[发明专利]一种单电机控制公转与自转的机械手

说明书

本发明公开了一种单电机控制公转与自转的机械手，包括驱动机构、传动机构和夹取机构；驱动机构通过传动机构驱动夹取机构；传动机构包括同步带传动单元、曲柄摆杆机构及锥齿轮组；同步带传送单元分别与驱动机构、曲柄摆杆机构相连；锥齿轮组分别与曲柄摆杆机构、夹取机构相连；曲柄摆杆机构用于夹取机构的位置转移，锥齿轮组用于夹取机构的定轴旋转。本发明通过单个电机实现机械手位置转移和定轴旋转多个动作，有效缩短运动链长度，减少空间占用率，降低机构维修成本；同步带传动单元在低载荷状态下能够保证传动准确性，不受传动距离限制，为夹取机构公转角度的调整提供了可能，当装置运动过程中出现故障时，缓解结构破坏程度，便于维修更换。

技术领域

本发明属于机械手，具体为一种单电机控制公转与自转的机械手。

背景技术

在无人自动化生产过程中，大多涉及到对产品表面的加工处理，例如产品表面LOGO图案或生产日期的打印、二维码或条形码的识别等。在诸如上述对产品的加工处理过程中，必须对产品进行搬运、翻转等操作，动作单一且劳动强度大。机械手作为自动化生产过程中的理想助力工具，可完成物料抓取、搬运、翻转、角度调整等多个动作，很大程度上替代了人工的繁琐劳动，从而实现生产的机械化和自动化，同时降低了生产及使用成本。

目前投入使用的机械手大都是通过多个电机系统来控制机械装置夹取、换向等不同的动作，导致装置结构复杂、设计周期长、造价昂贵。同时，伴随末端夹取装置的往返运动，电机的反复启停会增加铁心的发热和热损并且容易对装置带来冲击，进而降低了整体可靠性和寿命。如何解决多电机驱动带来的结构复杂问题，简化装置整体运转过程，优化机械结构运行方式，成为了亟需研究的方向。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种有效缩短运动链长度、工作效率高、灵活性强的单电机控制公转与自转的机械手。

技术方案：本发明所述的一种单电机控制公转与自转的机械手，包括驱动机构、传动机构和夹取机构；驱动机构通过传动机构驱动夹取机构；传动机构包括同步带传动单元、曲柄摆杆机构及锥齿轮组；同步带传送单元分别与驱动机构、曲柄摆杆机构相连；锥齿轮组分别与曲柄摆杆机构、夹取机构相连；曲柄摆杆机构用于夹取机构的位置转移，锥齿轮组用于夹取机构的定轴旋转。

进一步地，同步带传动单元包括主动带轮、同步带、从动带轮和从动轴，主动带轮与驱动机构相连，主动带轮通过同步带与从动带轮相连，从动带轮通过从动轴与曲柄摆杆机构相连。从动带轮通过第二轴套与从动轴相连。

进一步地，曲柄摆杆机构包括曲柄、滚子轴承、摆杆，曲柄分别与同步带传动单元、滚子轴承相连，滚子轴承随曲柄做圆周转动，同时在摆杆内滑动，带动摆杆摆动。摆杆包括互相连接的大臂、小臂，大臂上设置U型槽，小臂上设置直线轴承。摆杆为L型。

进一步地，锥齿轮组包括法兰轴、固定锥齿轮轴、固定锥齿轮、从动锥齿轮轴、从动锥齿轮和第三轴套，固定锥齿轮轴分别与固定锥齿轮、法兰轴相连，法兰轴与摆杆相连，从动锥齿轮与从动锥齿轮轴相连，固定锥齿轮与从动锥齿轮互相垂直并相啮合，从动锥齿轮轴通过直线轴承穿过小臂做定轴转动，第三轴套与从动锥齿轮轴相连。固定锥齿轮与固定架相连。

进一步地，驱动机构包括减速电机、驱动轴、联轴器，减速电机通过驱动轴与联轴器相连。驱动轴通过第一轴套与同步带传动单元的主动带轮定位锁紧，并通过滚动轴承、弹性挡圈与固定架相连。

进一步地，夹取机构包括气缸固定座、缸体、气缸滑块和夹爪，缸体分别与气缸固定座、气缸滑块相连，夹爪与气缸滑块相连，以实现夹爪的单自由度平动。