CN106863288A - 一种五轴联动吸盘机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种五轴联动吸盘机械手，属于工业机器人技术领域。本发明包括底座、Ⅰ轴传动装置、Ⅱ轴传动装置、大臂、Ⅲ轴传动装置、连接臂、Ⅳ轴传动装置、Ⅴ轴传动装置、小臂和吸盘装置；Ⅰ轴传动装置安装在底座上，Ⅱ轴传动装置紧固安装在Ⅰ轴传动装置上，大臂一端与Ⅱ轴传动装置连接，另一端连接Ⅲ轴传动装置，连接臂一端与Ⅲ轴传动装置连接，另一端连接Ⅳ轴传动装置，Ⅴ轴传动装置安装于小臂上，同时与吸盘装置紧固连接，小臂连接于Ⅳ轴传动装置。本发明采用五轴联动原理，可进行三维空间定位抓取，适用范围广；可吸附、转运轻薄且面积较大工作件，实用性强；采用吸盘抓取，提高抓取稳定性和准确性。

Description

一种五轴联动吸盘机械手
技术领域
本发明涉及一种五轴联动吸盘机械手，属于工业机器人技术领域。
背景技术
随着“工业4.0”概念在全球范围推广，中国制造2025计划也随之提出，其主旨均在于加快工业现代化发展进程，提高制造业智能化程度，智能机械手作为制造业领域起到举足轻重地位的代工机器人，已被广泛应用于制造业各个领域。现有机械手主要以单自由度机械手和多自由度机械手为主，单自由度机械手结构简单，适用范围小；多自由度机械手结构复杂，适用范围广，一般均只能在特定工作范围使用，适用范围有一定局限性；在运用于装箱生产线上的机器人，多以零散装箱为主，在协同配合及工作效率上有一定弊端，同时抓取机械手无法适应轻薄且面积较大物件的抓取与转运。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种五轴联动吸盘机械手，用以解决单独完成高自由度运动和适应轻薄且面积较大物件的抓取与转运的问题。
本发明的技术方案是：一种五轴联动吸盘机械手，包括底座1、Ⅰ轴传动装置2、Ⅱ轴传动装置3、大臂4、Ⅲ轴传动装置5、连接臂6、Ⅳ轴传动装置7、Ⅴ轴传动装置8、小臂9和吸盘装置10；
所述Ⅰ轴传动装置2安装在底座1上，Ⅱ轴传动装置3紧固安装在Ⅰ轴传动装置2上，大臂4一端安装在Ⅱ轴传动装置3上，另一端连接Ⅲ轴传动装置5，连接臂6一端与Ⅲ轴传动装置5连接，另一端连接Ⅳ轴传动装置7，Ⅴ轴传动装置8安装于小臂9上、同时与吸盘装置10紧固连接，小臂9安装于Ⅳ轴传动装置7上。
所述Ⅰ轴传动装置2包括Ⅰ轴电机11、连接端盖12、大臂安装座13、底座油封14、底座上轴承15、底座垫圈16、底座上端盖17、底座主轴18、蜗杆19、蜗轮20、底座下轴承21、底座下端盖22；
所述Ⅰ轴电机11用螺钉紧固安装于连接端盖12上，连接端盖12安装在底座1一侧，蜗杆19一端与Ⅰ轴电机11相连，另一端与蜗轮20啮合，底座下端盖22紧固安装在底座1上，底座主轴18安装在底座下端盖22上，底座下轴承21与底座主轴18同轴配合且安装在其下端，蜗轮20与底座主轴18同轴配合且与蜗杆19啮合安装，底座垫圈16与底座主轴18同轴配合且安装于底座1与底座上端盖17之间，底座上轴承15与底座主轴18同轴配合，安装在底座主轴18上部，底座油封14与大臂安装座13紧贴合，安装于底座轴承15上，底座上端盖17与底座主轴18同轴配合且与底座1紧固连接，大臂安装座13与底座主轴18同轴，同时安装于底座油封14上。
