一種旋轉適配器及具有該旋轉適配器的機械手的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于工業機器人領域，具體涉及一種旋轉適配器及具有該旋轉適配器的機械手。所述機械手包括第一機械臂、第二機械臂、第一諧波齒輪、第一驅動馬達以及旋轉適配器，第一諧波齒輪的波發生器與第一驅動馬達的輸出軸直接連接，旋轉適配器的上連接板與第二機械臂下端固定連接，下連接板與第一諧波齒輪的柔輪固定連接。通過將驅動馬達的輸出軸與對應的諧波齒輪的波發生器直接連接，諧波齒輪又直接驅動對應的機械臂，使得機械臂可在驅動馬達停止停止的瞬間定位，有效的提高了機械手的定位精度，減小了機械手的體積及負載，提高了機械手的靈敏度；旋轉適配器的設置，不僅為驅動馬達的布線提供了便利的通道，也使得整個機械手的外觀更加整潔美觀。
【專利說明】
一種旋轉適配器及具有該旋轉適配器的機械手
技術領域
[0001]本實用新型屬于工業機器人領域，具體涉及一種旋轉適配器及具有該旋轉適配器的機械手。【背景技術】
[0002]工業機器人現在廣泛應用于各種工業，例如取/放零件，例如應用于塑膠行業，或者裝配或者包裝或者燒焊，或者噴油，或者其他操作工序，例如半導體行業和汽車制造業。
[0003]其中一種普遍的工業機器人是六軸機械手。簡要地說，一臺機器人擁有六只機械手臂。那意味著它能夠在六條不同的軸上旋轉。每一節機械手臂由一只伺服馬達驅動。機器人由程序控制執行不同的任務，例如裝配工序或印刷工序，或燒焊工序，或包裝工序或其他工序的取/放零件。外部的零件或工具，例如鉗子，或電焊槍，或吸盤能夠添加到機器人第六節手臂上執行上述中的那些任務。
[0004]六軸機械手的每一節手臂都是獨立地由減速齒輪間接地連接到伺服馬達。電機軸先連接到一個齒輪，然后通過一條塑膠或橡膠同步齒形帶連接到與諧波齒輪的驅動齒輪的連接另一個齒輪。每一節手臂可以在水平方向或者在常量方向進行不同角度旋轉。
[0005]這種機器人通常出現兩種問題。第一，機械手停留位置不準確，定位精度低。簡單地說，在實踐中會發現當一臺機器人手臂移動到它預先設定的動作終點時，齒輪互相嚙合， 馬達將立刻停到精確的位置上，但是下一節運動手臂卻不能由連接的齒形帶停到精確的位置上。由于在同步齒形帶上的塑膠輪齒與皮帶輪上的金屬輪齒之間可能存在間隙，或者， 在一端被馬達停止，另一端被傳動齒輪和工作負重往上拉的時候，皮帶會被拉伸，從而導致下一關節手臂不能停留在準確的位置上。同步齒形帶和皮帶出現上述情況，導致機器人手臂停留在不準確的位置上時，會影響到機器人的動作的準確性。同時，齒形帶上施加張力和伸縮皮帶的老化同樣也會影響手臂停留位置的準確性。
[0006]第二，機械手臂的體積大，靈敏度低；同時，由于對馬達、諧波齒輪、同步齒形帶等的制造精度和安裝精度要求高，使得生產成本提高。為了方便布線，現有機械手臂的馬達和諧波齒輪需要分開安裝，然后使用同步齒形帶連接等連接。以保證前端馬達的電線可以穿過后端手臂的諧波齒輪中心孔，然后連接到位于底部的第一節手臂外殼上的控制面板。馬達和諧波齒輪分開安裝，并使用同步齒形帶連接馬達和諧波齒輪，使得機械手臂的整體結構復雜而龐大。而馬達、諧波齒輪、同步齒形帶等部件的安裝，需要高精度的制造工藝，使得制造成本大大提尚。【實用新型內容】
[0007]本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種旋轉適配器及具有該旋轉適配器的機械手，已解決現有機械手的停留位置不準確，體積大，靈敏度低，生廣成本尚等缺陷。
