[發明專利]一種可旋轉伸縮的打磨機械臂

有效

• 申請號: 202110345510.2
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113172619B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 楊陽;王大中;郭冬云;汪琪;王文浩;吳淑晶
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: B25J9/12
• 分類號: B25J9/12;B25J11/00
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

本發明涉及一種可旋轉伸縮的打磨機械臂，包括機械臂基座、機械臂腰部、機械臂下臂、機械臂上臂和打磨機構；機械臂上臂包括上臂固定部分、上臂伸縮部分、伸縮旋轉裝置；上臂固定部分包括第四步進電機、上臂后體和滾軸絲杠；第四步進電機提供伸縮旋轉裝置的動力；上臂伸縮部分包括伸縮桿；伸縮旋轉裝置包括直線電機、CRB軸承、螺紋連接栓、滑動齒輪、轉動外筒、滑動滾珠、轉動內筒、第一頂絲和第二頂絲；伸縮旋轉裝置通過直線電機帶動螺紋連接栓和CRB軸承作直線運動，進而改變第四步進電機的軸、滾軸絲杠和伸縮桿三者的同步旋轉狀態實現伸縮和旋轉的功能；本發明的機械臂實現上臂的旋轉與伸縮，減小了上臂的體積和質量，提高運動穩定性。

技術領域

本發明屬于打磨機械臂技術領域，涉及一種可旋轉伸縮的打磨機械臂。

背景技術

打磨機器人是把生產線上用于抓取物料的夾具安裝在機器人手臂上，由機器人去完成打磨作業。傳統船體表面或大型鑄件拋光時，操作工人需要手持電動砂輪機打磨，做好嚴格的防護措施，打磨耗費時間長、產品質量得不到有效保證，且作業環境較惡劣，會嚴重損害操作者的身心健康。

但目前傳統打磨機械臂控制上臂擺動和旋轉自由度的電機均安裝在上臂內，造成上臂以及末端較重，導致機械臂下垂、最大負載重量下降、整體精度降低。另一方面由于關節長度不夠，打磨過程中會出現奇異位形，對空間的開闊性要求較高，不夠靈活，無法保證打磨頭一直垂直于待拋光表面，不能滿足船體等大型鑄件打磨拋光的需要。另外隨著機器視覺的發展，傳統的機械臂需要工人結合工件形狀大小單獨編程，耗時耗力，而采用視覺反饋的機械臂可以提供打磨零件的表面狀況數據，并做出相應的改變，是未來發展的趨勢。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中存在的上述問題，提供一種可旋轉伸縮的打磨機械臂。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種可旋轉伸縮的打磨機械臂，包括機械臂基座、機械臂腰部、機械臂下臂、機械臂上臂和打磨機構，打磨機構與機械臂上臂轉動連接；

機械臂上臂包括上臂固定部分、上臂伸縮部分、伸縮旋轉裝置和摩擦式離合器；

上臂固定部分包括第四步進電機、上臂后體和滾軸絲杠；第四步進電機的前端蓋通過螺絲固定在上臂后體的內壁上；伸縮旋轉裝置能夠相對上臂后體做伸縮和旋轉運動，第四步進電機提供伸縮旋轉裝置的動力；

上臂伸縮部分包括伸縮桿；

伸縮旋轉裝置包括直線電機、CRB軸承、螺紋連接栓、滑動齒輪、轉動外筒、幫助前進的滑動滾珠、轉動內筒、第一頂絲和第二頂絲；螺紋連接栓分別穿過滑動齒輪和CRB軸承上圓周均勻分布的四個通孔并通過螺紋與直線電機連接，CRB軸承一面通過螺栓與直線電機固連，另一面通過螺栓與轉動外筒固連，直線電機的底部固定在上臂后體的內壁上；伸縮旋轉裝置通過直線電機帶動螺紋連接栓和CRB軸承作直線運動，進而改變第四步進電機的軸、滾軸絲杠和伸縮桿三者的同步旋轉狀態實現伸縮和旋轉的功能；

摩擦式離合器能夠將伸縮桿的旋轉和伸縮兩個運動相互獨立開來，互不干擾；摩擦式離合器包括內軸、杠桿、彈片、外摩擦片、內摩擦片、離合器左外殼和離合器右外殼；內軸表面有大凹槽和小凹槽，小凹槽在圓周方向上陣列分布，呈三等分，大凹槽位于兩個小凹槽中間，彈片通過螺栓螺紋固定在大凹槽底部，大凹槽兩側設有圓柱金屬，杠桿整體呈L形，90°夾角處設有圓孔，圓柱金屬穿過圓孔；彈片位于杠桿的L形長柄下方，L形長柄穿過外摩擦片和內摩擦片的內圓，多個內摩擦片與多個外摩擦片相互間隔排列，且位于離合器左外殼和離合器右外殼的內部；

滑動齒輪的外齒與轉動外筒底部的內齒相互嚙合，滑動齒輪的內齒通過螺紋連接栓與內軸的外齒相嚙合；滑動齒輪能夠在轉動外筒底部內齒與內軸的外齒之間滑動，滑動齒輪的活動范圍不會超過內齒的寬度。

第四步進電機的軸穿過直線電機、CRB軸承和內軸，并通過第一頂絲頂住內軸；