所述Ⅱ轴传动装置3包括Ⅱ轴左电机23、Ⅱ轴左连接端盖24、Ⅱ轴传动轴25、Ⅱ轴右连接端盖26和Ⅱ轴右电机27；
所述Ⅱ轴左电机23用螺钉紧固连接于Ⅱ轴左连接端盖24上，Ⅱ轴左连接端盖24紧固连接于大臂安装座13左侧，Ⅱ轴右电机27用螺钉紧固连接于Ⅱ轴左右连接端盖26上，Ⅱ轴右连接端盖26紧固连接于大臂安装座13右侧，Ⅱ轴传动轴25左右分别与Ⅱ轴左电机23和Ⅱ轴右电机27相连接，大臂4安装于Ⅱ轴传动轴25上。
所述Ⅲ轴传动装置5包括Ⅲ轴电机28、Ⅲ轴右连接端盖29、Ⅲ轴右端轴承30、Ⅲ轴右端油封31、Ⅲ轴传动轴32、Ⅲ轴左端油封33、Ⅲ轴左端轴承34和Ⅲ轴左端轴承盖35；
所述Ⅲ轴电机28用螺钉紧固安装于Ⅲ轴右连接端盖29上，Ⅲ轴右连接端盖29紧固连接大臂4，Ⅲ轴传动轴32与Ⅲ轴电机28连接，Ⅲ轴右端轴承30与Ⅲ轴传动轴32同轴配合且安装于Ⅲ轴传动轴32上，左右分别与Ⅲ轴右端油封31和Ⅲ轴右连接端盖29贴合，Ⅲ轴左端轴承34与Ⅲ轴传动轴32同轴配合且安装于Ⅲ轴传动轴32上，左右分别与Ⅲ轴左端轴承盖35和Ⅲ轴左端油封33贴合，Ⅲ轴左端轴承盖35通过螺钉紧固安装于大臂4上。
所述Ⅳ轴传动装置7包括Ⅳ轴电机36、Ⅳ轴左端连接端盖37、Ⅳ轴左端轴承38、Ⅳ轴传动轴39、Ⅳ轴右端轴承40和Ⅳ轴右端连接端盖41；
所述Ⅳ轴电机36用螺钉紧固连接于Ⅳ轴左端连接端盖37，Ⅳ轴左端连接端盖37紧固安装在连接臂6一端左侧，Ⅳ轴传动轴39与Ⅳ轴电机36连接，Ⅳ轴左端轴承38与Ⅳ轴传动轴39同轴配合且安装于Ⅳ轴传动轴39上，同时Ⅳ轴传动轴39与小臂9紧固连接，Ⅳ轴右端轴承40与Ⅳ轴传动轴39同轴配合且安装于Ⅳ轴传动轴39上，Ⅳ轴右端连接端盖41紧固连接于连接臂6一端右侧。
所述Ⅴ轴传动装置8包括Ⅴ轴电机42和Ⅴ轴旋转轴43；
所述Ⅴ轴电机42紧固安装于小臂9上，Ⅴ轴旋转轴43与Ⅴ轴电机42连接。
所述吸盘装置10包括连接杆44、驱动吸盘45和吸盘安装架46；
所述连接杆44一端与Ⅴ轴旋转轴43紧螺栓连接，另一端与吸盘安装架46紧连接，驱动吸盘45安装在吸盘安装架46的四个角上。
本发明的工作原理是：机械手整体通过底座1固定安装在流水生产线上，完成指定工作；Ⅰ轴传动装置2中通过Ⅰ轴电机控制底座主轴18转动从而带动大臂安装座13转动完成第一自由度工作任务；Ⅱ轴中通过Ⅱ轴左电机23和Ⅱ轴右电机27同步控制Ⅱ轴传动轴25转动，带动大臂4完成第二自由度转动；Ⅲ轴中通过Ⅲ轴电机28控制Ⅲ轴传动轴32转动，从而带动连接臂6完成第三自由度转动；Ⅳ轴中通过Ⅳ轴电机36控制Ⅳ轴传动轴转动，从而带动小臂9完成第四自由度转动；Ⅴ轴电机42可控制Ⅴ轴旋转轴转动，从而控制吸盘装置10转动，完成第五自由度工作任务；吸盘装置10通过驱动吸盘45对指定薄板和工作件完成吸取动作；机械手通过五轴联动，配合控制驱动吸盘10吸取，可以对目标工件进行准确定位吸取，并转运放置动作。
