一種五軸機器人的制作方法

本發(fā)明涉及工業(yè)自動化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種用于自動化加工生產(chǎn)線上的具有翻轉(zhuǎn)、搬運、貼合及組裝等功能的五軸機器人。

背景技術(shù)：

SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm，中文譯名：選擇順應性裝配機器手臂)是一種圓柱坐標型的特殊類型的工業(yè)機器人，SCARA機器人有三個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其軸線相互平行，在平面內(nèi)進行定位和定向。另一個關(guān)節(jié)是移動關(guān)節(jié)，用于完成末端件在垂直于平面的運動。傳統(tǒng)SCARA機器人無法實現(xiàn)對產(chǎn)品加工時同時實現(xiàn)水平方向轉(zhuǎn)動并在豎直方向進行翻轉(zhuǎn)作業(yè)，當有產(chǎn)品需要進行兩面或者多面作業(yè)時候，就得增加額外的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)配合SCARA機器人本體聯(lián)合作業(yè)，需要改裝既有生產(chǎn)線，從而大幅增加生產(chǎn)成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明目的在于提供一種設(shè)有升降機構(gòu)及翻轉(zhuǎn)單元的五軸機器人，升降機構(gòu)可調(diào)節(jié)翻轉(zhuǎn)單元在豎直方向的高度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種五軸機器人，包括，升降機構(gòu)，設(shè)于升降機構(gòu)上可相對升降機構(gòu)上、下滑動的第二轉(zhuǎn)軸底座，設(shè)于第二轉(zhuǎn)軸底座上的第一伺服電機，設(shè)于第一伺服電機輸出端的第一諧波減速機，與諧波減速機相連接的大臂，所述大臂可相對第二轉(zhuǎn)軸底座在水平方向旋轉(zhuǎn)；設(shè)于大臂一端部上表面的第二諧波減速機，與第二諧波減速機相連接的小臂；第二伺服電機，所述第二伺服電機的輸出軸與第二諧波減速機相連接，小臂可相對大臂在水平方向轉(zhuǎn)動；設(shè)于小臂內(nèi)的傳動機構(gòu)，與傳動機構(gòu)主動輪相連接的電機，傳動機構(gòu)從動輪位于小臂一端部內(nèi)；與傳動機構(gòu)從動輪相連接的第三諧波減速機，與第三諧波減速機相連接的翻轉(zhuǎn)單元；翻轉(zhuǎn)單元可相對小臂在水平方向轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選地，所述升降機構(gòu)包括：升降底座，設(shè)于升降底座內(nèi)的剎車電機，設(shè)于剎車電機輸出軸上的主皮帶輪，設(shè)于升降底座內(nèi)的滾珠絲杠，套設(shè)于滾珠絲杠底部的副皮帶輪，連接主皮帶輪及副皮帶輪的同步帶，設(shè)于升降底座上的導軌，設(shè)于導軌上可相對導軌上、下滑動的滑動卡座，固設(shè)于滑動卡座上的固定板；滑動卡座后端部與滾珠絲桿相連接；所述第二轉(zhuǎn)軸底座設(shè)于固定板上。

優(yōu)選地，所述第二諧波減速機設(shè)于小臂的一端部內(nèi)。

優(yōu)選地，所述傳動機構(gòu)為皮帶傳動機構(gòu)，其包括主動輪、皮帶及從動輪；主動輪與電機輸出軸相連接，從動輪位于小臂一端部內(nèi)與第三諧波減速機相連接。

第三諧波減速機上設(shè)有第一連接套，翻轉(zhuǎn)單元通過第一連接套與第三諧波減速機相連接。

所述翻轉(zhuǎn)單元包括，固定基座，設(shè)于固定基座上的減速機固定座，設(shè)于減速機固定座一端部且位于固定基座內(nèi)的行星減速機，設(shè)于行星減速機輸入端的伺服電機；設(shè)于減速機固定座另一端部的連接套，設(shè)于連接套上的旋轉(zhuǎn)擺臂；與旋轉(zhuǎn)擺臂一端部表面相連接的相機，與旋轉(zhuǎn)擺臂另一端部表面上的負載夾具；與相機相連接的光源；設(shè)于固定基座底面上的諧波鋼輪，設(shè)于諧波鋼輪上的諧波發(fā)生器。

