一种五轴伸缩机械手的制作方法

1.本发明涉及多轴机械手技术领域，特别是涉及一种五轴伸缩机械手。


背景技术：

2.随着机械自动化的普及应用，机械驱动装置已经广泛使用，机械手常备用于自动化生产，利用机械手抓取加工设备生产的零部件，从而在产品生产时缩减生产时间，提升了自动化生产的效率，现有的六轴机械手对加工设备内的零部件转移时，六轴机械手需要安装在两个放置点的中心，在对零部件夹取时都是以接近最大臂展状态运行，现有的六轴机械手大多是一个手臂安装在另一个手臂上，手臂和手臂之间通过电机驱动，这种方式会导致很大的重量堆积在其中一个关节，当六轴机械手伸出至最大臂展时，力臂非常大，驱动大负载关节的电机容易过热，同时现有的六轴机械手在接近最大臂展时，法兰端的灵活度，以及法兰端能够承载的重量都会降低。


技术实现要素：

3.针对现有机械手的不足，本发明的目的是提供一种五轴伸缩机械手，具法兰有承载质量大、占用空间小、动作空间小、能够在空间不充裕的情况下高效运行等优点。
4.为达到上述目的，本发明采用的一个技术方案是：一种五轴伸缩机械手，包括旋转基座、竖直臂总成、水平臂总成、摆动臂总成和转动臂总成，所述旋转基座上端面设有竖直臂总成，所述竖直臂总成一侧滑动连接有水平臂总成，所述水平臂总成一侧设有摆动臂总成，所述摆动臂总成一端设有转动臂总成，所述竖直臂总成包括竖直臂、竖直滑轨和竖直齿条，所述竖直臂一侧设有竖直滑轨和竖直齿条，所述竖直滑轨垂直于安装水平面设置，所述竖直齿条平行于竖直滑轨设置；
5.所述旋转基座包括底座、基座驱动电机、第五减速机、壳体、第三齿轮、第四齿轮、底板、承重转轴、安装板和交叉滚子轴承，所述底座上端面和底板固定连接，所述底板一侧固定连接有第五减速机，所述第五减速机输入端设有基座驱动电机，所述第五减速机输出端设有第三齿轮，所述底板另一侧固定连接有壳体，所述交叉滚子轴承嵌入壳体，所述承重转轴嵌入交叉滚子轴承内孔，所述承重转轴一端和第四齿轮固定连接，所述承重转轴另一端和安装板一侧固定连接，所述安装板另一侧和竖直臂一端固定连接，所述第四齿轮和第三齿轮啮合；
6.优选的，所述水平臂总成包括固定板、竖直滑块、竖直电机、第一减速机、第一齿轮、伸缩臂组件、水平电机、第二减速机、第二齿轮和第一润滑齿轮组，所述固定板一端设有第一润滑齿轮组，所述第一润滑齿轮组和竖直齿条啮合，所述固定板一侧设有多个竖直滑块，所述竖直滑块和竖直滑轨滑动连接，所述固定板另一侧设有第一减速机、竖直电机、第二减速机、水平电机和伸缩臂组件，所述第一减速机、第二减速机和固定板固定连接，所述第一减速机输入端设有竖直电机，所述第一减速机输出端设有第一齿轮，所述第一齿轮和竖直齿条啮合，所述第二减速机输入端设有水平电机，所述第二减速机输出端设有第二齿
轮；
7.进一步优选的，所述伸缩臂组件包括同步轮、第一同步带、第二同步带、第一伸缩臂、第二伸缩臂、第三伸缩臂、水平滑轨、水平滑块、水平齿条和第二润滑齿轮组，所述第一伸缩臂外部设有多个水平滑轨和水平齿条，所述水平滑轨垂直于竖直滑轨设置，所述水平齿条平行于水平滑轨设置，所述水平齿条和第二齿轮啮合，所述第二润滑齿轮组和水平齿条啮合，所述第二润滑齿轮组和固定板转动连接，所述水平滑轨和设置在固定板一侧的水平滑块滑动连接，所述第一伸缩臂内部设有第二伸缩臂，所述第二伸缩臂外部设有多个水平滑轨，所述水平滑轨和固定在第一伸缩臂内部的水平滑块滑动连接，所述第二伸缩臂一侧固定有第一同步带，所述第一同步带同时和固定板固定连接，所述第一同步带通过转动连接在第一伸缩臂两端的同步轮绷直，所述第二伸缩臂内部设有第三伸缩臂，所述第三伸缩臂外部设有多个水平滑轨，所述水平滑轨和固定在第二伸缩臂内部的水平滑块滑动连接，所述第三伸缩臂一侧固定有第二同步带，所述第二同步带同时固定在第一伸缩臂内部，所述第二同步带通过转动连接在第二伸缩臂两端的同步轮绷直；