本发明的有益效果是：
1、采用五轴联动原理，可进行三维空间定位抓取，适用范围广；
2、可吸附、转运轻薄且面积较大工作件，实用性强；
3、采用吸盘抓取，提高抓取稳定性和准确性。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的Ⅰ轴传动装置内部结构示意图；
图3是本发明的Ⅱ轴传动装置结构示意图；
图4是本发明的Ⅲ轴传动装置结构示意图；
图5是本发明的Ⅳ轴传动装置结构示意图；
图6是本发明的Ⅴ轴传动装置结构示意图；
图7是本发明的吸盘装置结构示意图。
图中：1-底座、2-Ⅰ轴传动装置、3-Ⅱ轴传动装置、4-大臂、5-Ⅲ轴传动装置、6-连接臂、7-Ⅳ轴传动装置、8-Ⅴ轴传动装置、9-小臂、10-吸盘装置、11-Ⅰ轴电机、12-连接端盖、13-大臂安装座、14-底座油封、15-底座上轴承、16-底座垫圈、17-底座上端盖、18-底座主轴、19-蜗杆、20-蜗轮、21-底座下轴承、22-底座下端盖、23-Ⅱ轴左电机、24-Ⅱ轴左连接端盖、25-Ⅱ轴传动轴、26-Ⅱ轴右连接端盖、27-Ⅱ轴右电机、28-Ⅲ轴电机、29-Ⅲ轴右连接端盖、30-Ⅲ轴右端轴承、31-Ⅲ轴右端油封、32-Ⅲ轴传动轴、33-Ⅲ轴左端油封、34-Ⅲ轴左端轴承、35-Ⅲ轴左端轴承盖、36-Ⅳ轴电机、37-Ⅳ轴左端连接端盖、38Ⅳ轴左端轴承、39-Ⅳ轴传动轴、40-Ⅳ轴右端轴承、41-Ⅳ轴右端连接端盖、42-Ⅴ轴电机、43-Ⅴ轴旋转轴、44-连接杆、45-驱动吸盘、46吸盘安装架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1-7所示，一种五轴联动吸盘机械手，包括底座1、Ⅰ轴传动装置2、Ⅱ轴传动装置3、大臂4、Ⅲ轴传动装置5、连接臂6、Ⅳ轴传动装置7、Ⅴ轴传动装置8、小臂9和吸盘装置10；
所述Ⅰ轴传动装置2安装在底座1上，Ⅱ轴传动装置3紧固安装在Ⅰ轴传动装置2上，大臂4一端安装在Ⅱ轴传动装置3上，另一端连接Ⅲ轴传动装置5，连接臂6一端与Ⅲ轴传动装置5连接，另一端连接Ⅳ轴传动装置7，Ⅴ轴传动装置8安装于小臂9上、同时与吸盘装置10紧固连接，小臂9安装于Ⅳ轴传动装置7上。
所述Ⅰ轴传动装置2包括Ⅰ轴电机11、连接端盖12、大臂安装座13、底座油封14、底座上轴承15、底座垫圈16、底座上端盖17、底座主轴18、蜗杆19、蜗轮20、底座下轴承21、底座下端盖22；
所述Ⅰ轴电机11用螺钉紧固安装于连接端盖12上，连接端盖12安装在底座1一侧，蜗杆19一端与Ⅰ轴电机11相连，另一端与蜗轮20啮合，底座下端盖22紧固安装在底座1上，底座主轴18安装在底座下端盖22上，底座下轴承21与底座主轴18同轴配合且安装在其下端，蜗轮20与底座主轴18同轴配合且与蜗杆19啮合安装，底座垫圈16与底座主轴18同轴配合且安装于底座1与底座上端盖17之间，底座上轴承15与底座主轴18同轴配合，安装在底座主轴18上部，底座油封14与大臂安装座13紧贴合，安装于底座轴承15上，底座上端盖17与底座主轴18同轴配合且与底座1紧固连接，大臂安装座13与底座主轴18同轴，同时安装于底座油封14上。