[0008]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種旋轉適配器，包括上連接板、下連接板以及連接所述上連接板和下連接板的連接件，且所述上連接板、下連接板與連接件之間形成過線空隙，所述上連接板上設有與所述過線空隙相連通的過線通孔。
[0009]本實用新型的更進一步優選方案是:所述下連接板上設有過線通孔，所述連接件包括至少兩根連接柱，所述連接柱的兩端分別與所述上連接板和下連接板固定連接。
[0010]本實用新型的更進一步優選方案是:所述上連接板、下連接板及連接件均由金屬或碳纖材料制成。
[0011]本實用新型解決其技術問題所采用的另一技術方案是:一種機械手，至少包括設有控制面板的第一機械臂、第二機械臂、第一諧波齒輪以及安裝于所述第一機械臂內的第一驅動馬達，所述第一諧波齒輪的波發生器與第一驅動馬達的輸出軸直接連接，該機械手還包括旋轉適配器，旋轉適配器的上連接板與所述第二機械臂下端固定連接，下連接板與第一諧波齒輪的柔輪固定連接。
[0012]本實用新型的更進一步優選方案是:所述第一機械臂內設有第一安裝腔，所述第一驅動馬達及第一諧波齒輪的剛輪通過一法蘭與所述第一安裝腔固定安裝。
[0013]本實用新型的更進一步優選方案是:還包括第三機械臂，該第三機械臂的下端與一旋轉適配器的上連接板固定連接;所述第二機械臂上設有第二諧波齒輪及第二驅動馬達，所述第二諧波齒輪的波發生器與第二驅動馬達的輸出軸直接連接，所述第二諧波齒輪的柔輪與第三機械臂下端的旋轉適配器的下連接板固定連接。
[0014]本實用新型的更進一步優選方案是:所述第二驅動馬達的電源線穿過與第一諧波齒輪連接的旋轉適配器的上連接板的過線通孔和過線空隙與所述控制面板相連接。
[0015]本實用新型的更進一步優選方案是:所述第二機械臂上設有第二安裝腔，所述第二驅動馬達及第二諧波齒輪的剛輪通過一法蘭與所述第二安裝腔固定安裝。
[0016]本實用新型的更進一步優選方案是:還包括第四機械臂，該第四機械臂內設有第三驅動馬達及第三諧波齒輪，所述第三諧波齒輪的波發生器與所述第三驅動馬達的輸出軸直接連接，所述第三諧波齒輪的柔輪通過一旋轉適配器與所述第三機械臂的上端固定連接。
[0017]本實用新型的更進一步優選方案是:所述第三機械臂包括一空心腔，所述第三驅動馬達的電源線依次穿過與第三機械臂上端連接的旋轉適配器的過線空隙、上連接板的過線通孔、第三機械臂的空心腔、與第一諧波齒輪連接的旋轉適配器的上連接板的過線通孔及過線空隙，與所述控制面板相連接。
[0018]本實用新型的更進一步優選方案是:所述第四機械臂上設有第三安裝腔，所述第三驅動馬達及第三諧波齒輪的剛輪通過一法蘭與所述第三安裝腔固定安裝。
[0019]本實用新型的更進一步優選方案是:還包括第五機械臂;所述第四機械臂上還設有第四諧波齒輪及第四驅動馬達，所述第四諧波齒輪的波發生器與所述第四驅動馬達的輸出軸直接連接;所述第五機械臂通過一旋轉適配器與第四諧波齒輪的柔輪固定連接。
[0020]本實用新型的更進一步優選方案是:所述第四驅動馬達的電源線沿第三驅動馬達電源線相同的路徑與所述控制面板相連接。
[0021]本實用新型的更進一步優選方案是:所述第五機械臂包括罩設于所述第四諧波齒輪外部的外殼以及向外伸出的連接部。
[0022]本實用新型的更進一步優選方案是:所述第四機械臂上還設有第四安裝腔，所述第四驅動馬達及第四諧波齒輪的剛輪通過一法蘭與所述第四安裝腔固定安裝。
[0023]本實用新型的更進一步優選方案是:還包括第六機械臂，該第六機械臂的一端與所述第五機械臂的連接部轉動連接。
