五軸多功能機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種五軸多功能機(jī)器人，包括水平縱向軸、水平橫向軸、垂直豎向軸、水平旋轉(zhuǎn)軸、垂直旋轉(zhuǎn)軸5個運動軸；垂直豎向軸由剎車步進(jìn)電機(jī)和減速機(jī)帶動，垂直旋轉(zhuǎn)軸由剎車步進(jìn)電機(jī)帶動；水平縱向軸、水平橫向軸、垂直豎向軸、水平旋轉(zhuǎn)軸、垂直旋轉(zhuǎn)軸各軸均通過控制柜采集各自電機(jī)的脈沖量，通過配套的操作控制器控制各個電機(jī)的運動。本實用新型為行程式機(jī)器人，具有較大的工作行程，多維的工作空間，且具有示教功能，易于操作，且具有較大且可擴(kuò)展的負(fù)載，可應(yīng)用為焊接機(jī)器人、切割機(jī)器人、搬運機(jī)器人等，是一種多功能機(jī)器人。
【專利說明】五軸多功能機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種五軸多功能機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的發(fā)展，自動化設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)領(lǐng)域中，在自動化生產(chǎn)過程中有一種能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置稱為機(jī)械手，機(jī)械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機(jī)械手主要由手部、運動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件(或工具)的部件。根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等；運動機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(擺動)、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢；運動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度；自由度是機(jī)械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)，自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜，一般專用機(jī)械手有2?3個自由度，控制系統(tǒng)是通過對機(jī)械手每個自由度的電機(jī)的控制，來完成特定動作。同時接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制，控制系統(tǒng)的核心通常是由單片機(jī)或DSP等微控制芯片構(gòu)成，通過對其編程實現(xiàn)所要功能。
[0003]現(xiàn)在國內(nèi)自動化生產(chǎn)線上的工業(yè)機(jī)器人大部分為進(jìn)口的關(guān)節(jié)機(jī)器人，此類機(jī)器人適用于小范圍區(qū)域作業(yè)，成本高?，F(xiàn)有的龍門式機(jī)器人，僅能從機(jī)床的頂部上下料，而有些臥式加工中心，立式加工中心只能從機(jī)床的側(cè)面進(jìn)料，現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人無法滿足現(xiàn)有生產(chǎn)多維度的需要，降低了生產(chǎn)的自動化程度。
實用新型內(nèi)容
[0004]為了克服現(xiàn)有的技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種五軸多功能機(jī)器人。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種五軸多功能機(jī)器人，包括水平縱向軸、水平橫向軸、垂直豎向軸、水平旋轉(zhuǎn)軸、垂直旋轉(zhuǎn)軸，水平縱向軸為縱向行程導(dǎo)軌，其上安裝有豎軸與水平橫向軸連接，水平橫向軸為橫向行程導(dǎo)軌，其上安裝有移動板與垂直豎向軸的電機(jī)機(jī)箱連接，垂直豎向軸為軸套結(jié)構(gòu)，軸套內(nèi)安裝有水平旋轉(zhuǎn)軸，水平旋轉(zhuǎn)軸末端安裝有連接件與垂直旋轉(zhuǎn)軸的電機(jī)機(jī)箱連接，所述水平縱向軸、水平橫向軸、水平旋轉(zhuǎn)軸均通過各自獨立設(shè)置的步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)帶動，所述垂直豎向軸由剎車步進(jìn)電機(jī)和減速機(jī)帶動，所述垂直旋轉(zhuǎn)軸由剎車步進(jìn)電機(jī)帶動，所述水平縱向軸、水平橫向軸、垂直豎向軸、水平旋轉(zhuǎn)軸、垂直旋轉(zhuǎn)軸各軸均通過控制柜采集各自電機(jī)的脈沖量，通過配套的操作控制器控制各個電機(jī)的運動，控制柜與各電機(jī)線連接，所述操作控制器與控制柜通過有線或無線信號連接。
