CN105058377A - 一种五轴摆臂关节机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种五轴摆臂关节机器人，包括基座组件，所述基座组件的上端设置有可旋转的二轴组件，所述二轴组件可绕其轴向旋转；所述二轴组件的一侧连接有三轴组件，所述三轴组件可沿所述二轴组件的轴向移动；所述三轴组件远离所述二轴组件的一端连接有四轴组件，所述四轴组件可绕其与所述三轴组件的连接处旋转，所述四轴组件远离三轴组件的一端设置有可绕所述四轴组件轴向旋转的五轴组件。相对现有技术，本发明刚性强、运行速度快、胜任高强度重复性工作、灵活性强、且成本低。

Description

一种五轴摆臂关节机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种应用在工业制造、生产及其相关技术领域的五轴摆臂关节机器人。

背景技术

目前市场上多关节工业机器人大多属于六轴(六关节)机器人，价格相对较高，五轴机器人生产成本相对较低，在价格上有其绝对优势，某些领域使用六轴机器人会造成大量生产资源浪费；然而使用四轴机器人，则缺少一个实现工件翻转动作，如确实需要使用四轴机器人来完成该动作，则必须和外部变位机联合使用，增大机器人使用环境、总控制系统难度，增加额外成本、增加运行节拍时间以致达不到生产任务要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种刚性强、运行速度快、胜任高强度重复性工作、灵活性强、且成本低的五轴摆臂关节机器人。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种五轴摆臂关节机器人，包括基座组件，所述基座组件的上端设置有可旋转的二轴组件，所述二轴组件可绕其轴向旋转；所述二轴组件的一侧连接有三轴组件，所述三轴组件可沿所述二轴组件的轴向移动；所述三轴组件远离所述二轴组件的一端连接有四轴组件，所述四轴组件可绕其与所述三轴组件的连接处旋转，所述四轴组件远离三轴组件的一端设置有可绕所述四轴组件轴向旋转的五轴组件。

本发明的有益效果是：基座组件带动二轴组件绕其轴向旋转，三轴组件沿二轴组件的轴向移动，四轴组件可绕其与三轴组件的连接处水平旋转，五轴件组环绕四轴组件轴向，通过基座组件、二轴组件、三轴组件、四轴组件和五轴组件的配合，组件之间连接刚性强、运行速度快、胜任高强度重复性工作，五个组件配合可以实现灵活运作，也便于模块化生产组装，降低了生产周期，有效降低了生产成本。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述基座组件包括基座、第一伺服电机、第一减速机和旋转台，所述第一伺服电机置于所述基座的内侧，所述第一减速机置于所述基座的上端，所述第一伺服电机的输出轴穿过所述基座的上端与所述第一减速机的输入端连接；所述旋转台可旋转的置于所述第一减速机的上端，所述第一减速机的输出端带动所述旋转台旋转；所述旋转台的边缘固定设置有对所述旋转台旋转限位的第一限位块。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一伺服电机输出轴的旋转，通过第一减速机可以实现控制旋转台的旋转，从而实现带动二轴组件、三轴组件、四轴组件和五轴组件绕二轴组件的轴向旋转，旋转速度快；第一限位块可以对旋转台旋转进行限位，提升本装置运作精度。

进一步，所述二轴组件包括立柱、第二伺服电机、联轴器和丝杆传动机构，所述立柱固定置于所述旋转台的上端，所述第二伺服电机固定置于所述立柱的上端，所述联轴器和丝杆传动机构均可转动的置于所述立柱的内侧，所述联轴器的上端与所述第二伺服电机的输出轴连接，所述联轴器的下端与所述丝杆传动机构连接，所述第二伺服电机的输出轴通过联轴器与所述丝杆传动机构联动；所述丝杆传动机构与所述三轴组件连接，所述立柱靠近所述三轴组件的一侧沿所述立柱的轴向设置有导轨传动机构，所述丝杆传动机构可带动所述三轴组件沿所述导轨传动机构滑动。

采用上述进一步方案的有益效果是：第二伺服电机的输出轴旋转，通过连轴器带动丝杆传动机构转动，丝杆传动机构带动所述三轴组件沿所述立柱的轴向移动，导轨传动机构可以有效降低三轴组件移动过程中的阻力，使得本装置运行速度快，导轨传动机构也可以增强二轴组件与三轴组件的连接强度。

进一步，所述三轴组件包括轴臂、第三伺服电机和第二减速机，所述轴臂的一端与所述导轨传动机构连接，所述轴臂的另一端与所述四轴组件连接，所述第三伺服电机固定置于所述轴臂靠近所述四轴组件一侧的上端，所述第二减速机置于所述轴臂对应所述第三伺服电机处的内侧，所述第三伺服电机的输出轴与所述第二减速机的输入端连接，所述第二减速机的输出端与所述四轴组件连接；所述轴臂靠近所述四轴组件一侧的下端固定设置有第二限位块。