[0024]本實用新型的更進一步優選方案是:所述第六機械臂內設有第五諧波齒輪及第五驅動馬達，該第五驅動馬達與第六機械臂與第五機械臂的連接部轉動連接的轉動軸線同軸安裝，且其輸出軸所述第五諧波齒輪的波發生器直接連接，所述第五諧波齒輪的剛輪與所述連接部固定連接。
[0025]本實用新型的更進一步優選方案是:所述第六機械臂的另一端設有第六驅動馬達及第六諧波齒輪，所述第六諧波齒輪的波發生器與第六驅動馬達的輸出軸直接連接，其鋼輪與所述第六機械臂固定連接。
[0026]本實用新型的有益效果在于，通過將各驅動馬達的輸出軸與對應的諧波齒輪的波發生器直接連接，各諧波齒輪又直接驅動對應的機械臂，從而使得各機械臂可在各驅動馬達停止停止的瞬間定位，有效的提高了機械手的定位精度，而驅動馬達的輸出軸與對應的諧波齒輪的波發生器直接連接也有效的減小了機械手的體積及負載，提高了機械手的靈敏度;而設置在對應位置上旋轉適配器，為驅動馬達的布線提供了便利的通道，使得整個機械手的外觀更加整潔美觀。【附圖說明】
[0027]下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0028]圖1是本實用新型實施例一的旋轉適配器立體結構示意圖；
[0029]圖2-圖4是本實用新型實施例二的不同形狀的旋轉適配器立體結構示意圖；
[0030]圖5是本實用新型的機械手的立體結構意圖；[0031 ]圖6是本實用新型的機械手的局部剖面結構示意圖；
[0032]圖7是本實用新型的機械手的結構示意圖；
[0033]圖8是本實用新型機械手的第一機械臂位置爆炸結構意圖；
[0034]圖9是本實用新型機械手的第一機械臂位置內部結構示意圖；[〇〇35]圖10是圖5中A部位局部放大示意圖；
[0036]圖11是圖5中B部位局部放大示意圖。【具體實施方式】
[0037]現結合附圖，對本實用新型的較佳實施例作詳細說明。[〇〇38] 實施例一
[0039]如圖1所示，本實施例的旋轉適配器1，包括上連接板11、下連接板12以及連接所述上連接板11和下連接板12的連接件13，且所述上連接板11、下連接板12與連接件13之間形成過線間隙14,所述上連接板11上設有與所述過線間隙14相連通的過線通孔15。該旋轉適配器1用于安裝在兩可相對轉動的機械臂之間，所述上連接板11用于連接一個機械臂，所述下連接板12用于和另一機械臂內的諧波齒輪固定連接。而所述過線通孔15及過線間隙14則為驅動馬達或其它部件的布線提供了便利的通道。所述下連接板12上設有過線通孔15,所述連接件13包括至少兩根連接柱，所述連接柱的兩端分別與所述上連接板11和下連接板12固定連接。本實施例中，所述連接柱為三根，并互成120度角均勻分布于所述上連接板11與下連接板12之間，互成120度角均勻分布的連接柱兩兩之間形成一較大過線間隙14,當所述旋轉適配器1隨機械臂轉動時，布置于所述過線間隙14及過線通孔15內的線(電源線或其它線)可在接近于120度的范圍內不被牽動，從而有效的提高了工作的可靠性。進一步地，在所述下連接板12上設置過線通孔15后，所述下連接板12形成與上連接板11 一致的結構，在機械手的裝配過程中，可不考慮旋轉適配器1的正反向，有利于提高裝配效率。所述上連接板11、下連接板12及連接件13均由金屬或碳纖材料制成。
[0040]實施例二
