五軸機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種五軸機(jī)械手，包括垂直殼體和水平殼體，所述水平殼體安裝在所述垂直殼體的頂端；安裝在垂直殼體內(nèi)的部件包括第一電機(jī)、絲桿、升降座、第一主軸和第二電機(jī)；安裝在水平殼體內(nèi)的部件包括第三電機(jī)、傳輸總成、主軸座、第二主軸、第四電機(jī)、第五電機(jī)、驅(qū)動(dòng)軸、減速機(jī)、輸出法蘭；水平殼體固接在第一主軸的頂端；還包括控制器和驅(qū)動(dòng)器，所述控制器與所述驅(qū)動(dòng)器電連接，所述驅(qū)動(dòng)器與上述五個(gè)電機(jī)電連接。本發(fā)明的有益效果在于：保證橫向空間的無死角全方位操作，完全可以代替人工的橫向操作動(dòng)作；同時(shí)，本方案采用的都是各種普通通用配件，降低了整機(jī)成本。
【專利說明】五軸機(jī)械手

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)械手領(lǐng)域，尤其涉及五軸機(jī)械手。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，用工緊缺現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，特別是一些危險(xiǎn)的工種和崗位，越來越難找到合適的一線員工。而科技的進(jìn)步也使得不同工業(yè)的企業(yè)能夠引入工業(yè)機(jī)械手來替代工人，但目前國內(nèi)市場(chǎng)占有率較高的機(jī)械手大多是來自國外的高端六關(guān)節(jié)(六軸)和五關(guān)節(jié)(五軸)機(jī)械手，精度好但造價(jià)高，需要專業(yè)的高學(xué)歷人員經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)才能使用和維護(hù)，應(yīng)用成本和后期維護(hù)成本極高，對(duì)于企業(yè)的技改革新資金投入是一筆極大的負(fù)擔(dān)。特別是中小企業(yè)，面臨無工可招、無工可用，但進(jìn)行技改而投入機(jī)械手又資金不足的局面。另外，市場(chǎng)上的多關(guān)節(jié)機(jī)械手均是立式，對(duì)于一些橫向狹窄的操作空間如沖床、液壓機(jī)、車床等并不適用，容易產(chǎn)生空間干擾。而一些水平方向的機(jī)械手多為四軸，存在工作范圍內(nèi)死角多、動(dòng)作簡(jiǎn)單的問題，無法滿足生產(chǎn)需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對(duì)目前進(jìn)口機(jī)械手價(jià)格和應(yīng)用維護(hù)成本高，普通立式機(jī)械手適范圍較小，四軸水平機(jī)械手性能低的問題，提供一種五軸機(jī)械手。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種五軸機(jī)械手，包括垂直殼體和水平殼體，所述水平殼體安裝在所述垂直殼體的頂端；
[0005]安裝在垂直殼體內(nèi)的部件包括第一電機(jī)、絲桿、升降座、第一主軸和第二電機(jī)，所述絲桿和所述第一主軸垂直地設(shè)于垂直殼體內(nèi)，所述第一電機(jī)與絲桿傳動(dòng)連接，所述升降座與絲桿傳動(dòng)連接，第一主軸安裝在升降座上側(cè)，所述第二電機(jī)安裝在升降座下側(cè)并與第一主軸的下端傳動(dòng)連接；
[0006]安裝在水平殼體內(nèi)的部件包括第三電機(jī)、傳輸總成、主軸座、第二主軸、第四電機(jī)、第五電機(jī)、驅(qū)動(dòng)軸、減速機(jī)、輸出法蘭，所述第二主軸水平地設(shè)于水平殼體內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)軸同心地安裝于第二主軸內(nèi)部,所述第三電機(jī)與所述傳輸總成傳動(dòng)連接,所述主軸座與傳輸總成的傳輸帶固定連接，第二主軸安裝于主軸座，所述第四電機(jī)固定在主軸座上并與第二主軸傳動(dòng)連接，所述第五電機(jī)固定在第二主軸的后端并與驅(qū)動(dòng)軸傳動(dòng)連接，所述減速機(jī)安裝于第二主軸的前端，驅(qū)動(dòng)軸與減速機(jī)的輸入端連接，所述輸出法蘭與減速機(jī)的輸出端連接；