8.进一步优选的，所述第一伸缩臂、第二伸缩臂和第三伸缩臂为空心管状结构，所述第三伸缩臂外径小于第二伸缩臂内径，所述第二伸缩臂外径小于第一伸缩臂内径；
9.进一步优选的，所述第一润滑齿轮组和第二润滑齿轮组结构相同，均包括注油杆和润滑齿轮，所述注油杆和润滑齿轮转动连接，所述注油杆具有注油口和第一油路，所述第一油路沿注油杆轴线设置，所述润滑齿轮具有第二油路、进油口和出油口，所述润滑齿轮圆心设有注油口，所述齿轮圆周等角度设有多个出油口，所述第一油路和第二油路将注油口和出油口联通；
10.优选的，所述摆动臂总成包括摆动支架、摆动电机，第三减速机、第一锥齿、第二锥齿、连接板、摆臂和转轴，所述摆动支架和第三伸缩臂一端固定连接，所述第三减速机和摆动支架固定连接，所述第三减速机输入端设有摆动电机，所述第三减速机输出端设有第一锥齿，所述第二锥齿和转轴固定连接，所述转轴和摆动之支架转动连接，所述第一锥齿轴线和第二锥齿轴线垂直，所述第一锥齿轴和第二锥齿啮合，所述转轴两端设有连接板，所述连接板和摆臂一端固定连接；
11.优选的，所述转动臂总成包括转动电机、第四减速机、旋转座、第一旋转齿轮、第二旋转齿轮和法兰，所述旋转座和摆臂一端固定连接，所述第四减速机和旋转座固定连接，所述第四减速机输入端设有转动电机，所述第四减速机输出端设有第一旋转齿轮，所述第一旋转齿轮和第二旋转齿轮啮合，所述第二旋转齿轮和旋转座转动连接，所述法兰和第二旋转齿轮固定连接，所述法兰轴线和旋转齿轮轴线同轴；
12.进一步优选的，所述第一减速机、第二减速机、第三减速机、第四减速机和第五减速机转速输入输出比为1：1～100:1；
13.本发明的有益效果是：1、通过第一伸缩臂、第二伸缩臂和第三伸缩臂能够相互嵌套的特性，使机械手在检修状态时多个伸缩臂能够收回，从而不会占用过多空间，使得检修调试时人员可以在加工设备的正面更为方便的操作；2、在第三伸缩臂一端设有摆动臂总成，摆动臂总成一端设有转动臂总成，从而在动作空间不充裕的加工设备内也能够高效运行；3、采用承重转轴连接底座和竖直臂固定，从而在法兰有大负载时，旋转基座和竖直臂受到的弯曲力通过承重转轴承载，使得本设备在接近最大臂展状态运行时，驱动电机不会因
为负载过大导致过热。
附图说明
14.图1为本发明整体结构视图；
15.图2为本发明竖直臂安装状态视图；
16.图3、4、5为本发明水平臂总成结构视图；
17.图6为本发明水平臂总成侧视图；
18.图7为本发明图6中i区域局部放大视图；
19.图8为本发明摆动臂总成和转动臂总成结构视图；
20.图9为本发明图8中ii区域局部放大视图；
21.图10为本发明润滑齿轮正面视图；
22.图11为本发明图10中a-a方向剖视图；
23.图12为本发明图10中b-b方向剖视图；
24.图13为本发明旋转基座和竖直臂局部剖面结构视图
25.图14为本发明图13中iii区域局部放大视图；
26.图15为为本发明承重转轴结构视图。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
28.需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设有”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.请参阅图1至图15，本发明实施例包括：
30.一种五轴伸缩机械手，包括旋转基座1、竖直臂总成2、水平臂总成3、摆动臂总成4和转动臂总成5，所述旋转基座1上端面设有竖直臂总成2，所述竖直臂总成2一侧滑动连接有水平臂总成3，所述水平臂总成3一侧设有摆动臂总成4，所述摆动臂总成4一端设有转动臂总成5，所述竖直臂总成2包括竖直臂21、竖直滑轨22和竖直齿条23，所述竖直臂21一侧设有多个竖直滑轨22和竖直齿条23，所述竖直滑轨22垂直于安装水平面设置，所述竖直齿条23平行于竖直滑轨22设置；