[0041]如圖2-4所示，所述旋轉適配器1的的上連接板11和下連接板12不限定為實施例一所示的圓環形狀，其也可為圖三角形、正多邊形或其它形狀。所述連接件13也不限定為實施例一所示的連接柱，其也可為設置于上連接板11與下連接板12之間不完全封閉的連接臂， 或其它設有用于走線的孔位(即過線間隙14)的連接件13。[〇〇42] 實施例三
[0043]如圖5-8所示，本實施例的機械手，至少包括設有控制面板21的第一機械臂2、第二機械臂3、第一諧波齒輪22以及安裝于所述第一機械臂2內的第一驅動馬達23,所述第一諧波齒輪22的波發生器與第一驅動馬達23的輸出軸直接連接，該機械手還包括實施例一或二中任意一種旋轉適配器1，旋轉適配器1的上連接板11與所述第二機械臂3下端固定連接，下連接板12與第一諧波齒輪22的柔輪固定連接。當然，諧波齒輪的柔輪或剛輪均可作為輸出輪，而充當非輸出輪的剛輪或柔輪則與安裝對應驅動馬達的機械臂直接或間接固定連接。 所述第二機械臂3上可設置鉗子、電焊槍或吸盤等外部工具，也可設置另一機械臂。所述旋轉適配器1的設置，使得所述第一機械臂2的內部空間與第二機械臂3的內部空間通過所述過線間隙14及過線通孔15相互導通，從而為鉗子、電焊槍、吸盤等外部工具或設置在所述第二機械臂3上的另一機械臂提供一個布線的通道。進一步地，所述第一機械臂2內設有第一安裝腔24,所述第一驅動馬達23及第一諧波齒輪22的剛輪通過一法蘭8與所述第一安裝腔 24固定安裝。所述第一安裝腔24的設置可為所述第一驅動馬達23及第一諧波齒輪22的安裝提供導向，降低該機械手組裝過程中對工作人員組裝經驗的要求，有利于提高裝配效率，降低生產成本。
[0044]實施例四[〇〇45]如圖5-10所示，本實施例的機械手在實施例三的基礎上增加了一個第三機械臂4， 所述第三機械臂4的下端與一旋轉適配器1的上連接板11固定連接;并在所述第二機械臂3 上設有第二諧波齒輪31及第二驅動馬達32,所述第二諧波齒輪31的波發生器與第二驅動馬達32的輸出軸直接連接，所述第二諧波齒輪31的柔輪與第三機械臂4下端的旋轉適配器1的下連接板12固定連接。優選的，所述第二驅動馬達32垂直于所述第一驅動馬達23安裝。所述第三機械臂4上可設置鉗子、電焊槍或吸盤等外部工具，也可設置另一機械臂。所述第二驅動馬達32的電源線穿過與第一諧波齒輪22連接的旋轉適配器1的過線通孔15和過線間隙14 與所述控制面板21相連接。進一步地，所述第二機械臂3上設有第二安裝腔33,所述第二驅動馬達32及第二諧波齒輪31的剛輪通過一法蘭8與所述第二安裝腔33固定安裝。所述第二安裝腔33的作用與第一安裝腔24的作用相同，此處不再贅述。
[0046] 實施例五
[0047]如圖5-11所示，本實施例的機械手在實施例四的基礎上增加了一個第四機械臂5， 該第四機械臂5內設有第三驅動馬達51及第三諧波齒輪52,所述第三諧波齒輪52的波發生器與所述第三驅動馬達51的輸出軸直接連接，所述第三諧波齒輪52的柔輪通過一旋轉適配器1與所述第三機械臂4的上端固定連接。優選的，所述第三驅動馬達51垂直于所述第二驅動馬達32安裝。為方便布線，所述第三機械臂4包括一空心腔41，所述第三驅動馬達51的電源線依次穿過與第三機械臂4上端連接的旋轉適配器1的過線間隙14、上連接板11的過線通孔15、第三機械臂4的空心腔41、與第一諧波齒輪22連接的旋轉適配器1的上連接板11的過線通孔15及過線間隙14,與所述控制面板21相連接。進一步地，所述第四機械臂5上設有第三安裝腔53,所述第三驅動馬達51及第三諧波齒輪52的剛輪通過一法蘭8與所述第三安裝腔53固定安裝。所述第三安裝腔53的作用與第一安裝腔24的作用相同，此處不再贅述。 [〇〇48]實施例六
