專利名稱：與減速機(jī)構(gòu)結(jié)合為一體的工業(yè)機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的這種類型的工業(yè)機(jī)械手，包括繞著各自的鉸接軸相互鉸接在一起的多個(gè)構(gòu)件，它們有多個(gè)用于驅(qū)動該機(jī)械手的每一鉸接構(gòu)件繞著各自的鉸接軸旋轉(zhuǎn)的電機(jī)及在每個(gè)電機(jī)與相應(yīng)的驅(qū)動構(gòu)件之間連接的減速機(jī)構(gòu)，每一減速機(jī)構(gòu)包括支承一內(nèi)齒輪減速傳送件的箱體。
按照傳統(tǒng)技術(shù)，電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)相對于機(jī)構(gòu)手各種鉸接構(gòu)件的結(jié)構(gòu)是相互分開的單元，當(dāng)裝配機(jī)構(gòu)手時(shí)，這樣的單元被安裝在這些構(gòu)件上。然而，這種解決方式從制造與裝配簡單化的觀點(diǎn)來看并不完全令人滿意，因?yàn)橐坏p速機(jī)構(gòu)被安裝到相應(yīng)的支承結(jié)構(gòu)上，就特別需要進(jìn)行一些調(diào)整操作，其結(jié)果增加了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的目的是提供一種上述類型的工業(yè)機(jī)械手，它特別被生產(chǎn)用作為執(zhí)行電弧焊操作或搬運(yùn)小型物品等的小尺寸的機(jī)械手，但并不受此限制。構(gòu)成該機(jī)械手的構(gòu)件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)簡單，并且易于裝配，操作快捷。
為了達(dá)到該目的，本發(fā)明提供了如前所述類型的工業(yè)機(jī)械手，其特征在于，對于該機(jī)械手的至少一些所述的鉸接構(gòu)件來說，其各個(gè)減速機(jī)構(gòu)結(jié)合在該機(jī)構(gòu)手構(gòu)件的構(gòu)架三中，其中所述的構(gòu)架構(gòu)成減速機(jī)構(gòu)的箱體并直接支承減速機(jī)構(gòu)的齒輪傳送件。
每一所述的減速機(jī)構(gòu)都包括一輸入軸，一由相應(yīng)的鉸接構(gòu)件的構(gòu)架可旋轉(zhuǎn)支承的輸出軸和至少一對相互嚙合以便以一預(yù)定的減速比將輸入軸與輸出軸相連的直齒輪。
按照本發(fā)明機(jī)械手的另一個(gè)最佳特征，該機(jī)械手的其中一個(gè)構(gòu)件由一個(gè)其兩端部件與該機(jī)械手的另外的構(gòu)件相鉸接的臂，一固定到該臂結(jié)構(gòu)上的電機(jī)及一結(jié)合在該臂結(jié)構(gòu)中并與所述臂的每個(gè)端部相連的減速機(jī)構(gòu)構(gòu)成。
由于所述的特征，該機(jī)械手的結(jié)構(gòu)被大大地簡單化了，即僅由非常少的部件構(gòu)成。由于減速機(jī)構(gòu)的各個(gè)部件直接由該機(jī)械手的相應(yīng)構(gòu)件的構(gòu)架支承，不需要調(diào)整它們的位置，因而該機(jī)械手的裝配操作簡單而快捷。從制造簡單化和經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)，及調(diào)整簡單化和裝配簡單化的觀點(diǎn)來說，設(shè)置應(yīng)用直齒輪對的方案是最佳的(即使其它的方案也是可能的)。
本發(fā)明還可在該機(jī)械手的各個(gè)不同的部位上提供相同的減速機(jī)構(gòu)，以便在某種程度上使生產(chǎn)模件化。
