一種五自由度機械手的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械工程領域，具體而言，涉及一種五自由度機械手。
【背景技術】
[0002]工業機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的現代制造業重要的自動化裝備，技術附加值高，應用范圍廣。
[0003]作為最早的一種工業機器人，機械手的應用將會減輕勞動強度，降低生產成本，提高生產效率。傳統六自由度機械手通用性強、重復精度高、穩定可靠，但也存在以下缺點:
[0004]1.傳統六自由度機械手在進行大負荷加工時，機械臂會因剛度不足出現振動，這種振動不僅會影響工作精度，而且還會造成機器人部件的容易損壞。
[0005]2.機構復雜，制造成本高。
[0006]3.設備的維修和保養費用高。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是:提供一種五自由度機械手，通過增大機械臂的剛度以解決傳統六自由度機械手振動的問題，并且在保證需求的同時可以減化結構，提高性會K。
[0008]本發明解決其技術問題采用以下的技術方案:
[0009]本發明提供的五自由度機械手，其包括關節組，以及依次相連的底座、內立柱、夕卜立柱，關節組有五個關節，其中:第一關節作上下移動且根據五自由度機械手規格大小具有不同的移動行程，除第一關節外其它四個關節均含有轉動端以及與轉動端轉動平面相垂直的固定端；第一關節的移動端與外立柱的側部相連；第二關節的固定端固定在外立柱的上部，其轉動端和第三關節的固定端相連；第三關節的轉動端和第四關節的固定端相連，第四關節的轉動端和第五關節的固定端相連。
[0010]所述的第一、二關節均采用水平結構，以增大機械臂的剛度并且減小機械手的振動，第一關節作垂直上下運動，第二關節繞外立柱作旋轉運動。
[0011]所述第一關節包括伺服電機、傳動裝置、調節裝置，其中:伺服電機固定在帶輪減速箱的外側，該伺服電機通過傳動裝置以及調節裝置的滾珠絲杠副帶動第一關節升降，該升降方向垂直于第二關節的轉動平面。
[0012]所述的調節裝置包括滾珠絲杠副、螺母連接套、螺母上下護套以及軸承壓帽，其中滾珠絲杠副的一端在帶輪減速箱內部與被動同步帶輪連接，滾珠絲杠副通過與其相連的螺母連接套與第一關節上部固連，螺母上下護套和軸承壓帽在滾珠絲杠副外側起到保護防塵作用，螺母上下護套可以伸縮。
[0013]所述的第二關節包括力矩電機、傳動裝置、支撐裝置和走線管，其中:力矩電機裝在內立柱上，該力矩電機通過傳動裝置帶動第二關節以及和它相連的第一關節繞外立柱旋轉，走線管布置在帶輪減速箱的外側。
[0014]所述的傳動裝置設有頂蓋和帶輪減速箱，其中:頂蓋的一側與外立柱相連，頂蓋的另一側連接帶輪減速箱；帶輪減速箱的外側固定有第一關節的伺服電機，帶輪減速箱的內側布置有第一關節的傳動裝置。
[0015]所述的支撐裝置設有兩個氣缸及氣缸連接板，每個氣缸穿過第二關節并通過氣缸連接板與外立柱以氣缸連接螺柱固連，其中潤滑油通過壓配式注油杯導入到輸油管中，在上銅套和下銅套循環，從而對第二關節和外立柱起到了潤滑作用。
[0016]所述的第一關節、第二關節和其它三個關節，其內部用于控制電機的相關線束通過拖鏈和走線管及內部的空心管狀結構從內立柱下端的孔導出。
[0017]所述每一關節的伺服電機均由統一的數控系統進行控制。
[0018]所述的數控系統，其使用方法有示教編程和代碼編程兩種，分別通過交流伺服電機控制五個關節，其中:數控系統的輸入裝置有鍵盤式和示教器兩種；除通過數控程序控制各交流伺服電機動作外，該數控系統的操作面板上還分別設有五個關節的手動控制按鈕。
[0019]本發明與現有的技術相比具有以下的主要的優點:
[0020]1.將第一、二關節設計成水平機構可以增大機械臂25%的剛度并且減小了機械手的振動，通過減少了一個關節，在保證需求的同時簡化結構，提高性能。
[0021]2.所有的操作都是通過數控系統來控制，自動化程度高，而且加工后的工件尺寸具有良好的統一性。
[0022]3.數控系統有示教編程和代碼編程兩種使用方法，程序編制簡單，易操作。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明的五自由度機械手的正視圖；
[0024]圖2是圖1的右視圖；
[0025]圖3是圖1中的第一關節和第二關節剖視圖；
[0026]圖4是圖3的局部放大圖；
[0027]圖5是圖1中的第二關節支撐裝置剖視圖。
[0028]圖中:1.底座；2.內立柱；3.外立柱；4.第一關節；5.腕關節；6.末端執行器；7.小擺臂；8.大擺臂；9.第二關節；10.數控系統；11.操作面板；12.配電柜；13.力矩電機；14.頂蓋；15.帶輪減速箱；16.走線管；17.拖鏈；18.伺服電機；19.傳動裝置；20.調節裝置；21.氣缸連接板；22.氣缸連接螺柱；23.氣缸；24.上銅套；25.下銅套；26.壓配式注油杯；27.輸油管。
【具體實施方式】
[0029]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。
[0030]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0031]本發明提供的五自由度機械手，其結構如圖1和圖2所示，包括關節組，以及依次相連的底座1、內立柱2、外立柱3。關節組包括五個關節，其中:第一關節4作上下移動且根據五自由度機械手規格大小具有不同的移動行程，除第一關節4外其它四個關節均含有轉動端以及與轉動端轉動平面相垂直的固定端；第一關節4的移動端與外立柱3的側部相連；第二關節9的固定端固定在外立柱3的上部，其轉動端和第三關節的固定端相連；第三關節的轉動端和第四關節的固定端相連，第四關節的轉動端和第五關節的固定端相連；第三、四、五關節的具體連接方式、驅動方式、傳動方式與傳統六自由度機器手最后三個關節機構類似。
[0032]如圖1所示，根據本發明實施例的五自由度機械手主要創新點體現在第一關節4、第二關節9及數控系統10。
[0033]第一、二關節均采用水平結構可以增大機械臂的剛度并且減小了機械手的振動，第一關節4作垂直上下運動，第二關節9繞外立柱3作旋轉運動。
[0034]如圖1、圖3、圖4所示，第一關節4包括伺服電機18、傳動裝置19、調節裝置20。第一關節4的升降方向垂直于第二關節9的轉動平面。所述的傳動裝置19包括帶輪、同步帶，所述的調節裝置20包括滾珠絲杠副、螺母連接套、螺母上下護套以及軸承壓帽，其中滾珠絲杠副的一端在帶輪減速箱15內部與被動同步帶輪連接，滾珠絲杠副通過與其相連的螺母連接套與第一關節4上部固連，螺母上下護套和軸承蓋在滾珠絲杠副外側起到保護防塵作用，螺母上下護套可以伸縮。伺服電機18固定在帶輪減速箱15的外側，并在內部與帶輪相連。因此，伺服電機18通過帶輪、同步帶以及滾珠絲杠副帶動第一關節4的垂直上下運動。
[0035]如圖1、圖3、圖4、圖5所示，第二關節9包括力矩電機13、傳動裝置、支撐裝置和走線管16。力矩電機13安裝在內立柱2上。所述的傳動裝置有頂蓋14和帶輪減速箱15，其中頂蓋14的一側與外立柱3相連，頂蓋14的另