[0049]如圖5-11所示，本實施例的機械手在實施例五的基礎上增加了一個第五機械臂6; 所述第四機械臂5上還設有第四諧波齒輪54及第四驅動馬達55,所述第四諧波齒輪54的波發生器與所述第四驅動馬達55的輸出軸直接連接;所述第五機械臂6通過一旋轉適配器1與第四諧波齒輪54的柔輪固定連接。優選的，所述第四驅動馬達55垂直于所述第三驅動馬達 51安裝。所述第四驅動馬達55的電源線沿第三驅動馬達51電源線相同的路徑與所述控制面板21相連接。所述第五機械臂6包括罩設于所述第四諧波齒輪54外部的外殼61以及向外伸出的連接部62。所述第四機械臂5上還設有與所述第四驅動馬達55相適應的第四安裝腔56， 所述第四驅動馬達55及第四諧波齒輪54的剛輪通過一法蘭8與所述第四安裝腔56固定安裝。進一步地，本實施例的機械手還包括第六機械臂7,該第六機械臂7的一端與所述第五機械臂6的連接部62轉動連接。所述第六機械臂7內設有第五諧波齒輪71及第五驅動馬達72， 該第五驅動馬達72與第六機械臂7與第五機械臂6的連接部轉動連接的轉動軸線同軸安裝， 且其輸出軸與所述第五諧波齒輪71的波發生器直接連接，所述第五諧波齒輪71的剛輪與所述連接部固定連接。優選的，所述第五驅動馬達72垂直于所述第四驅動馬達55安裝。所述第六機械臂7的另一端設有第六驅動馬達73及第六諧波齒輪74,所述第六諧波齒輪74的波發生器與第六驅動馬達73的輸出軸直接連接，其鋼輪與所述第六機械臂7固定連接。優選的，所述第六驅動馬達73垂直于所述第五驅動馬達72安裝。所述第六諧波齒輪74的柔輪則用于安裝鉗子、電焊槍、吸盤等外部工具，以完成如裝配工序或印刷工序，或燒焊工序，或包裝工序或其他工序的取/放零件等工作。本實施例的機械手為六軸機械手，由于其每一節機械臂均直接通過一諧波齒輪與驅動馬達相連接，使得該六軸機械手的定位精度相對于通過傳統機械手(皮帶傳動或齒輪組傳動)的定位精度大大提高，也減小了機械手的體積及自身負載，提高了靈敏度。設置的各旋轉設配器則使得相應驅動馬達的電源線可從該機械手的內部連接到控制面板21;同時，設置旋轉設配器后電源線無需從諧波齒輪的中間穿過，因此可采用體積更小(或者說是直徑更小)的諧波齒輪，也有利于減小機械手的體積及自身負載，挺高靈敏度。
[0050]需要說明的是，各驅動馬達的電源線等在相關附圖中均采用標號9表示。
[0051]應當理解的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制，對本領域技術人員來說，可以對上述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而所有這些修改和替換，都應屬于本實用新型所附權利要求的保護范圍。
【主權項】
1.一種旋轉適配器，其特征在于:包括上連接板、下連接板以及連接所述上連接板和下 連接板的連接件，且所述上連接板、下連接板與連接件之間形成過線空隙，所述上連接板上 設有與所述過線空隙相連通的過線通孔。2.根據權利要求1所述旋轉適配器，其特征在于:所述下連接板上設有過線通孔，所述 連接件包括至少兩根連接柱，所述連接柱的兩端分別與所述上連接板和下連接板固定連接。3.根據權利要求2所述旋轉適配器，其特征在于:所述上連接板、下連接板及連接件均 由金屬或碳纖材料制成。4.一種機械手，至少包括設有控制面板的第一機械臂、第二機械臂、第一諧波齒輪以及 安裝于所述第一機械臂內的第一驅動馬達，所述第一諧波齒輪的波發生器與第一驅動馬達 的輸出軸直接連接，其特征在于:該機械手還包括權利要求1-3任一所述的旋轉適配器，旋 轉適配器的上連接板與所述第二機械臂下端固定連接，下連接板與第一諧波齒輪的柔輪固 定連接。