在第一個(gè)實(shí)施例中，按照本發(fā)明的機(jī)構(gòu)手包括-基架，-繞著第一垂直軸線可旋轉(zhuǎn)地安裝在該基架上的支柱，-繞著第二水平軸線可旋轉(zhuǎn)地安裝在支柱上的臂，-繞著平行于第二軸線的第三軸線可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述臂上的前臂，-安裝在所述前臂的延伸部并可繞著與該前臂的縱軸線相一致的第四軸線旋轉(zhuǎn)的桿，-安裝在所述桿的端部并繞著相互垂直的第五和第六軸線鉸轉(zhuǎn)的腕部。
在第二實(shí)施例中，按照本發(fā)明的機(jī)械手包括固定支承體，一繞著第一垂直軸線旋轉(zhuǎn)地安裝在該固定支承體上的臂，一繞著同樣是垂直的，位于所述臂之下的第二軸線旋轉(zhuǎn)安裝的第二主體，一繞著第三水平軸線可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述第二主體上的平行四邊形連桿組。和一由所述平行四邊形連桿組所帶有的，繞著相互垂直的第四軸線和第五軸線鉸轉(zhuǎn)的腕部。
按照本發(fā)明的，其兩端被鉸接，構(gòu)成該機(jī)構(gòu)手一部分的所述臂即可以是按照第一實(shí)施例的機(jī)械手中連接第二和第三軸線的臂，也可以是按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的機(jī)械手中連接第一和第二軸線的臂。
按照使生產(chǎn)合理化和減少成本的模件化標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明本質(zhì)上也涉及所述的臂，它可以應(yīng)用在各種類型的機(jī)械手的生產(chǎn)中。
本發(fā)明進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將從如下結(jié)合附圖，(所給定的僅僅是非限定的實(shí)例)的描述中更加明顯。


圖1是按照本發(fā)明機(jī)械手第一實(shí)施例的立體圖，圖2是圖1所示機(jī)械手細(xì)節(jié)的局部放大斷面圖，圖3是構(gòu)成圖1所示機(jī)械手臂部的示圖，圖4是圖3中Ⅳ-Ⅳ線的剖視圖，圖5是圖1中機(jī)械手另一細(xì)節(jié)的局部放大橫斷面圖，圖6，7是圖3中臂部的前視圖和橫斷面圖，顯示了供給機(jī)械手電力的電纜通道，圖8，9是按照本發(fā)明機(jī)械手的第二實(shí)施例的側(cè)視圖和平面圖。
參看圖1，分別由1，2，3，4，5和6所顯示的弧狀箭頭代表了該機(jī)械手的六個(gè)鉸接軸線。該機(jī)械手整體由標(biāo)號7表示，它包括可使支柱9繞著垂直軸線1旋轉(zhuǎn)安裝其上的下部基座8。支柱9可旋轉(zhuǎn)地支承著繞水平軸線2轉(zhuǎn)動的臂10。臂10可旋轉(zhuǎn)地支承著繞水平軸3旋轉(zhuǎn)的前臂的結(jié)構(gòu)11。該前臂通過桿12延伸，該桿12繞著該機(jī)械手的軸線4由構(gòu)架11可旋轉(zhuǎn)地支承，軸線4與前臂11的縱軸線是一致的。桿12的端部是該機(jī)械手的腕部13，它繞著兩個(gè)相互垂直的軸線5，6鉸轉(zhuǎn)，腕部13包括一固定到桿12自由端上的主體14，一可繞著軸線5旋轉(zhuǎn)地安裝在主體14上的主體15和一繞差軸線6旋轉(zhuǎn)地安裝在主體15上的主體16。