進一步，還包括與固定基座相連接且罩設(shè)于固定基座外部的防護罩，所述伺服電機及行星減速機均位于防護罩內(nèi)；在旋轉(zhuǎn)擺臂一端部表面上固設(shè)有一塊安裝板，所述相機與安裝板相連接；所述諧波發(fā)生器與連接套相連接。

所述安裝板前端設(shè)有安裝缺口，一根安裝柱與安裝缺口相連接，且安裝柱與安裝板垂直；相機設(shè)于安裝柱的一端部上；光源套設(shè)于安裝柱上。

所述固定基座由底板、兩塊三角形側(cè)板及一塊背板相連接而成，在背板內(nèi)設(shè)有圓形安裝孔；減速機固定座上設(shè)有圓形安裝板，所述圓形安裝板嵌設(shè)于圓形安裝孔內(nèi)。

還包括一根連接彎管及與小臂一端部相連接的第一防護罩；所述第二伺服電機及電機均設(shè)于第一防護罩內(nèi)；所述連接彎管一端設(shè)于第二轉(zhuǎn)軸底座上表面上，另一端設(shè)于第一防護罩的上表面上。

有益技術(shù)效果：本發(fā)明包括，升降機構(gòu)，由第一伺服電機、設(shè)于第一伺服電機輸出端的第一諧波減速機、與諧波減速機相連接的大臂、設(shè)于大臂一端部上表面的第二諧波減速機、與第二諧波減速機相連接的小臂、第二伺服電機、設(shè)于小臂內(nèi)的傳動機構(gòu)、與傳動機構(gòu)主動輪相連接的電機、與從動輪相連接的第三諧波減速機組成的本體單元，翻轉(zhuǎn)單元；升降機構(gòu)滿足了安裝于其平臺上的本體單元豎直方向上的升降要求；本體單元包含兩個水平方向上的旋轉(zhuǎn)模式，工作模式與SCARA機器人第一、二關(guān)節(jié)相同；翻轉(zhuǎn)單元安裝在本體單元末端，翻轉(zhuǎn)單元可使待加工產(chǎn)品在豎直方向?qū)崿F(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了對待加工產(chǎn)品進行翻轉(zhuǎn)、搬運、貼合、組裝等動作。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有升降和翻轉(zhuǎn)的功能，使其本身應用面更廣泛，便于對產(chǎn)品進行多面的作業(yè)。突破了傳統(tǒng)機器人無法翻轉(zhuǎn)作業(yè)的技術(shù)難點，且結(jié)構(gòu)更加簡單、成本低、負載大、耐用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的分解示意圖；

圖2為本發(fā)明的局部分解圖；

圖3為本發(fā)明的第一工作狀態(tài)立體圖；

圖4為本發(fā)明的第二工作狀態(tài)立體圖；

圖5為本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)單元分解示意圖；

圖6為本發(fā)明的升降機構(gòu)局部剖視圖；

圖7為本發(fā)明實現(xiàn)水平方向搬運功能的示意圖；

圖8為本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)單元初始狀態(tài)立體示意圖；

圖9為本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)單元工作狀態(tài)立體示意圖；

圖10為本發(fā)明實現(xiàn)貼合、組裝的實施例圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