5.根據權利要求4所述機械手，其特征在于:所述第一機械臂內設有第一安裝腔，所述 第一驅動馬達及第一諧波齒輪的剛輪通過一法蘭與所述第一安裝腔固定安裝。6.根據權利要求4所述機械手，其特征在于:還包括第三機械臂，該第三機械臂的下端 與一旋轉適配器的上連接板固定連接;所述第二機械臂上設有第二諧波齒輪及第二驅動馬 達，所述第二諧波齒輪的波發生器與第二驅動馬達的輸出軸直接連接，所述第二諧波齒輪 的柔輪與第三機械臂下端的旋轉適配器的下連接板固定連接。7.根據權利要求6所述機械手，其特征在于:所述第二驅動馬達的電源線穿過與第一諧 波齒輪連接的旋轉適配器的上連接板的過線通孔和過線空隙與所述控制面板相連接。8.根據權利要求6或7所述機械手，其特征在于:所述第二機械臂上設有第二安裝腔，所 述第二驅動馬達及第二諧波齒輪的剛輪通過一法蘭與所述第二安裝腔固定安裝。9.根據權利要求7所述機械手，其特征在于:還包括第四機械臂，該第四機械臂內設有 第三驅動馬達及第三諧波齒輪，所述第三諧波齒輪的波發生器與所述第三驅動馬達的輸出 軸直接連接，所述第三諧波齒輪的柔輪通過一旋轉適配器與所述第三機械臂的上端固定連 接。10.根據權利要求9所述機械手，其特征在于:所述第三機械臂包括一空心腔，所述第三 驅動馬達的電源線依次穿過與第三機械臂上端連接的旋轉適配器的過線空隙、上連接板的 過線通孔、第三機械臂的空心腔、與第一諧波齒輪連接的旋轉適配器的上連接板的過線通 孔及過線空隙，與所述控制面板相連接。11.根據權利要求9或10所述機械手，其特征在于:所述第四機械臂上設有第三安裝腔， 所述第三驅動馬達及第三諧波齒輪的剛輪通過一法蘭與所述第三安裝腔固定安裝。12.根據權利要求10所述機械手，其特征在于:還包括第五機械臂;所述第四機械臂上 還設有第四諧波齒輪及第四驅動馬達，所述第四諧波齒輪的波發生器與所述第四驅動馬達 的輸出軸直接連接;所述第五機械臂通過一旋轉適配器與第四諧波齒輪的柔輪固定連接。13.根據權利要求12所述機械手，其特征在于:所述第四驅動馬達的電源線沿第三驅動 馬達電源線相同的路徑與所述控制面板相連接。14.根據權利要求13所述機械手，其特征在于:所述第五機械臂包括罩設于所述第四諧波齒輪外部的外殼以及向外伸出的連接部。15.根據權利要求12-14任一所述機械手，其特征在于:所述第四機械臂上還設有第四 安裝腔，所述第四驅動馬達及第四諧波齒輪的剛輪通過一法蘭與所述第四安裝腔固定安裝。16.根據權利要求14所述機械手，其特征在于:還包括第六機械臂，該第六機械臂的一 端與所述第五機械臂的連接部轉動連接。17.根據權利要求16所述機械手，其特征在于:所述第六機械臂內設有第五諧波齒輪及 第五驅動馬達，該第五驅動馬達與第六機械臂與第五機械臂的連接部轉動連接的轉動軸線 同軸安裝，且其輸出軸所述第五諧波齒輪的波發生器直接連接，所述第五諧波齒輪的剛輪 與所述連接部固定連接。18.根據權利要求17所述機械手，其特征在于:所述第六機械臂的另一端設有第六驅動 馬達及第六諧波齒輪，所述第六諧波齒輪的波發生器與第六驅動馬達的輸出軸直接連接， 鋼輪與所述第六機械臂固定連接。
【文檔編號】B25J9/10GK205600729SQ201620096329
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年1月29日
【發明人】何宏文
【申請人】堅毅機械工程(高要)有限公司