[0007]水平殼體固接在第一主軸的頂端；
[0008]還包括控制器和驅(qū)動(dòng)器，所述控制器與所述驅(qū)動(dòng)器電連接，所述驅(qū)動(dòng)器與上述五個(gè)電機(jī)電連接。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:本機(jī)械手模擬人體動(dòng)作，采用五個(gè)軸組成，垂直殼體內(nèi)的兩軸可模仿人體的腳和腰的動(dòng)作，進(jìn)行垂直方向的升降和水平方向整體旋轉(zhuǎn)動(dòng)作；水平殼體內(nèi)的三軸可模擬人手的動(dòng)作，進(jìn)行水平方向伸縮、旋轉(zhuǎn)及末端的局部旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，采用這樣的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以保證橫向空間的無死角全方位操作，完全可以代替人工的橫向操作動(dòng)作；同時(shí)，本方案采用的都是各種普通通用配件，降低了整機(jī)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的五軸機(jī)械手的立體剖面示意圖。
[0011]標(biāo)號(hào)說明:
[0012]100、垂直殼體；1、第一電機(jī)；2、絲桿；3、升降座；4、第一主軸；5、第二電機(jī)；6、扭力平衡盤；7、減速齒輪列陣；
[0013]200、水平殼體；8、第三電機(jī)；9、傳輸總成；10、主軸座；11、第二主軸；12、第四電機(jī)；13、第五電機(jī)；14、驅(qū)動(dòng)軸；15、減速機(jī)；16、輸出法蘭；17、控制器；18、驅(qū)動(dòng)器；19、驅(qū)動(dòng)輪；20、電纜拖鏈。

【具體實(shí)施方式】
[0014]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說明。
[0015]本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于:
[0016]請(qǐng)參閱圖1, 一種五軸機(jī)械手，包括垂直殼體100和水平殼體200,所述水平殼體200安裝在所述垂直殼體100的頂端。
[0017]安裝在垂直殼體100內(nèi)的部件包括第一電機(jī)1、絲桿2、升降座3、第一主軸4和第二電機(jī)5,所述絲桿2和所述第一主軸4垂直地設(shè)于垂直殼體100內(nèi)，所述第一電機(jī)I與絲桿2傳動(dòng)連接，所述升降座3與絲桿2傳動(dòng)連接，第一主軸4安裝在升降座3上側(cè)，所述第二電機(jī)5安裝在升降座3下側(cè)并與第一主軸4的下端傳動(dòng)連接。
[0018]安裝在水平殼體200內(nèi)的部件包括第三電機(jī)8、傳輸總成9、主軸座10、第二主軸11、第四電機(jī)12、第五電機(jī)13、驅(qū)動(dòng)軸14、減速機(jī)15、輸出法蘭16，所述第二主軸11水平地設(shè)于水平殼體200內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)軸14同心地安裝于第二主軸11內(nèi)部，所述第三電機(jī)8與所述傳輸總成9傳動(dòng)連接，所述主軸座10與傳輸總成9的傳輸帶固定連接，第二主軸11安裝于主軸座10，所述第四電機(jī)12固定在主軸座10上并與第二主軸11傳動(dòng)連接，所述第五電機(jī)13固定在第二主軸11的后端并與驅(qū)動(dòng)軸14傳動(dòng)連接，所述減速機(jī)15安裝于第二主軸11的前端，驅(qū)動(dòng)軸14與減速機(jī)15的輸入端連接，所述輸出法蘭16與減速機(jī)15的輸出端連接。
[0019]水平殼體200固接在第一主軸4的頂端。
[0020]還包括控制器17和驅(qū)動(dòng)器18，所述控制器17與所述驅(qū)動(dòng)器18電連接，所述驅(qū)動(dòng)器18與上述電機(jī)電連接。
