本發(fā)明主要涉及一種模塊化圓柱坐標機械臂。

背景技術：
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當前的加工制造行業(yè)，生產(chǎn)類型多樣化的需求不斷增加，對于生產(chǎn)線上的上下料自動化機械要求其適應能力更高。為適應多種自動化生產(chǎn)的需求，設計了模塊化的圓柱坐標機械臂來適應不同生產(chǎn)線上對于機械臂的力矩、強度以及工作半徑等實際工作要求?，F(xiàn)有的圓柱坐標的機械臂多為整體設計，設計完成后參數(shù)固定，要想適應新的工作情況，只能整機更新。從工作成本、還是工作效率上都無法滿足實際工作中生產(chǎn)類型多樣化的要求。

技術實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種模塊化圓柱坐標機械臂。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種模塊化圓柱坐標機械臂，其特征在于：包括有可沿垂直方向運動的一軸、繞一軸在XY平面進行旋轉運動的二軸、能夠沿水平方向進行直線運動的三軸、對工件進行校正控制的校正四軸和三軸延伸軸；四個軸之間分別是通過配合的接口裝配為一體，所述二軸安裝在一軸的底部，三軸安裝在一軸的頂部，所述三軸上安裝有校正四軸或三軸延伸軸，校正四軸或三軸延伸軸設有可以安裝多種類型拾取夾具的通用夾口。

一種模塊化圓柱坐標機械臂，其特征在于： 所述一軸包括有下固定座，下固定座上轉動安裝有縱向絲桿，縱向絲桿上旋裝有縱向絲母座，縱向絲母座上固定套裝有運動座，縱向絲桿頂部固定有上固定座，下固定座的下表面固定有縱向的光軸，所述運動座上開有通孔，所述通孔中安裝有套裝在對應光軸上的直線軸承，所述運動座外固定套裝有筒形的外殼。

一種模塊化圓柱坐標機械臂，其特征在于：所述二軸包括有機械臂基座，所述機械臂基座內安裝有通過電機控制轉動的小齒輪，所述機械臂基座上安裝有固定套裝在一軸外殼上的外齒式回轉支承，外齒式回轉支承的外齒與小齒輪嚙合傳動。

一種模塊化圓柱坐標機械臂，其特征在于：所述三軸包括有橫置的三軸本體，三軸本體上設有滑軌；三軸上轉動安裝有橫向絲桿，橫向絲桿上旋裝有橫向絲母座，橫向絲母座上固定安裝有滑座，所述滑座通過滑塊在滑軌上滑動；所述三軸本體上設有與一軸頂板裝配的的快速接口，所述滑座上設有與校正四軸或三軸延伸桿裝配的快速接口。

一種模塊化圓柱坐標機械臂，其特征在于：所述三軸包括有橫置的三軸本體，三軸本體上設有滑軌；三軸本體上安裝有可循環(huán)傳動的同步帶，所述同步帶上固定有同步帶夾板，同步帶夾板上固定有滑座，所述滑座通過滑塊在滑軌上滑動；所述三軸本體上設有與一軸頂板裝配的的快速接口，所述滑座上設有與校正四軸或三軸延伸桿裝配的快速接口。

一種模塊化圓柱坐標機械臂，其特征在于：所述校正四軸包括有中空的四軸本體，四軸本體內安裝有從動同步帶輪和通過電機控制轉動的主動同步帶輪，主動同步帶輪和從動同步帶輪之間套裝有可循環(huán)傳動的同步帶，所述從動同步帶輪中固定套裝有四軸運動軸，四軸運動軸的下部伸出四軸本體外且其伸出端設有用于安裝工件拾取裝置的通用夾口，所述四軸本體上開有用于與三軸裝配的快速接口。

一種模塊化圓柱坐標機械臂，其特征在于：所述三軸延伸軸包括有延伸軸本體，延伸軸本體上一端設有用于安裝工件拾取裝置的通用夾口，另一端開有用于與三軸裝配的快速接口。

一種模塊化圓柱坐標機械臂，按照直角坐標系的規(guī)則，包括了可沿垂直方向運動的一軸（Z軸方向），繞一軸在XY平面進行旋轉運動的二軸，能夠沿水平方向進行直線運動的三軸，為了保證上下料的準確性，還包括了對工件進行校正控制的校正四軸，機械臂四個運動軸之間無論是結構還是控制都是獨立模塊，可以實現(xiàn)獨立分拆，可以通過更換不同需求的對應工作軸就可以適應多樣化生產(chǎn)要求。