圖2顯示了在基座8上的支柱9的旋轉(zhuǎn)安裝細(xì)節(jié)?；?具有一構(gòu)架8a(圖2僅示出部分)，它通過螺栓17固定到垂直軸18上，該軸18與軸1是相一致的。該軸18是空心的，以便形成為該機(jī)械手供電的電纜通道。軸18通過錐形滾柱軸承19，支承體20繞軸線1可旋轉(zhuǎn)地支承著，支承體20的上部通過螺栓21與支柱9的構(gòu)架相固定。此外，在支承體20之上裝有一蓋22，用于驅(qū)動支柱9繞著軸線1旋轉(zhuǎn)的電機(jī)23固定到該蓋22上。蓋22與支承體20一起共同確定了一個(gè)含有減速傳送件的封閉腔室24，該減速傳送件將電機(jī)23的軸與軸18相連。因此，支承體20以及蓋22確定了與該機(jī)械手為一體結(jié)構(gòu)的減速機(jī)構(gòu)的箱體。該減速機(jī)械的輸入軸是電機(jī)23的軸(由23a表示)，輸出軸是軸18。由于軸18是固定的，因此，電機(jī)23的轉(zhuǎn)動會使安裝其上的整個(gè)結(jié)構(gòu)包括支承體20，蓋22和支柱9繞軸18旋轉(zhuǎn)。更詳細(xì)地說，電機(jī)23的軸23a具有一直齒小齒輪25，該小齒輪與同樣是直齒輪的齒輪26相嚙合。齒輪26安裝在軸27上，該軸27通過滾柱軸承28可自由旋轉(zhuǎn)地安裝在由螺栓29將其固定到支承體20上的支承結(jié)構(gòu)件上。軸27也帶有一個(gè)直齒小齒輪30，該小齒輪30與由螺栓32固定到軸18上的直齒輪31相嚙合。因此，電機(jī)23的軸23a與軸18就通過具有雙減速作用的兩對齒輪而相互連接。
圖3，4顯示了圖1中機(jī)械手的臂10，其兩端具有兩個(gè)分別用于驅(qū)動臂10繞著軸線2旋轉(zhuǎn)及前臂11繞著軸線3旋轉(zhuǎn)的、與該機(jī)械手結(jié)合為一體結(jié)構(gòu)的減速機(jī)構(gòu)。臂10具有一通過鑄造，例如由輕合金或鋼鑄造而成的主體33，該主體通過錐形滾柱軸承34可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸35上，軸35的軸線與軸線2相一致，并且該軸35由螺栓36而固定到支柱9的構(gòu)架上。在主體33的下部設(shè)有其上通過螺栓38固定有電機(jī)39的蓋37，該電機(jī)使臂10繞著軸線2旋轉(zhuǎn)。同樣在這種情況下，臂10的構(gòu)架33，連同蓋37一起確定了一減速機(jī)構(gòu)的箱體，該減速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)部件直接通過所述的構(gòu)件支承;并將電機(jī)39的軸與軸35相連，這種情況通過了三級逐次的減速。同樣在這種情況下，軸35是空心的，以便形成供給該機(jī)械手電力的電纜通道，在對圖6，7的描述中將更清楚地看到該結(jié)構(gòu)。此外，也是在這種情況下，由于軸35固定到支柱9的構(gòu)架上，電機(jī)39的驅(qū)動使臂10的整個(gè)結(jié)構(gòu)繞著軸線2旋轉(zhuǎn)。
更詳細(xì)地說，電機(jī)39的軸39a具有一起齒小齒輪40，該小齒輪40與同小齒輪42同軸的齒輪41(圖3)相嚙合。小齒輪42與和小齒輪44同軸的齒輪43相嚙合。小齒輪44與裝在軸35上的齒輪45相嚙合。因此，該三對齒輪40，41;42，43和44，45在將電機(jī)39旋轉(zhuǎn)傳送給攜帶該電機(jī)的圍繞著旋轉(zhuǎn)軸線2的構(gòu)架33的過程中提供三級減速。
在臂10的相反端，構(gòu)架33借助于錐形滾柱軸承46圍繞著軸線3可旋轉(zhuǎn)地支承著軸47，該軸也是空心的，以便使該機(jī)械手的供電電纜通過。該軸47用螺栓48將其固定到前臂的結(jié)構(gòu)架11的法蘭盤49上。在臂10的主體33的該部分上安裝有一蓋50，該蓋與臂33一起確定了另一減速機(jī)構(gòu)的箱體，該減速機(jī)構(gòu)將由螺栓52將其固定到蓋50上的電機(jī)51的軸與軸47相連。在這種情況下，電機(jī)51的軸51a帶有與齒輪54相嚙合的子齒輪53，齒輪54與小齒輪55同軸，小齒輪55與裝在軸47上的齒輪56相嚙合。