[0021]從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于:本機(jī)械手模擬人體動(dòng)作，采用五個(gè)軸組成，垂直殼體內(nèi)的兩軸可模仿人體的腳和腰的動(dòng)作，進(jìn)行垂直方向的升降和水平方向整體旋轉(zhuǎn)動(dòng)作；水平殼體內(nèi)的三軸可模擬人手的動(dòng)作，進(jìn)行水平方向伸縮、旋轉(zhuǎn)及末端的局部旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，采用這樣的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以保證橫向空間的無死角全方位操作，完全可以代替人工的橫向操作動(dòng)作；同時(shí)，本方案采用的都是各種普通通用配件，降低了整機(jī)成本。
[0022]進(jìn)一步地，還包括扭力平衡盤6，所述扭力平衡盤6內(nèi)設(shè)有可預(yù)緊的彈性發(fā)條，所述彈性發(fā)條與所述升降座3連接。
[0023]通過上述描述可知，采用扭力平衡盤可通過彈性發(fā)條的預(yù)緊起到抵消所有安裝在升降座上的升降部件的重力，讓第一電機(jī)以很小的功耗即可驅(qū)動(dòng)整個(gè)上部的第一主軸和水平殼體的升降。
[0024]進(jìn)一步地，所述第二電機(jī)5與所述第一主軸4之間通過減速齒輪列陣7連接。
[0025]通過上述描述可知，當(dāng)?shù)诙姍C(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過減速齒輪陣列可更加輕松的驅(qū)動(dòng)立第一主軸和安裝在第一主軸上水平殼體一起跟著旋轉(zhuǎn)，這樣第二電機(jī)就不必選用昂貴的大扭矩的電機(jī)。
[0026]進(jìn)一步地，所述第二主軸11上固接有一驅(qū)動(dòng)輪19，所述第四電機(jī)12與所述驅(qū)動(dòng)輪19傳動(dòng)連接。
[0027]進(jìn)一步地，所述控制器17和驅(qū)動(dòng)器18安裝于所述垂直殼體100的內(nèi)部。
[0028]通過上述描述可知，將控制器和驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置，可避免機(jī)械手在使用時(shí)由于外部因素導(dǎo)致控制器或驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)損壞。
[0029]進(jìn)一步地，在所述水平殼體200的側(cè)壁上設(shè)有電纜拖鏈20。
[0030]從上述描述可知，通過設(shè)置電纜拖鏈可避免連接到機(jī)械手的線纜在機(jī)械手頻繁的運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)損壞、脫落等問題。
[0031]進(jìn)一步地，所述減速機(jī)15上設(shè)有氣、電接口以用于按程序提供相應(yīng)的輸出。
[0032]從上述描述可知，機(jī)械手可通過氣、電接口連接的不同設(shè)備來進(jìn)行不同的工作。
[0033]進(jìn)一步地，所述第一電機(jī)1、第二電機(jī)5、第三電機(jī)8、第四電機(jī)12和第五電機(jī)13皆為步進(jìn)電機(jī)。
[0034]從上述描述可知，所有電機(jī)都采用步進(jìn)電機(jī)可以大大減小驅(qū)動(dòng)的電機(jī)功率，達(dá)到節(jié)能的目的。
[0035]請(qǐng)參照?qǐng)D1，本發(fā)明的實(shí)施例一為:一種五軸機(jī)械手，包括垂直殼體100和水平殼體 200。
[0036]安裝在垂直殼體100內(nèi)的部件包括第一電機(jī)1、絲桿2、升降座3、第一主軸4和第二電機(jī)5,絲桿2和第一主軸4垂直地設(shè)于垂直殼體100內(nèi)，絲桿2的兩端固定在垂直殼體100內(nèi)，第一主軸4容納與垂直殼體100內(nèi)的導(dǎo)軌中，第一電機(jī)I與絲桿2傳動(dòng)連接，升降座3與絲桿2傳動(dòng)連接，第一主軸4安裝在升降座3上側(cè)，第二電機(jī)5安裝在升降座3下側(cè)并與第一主軸4的下端傳動(dòng)連接。第一電機(jī)I通過皮帶來帶動(dòng)絲桿2轉(zhuǎn)動(dòng),使得升降座3可沿絲桿2上下移動(dòng)，進(jìn)而就使得升降座3上的第一主軸4上下移動(dòng)；同時(shí)，第二電機(jī)5的輸出軸通過減速齒輪列7陣連接到第一主軸4的下端，這樣第二電機(jī)5就可帶動(dòng)第一主軸4進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，在升降座3上還安裝有一個(gè)扭力平衡盤6，扭力平衡盤6內(nèi)設(shè)有可預(yù)緊的彈性發(fā)條，通過彈性發(fā)條與升降座3連接。