如圖1-4所示，五軸機器人包括，升降機構(gòu)1，設(shè)于升降機構(gòu)上可相對升降機構(gòu)上、下滑動的第二轉(zhuǎn)軸底座2，設(shè)于第二轉(zhuǎn)軸底座上的第一伺服電機3，設(shè)于第一伺服電機輸出端的第一諧波減速機4，與諧波減速機相連接的大臂5，所述大臂5可相對第二轉(zhuǎn)軸底座在水平方向旋轉(zhuǎn)；設(shè)于大臂5一端部上表面的第二諧波減速機6，與第二諧波減速機相連接的小臂7；第二伺服電機8，所述第二伺服電機的輸出軸與第二諧波減速機6相連接，小臂7可相對大臂5在水平方向轉(zhuǎn)動；設(shè)于小臂內(nèi)的傳動機構(gòu)10，與傳動機構(gòu)主動輪1001相連接的電機11，傳動機構(gòu)從動輪位于小臂一端部內(nèi)；與從動輪1002相連接的第三諧波減速機12，與第三諧波減速機12相連接的翻轉(zhuǎn)單元；翻轉(zhuǎn)單元可相對小臂7在水平方向轉(zhuǎn)動。

本實施例中，如圖1及圖6所示，所述升降機構(gòu)1包括：升降底座101，設(shè)于升降底座內(nèi)的剎車電機102，設(shè)于剎車電機輸出軸上的主皮帶輪(未圖示)，設(shè)于升降底座內(nèi)的滾珠絲杠103，套設(shè)于滾珠絲杠底部的副皮帶輪104，連接主皮帶輪及副皮帶輪的同步帶105，設(shè)于升降底座上的導軌106，設(shè)于導軌上可相對導軌上、下滑動的滑動卡座107，固設(shè)于滑動卡座上的固定板108；滑動卡座后端部與滾珠絲桿相連接；所述第二轉(zhuǎn)軸底座2設(shè)于固定板108上。剎車電機102帶動與之相連接的主、副皮帶輪轉(zhuǎn)動，從而帶動與副皮帶輪104相連接的滾珠絲杠103轉(zhuǎn)動，進而帶動與滾珠絲杠相連接的滑動卡座107做升降運動，然后帶動第二轉(zhuǎn)軸底座2升降，從而可帶動翻轉(zhuǎn)單元在豎直方向升降。

所述第二諧波減速機6設(shè)于小臂7的一端部內(nèi)。

所述傳動機構(gòu)10為皮帶傳動機構(gòu)，其包括主動輪1001、皮帶1003及從動輪1002；主動輪1001與電機輸出軸相連接，從動輪位于小臂一端部內(nèi)與第三諧波減速機12相連接。

第三諧波減速機12上設(shè)有第一連接套13，翻轉(zhuǎn)單元通過第一連接套13與第三諧波減速機12相連接。

如圖5及圖8-9所示，所述翻轉(zhuǎn)單元包括，固定基座14，設(shè)于固定基座上的減速機固定座15，設(shè)于減速機固定座15一端部且位于固定基座內(nèi)的行星減速機16，設(shè)于行星減速機輸入端的伺服電機17；設(shè)于減速機固定座另一端部的連接套18，設(shè)于連接套上的旋轉(zhuǎn)擺臂19；與旋轉(zhuǎn)擺臂一端部表面相連接的相機20，與旋轉(zhuǎn)擺臂另一端部表面上的負載夾具21；與相機相連接的光源22；設(shè)于固定基座底面上的諧波鋼輪23，設(shè)于諧波鋼輪上的諧波發(fā)生器24。

第一連接套13與諧波發(fā)生器24相連接。

本實施例中，在旋轉(zhuǎn)擺臂一端部表面上固設(shè)有一塊安裝板25，所述安裝板前端設(shè)有安裝缺口2501，一根安裝柱26與安裝缺口2501相連接，且安裝柱26與安裝板25垂直；相機20設(shè)于安裝柱的一端部上，從而使所述相機20與安裝板25相連接；光源22套設(shè)于安裝柱26上。

本實施例中的固定基座14由底板1401、兩塊三角形側(cè)板1402及一塊背板1403相連接而成，在背板1403內(nèi)設(shè)有圓形安裝孔；減速機固定座15上設(shè)有圓形安裝板1501，所述圓形安裝板1501嵌設(shè)于圓形安裝孔內(nèi)。