31.所述旋转基座1包括底座11、基座驱动电机12、第五减速机13、壳体14、第三齿轮15、第四齿轮16、底板17、承重转轴18、安装板19和交叉滚子轴承110，所述底座11上端面和底板17固定连接，所述底板17一侧固定连接有第五减速机13，所述第五减速机13输入端设有基座驱动电机12，所述第五减速机13输出端设有第三齿轮15，所述底板17另一侧固定连接有壳体14，所述交叉滚子轴承110嵌入壳体14，所述承重转轴18嵌入交叉滚子轴承110内孔，所述承重转轴18一端和第四齿轮16固定连接，所述承重转轴18另一端和安装板19一侧固定连接，所述安装板19另一侧和竖直臂21一端固定连接，所述第四齿轮16和第三齿轮15啮合；
32.所述水平臂总成3包括固定板31、竖直滑块32、竖直电机33、第一减速机34、第一齿轮35、伸缩臂组件36、水平电机37、第二减速机38、第二齿轮39和第一润滑齿轮组6，所述固定板31一端设有第一润滑齿轮组6，所述第一润滑齿轮组6和竖直齿条23啮合，所述固定板31一侧设有多个竖直滑块32，所述竖直滑块32和竖直滑轨22滑动连接，所述固定板31另一侧设有第一减速机34、竖直电机33、第二减速机38、水平电机37和伸缩臂组件36，所述第一减速机34、第二减速机38和固定板31固定连接，所述第一减速机34输入端设有竖直电机33，所述第一减速机34输出端设有第一齿轮35，所述第一齿轮35和竖直齿条23啮合，所述第二减速机38输入端设有水平电机37，所述第二减速机38输出端设有第二齿轮39；
33.所述伸缩臂组件36包括同步轮361、第一同步带362、第二同步带363、第一伸缩臂364、第二伸缩臂365、第三伸缩臂366、水平滑轨367、水平滑块368、水平齿条369和第二润滑齿轮组7，所述第一伸缩臂364外部设有多个水平滑轨367和水平齿条369，所述水平滑轨367垂直于竖直滑轨22设置，所述水平齿条369平行于水平滑轨367设置，所述水平齿条369和第二齿轮39啮合，所述第二润滑齿轮组7和水平齿条369啮合，所述第二润滑齿轮组7和固定板31转动连接，所述水平滑轨367和设置在固定板31一侧的水平滑块368滑动连接，所述第一伸缩臂364内部设有第二伸缩臂365，所述第二伸缩臂365外部设有多个水平滑轨367，所述水平滑轨367和固定在第一伸缩臂364内部的水平滑块368滑动连接，所述第二伸缩臂365一侧固定有第一同步带362，所述第一同步带362同时和固定板31固定连接，所述第一同步带362通过转动连接在第一伸缩臂364两端的同步轮361绷直，所述第二伸缩臂365内部设有第三伸缩臂366，所述第三伸缩臂366外部设有多个水平滑轨367，所述水平滑轨367和固定在第二伸缩臂365内部的水平滑块368滑动连接，所述第三伸缩臂366一侧固定有第二同步带363，所述第二同步带363同时固定在第一伸缩臂364内部，所述第二同步带363通过转动连接在第二伸缩臂365两端的同步轮361绷直；
34.所述第一伸缩臂364、第二伸缩臂365和第三伸缩臂366为空心管状结构，所述第三伸缩臂366外径小于第二伸缩臂365内径，所述第二伸缩臂365外径小于第一伸缩臂364内径；
35.所述第一润滑齿轮组6和第二润滑齿轮组7结构相同，均包括注油杆61和润滑齿轮62，所述注油杆61和润滑齿轮62转动连接，所述注油杆61具有注油口611和第一油路612，所述第一油路612沿注油杆61轴线设置，所述润滑齿轮62具有第二油路621、进油口622和出油口623，所述润滑齿轮62圆心设有进油口622，所述润滑齿轮62圆周等角度设有多个出油口623，所述第二油路621将进油口622和出油口623联通，所述第一油路612和第二油路621将注油口611和出油口623联通，在机械手运行时油泵将润滑介质泵入第一润滑齿轮组6和第二润滑齿轮组7，使第一齿轮35和竖直齿条23运行时能够充分润滑，第二齿轮39和水平齿条369在运行时能够充分润滑，从而能够延缓齿条和齿轮的磨损速度；