[0037]安裝在水平殼體200內(nèi)的部件包括第三電機(jī)8、傳輸總成9、主軸座10、第二主軸11、第四電機(jī)12、第五電機(jī)13、驅(qū)動(dòng)軸14、減速機(jī)15、輸出法蘭16。第二主軸11水平地設(shè)于水平殼體200內(nèi)，驅(qū)動(dòng)軸14同心地安裝于第二主軸11內(nèi)部。第三電機(jī)8與傳輸總成9傳動(dòng)連接，傳輸總成9可以是一種帶傳動(dòng)組件，將帶輪設(shè)于水平殼體200的前后兩端，帶輪上安裝傳輸帶，進(jìn)而使主軸座10與傳輸總成9的傳輸帶固定連接，這樣通過第三電機(jī)8的轉(zhuǎn)動(dòng)就能夠帶動(dòng)主軸座10沿其軌道在水平殼體內(nèi)水平移動(dòng)。第二主軸11安裝于主軸座10，第四電機(jī)12固定在主軸座10上，并通過安裝在第二主軸11上的一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪19來帶動(dòng)第二主軸11旋轉(zhuǎn)。第五電機(jī)13固定在第二主軸11的后端并與驅(qū)動(dòng)軸14傳動(dòng)連接，這樣第五電機(jī)13就能帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸14旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步地減速機(jī)15安裝于第二主軸11的前端，驅(qū)動(dòng)軸14與減速機(jī)15的輸入端連接，輸出法蘭16與減速機(jī)15的輸出端連接，這樣就能夠通過第五電機(jī)13來帶動(dòng)安裝于輸出法蘭16上的執(zhí)行件轉(zhuǎn)動(dòng)；并且由于減速機(jī)15上設(shè)有氣、電接口，執(zhí)行件就可以根據(jù)控制器17中預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行動(dòng)作。
[0038]水平殼體200固接在第一主軸4的頂端，這樣通過第一主軸4的旋轉(zhuǎn)就可以帶動(dòng)水平殼體200進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。另外，在水平殼體200的側(cè)壁上設(shè)有電纜拖鏈20用來安裝接入機(jī)械手的線纜并防止這些線纜脫落或損壞。
[0039]控制器17和驅(qū)動(dòng)器18安裝于垂直殼體100的內(nèi)部，控制器17與驅(qū)動(dòng)器18電連接，驅(qū)動(dòng)器18與上述五個(gè)電機(jī)電連接，這五個(gè)電機(jī)皆為步進(jìn)電機(jī)。
[0040]本機(jī)械手的設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)的“圓柱坐標(biāo)機(jī)械手”的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，由各種通用電子和機(jī)械部件組成，巧妙的應(yīng)用平衡原理，盡量發(fā)掘各構(gòu)件的性能，做到了低成本，高精度；并且整體結(jié)構(gòu)較為緊湊，把機(jī)械和電子部分結(jié)合為一體，極大的減少占地面積。
[0041]本設(shè)備可根據(jù)實(shí)際使用情況，通過自主研發(fā)的人機(jī)對(duì)話式控制系統(tǒng)，把本機(jī)械手設(shè)計(jì)成“傻瓜”式的設(shè)備，使普通低學(xué)歷員工也能快速上手操作，解決了應(yīng)用上的問題。具體地，通過使用一個(gè)手持示教盒實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，人工可以很方便的控制機(jī)器運(yùn)行。在編程時(shí)，通過人工手持的示教盒，人手拖動(dòng)機(jī)器在需運(yùn)行的空間軌跡轉(zhuǎn)折處取點(diǎn)，以每?jī)牲c(diǎn)生成一個(gè)線段軌跡，多個(gè)線段連成復(fù)雜折線運(yùn)動(dòng)軌跡，機(jī)器進(jìn)行自動(dòng)記錄計(jì)算。在編程完成，機(jī)器自動(dòng)生成軌跡程序，在每次按下運(yùn)行開關(guān)，則機(jī)器按原先記錄下的軌跡進(jìn)行回放工作。在編程過程中，可以編入輸入輸出外部連接信號(hào)，以控制外部其他設(shè)備和本機(jī)械手的聯(lián)動(dòng)和同步動(dòng)作。