從以上描述中能清楚地看到，臂10具有一將兩個(gè)減速機(jī)構(gòu)結(jié)合為一整體的構(gòu)架，該兩個(gè)減速機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動繞著兩個(gè)軸線2，3的旋轉(zhuǎn)并且它們直接與該臂本身相連接。圖5顯示了固定到軸47上并帶有前臂的構(gòu)架11的法蘭盤49的細(xì)節(jié)。構(gòu)架11通過球軸承57繞著軸線4可旋轉(zhuǎn)地支承著桿12，桿12繞著軸線4的旋轉(zhuǎn)由電機(jī)58帶動，該電機(jī)通過螺栓59固定到構(gòu)架11上，并通過減速機(jī)構(gòu)與桿12桿連減速機(jī)構(gòu)的箱體由構(gòu)架11本身所構(gòu)成。該減速機(jī)構(gòu)箱體具有基本上圓柱形的輪廓(圖1)，并具有關(guān)閉構(gòu)架11一端腔室的蓋60。
詳細(xì)地說，電機(jī)58的輸出軸61帶有一與齒輪63相嚙合的小齒輪62，齒輪63與小齒輪64同軸，小齒輪64與安裝在桿12上的齒輪65旋轉(zhuǎn)嚙合。因此，后者經(jīng)過雙減速由電機(jī)58驅(qū)動。
參看圖1，最后的腕部13包括用于驅(qū)動構(gòu)件15，16繞著軸線5，6旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)電機(jī)66，67，構(gòu)件15的旋轉(zhuǎn)由在構(gòu)件14內(nèi)與其結(jié)合為一體的(未顯示)且基本上與和構(gòu)件11相結(jié)合的減速機(jī)構(gòu)相同的減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動。而該減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動構(gòu)件16是一個(gè)傳統(tǒng)類型的機(jī)構(gòu)，由于該腕部的結(jié)構(gòu)尺寸非常小，所以該機(jī)構(gòu)并不與該結(jié)構(gòu)作成整體。因此，由于該減速機(jī)構(gòu)可以是任何公知的類型，故其結(jié)構(gòu)并不在此示出。然而，很明顯，與該機(jī)構(gòu)手的軸線6相結(jié)合的減速機(jī)構(gòu)也可被結(jié)合在該機(jī)械手本身的結(jié)構(gòu)中。
正如前述的那樣，上述的機(jī)械手特別適于被提供用作執(zhí)行電弧焊操作或用于搬運(yùn)相當(dāng)輕的物品。在由本申請人所做出的一個(gè)實(shí)施例中，所提供的上述類型的小機(jī)構(gòu)手有8公斤的帶載能力。
圖6，7示出了已經(jīng)描述過的構(gòu)件，并顯示了為使該機(jī)械手的供電電纜通過而設(shè)置的空心軸的效用。
從以上描述中可以清楚地看出，按照本發(fā)明的機(jī)械手具有結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)件數(shù)目少的特征。該機(jī)械手的各個(gè)減速機(jī)構(gòu)沒有形成分開的機(jī)構(gòu)，而是完全結(jié)合在該機(jī)械手的結(jié)構(gòu)中，除了最大限度地減少零件數(shù)目之外，還顯著地簡化了裝配和調(diào)整該機(jī)械手的操作，省去了傳統(tǒng)的機(jī)械手通常所需進(jìn)行的調(diào)整操作。