36.所述摆动臂总成4包括摆动支架41、摆动电机42，第三减速机43、第一锥齿44、第二锥齿45、连接板46、摆臂47和转轴48，所述摆动支架41和第三伸缩臂366一端固定连接，所述第三减速机43和摆动支架41固定连接，所述第三减速机43输入端设有摆动电机42，所述第三减速机43输出端设有第一锥齿44，所述第二锥齿45和转轴48固定连接，所述转轴48和摆动之支架转动连接，所述第一锥齿44轴线和第二锥齿45轴线垂直，所述第一锥齿44轴和第二锥齿45啮合，所述转轴48两端设有连接板46，所述连接板46和摆臂47一端固定连接；
37.所述转动臂总成5包括转动电机51、第四减速机52、旋转座53、第一旋转齿轮54、第二旋转齿轮55和法兰56，所述旋转座53和摆臂47一端固定连接，所述第四减速机52和旋转座53固定连接，所述第四减速机52输入端设有转动电机51，所述第四减速机52输出端设有第一旋转齿轮54，所述第一旋转齿轮54和第二旋转齿轮55啮合，所述第二旋转齿轮55和旋转座53转动连接，所述法兰56和第二旋转齿轮55固定连接，所述法兰56轴线和旋转齿轮轴线同轴；
38.所述第一减速机34、第二减速机38、第三减速机43、第四减速机52和第五减速机13输入输出比为1：1～100:1；
39.通过上述设置，在实际工作过程中，其具体工作原理如下：首先将气动夹具通过螺栓和法兰56进行固定，随后将机械手放置在加工设备的侧面，再使用化学螺栓将旋转基座1固定在水平面；
40.竖直臂总成2运行状态：当控制器控制竖直臂21运行时，竖直电机33启动，竖直电机33带动固定板31沿竖直滑轨22运行，通过控制竖直电机33正反转，从而能够控制固定板31沿竖直滑轨22运动方向，由于固定板31上设有水平臂总成3、摆动臂总成4和转动臂总成5，从而在竖直电机33的带动下，与法兰56连接的气动夹具同时沿着竖直滑轨22延伸方向运动；
41.水平臂总成3运行状态：当控制器控制水平臂运行时，水平电机37启动，水平电机37带动第一伸缩臂364向一侧运动，第一伸缩臂364伸出过程中，第二伸缩臂365通过第一同步带362带动伸出，第三伸缩臂366通过第二同步带363带动伸出，通过控制水平电机37正反转，从而能够控制第一伸缩臂364伸出或收回，使得在水平电机37的带动下，与法兰56连接的气动夹具同时沿第三伸缩臂366伸出或缩回方向运动；
42.摆动臂总成4运行状态：当控制器控制摆动臂运行时，摆动电机42启动，摆动电机42带动摆臂47以转轴48为半径进行转动，通过控制摆动电机42正反转，从而够控制摆臂47以转轴48为圆心的转动角度；
43.转动臂总成5运行状态：当控制器控制转动臂运行时，转动电机51启动，转动电机51带动法兰56以自身轴为圆心转动，通过控制转动电机51正反转，从而够控制法兰56以自身轴线为圆心的转动角度；
44.旋转基座1运行状态：当控制器控制旋转基座1运行时，基座驱动电机12启动，基座驱动电机12带动第四齿轮16旋转，由于第四齿轮16和承重转轴18一端固定连接，承重转轴18另一端和安装板19一侧固定连接，安装板19另一侧和竖直臂21一端固定连接，从而在第四齿轮16旋转时，竖直臂21能够以第四齿轮16为圆心旋转，使得与竖直臂21滑动连接的水平臂总成3、摆动臂总成4和转动臂总成5均被同时带动，从而在运行时本机械手最大臂展为伸缩臂组件36的伸出长度；
45.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。