采用上述进一步方案的有益效果是：第三伺服电机的输出轴旋转，通过第二减速机可以带动四轴组件绕三轴组件和四轴组件连接处水平旋转，通过单独的伺服电机控制，可以提升四轴组件运作的速度和灵活性；第二限位块可以对四轴组件的旋转进行限位，提升本装置运作精度。

进一步，所述立柱和所述轴臂之间连接有呈密封状的拖链，所述拖链的一端与所述立柱连接，另一端与所述轴臂连接，所述拖链呈倒置U状。

采用上述进一步方案的有益效果是：实现二轴组件和三轴组件相对运动过程中，使三轴组件上的相关通讯线路相对静止，从而避免相对运动对通讯线路损害。

进一步，所述四轴组件包括转台、转臂、第四伺服电机和第三减速机，所述转台的一端与所述第二减速机的输出端连接，所述转台的另一端与所述转臂连接；所述第四伺服电机置于所述转台内远离所述转臂的一侧，所述第三减速机置于所述转台内靠近所述转臂的一侧，所述第四伺服电机的输出轴与所述第三减速机的输入端连接，所述第三减速机的输出端与所述转臂连接，所述第三减速机的输出端可带动所述转臂绕所述转臂的轴向转动。

采用上述进一步方案的有益效果是：第四伺服电机的输出轴旋转，通过第三减速机带动转臂绕转臂的轴向转动，从而带动五轴组件绕转臂的轴向转动，通过单独的伺服电机控制，可以提升五轴组件运作的速度和灵活性。

进一步，所述轴臂与所述转台之间设置有连接关节，所述连接关节的一端与所述轴臂固定连接，所述连接关节的另一端呈喇叭状与所述转台悬空连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：实现三轴组件和四轴组件相对运动过程中，使四轴组件上的相关通讯线路相对静止，从而避免相对运动对通讯线路损害。

进一步，所述五轴组件包括壳体、第五伺服电机、第四减速机、手腕体和法兰，所述壳体与所述转臂远离所述转台的一端固定连接，所述壳体随所述转臂绕所述转臂的轴向转动，所述第五伺服电机、第四减速机、手腕体均置于所述壳体的内侧，所述第五伺服电机的输出轴与所述第四减速机的输入端连接，所述第四减速机的输出端与所述手腕体连接，所述法兰置于所述壳体远离所述转臂的一端，所述手腕体与所述法兰连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：第五伺服电机的输出轴旋转，通过第四减速机带动手腕体运转，手腕体带动法兰运作，实现本装置可以灵活运作；壳体与转臂固定连接，提升本装置的连接强度，运行速度快、胜任高强度重复性工作；法兰为多用途法兰，可同时与多种端拾器连接，提供多种连接方式供用户选择，也提升本装置的适用范围。

进一步，所述基座组件、二轴组件、三轴组件、四轴组件和五轴组件上的布线均为全封闭式。

采用上述进一步方案的有益效果是：全封闭式布线可以避免外部环境对通讯线干扰，使本装置完全适应恶劣工况，提升适用范围。

附图说明

图1为本发明一种五轴摆臂关节机器人的主视图；

图2为本发明一种五轴摆臂关节机器人的侧视图；

图3为本发明一种五轴摆臂关节机器人的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、基座组件，11、基座，12、第一伺服电机，13、第一减速机，14、旋转台，15、第一限位块；

2、二轴组件，21、立柱，22、第二伺服电机，23、联轴器，24、丝杆传动机构，25、导轨传动机构；

3、三轴组件，31、轴臂，32、第三伺服电机，33、第二减速机，34、第二限位块；

4、四轴组件，41、转台，42、转臂，43、第四伺服电机，44、第三减速机；

5、五轴组件，51、壳体，52、第五伺服电机，53、第四减速机，54、手腕体，55、法兰；

6、拖链。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图3所示，一种五轴摆臂关节机器人，包括基座组件1，所述基座组件1的上端设置有可旋转的二轴组件2，所述二轴组件2可绕其轴向旋转；所述二轴组件2的一侧连接有三轴组件3，所述三轴组件3可沿所述二轴组件2的轴向移动；所述三轴组件3远离所述二轴组件2的一端连接有四轴组件4，所述四轴组件4可绕其与所述三轴组件3的连接处旋转，所述四轴组件4远离三轴组件3的一端设置有可绕所述四轴组件4轴向旋转的五轴组件5。