圖8，9顯示了具有相同原理的該機(jī)械手的第二個(gè)實(shí)施例。該機(jī)械手整體由標(biāo)號70表示，它包括繞著垂直軸線1可旋轉(zhuǎn)地支承著臂10的固定體71，臂10與圖1所示的臂10具有相同的結(jié)構(gòu)，它帶有兩個(gè)類似的電機(jī)39，51及與其端部結(jié)合為整體的相應(yīng)的減速機(jī)構(gòu)。臂10繞著垂直軸線2旋轉(zhuǎn)地支承著一安裝于臂10之下的主體72。該旋轉(zhuǎn)主體72繞著軸線3旋轉(zhuǎn)地支承著桿73，桿73與另一個(gè)桿74構(gòu)成平行四邊形連桿組75。桿74繞著平行于軸線3的軸線76鉸接到主體72上。該兩個(gè)桿73，74在77，78處與帶有腕部80的臂79相鉸接，腕部80包括第一主體81，繞著垂直軸4可旋轉(zhuǎn)地安裝于主體81之下的第二主體82及繞著水平軸線5可旋轉(zhuǎn)地安裝在主體82上的法蘭盤83。
如上所示，與軸線1，2相對應(yīng)的減速機(jī)構(gòu)被結(jié)合在臂10的結(jié)構(gòu)中，由于該結(jié)構(gòu)與圖1所示機(jī)構(gòu)手的臂10的結(jié)構(gòu)相同，在此不再敘述。
該臂即可用于制造圖1中的機(jī)械手，也可用于制造圖8中的機(jī)械手，它具有在生產(chǎn)中模件化和合理化的優(yōu)點(diǎn)。還是在圖8所示機(jī)械手的情況下，減速機(jī)構(gòu)結(jié)合在臂10的結(jié)構(gòu)中使得制造簡單，并且非常易于裝配。
平行四邊形連桿組75繞著軸線3的轉(zhuǎn)動通過電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)72a(圖9)驅(qū)動，而構(gòu)件82，83繞著軸線4，5的轉(zhuǎn)動由電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)80a，80b(圖8)控制。由于上述機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)可以是任何公知的類型，其本質(zhì)并不在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，因而這些細(xì)節(jié)不在此描述及在除圖中顯示。此外，將這些細(xì)節(jié)從除圖中刪除會使本發(fā)明更容易理解。圖8中虛線A示出了機(jī)械手腕部可到達(dá)的區(qū)域線。虛線8示出了腕部的一個(gè)可替換的安裝位置，在此，軸線4是水平的，而軸線5是垂直的。
很顯然，在保持本發(fā)明相同原理的同時(shí)，相對僅用例子加以描述和圖示的情況可以在很寬的范圍內(nèi)改變結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和實(shí)施例，而并不超出本發(fā)明的范圍。例如，減速機(jī)構(gòu)中的齒輪也可以不是直線齒輪。
權(quán)利要求
1.工業(yè)機(jī)械手，包括多個(gè)繞著各自的鉸接軸線(1-6)相互鉸接的構(gòu)件(8，9，10，11，12；71，10，72)，它們具有多個(gè)用于驅(qū)動該機(jī)械手的每個(gè)鉸接構(gòu)件繞著各自的鉸接軸線(1-6)旋轉(zhuǎn)的電機(jī)(23，39，51，58)及設(shè)置在每個(gè)電機(jī)及相應(yīng)的驅(qū)動構(gòu)件之間并內(nèi)連它們的減速機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)減速機(jī)構(gòu)包括一支承內(nèi)齒輪減速傳送件的箱體。其特征在于，對于至少一些所述的該機(jī)械手的鉸接構(gòu)件(8，9，10，11，14，71，10，72)來說，相應(yīng)的減速機(jī)構(gòu)與該機(jī)械手構(gòu)件結(jié)構(gòu)架結(jié)合為一體，所述的構(gòu)架構(gòu)成了減速機(jī)構(gòu)的箱體并支承著減速機(jī)構(gòu)的齒輪傳送件。