還包括與固定基座14相連接且罩設(shè)于固定基座外部的防護罩27，所述伺服電機17及行星減速機16均位于防護罩內(nèi)。

外部動力驅(qū)動諧波發(fā)生器24，諧波發(fā)生器24使諧波鋼輪23轉(zhuǎn)動，進而帶動固定在鋼輪上方的固定基座14旋轉(zhuǎn)；伺服電機17與行星減速機16直聯(lián)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)擺臂19在豎直方向轉(zhuǎn)動，從而帶動與旋轉(zhuǎn)擺臂19相連接的負載夾具21和相機20、光源22旋轉(zhuǎn)，伺服電機17為抱閘型，可使負載夾具21在豎直方向360°范圍內(nèi)任意位置停住；從而可使負載夾具21帶動待加工工件在水平方向旋轉(zhuǎn)，或者在豎直方向翻轉(zhuǎn)。

如圖8-9所示，為翻轉(zhuǎn)單元的初始狀態(tài)變化到工作狀態(tài)的示意圖，諧波發(fā)生器使諧波鋼輪23轉(zhuǎn)動，進而帶動固定在鋼輪上方的固定基座14在水平方向旋轉(zhuǎn)到任意位置停住；伺服電機17與行星減速機16直聯(lián)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)擺臂19在豎直方向轉(zhuǎn)動，從而帶動與旋轉(zhuǎn)擺臂19相連接的負載夾具21和相機20、光源22旋轉(zhuǎn)到豎直方向任意位置停住。

如圖1所示，還包括一根連接彎管28及與小臂一端部相連接的第一防護罩29；所述第二伺服電機8及電機11均設(shè)于第一防護罩內(nèi)；所述連接彎28管一端設(shè)于第二轉(zhuǎn)軸底座2上表面上，另一端設(shè)于第一防護罩29的上表面上。

本發(fā)明包括，升降機構(gòu)1，由第一伺服電機3、設(shè)于第一伺服電機輸出端的第一諧波減速機4、與諧波減速機相連接的大臂5、設(shè)于大臂一端部上表面的第二諧波減速機6、與第二諧波減速機相連接的小臂7、第二伺服電機8、設(shè)于小臂內(nèi)的傳動機構(gòu)10、與傳動機構(gòu)主動輪相連接的電機11、與從動輪相連接的第三諧波減速機12組成的本體單元，翻轉(zhuǎn)單元；升降機構(gòu)1滿足了安裝于其平臺上的本體單元豎直方向上的升降要求；本體單元包含兩個水平方向上的旋轉(zhuǎn)模式，工作模式與SCARA機器人第一、二關(guān)節(jié)相同；翻轉(zhuǎn)單元安裝在本體單元末端，翻轉(zhuǎn)單元可使待加工產(chǎn)品在豎直方向?qū)崿F(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了對待加工產(chǎn)品進行翻轉(zhuǎn)、搬運、貼合、組裝等動作。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有升降和翻轉(zhuǎn)的功能，使其本身應用面更廣泛，便于對產(chǎn)品進行多面的作業(yè)。突破了傳統(tǒng)機器人無法翻轉(zhuǎn)作業(yè)的技術(shù)難點，且結(jié)構(gòu)更加簡單、成本低、負載大、耐用。

如圖7所示，本發(fā)明從原位置到目標位置的不同形態(tài)，實現(xiàn)了對產(chǎn)品在水平空間類的搬運功能，加之配備有升降機構(gòu)，可以實現(xiàn)產(chǎn)品在立體空間內(nèi)進行搬運作業(yè)。

本發(fā)明的末端負載夾具21，從圖3所示位置處吸取產(chǎn)品，翻轉(zhuǎn)180度后到達圖4所示位置，實現(xiàn)了對產(chǎn)品的翻轉(zhuǎn)動作。

如圖10所示，本發(fā)明的貼合、組裝功能實現(xiàn)過程為，負載夾具21從堆疊在一起的元件30處，吸取或夾取元件30，將其貼合或組裝到輸送帶31上的工件32中特定的區(qū)域，比如凹槽內(nèi)，從而實現(xiàn)產(chǎn)品的貼合、組裝功能。

雖然通過實施例描繪了本發(fā)明創(chuàng)造，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神。