[0006]根據(jù)本實用新型的另一個實施例，進(jìn)一步包括所述水平縱向軸、豎軸和水平橫向軸為單邊式移動結(jié)構(gòu)或雙龍門式移動結(jié)構(gòu)。
[0007]根據(jù)本實用新型的另一個實施例，進(jìn)一步包括所述豎軸上焊接連接板一、水平橫向軸上焊接有連接板二，連接板一、連接板二上設(shè)有橫向和縱向的安裝孔，水平橫向軸可從橫向和縱向的方向安裝于豎軸上，以分別用于工作、運輸狀態(tài)。
[0008]根據(jù)本實用新型的另一個實施例，進(jìn)一步包括所述水平縱向軸的電機(jī)驅(qū)動座旁設(shè)有用于調(diào)節(jié)電機(jī)齒輪與齒條咬合的彈簧壓緊裝置。
[0009]根據(jù)本實用新型的另一個實施例，進(jìn)一步包括所述水平縱向軸的導(dǎo)軌上安裝有拉縮式的防塵罩。
[0010]根據(jù)本實用新型的另一個實施例，進(jìn)一步包括所述垂直豎向軸的電機(jī)軸上增設(shè)有卷簧。
[0011]根據(jù)本實用新型的另一個實施例，進(jìn)一步包括所述垂直豎向軸的軸套外側(cè)壁，壁面一側(cè)銑平后安裝有直線導(dǎo)軌、另一側(cè)設(shè)有齒凸。
[0012]根據(jù)本實用新型的另一個實施例，進(jìn)一步包括所述垂直旋轉(zhuǎn)軸末端連接焊接頭、切割頭、搬運手、鉆頭、打磨頭、或噴槍等結(jié)構(gòu)。
[0013]本實用新型的有益效果是，
[0014](I)本實用新型的五軸可實現(xiàn)多位運動；
[0015](2)本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)的五軸機(jī)器人具有較大的行程范圍，較廣的工作空間，行程范圍不限，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)；
[0016](3)本實用新型具有數(shù)字示教功能，且易于操作；
[0017](4)本實用新型具有較大的負(fù)載，現(xiàn)可配8kg負(fù)載，并可擴(kuò)展；
[0018](5)本實用新型可應(yīng)用為焊接機(jī)器人、切割機(jī)器人、搬運機(jī)器人等，應(yīng)用范圍廣，可實現(xiàn)多功能性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0020]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)立體圖。
[0021]圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0022]圖3是本實用新型水平縱向軸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4是本實用新型豎軸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5是本實用新型水平橫向軸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6是本實用新型垂直豎向軸、水平旋轉(zhuǎn)軸、垂直旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖7是本實用新型彈簧壓緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中1、水平縱向軸，11、彈簧壓緊裝置，12、防塵罩，2、水平橫向軸，21、連接板一，
3、垂直豎向軸，4、水平旋轉(zhuǎn)軸，5、垂直旋轉(zhuǎn)軸，8、豎軸，81、連接板二，9、移動板，10、連接件。

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖Γ7和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0029]如圖1、2所示，一種五軸多功能機(jī)器人，包括水平縱向軸1、水平橫向軸2、垂直豎向軸3、水平旋轉(zhuǎn)軸4和垂直旋轉(zhuǎn)軸5。