2.按照權(quán)利要求1所述的機(jī)械手，其特征在于每一所述的減速機(jī)構(gòu)包括一輸入軸(23a，39a，51a，61)，一可旋轉(zhuǎn)地安裝在相應(yīng)的鉸接構(gòu)件(20，33，11)的構(gòu)架內(nèi)的輸出軸(18，35，47，12)，和至少一對相互嚙合用于以預(yù)定的減速率將輸入軸與輸出軸相連的直齒輪。
3.按照權(quán)利要求2所述的機(jī)械手，其特征在于，每一減速機(jī)構(gòu)包括至少兩對齒輪。
4.按照權(quán)利要求3所述的機(jī)械手，其特征在于，該機(jī)械手的其中一個(gè)鉸接構(gòu)件是具有兩個(gè)端部與該機(jī)械手的另一些構(gòu)件(9，11，71，72)鉸接的臂(10)，并且所述臂(10)的每一個(gè)端部與固定到該臂(10)的構(gòu)架(33)中的電機(jī)(39，51)相連，減速機(jī)構(gòu)(40-45)與該臂的構(gòu)架結(jié)合為一體。
5.按照權(quán)利要求4所述的機(jī)械手，其特征在于所述的機(jī)械手包括一基座(8)，一繞著第一垂直軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在基座(8)上的支柱(9)，一繞著第二水平軸線(2)可旋轉(zhuǎn)地安裝在支柱(9)上的臂(10)，一可繞著，平行于所述第二軸線(2)的第三軸線(3)旋轉(zhuǎn)地安裝在臂(10)上的前臂(11)，一安裝在前臂(11)的延伸部且可繞著與該前臂(11)的縱軸一致的第四軸線(4)旋轉(zhuǎn)的桿(12)，和一安裝到桿(12)的端部且繞著相互垂直的第五和第六軸線(5，6)鉸轉(zhuǎn)的腕部。
6.按照權(quán)利要求4所述的機(jī)械手，其特征在于所述的機(jī)械手包括一固定體(71)，一可繞著第一垂直軸線(1)旋轉(zhuǎn)地安裝在所述固定體(71)上的臂(10)，一位于臂(10)之下、繞著第二垂直軸(2)旋轉(zhuǎn)安裝在主體(72)，一繞著第三水平軸(3)可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述旋轉(zhuǎn)主體(72)上的平行四邊形連桿組(75)，及一由所述平行四邊形連桿組(75)所攜帶的并繞著相互垂直的兩個(gè)(4，5)鉸轉(zhuǎn)的腕部(80)。
7.機(jī)械手的鉸接臂，具有可與機(jī)械手的，另外的構(gòu)件相互鉸接的兩個(gè)端部，其特征在于所述臂的每一端都設(shè)有一電機(jī)(39，51)及與電機(jī)相連并結(jié)合在所述臂(10)的構(gòu)架中的減速機(jī)構(gòu)，所述的構(gòu)架(33)構(gòu)成了所述兩個(gè)減速機(jī)構(gòu)的箱體，每一個(gè)減速機(jī)構(gòu)包括至少一對齒輪。
全文摘要
一種工業(yè)機(jī)械手(7)，它具有多個(gè)相互鉸接在一起的構(gòu)件(8—12)，它的旋轉(zhuǎn)通過相應(yīng)的電機(jī)(23，39，51)借助于結(jié)合在這些構(gòu)件(8—12)的構(gòu)架中的減速機(jī)構(gòu)而驅(qū)動。
文檔編號B25J17/00GK1112474SQ9412077
公開日1995年11月29日 申請日期1994年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月17日
發(fā)明者E·莫列蒂 申請人:康茂股份公司