所述可沿垂直方向運動的一軸，包括有交流伺服電機、固定座、運動座、絲桿、絲母座、聯(lián)軸器、過渡座、光軸和直線軸承；所述交流伺服電機通過所述聯(lián)軸器與所述絲桿連接，所述絲桿轉動帶動所述絲母直線運動，所述絲母座與運動座相連接，所述運動座通過所述絲母座的運動在所述光軸和所述直線軸承上與所述固定座具有相對運動，所述固定座底板通過過渡座與交流伺服電機連接，所述絲桿的活動端采用推力軸承，所述可沿垂直方向運動的一軸帶有外罩保護。

所述繞一軸在XY平面進行旋轉運動的二軸，包括有交流伺服電機、蝸輪蝸桿減速器、回轉支承、小齒輪和機械臂基座；其中所述交流伺服電機與所述蝸輪蝸桿減速器輸入端相連接，所述蝸輪蝸桿減速器輸出端與小齒輪連接能夠提供較大的力矩并能夠有自鎖功能，保證安全；所述小齒輪與回轉支承通過齒輪嚙合實現(xiàn)回轉支承的轉動。所述回轉支承采用外齒式回轉支承，外徑與所述沿垂直方向運動的一軸進行連接可以實現(xiàn)繞一軸在XY平面進行旋轉運動，所述回轉支承內徑與機械臂基座相連接，所述機械臂基座上與交流伺服電機進行連接。

所述沿水平方向進行直線運動的三軸，根據(jù)不同設置要求可以設置不同的形式，當前三軸設置包括有兩種類型，一種是基于絲桿的高精度運動裝置，一種是基于同步帶輪的快速運動裝置。

所述基于絲桿的高精度運動裝置，包括有交流伺服電機、聯(lián)軸器、絲桿、絲母座、導軌、滑塊、滑座、滑座側板和三軸本體，所述交流伺服電機通過所述聯(lián)軸器與所述絲桿連接提供動力，所述絲桿通過旋轉帶動所述絲母進行水平運動，所述絲母與所述滑座連接，所述滑座與所述滑塊在所述滑軌上實現(xiàn)水平方向的直線運動。所述的交流伺服電機、導軌需要固定在所述三軸本體上，所述三軸本體上留有與所述繞一軸的快速連接的接口，所述滑座也包括有與所述校正四軸的連接接口。

所述基于同步帶輪的快速運動裝置，包括有交流伺服電機，同步帶輪、同步帶、同步帶夾板、導軌、滑塊、滑座、滑座側板和三軸本體。所述交流伺服電機通過所述同步帶輪相連接提供動力，所述同步輪帶動所述同步帶運動，所述同步帶上的所述同步帶夾板與所述滑座相連接，所述滑座與所述滑塊在所述滑軌上實現(xiàn)水平方向的直線運動。所述的交流伺服電機、導軌需要固定在所述三軸本體上，所述三軸本體上留有與所述繞一軸在XY平面進行旋轉運動的二軸快速連接的接口，所述滑座也包括有與所述校正四軸的連接接口。

所述對工件進行校正控制的校正四軸，包括有交流伺服電機、行星輪減速機、同步帶輪、同步帶、四軸運動軸、有專門設計的通用夾口和四軸本體，所述交流伺服電機與行星輪減速機輸入端連接，所述行星輪減速機輸出端與所述同步帶輪連接，所述同步帶輪帶動所述同步帶運動，使得所述工件拾取裝置可以對所持工件進行位置校正，所述四軸本體有與三軸連接的接口。

在所述校正四軸末端設置工件的拾取裝置，包括有專門設計的通用夾口，可滿足機械夾手，真空吸盤，電磁鐵等多樣形式拾取模塊的更換，適應上下料的不同要求。

對工件進行校正控制的校正四軸，在不需要校正的情況下可以更換不具有校正控制的四軸。

所述不具有校正控制的四軸，是對沿水平方向進行直線運動的三軸運動半徑的一個延伸，包括前端固定軸，所述前端固定軸上有專門設計的通用夾口，可滿足機械夾手，真空吸盤，電磁鐵等多樣形式拾取模塊的更換，適應上下料的不同要求。