[0030]如圖1、2、3、4、7所示，水平縱向軸I為縱向行程導(dǎo)軌，其上設(shè)有豎軸8，豎軸8底部焊接有一活動板，通過該活動板沿水平縱向軸I的導(dǎo)軌縱向移動。豎軸8旁設(shè)有其獨立的電機(jī)帶動其在水平縱向軸I上運動。同時，本實施例中，該電機(jī)的驅(qū)動座旁設(shè)有用于調(diào)節(jié)電機(jī)齒輪與齒條咬合的彈簧壓緊裝置11，該彈簧壓緊裝置11可以壓緊電機(jī)齒輪與齒條咬合，調(diào)整控制兩者的間隙，從而保證運動精度。優(yōu)選地，在水平縱向軸I的導(dǎo)軌上安裝有拉縮式的防塵罩12，防止軌道進(jìn)塵影響運動精度，延長軌道使用壽命，保證工作性能。
[0031]如圖1、2、5所示，水平橫向軸2為橫向行程導(dǎo)軌，其與水平縱向軸I通過豎軸8連接，與垂直豎向軸3的電機(jī)機(jī)箱通過移動板9連接。在具體實施時，在豎軸8上焊接連接板一 81，在水平橫向軸2上焊接連接板二 21，連接板一 81、連接板二 21上設(shè)橫向和縱向的安裝孔，兩者通過螺栓連接，水平橫向軸2可從橫向和縱向的方向安裝于豎軸8上，以分別用于工作、運輸狀態(tài)。這樣，當(dāng)運輸時，水平橫向軸2可與水平縱向軸I在一側(cè)平行，減小橫向暫用的空間，且使重心統(tǒng)一，便于運輸。在移動板9的上端設(shè)有水平橫向軸2的獨立電機(jī)，可使移動板9沿水平橫向軸2的導(dǎo)軌橫向運動。
[0032]上述水平縱向軸1、豎軸8和水平橫向軸2可為單邊式移動結(jié)構(gòu)或雙龍門式移動結(jié)構(gòu)。一般地，水平縱向軸I可只設(shè)一個，其上設(shè)豎軸8和水平橫向軸2，水平橫向軸2單臂懸浮。當(dāng)水平橫向行程>1.5m時，水平縱向軸I可設(shè)左、右兩個，左、右水平縱向軸I上各設(shè)一個豎軸8，兩個豎軸8之間連接水平橫向軸2，形成雙龍門式結(jié)構(gòu)。這樣當(dāng)水平橫向行程過大時，可保證水平橫向軸2的穩(wěn)固，保證整體運行的穩(wěn)定，且滿足大行程的需求。
[0033]如圖1、2、6所示，垂直豎向軸3為軸套結(jié)構(gòu)，其采用空心軸加工而成，垂直豎向軸3的軸套外側(cè)壁，其一側(cè)銑平后安裝直線導(dǎo)軌，該直線導(dǎo)軌導(dǎo)垂直豎向軸3垂直方向的直線行程。另一側(cè)設(shè)有齒凸，當(dāng)上下的機(jī)構(gòu)暫停處于懸浮狀態(tài)時，垂直豎向軸3不會受重力或外界因素影響產(chǎn)生位移。同時，垂直豎向軸3的機(jī)箱內(nèi)為剎車步進(jìn)電機(jī)和減速機(jī)，垂直豎向軸3由該兩者控制運動，可防止懸浮時垂直豎向軸3受重力或外界因素影響產(chǎn)生位移。優(yōu)選地，在垂直豎向軸3的電機(jī)軸上增設(shè)卷簧，可防止負(fù)載太重時，電機(jī)制動力不夠。
[0034]水平旋轉(zhuǎn)軸4安裝于垂直豎向軸3軸套內(nèi)，水平旋轉(zhuǎn)軸4頂端為其驅(qū)動電機(jī)，水平旋轉(zhuǎn)軸4末端安裝有連接件10與垂直旋轉(zhuǎn)軸5的電機(jī)機(jī)箱連接。
[0035]垂直旋轉(zhuǎn)軸5末端連接焊接頭、切割頭、搬運手、鉆頭、打磨頭、或噴槍等結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)不同的功能。
[0036]上述水平縱向軸1、水平橫向軸2、水平旋轉(zhuǎn)軸4均通過各自獨立設(shè)置的步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)帶動，垂直豎向軸3由剎車步進(jìn)電機(jī)和減速機(jī)帶動，垂直旋轉(zhuǎn)軸5由剎車步進(jìn)電機(jī)帶動。
[0037]上述水平縱向軸1、水平橫向軸2、垂直豎向軸3、水平旋轉(zhuǎn)軸4、垂直旋轉(zhuǎn)軸5各軸均通過控制柜采集各自電機(jī)的脈沖量，通過配套的操作控制器控制各個電機(jī)的運動，控制柜與各電機(jī)線連接，操作控制器與控制柜通過有線或無線信號連接。