优选的，所述基座组件1包括基座11、第一伺服电机12、第一减速机13和旋转台14，所述第一伺服电机12置于所述基座11的内侧，所述第一减速机13置于所述基座11的上端，所述第一伺服电机12的输出轴穿过所述基座11的上端与所述第一减速机13的输入端连接；所述旋转台14可旋转的置于所述第一减速机13的上端，所述第一减速机13的输出端带动所述旋转台14旋转；所述旋转台14的边缘固定设置有对所述旋转台14旋转限位的第一限位块15。

优选的，所述二轴组件2包括立柱21、第二伺服电机22、联轴器23和丝杆传动机构24，所述立柱21固定置于所述旋转台14的上端，所述第二伺服电机22固定置于所述立柱21的上端，所述联轴器23和丝杆传动机构24均可转动的置于所述立柱21的内侧，所述联轴器23的上端与所述第二伺服电机22的输出轴连接，所述联轴器23的下端与所述丝杆传动机构24连接，所述第二伺服电机22的输出轴通过联轴器23与所述丝杆传动机构24联动；所述丝杆传动机构24与所述三轴组件3连接，所述立柱21靠近所述三轴组件3的一侧沿所述立柱21的轴向设置有导轨传动机构25，所述丝杆传动机构24可带动所述三轴组件3沿所述导轨传动机构25滑动。

优选的，所述三轴组件3包括轴臂31、第三伺服电机32和第二减速机33，所述轴臂31的一端与所述导轨传动机构25连接，所述轴臂31的另一端与所述四轴组件4连接，所述第三伺服电机32固定置于所述轴臂31靠近所述四轴组件4一侧的上端，所述第二减速机33置于所述轴臂31对应所述第三伺服电机32处的内侧，所述第三伺服电机32的输出轴与所述第二减速机33的输入端连接，所述第二减速机33的输出端与所述四轴组件4连接；所述轴臂31靠近所述四轴组件4一侧的下端固定设置有第二限位块34。

优选的，所述立柱21和所述轴臂31之间连接有呈密封状的拖链6，所述拖链6的一端与所述立柱21连接，另一端与所述轴臂31连接，所述拖链6呈倒置U状。

优选的，所述四轴组件4包括转台41、转臂42、第四伺服电机43和第三减速机44，所述转台41的一端与所述第二减速机44的输出端连接，所述转台41的另一端与所述转臂42连接；所述第四伺服电机43置于所述转台41内远离所述转臂42的一侧，所述第三减速机44置于所述转台41内靠近所述转臂42的一侧，所述第四伺服电机43的输出轴与所述第三减速机44的输入端连接，所述第三减速机44的输出端与所述转臂42连接，所述第三减速机44的输出端可带动所述转臂42绕所述转臂42的轴向转动。

优选的，所述轴臂31与所述转台41之间设置有连接关节，所述连接关节的一端与所述轴臂31固定连接，所述连接关节的另一端呈喇叭状与所述转台41悬空连接。

优选的，所述五轴组件5包括壳体51、第五伺服电机52、第四减速机53、手腕体54和法兰55，所述壳体51与所述转臂42远离所述转台41的一端固定连接，所述壳体51随所述转臂42绕所述转臂42的轴向转动，所述第五伺服电机52、第四减速机53、手腕体54均置于所述壳体51的内侧，所述第五伺服电机52的输出轴与所述第四减速机53的输入端连接，所述第四减速机53的输出端与所述手腕体54连接，所述法兰55置于所述壳体51远离所述转臂42的一端，所述手腕体54与所述法兰55连接。

优选的，所述基座组件1、二轴组件2、三轴组件3、四轴组件4和五轴组件5上的布线均为全封闭式。

本装置的运作原理：基座组件1带动二轴组件2绕其轴向旋转，三轴组件3沿二轴组件2的轴向移动，四轴组件4可绕其与三轴组件3的连接处水平旋转，五轴组件5环绕四轴组件4轴向，通过基座组件1、二轴组件2、三轴组件3、四轴组件4和五轴组件5的配合，组件之间连接刚性强、运行速度快、胜任高强度重复性工作，五个组件配合可以实现灵活运作，也便于模块化生产组装，降低了生产周期，有效降低了生产成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种五轴摆臂关节机器人，包括基座组件(1)，其特征在于：所述基座组件(1)的上端设置有可旋转的二轴组件(2)，所述二轴组件(2)可绕其轴向旋转；所述二轴组件(2)的一侧连接有三轴组件(3)，所述三轴组件(3)可沿所述二轴组件(2)的轴向移动；所述三轴组件(3)远离所述二轴组件(2)的一端连接有四轴组件(4)，所述四轴组件(4)可绕其与所述三轴组件(3)的连接处旋转，所述四轴组件(4)远离三轴组件(3)的一端设置有可绕所述四轴组件(4)轴向旋转的五轴组件(5)。