為減少機械臂的重量和傳動軸的載荷，所述機械臂的所述沿垂直運動一軸、所述沿水平方向進行直線運動的三軸、所述對工件進行校正控制的校正四軸，采用鋁型材構建本體，光軸采用空心軸，并對相關零部件做輕量化處理。

所述模塊化的圓柱坐標機械臂，包括所述機械臂的所述沿垂直運動一軸、所述繞一軸在XY平面進行旋轉運動的二軸、所述沿水平方向進行直線運動的三軸和所述對工件進行校正控制的校正四軸，四軸可以根據(jù)工況要求，例如行程、工作半徑、工件重量來進行調整各軸之間的不同尺寸，在各軸之間都留有專用接口來實現(xiàn)對接。

所述各軸之間的對接，所述機械臂的所述一軸與所述二軸在回轉支承上進行對接可以在所述二軸基座內部實現(xiàn)快速裝拆，所述二軸與所述三軸可在所述二軸活動座與所述三軸本體實現(xiàn)快速裝拆，所述三軸滑座與所述二軸本體可實現(xiàn)快速裝拆。

在所述二軸基座上包括有重裝快接插座，所述重裝快接插座是為控制信號和電源的提供接口，使得機械臂與控制柜可以快速連接，并保證信號、電源能夠穩(wěn)定工作，且易于搬運，保證設備安全。

本發(fā)明的有益效果是：

采用本發(fā)明的圓柱坐標機械臂，能滿足工作現(xiàn)場中的對行程、工作半徑、工件重量等不同的工況要求，在對精度、速度等的要求都能夠滿足，本發(fā)明的機械臂具有結構簡單，緊湊，適應性強，便于維護的優(yōu)點。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的模塊化圓柱坐標機械臂的結構圖。

圖2是機械臂的所述沿垂直運動一軸。

圖3是繞一軸在XY平面進行旋轉運動的二軸。

圖4是沿水平方向進行直線運動的三軸的基于絲桿的高精度運動裝置。

圖5是沿水平方向進行直線運動的三軸的基于絲桿的高精度運動裝置的局部剖視圖。

圖6是沿水平方向進行直線運動的三軸的基于同步帶輪的快速運動裝置。

圖7是沿水平方向進行直線運動的三軸的基于同步帶輪的快速運動裝置的局部剖視圖。

圖8是對工件進行校正控制的校正四軸。

圖9是對工件進行校正控制的校正四軸的局部剖視圖。

圖10 是三軸的延伸軸。

具體實施方式：

參見附圖。

下面將通過附圖中所示的實例來介紹本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于所介紹的實施方式，任何在本實施方式模塊化上的改進和替代，仍屬于本發(fā)明權利要求所要求保護的范圍。

具體實施方式一：如圖1所示，一種模塊化圓柱坐標機械臂，包括有可沿垂直方向運動的一軸1，繞一軸在XY平面進行旋轉運動的二軸2，能夠沿水平方向進行直線運動的三軸3，為了保證上下料的準確性，對工件進行校正控制的校正四軸4，所述一軸1設置在所述二軸2上，通過所述一軸1固定座6底板連接，所述三軸3與所述一軸1活動座7頂板連接，所述三軸滑座27或36與所述四軸4連接，所述機械臂四個軸之間是獨立模塊，結構上四個軸可以實現(xiàn)獨立分拆，所述四軸4或所述三軸延伸臂46的通用夾口44可以安裝多種類型拾取夾具。

所述可沿垂直方向運動的一軸1，包括有交流伺服電機5、固定座6、運動座7、縱向絲桿8、縱向絲母座9、聯(lián)軸器10、光軸11和直線軸承12；所述交流伺服電機5通過所述聯(lián)軸器10與所述縱向絲桿8連接，所述縱向絲桿8轉動帶動所述縱向絲母座9直線運動，所述縱向絲母座9與運動座7底板相連接，所述運動座7底板由所述縱向絲母座9的運動在所述光軸11和所述直線軸承12上與所述固定座6具有相對運動，所述固定座底板通過過渡座49與交流伺服電機5連接，所述縱向絲桿8的活動端采用推力軸承48，所述可沿垂直方向運動的一軸帶有外罩13保護。