[0038]這樣，工作時，水平縱向軸1、水平橫向軸2、垂直豎向軸3、水平旋轉(zhuǎn)軸4、垂直旋轉(zhuǎn)軸5受各自電機(jī)驅(qū)動工作。當(dāng)整個設(shè)備暫停，因垂直豎向軸由剎車步進(jìn)電機(jī)和減速機(jī)帶動，垂直旋轉(zhuǎn)軸由剎車步進(jìn)電機(jī)帶動，具有剎車止動功能，處于懸浮狀態(tài)的零件不會應(yīng)重力或外界因素影響產(chǎn)生位移。運動中，控制柜保存記錄各軸的脈沖量，采用路徑規(guī)劃自動編程技術(shù)，通過模擬示教的工作軌跡采集各軸移動的軌跡信號自動記憶并生成控制程序，實現(xiàn)水平橫向軸2、垂直豎向軸3、水平旋轉(zhuǎn)軸4、垂直旋轉(zhuǎn)軸5的連續(xù)軌跡插補運動。
[0039]本實用新型為行程式機(jī)器人，具有較大的工作行程，多維的工作空間，且具有示教功能，易于操作，且具有較大且可擴(kuò)展的負(fù)載，可應(yīng)用為焊接機(jī)器人、切割機(jī)器人、搬運機(jī)器人等，是一種多功能機(jī)器人。
【權(quán)利要求】
1.一種五軸多功能機(jī)器人，其特征是，包括水平縱向軸(I)、水平橫向軸(2)、垂直豎向軸(3)、水平旋轉(zhuǎn)軸(4)、垂直旋轉(zhuǎn)軸(5)，水平縱向軸(I)為縱向行程導(dǎo)軌，其上安裝有豎軸(8)與水平橫向軸(2)連接，水平橫向軸(2)為橫向行程導(dǎo)軌，其上安裝有移動板(9)與垂直豎向軸(3)的電機(jī)機(jī)箱連接，垂直豎向軸(3)為軸套結(jié)構(gòu)，軸套內(nèi)安裝有水平旋轉(zhuǎn)軸(4)，水平旋轉(zhuǎn)軸(4)末端安裝有連接件(10)與垂直旋轉(zhuǎn)軸(5)的電機(jī)機(jī)箱連接，所述水平縱向軸(I)、水平橫向軸(2)、水平旋轉(zhuǎn)軸(4)均通過各自獨立設(shè)置的步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)帶動，所述垂直豎向軸(3)由剎車步進(jìn)電機(jī)和減速機(jī)帶動，所述垂直旋轉(zhuǎn)軸(5)由剎車步進(jìn)電機(jī)帶動，所述水平縱向軸(I)、水平橫向軸(2 )、垂直豎向軸(3 )、水平旋轉(zhuǎn)軸(4 )、垂直旋轉(zhuǎn)軸(5 )各軸均通過控制柜采集各自電機(jī)的脈沖量，通過配套的操作控制器控制各個電機(jī)的運動，控制柜與各電機(jī)線連接，所述操作控制器與控制柜通過有線或無線信號連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸多功能機(jī)器人，其特征是，所述水平縱向軸(I)、豎軸(8)和水平橫向軸(2 )為單邊式移動結(jié)構(gòu)或雙龍門式移動結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸多功能機(jī)器人，其特征是，所述豎軸(8)上焊接連接板一(81)、水平橫向軸(2 )上焊接有連接板二(21)，連接板一(81)、連接板二( 21)上設(shè)有橫向和縱向的安裝孔，水平橫向軸(2)可從橫向和縱向的方向安裝于豎軸(8)上，以分別用于工作、運輸狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸多功能機(jī)器人，其特征是，所述水平縱向軸(I)的電機(jī)驅(qū)動座旁設(shè)有用于調(diào)節(jié)電機(jī)齒輪與齒條咬合的彈簧壓緊裝置(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸多功能機(jī)器人，其特征是，所述水平縱向軸(I)的導(dǎo)軌上安裝有拉縮式的防塵罩(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸多功能機(jī)器人，其特征是，所述垂直豎向軸(3)的電機(jī)軸上增設(shè)有卷簧。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸多功能機(jī)器人，其特征是，所述垂直豎向軸(3)的軸套外側(cè)壁，壁面一側(cè)銑平后安裝有直線導(dǎo)軌、另一側(cè)設(shè)有齒凸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸多功能機(jī)器人，其特征是，所述垂直旋轉(zhuǎn)軸(5)末端連接焊接頭、切割頭、搬運手、鉆頭、打磨頭、或噴槍等結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】B25J9/08GK203993882SQ201420357820
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】譚艾祥 申請人:常州天元機(jī)器人有限公司