圆柱头螺钉固定，该机械手的其他组成部分都是通过后壳体与腰部连为一体，所以，当电机通过二级齿轮传动机构将驱动扭矩传递到大齿轮，大齿轮带动主轴进行旋转，之后主轴在带动后壳体以及其他机构进行旋转，从而完成了整个机械手的回转运动。轴承安装时使用调整垫片获得0.25～0.5mm的热补偿间隙，齿轮啮合侧隙用铅丝检验，保证齿轮与齿轮之间的法向极限啮合侧隙在0.204～0.318mm范围内。所述的机械手的大臂结构较为复杂，其中大、小臂俯仰这两个自由度都是通过大臂内部的传动机构来完成的。因为电机驱动方式有易于控制、能够实现精确定位、适用于运行轨迹比较复杂的装置等特点，所以大、小臂俯仰这两个自由度的驱动设备均采用步进电机。又因为齿轮传动的效率高、占用空间较小、传动比稳定、可用于精度要求高的工作场合，固采用齿轮组作为传动机构。所述机械手的后壳体它主要由外壳、传动轴、固定大齿轮、深沟球轴承等零部件组成。后壳体是连接手臂与腰部的过渡机构，腰部回转与大臂俯仰这两个动作都必须通过后壳体的支持才能够实现。后壳体外壳底部与腰部旋转主轴通过四根开槽圆柱头螺钉固定，后壳体内部的传动轴支撑着机械手的手臂，该传动轴也是大臂俯仰自由度的旋转轴。后壳体上方设计有一个直径为150mm的通孔，以便进行装配、维修、添加润滑油等工作。所述的机械手采用活塞式液压缸来实现小臂伸缩这一自由度，中小臂的主要功能是实现手臂伸缩这一运动，该自由度扩大了机械手的工作空间，以便使机械手能将检测完毕的炮弹吊装至运输车。所述机械手的手部设计成平行四连杆机构。由于炮弹外形类似圆柱体，所以夹持器的端面设计成“V”形结构，以便实现自动定心。活塞杆与驱动摇杆用螺钉连为一体，工作时，液压缸驱动活塞杆和驱动摇杆做往返直线运动，同时驱动摇杆又带动从动摇杆和夹持器运动，从而实现了手部的抓取的动作，夹持器的开合范围可达100mm-250mm，满足炮弹的尺寸要求。静片和右缸盖，缸体和左缸盖都用螺钉进行固定连接，动片与液压缸用键联接。液压缸与盖板以及连接块相互之间用螺钉固定。当回转液压缸的两腔有压力油进入时，动片带动液压缸以及手部同时旋转，从而实现了旋转动作，保证了炮弹能够竖直地放置在测量工位。本专利技术的有益效果是：该机械手既可以用于搬运炮弹，也可以作为通用机械手用于其他的工业场所，手部可以按需要配置夹持式手指、吸盘、工具或其他机构，适用范围较广。该机械手可实现腰部回转、手臂俯仰、腕部旋转等动作，可使待测炮弹按要求摆放在指定工位，也可以完成后续的吊装工作。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的腰部机构结构图。图2是本专利技术的大臂内部结构图。图3是本专利技术的后壳体内部结构图。图4是本专利技术的小臂内部结构图。图5是本专利技术的腕部与手部结构图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，机械手的腰部旋转机构主要由步进电机1、主动齿轮轴12、小齿轮13、从动齿轮轴14、主轴18、立柱19、大齿轮21等零部件组成，它们构成了二级齿轮传动机构。其中主动齿轮轴和从动齿轮轴由轴承支承板支撑，主轴与大齿轮之间使用四根开槽圆柱头螺钉进行固定，主轴和立柱是由基座壳体和轴承支承板共同支撑，主轴的上方与后壳体底面之间也使用四根开槽圆柱头螺钉固定，该机械手的其他组成部分都是通过后壳体与腰部连为一体，所以，当电机通过二级齿轮传动机构将驱动扭矩传递到大齿轮，大齿轮带动主轴进行旋转，之后主轴在带动后壳体以及其他机构进行旋转，从而完成了整个机械手的回转运动。轴承安装时使用调整垫片获得0.25～0.5mm的热补偿间隙，齿轮啮合侧隙用铅丝检验，保证齿轮与齿轮之间的法向极限啮合侧隙在0.204～0.318mm范围内。如图2，机械手的大臂结构较为复杂，其中大、小臂俯仰这两个自由度都是通过大臂内部的传动机构来完成的。因为电机驱动方式有易于控制、能够实现精确定位、适用于运行轨迹比较复杂的装置等特点，所以大、小臂俯仰这两个自由度的驱动设备均采用步进电机。又因为齿轮传动的效率高、占用空间较小、传动比稳定、可用于精度要求高的工作场合，固采用齿轮组作为传动机构。大臂结构主要由锥齿轮37、直齿轮33、传动齿轮轴38、联轴器32等部件构成。传动系统设计成三级齿轮组减速机构，以避免电机驱动力不足的缺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多关节型搬运机械手，其特征是：主要由基座、立柱、电机、手臂、末端执行器等部件构成，内部设置传动轴、齿轮轴、直齿轮、锥齿轮、轴承、液压缸等零部件。

【技术特征摘要】
1.一种多关节型搬运机械手，其特征是：主要由基座、立柱、电机、手臂、末端执行器等部件构成，内部设置传动轴、齿轮轴、直齿轮、锥齿轮、轴承、液压缸等零部件。2.根据权利要求1所述的一种多关节型搬运机械手，其特征是：所述的机械手的电机布置在大臂的后端和基座上方偏后的位置，使得机械手重心稳定，并且最大限度地减小了前一级构件受到的扭矩。3.根据权利要求1所述的一种多关节型搬运机械手，其特征是：所述的机械手由四个旋转关节和两个移动关节构成，一共六个自由度，运动形式为多关节式。4.根据权利要求1所述的一种多关节型搬运机械手，其特征是：所述的机械手的原动件采用电机和液压缸，因为电机的定位精度相比其他驱动装置较高，并且炮弹在空间能否精确地定位是由该机械手的前三个自由度决定的，所以前三个自由度采用电机驱动。5.根据权利要求1所述的一种多关节型搬运机械手，其特征是：所述的机械手采用齿轮传动和电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桂春，
申请(专利权)人：张桂春，
类型：发明
国别省市：辽宁;21