2.根据权利要求1所述一种五轴摆臂关节机器人，其特征在于：所述基座组件(1)包括基座(11)、第一伺服电机(12)、第一减速机(13)和旋转台(14)，所述第一伺服电机(12)置于所述基座(11)的内侧，所述第一减速机(13)置于所述基座(11)的上端，所述第一伺服电机(12)的输出轴穿过所述基座(11)的上端与所述第一减速机(13)的输入端连接；所述旋转台(14)可旋转的置于所述第一减速机(13)的上端，所述第一减速机(13)的输出端带动所述旋转台(14)旋转；所述旋转台(14)的边缘固定设置有对所述旋转台(14)旋转限位的第一限位块(15)。

3.根据权利要求2所述一种五轴摆臂关节机器人，其特征在于：所述二轴组件(2)包括立柱(21)、第二伺服电机(22)、联轴器(23)和丝杆传动机构(24)，所述立柱(21)固定置于所述旋转台(14)的上端，所述第二伺服电机(22)固定置于所述立柱(21)的上端，所述联轴器(23)和丝杆传动机构(24)均可转动的置于所述立柱(21)的内侧，所述联轴器(23)的上端与所述第二伺服电机(22)的输出轴连接，所述联轴器(23)的下端与所述丝杆传动机构(24)连接，所述第二伺服电机(22)的输出轴通过联轴器(23)与所述丝杆传动机构(24)联动；所述丝杆传动机构(24)与所述三轴组件(3)连接，所述立柱(21)靠近所述三轴组件(3)的一侧沿所述立柱(21)的轴向设置有导轨传动机构(25)，所述丝杆传动机构(24)可带动所述三轴组件(3)沿所述导轨传动机构(25)滑动。

4.根据权利要求3所述一种五轴摆臂关节机器人，其特征在于：所述三轴组件(3)包括轴臂(31)、第三伺服电机(32)和第二减速机(33)，所述轴臂(31)的一端与所述导轨传动机构(25)连接，所述轴臂(31)的另一端与所述四轴组件(4)连接，所述第三伺服电机(32)固定置于所述轴臂(31)靠近所述四轴组件(4)一侧的上端，所述第二减速机(33)置于所述轴臂(31)对应所述第三伺服电机(32)处的内侧，所述第三伺服电机(32)的输出轴与所述第二减速机(33)的输入端连接，所述第二减速机(33)的输出端与所述四轴组件(4)连接；所述轴臂(31)靠近所述四轴组件(4)一侧的下端固定设置有第二限位块(34)。

5.根据权利要求4所述一种五轴摆臂关节机器人，其特征在于：所述立柱(21)和所述轴臂(31)之间连接有呈密封状的拖链(6)，所述拖链(6)的一端与所述立柱(21)连接，另一端与所述轴臂(31)连接，所述拖链(6)呈倒置U状。

6.根据权利要求4所述一种五轴摆臂关节机器人，其特征在于：所述四轴组件(4)包括转台(41)、转臂(42)、第四伺服电机(43)和第三减速机(44)，所述转台(41)的一端与所述第二减速机(44)的输出端连接，所述转台(41)的另一端与所述转臂(42)连接；所述第四伺服电机(43)置于所述转台(41)内远离所述转臂(42)的一侧，所述第三减速机(44)置于所述转台(41)内靠近所述转臂(42)的一侧，所述第四伺服电机(43)的输出轴与所述第三减速机(44)的输入端连接，所述第三减速机(44)的输出端与所述转臂(42)连接，所述第三减速机(44)的输出端可带动所述转臂(42)绕所述转臂(42)的轴向转动。

7.根据权利要求6所述一种五轴摆臂关节机器人，其特征在于：所述轴臂(31)与所述转台(41)之间设置有连接关节，所述连接关节的一端与所述轴臂(31)固定连接，所述连接关节的另一端呈喇叭状与所述转台(41)悬空连接。

8.根据权利要求6所述一种五轴摆臂关节机器人，其特征在于：所述五轴组件(5)包括壳体(51)、第五伺服电机(52)、第四减速机(53)、手腕体(54)和法兰(55)，所述壳体(51)与所述转臂(42)远离所述转台(41)的一端固定连接，所述壳体(51)随所述转臂(42)绕所述转臂(42)的轴向转动，所述第五伺服电机(52)、第四减速机(53)、手腕体(54)均置于所述壳体(51)的内侧，所述第五伺服电机(52)的输出轴与所述第四减速机(53)的输入端连接，所述第四减速机(53)的输出端与所述手腕体(54)连接，所述法兰(55)置于所述壳体(51)远离所述转臂(42)的一端，所述手腕体(54)与所述法兰(55)连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述一种五轴摆臂关节机器人，其特征在于：所述基座组件(1)、二轴组件(2)、三轴组件(3)、四轴组件(4)和五轴组件(5)上的布线均为全封闭式。