[0042]綜上所述，本發(fā)明提供的五軸機(jī)械手可以保證橫向空間的無死角全方位操作，完全可以代替人工的橫向操作動(dòng)作；同時(shí)，本方案采用的都是各種普通通用配件，降低了整機(jī)成本；再有，本發(fā)明有利于普通低學(xué)歷員工的快速學(xué)習(xí)和使用。
[0043]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運(yùn)用在相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種五軸機(jī)械手，其特征在于，包括垂直殼體和水平殼體，所述水平殼體安裝在所述垂直殼體的頂端； 安裝在垂直殼體內(nèi)的部件包括第一電機(jī)、絲桿、升降座、第一主軸和第二電機(jī)，所述絲桿和所述第一主軸垂直地設(shè)于垂直殼體內(nèi)，所述第一電機(jī)與絲桿傳動(dòng)連接，所述升降座與絲桿傳動(dòng)連接，第一主軸安裝在升降座上側(cè)，所述第二電機(jī)安裝在升降座下側(cè)并與第一主軸的下端傳動(dòng)連接； 安裝在水平殼體內(nèi)的部件包括第三電機(jī)、傳輸總成、主軸座、第二主軸、第四電機(jī)、第五電機(jī)、驅(qū)動(dòng)軸、減速機(jī)、輸出法蘭，所述第二主軸水平地設(shè)于水平殼體內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)軸同心地安裝于第二主軸內(nèi)部，所述第三電機(jī)與所述傳輸總成傳動(dòng)連接，所述主軸座與傳輸總成的傳輸帶固定連接，第二主軸安裝于主軸座，所述第四電機(jī)固定在主軸座上并與第二主軸傳動(dòng)連接，所述第五電機(jī)固定在第二主軸的后端并與驅(qū)動(dòng)軸傳動(dòng)連接，所述減速機(jī)安裝于第二主軸的前端，驅(qū)動(dòng)軸與減速機(jī)的輸入端連接，所述輸出法蘭與減速機(jī)的輸出端連接； 水平殼體固接在第一主軸的頂端； 還包括控制器和驅(qū)動(dòng)器，所述控制器與所述驅(qū)動(dòng)器電連接，所述驅(qū)動(dòng)器與上述五個(gè)電機(jī)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸機(jī)械手，其特征在于，還包括扭力平衡盤，所述扭力平衡盤內(nèi)設(shè)有可預(yù)緊的彈性發(fā)條，所述彈性發(fā)條與所述升降座連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸機(jī)械手，其特征在于，所述第二電機(jī)與所述第一主軸之間通過減速齒輪列陣連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸機(jī)械手，其特征在于，所述第二主軸上固接有一驅(qū)動(dòng)輪，所述第四電機(jī)與所述驅(qū)動(dòng)輪傳動(dòng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸機(jī)械手，其特征在于，所述控制器和驅(qū)動(dòng)器安裝于所述垂直殼體的內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸機(jī)械手，其特征在于，在所述水平殼體的側(cè)壁上設(shè)有電纜拖鏈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸機(jī)械手，其特征在于，所述減速機(jī)上設(shè)有氣、電接口以用于按程序提供相應(yīng)的輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸機(jī)械手，其特征在于，所述第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)、第四電機(jī)和第五電機(jī)皆為步進(jìn)電機(jī)。
【文檔編號(hào)】B25J9/12GK104260089SQ201410512458
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】黃國俊 申請(qǐng)人:黃國俊