所述繞一軸1在XY平面進行旋轉運動的二軸2，包括有交流伺服電機14、蝸輪蝸桿減速器15、小齒輪16、回轉支承17、齒輪支撐板18、機械臂基座19和二軸護蓋20；其中所述交流伺服電機14與所述蝸輪蝸桿減速器15輸入端相連接，所述蝸輪蝸桿減速器15輸出端與小齒輪16連接能夠提供較大的力矩并能夠有自鎖功能，保證安全；所述小齒輪16與回轉支承17通過齒輪嚙合實現(xiàn)回轉支承17的轉動，所述回轉支承17采用外齒式回轉支承，所述小齒輪16和回轉支承17安裝在所述齒輪支撐板18上，回轉支承17外徑與所述沿垂直方向運動的一軸1進行連接可以實現(xiàn)繞一軸1在XY平面進行旋轉運動，所述回轉支承17內徑與齒輪支撐板18連接，固定在所述機械臂基座19上，所述二軸帶有護蓋20保護。

所述沿水平方向進行直線運動的三軸3，根據(jù)不同設置要求可以設置不同的形式，當前三軸設置包括有兩種類型，一種是基于絲桿的高精度運動裝置，一種是基于同步帶輪的快速運動裝置。

所述基于絲桿的高精度運動裝置的三軸3，包括有交流伺服電機21、聯(lián)軸器22、橫向絲桿23、橫向絲母座24、導軌25、滑塊26、滑座27、滑座側板28和三軸本體29，所述交流伺服電機21通過所述聯(lián)軸器22與所述橫向絲桿23連接提供動力，所述橫向絲桿23通過旋轉帶動所述橫向絲母座24進行水平運動，所述橫向絲母座24與所述滑座27連接，所述滑座27和滑座側板28與所述滑塊26在所述導軌25上實現(xiàn)水平方向的直線運動。所述的交流伺服電機21、導軌25需要固定在所述三軸3本體29上，所述三軸本體29上留有與所述一軸1的運動座7頂板的快速連接的接口，所述滑座26包括有與所述校正四軸或所述三軸延伸桿46的連接接口。

所述基于同步帶輪的快速運動裝置的三軸3，包括有交流伺服電機30，同步帶輪31、同步帶32、同步帶夾板33、導軌34、滑塊35、滑座36、滑座側板37和三軸本體38。所述交流伺服電機30通過所述同步帶輪31相連接提供動力，所述同步帶輪31帶動所述同步帶32運動，所述同步帶上由所述同步帶夾板33固定并與所述滑座36相連接，所述滑座36與滑座側板37與所述滑塊35在所述導軌34上實現(xiàn)水平方向的直線運動。所述的交流伺服電機30、導軌34需要固定在所述三軸本體38上，所述三軸本體38上留有與所述繞一軸1的運動座7頂板的快速連接的接口，所述滑座36包括有與所述校正四軸或所述三軸延伸桿46的連接接口。

所述的基于絲桿的高精度運動裝置和所述基于同步帶輪的快速運動裝置會根據(jù)不同情況來設置，本實施方式中根據(jù)不同控制要求進行選擇。

所述對工件進行校正控制的校正四軸4，包括有交流伺服電機39、行星輪減速機40、同步帶輪41、同步帶42、四軸運動軸43、通用夾口44和四軸本體45，所述交流伺服電機39與行星輪減速機40輸入端連接，所述行星輪減速機40輸出端與所述同步帶輪41連接，所述同步帶輪41帶動所述同步帶42運動，使得所述四軸運動軸43對利用所述通用夾口44固定的工件拾取裝置對所持工件進行位置校正，所述四軸本體45有與三軸3連接的接口。

在所述校正四軸末端設置工件的拾取裝置，包括有專門設計的通用夾口44，可滿足機械夾手，真空吸盤，電磁鐵等多樣形式拾取模塊的更換。

具體實施方式二：

在實施方式一中，在不需要對工件位置進行校正的情況，可以更換不具有校正控制的三軸延伸桿46。

所述不具有校正控制的三軸延伸桿46，是對沿水平方向進行直線運動的三軸3運動半徑的一個延伸，包括前端固定軸47，所述前端固定軸上有專門設計的通用夾口44，可滿足機械夾手，真空吸盤，電磁鐵等多樣形式拾取模塊的更換，適應上下料的不同要求。

具體實施方式三：

所述模塊化圓柱坐標機械臂的四軸可以根據(jù)不同的工作環(huán)境要求可以調整，所述一軸1的垂直行程，調整所述三軸3的控制結構與運動半徑，并可根據(jù)所述通用夾口44設計專用上下料夾具，適應多樣化的工況要求。