[實用新型]一種高精度三自由度機械臂

無效

• 申請號: 201120173087.4
• 申請日: 2011-05-26
• 公開（公告）號: CN202097737U
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 鄭亮昌;張金剛
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;B25J9/12
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 祖志翔

技術領域

本實用新型涉及一種機械手構件，具體地說涉及一種用于復合材料鋪放設備中控制鋪放頭的高精度三自由度機械臂。

背景技術

復合材料制造出的構件由于具有質量輕、防腐蝕、抗疲勞損傷性能好、機械加工少等一系列優點，受到了航空航天工業的青睞。作為復合材料通用制造技術之一的復合材料纖維鋪放，不僅對提高生產效率、降低成本，而且對保證大型復合材料構件的質量都至關重要。目前，國內復合材料構件制造過程中，復合材料纖維鋪放還以手工鋪放、真空熱壓罐成型為主，而手工鋪放的不僅質量穩定性差、可靠性低，而且材料利用率低、制造周期長，不能保證復雜構件的精度要求。為了改進材料纖維鋪放的人工操作，對生產用大型復合材料自動鋪放設備的研制國內剛剛起步，大型鋪絲機對精度和可靠性的要求較高。現有用于自動鋪絲機或自動鋪帶機中的機械臂普遍存在承載較輕、精度低的缺點，導致復合材料鋪放的精度較低。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是克服當前復合材料鋪放設備中機械臂承載較輕、精度較低的缺點，提供一種高精度三自由度機械臂，其通過雙伺服電機驅動，達到一方面減小傳動誤差，另一方面提高傳動扭矩的效果。

本實用新型解決其技術問題所采取的技術方案如下：

一種高精度三自由度機械臂，其包括基座、偏航軸、兩偏航軸伺服電機、兩俯仰軸、兩俯仰軸伺服電機、旋轉軸支架、旋轉軸和旋轉軸伺服電機，所述偏航軸軸線垂直地設于所述基座上，該偏航軸上部設有兩相對的支撐柱，所述兩偏航軸伺服電機同時連接且驅動所述偏航軸，所述兩俯仰軸水平同軸地分別設于所述偏航軸的兩支撐柱上，所述兩俯仰軸伺服電機分別連接且驅動該兩俯仰軸，所述旋轉軸支架包括一軸套和兩支撐臂，該兩支撐臂對稱地固定在所述軸套的兩側，所述兩俯仰軸對稱地分別固定在該兩支撐臂上且其軸線與該軸套的軸線相垂直，所述旋轉軸設置于所述旋轉軸支架的軸套內，所述旋轉軸伺服電機連接且驅動該旋轉軸。

本實用新型所述高精度三自由度機械臂的所述偏航軸下端部安裝有偏航軸從動齒輪，所述兩偏航軸伺服電機各自連接一偏航軸減速機，該偏航軸減速機固定于所述基座上且其端部各自連接一偏航軸主動齒輪，該兩偏航軸主動齒輪同時與所述偏航軸從動齒輪相嚙合；所述兩俯仰軸伺服電機各自連接一角形減速機，該兩角形減速機分別固定于所述偏航軸的兩支撐柱上且各自連接一俯仰軸；所述旋轉軸伺服電機連接一旋轉軸減速機，該旋轉軸減速機固定于所述旋轉軸支架的上部且端部連接一旋轉軸主動齒輪，所述旋轉軸端部與旋轉軸同軸地設有旋轉軸從動齒輪，該旋轉軸從動齒輪與所述旋轉軸動主齒輪相嚙合。

與現有用于自動鋪絲機或自動鋪帶機中的機械臂相比較，本實用新型在偏航軸和俯仰軸的旋轉運動上均采用了雙伺服電機驅動的結構，因此，一方面大大減小了齒輪傳動的回程誤差，重復定位精度達到了±0.02°之內，從而提高了復合材料鋪放的相對精度，另一方面增加了輸入功率，提高了機械臂的承載能力，此外減速機的減速比大大減小，增大了機械臂的運動速度，從而提高了鋪放速度。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構立體圖。

圖2為本實用新型的結構剖視圖。

圖3為偏航軸伺服電機布置示意圖。

圖4為偏航軸驅動結構圖。

圖中，

1基座，2偏航軸，3旋轉軸支架，4法蘭，5旋轉軸伺服電機，6旋轉軸減速機，7旋轉軸主動齒輪，8旋轉軸，9角形減速機，10俯仰軸伺服電機，11偏航軸伺服電機，12偏航軸減速機，13俯仰軸，14偏航軸從動齒輪，15偏航軸主動齒輪，16減速機支架，17旋轉軸從動齒輪。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。

首先請參閱圖1本實用新型的結構立體圖，圖示高精度三自由度機械臂用于復合材料鋪放設備上，以控制鋪放頭進行復合材料鋪放。所述高精度三自由度機械臂包括基座1、偏航軸2、兩偏航軸伺服電機11、兩俯仰軸13、兩俯仰軸伺服電機10、旋轉軸支架3、旋轉軸8和旋轉軸伺服電機5。