所述Ⅱ轴传动装置3包括Ⅱ轴左电机23、Ⅱ轴左连接端盖24、Ⅱ轴传动轴25、Ⅱ轴右连接端盖26和Ⅱ轴右电机27；
所述Ⅱ轴左电机23用螺钉紧固连接于Ⅱ轴左连接端盖24上，Ⅱ轴左连接端盖24紧固连接于大臂安装座13左侧，Ⅱ轴右电机27用螺钉紧固连接于Ⅱ轴左右连接端盖26上，Ⅱ轴右连接端盖26紧固连接于大臂安装座13右侧，Ⅱ轴传动轴25左右分别与Ⅱ轴左电机23和Ⅱ轴右电机27相连接，大臂4安装于Ⅱ轴传动轴25上。
所述Ⅲ轴传动装置5包括Ⅲ轴电机28、Ⅲ轴右连接端盖29、Ⅲ轴右端轴承30、Ⅲ轴右端油封31、Ⅲ轴传动轴32、Ⅲ轴左端油封33、Ⅲ轴左端轴承34和Ⅲ轴左端轴承盖35；
所述Ⅲ轴电机28用螺钉紧固安装于Ⅲ轴右连接端盖29上，Ⅲ轴右连接端盖29紧固连接大臂4，Ⅲ轴传动轴32与Ⅲ轴电机28连接，Ⅲ轴右端轴承30与Ⅲ轴传动轴32同轴配合且安装于Ⅲ轴传动轴32上，左右分别与Ⅲ轴右端油封31和Ⅲ轴右连接端盖29贴合，Ⅲ轴左端轴承34与Ⅲ轴传动轴32同轴配合且安装于Ⅲ轴传动轴32上，左右分别与Ⅲ轴左端轴承盖35和Ⅲ轴左端油封33贴合，Ⅲ轴左端轴承盖35通过螺钉紧固安装于大臂4上。
所述Ⅳ轴传动装置7包括Ⅳ轴电机36、Ⅳ轴左端连接端盖37、Ⅳ轴左端轴承38、Ⅳ轴传动轴39、Ⅳ轴右端轴承40和Ⅳ轴右端连接端盖41；
所述Ⅳ轴电机36用螺钉紧固连接于Ⅳ轴左端连接端盖37，Ⅳ轴左端连接端盖37紧固安装在连接臂6一端左侧，Ⅳ轴传动轴39与Ⅳ轴电机36连接，Ⅳ轴左端轴承38与Ⅳ轴传动轴39同轴配合且安装于Ⅳ轴传动轴39上，同时Ⅳ轴传动轴39与小臂9紧固连接，Ⅳ轴右端轴承40与Ⅳ轴传动轴39同轴配合且安装于Ⅳ轴传动轴39上，Ⅳ轴右端连接端盖41紧固连接于连接臂6一端右侧。
所述Ⅴ轴传动装置8包括Ⅴ轴电机42和Ⅴ轴旋转轴43；
所述Ⅴ轴电机42紧固安装于小臂9上，Ⅴ轴旋转轴43与Ⅴ轴电机42连接。
所述吸盘装置10包括连接杆44、驱动吸盘45和吸盘安装架46；
所述连接杆44一端与Ⅴ轴旋转轴43紧螺栓连接，另一端与吸盘安装架46紧连接，驱动吸盘45安装在吸盘安装架46的四个角上。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种五轴联动吸盘机械手，其特征在于：包括底座（1）、Ⅰ轴传动装置（2）、Ⅱ轴传动装置（3）、大臂（4）、Ⅲ轴传动装置（5）、连接臂（6）、Ⅳ轴传动装置（7）、Ⅴ轴传动装置（8）、小臂（9）和吸盘装置（10）；
所述Ⅰ轴传动装置（2）安装在底座（1）上，Ⅱ轴传动装置（3）紧固安装在Ⅰ轴传动装置（2）上，大臂（4）一端安装在Ⅱ轴传动装置（3）上，另一端连接Ⅲ轴传动装置（5），连接臂（6）一端与Ⅲ轴传动装置（5）连接，另一端连接Ⅳ轴传动装置（7），Ⅴ轴传动装置（8）安装于小臂（9）上、同时与吸盘装置（10）紧固连接，小臂（9）安装于Ⅳ轴传动装置（7）上。
2.根据权利要求1所述的五轴联动吸盘机械手，其特征在于：所述Ⅰ轴传动装置（2）包括Ⅰ轴电机（11）、连接端盖（12）、大臂安装座（13）、底座油封（14）、底座上轴承（15）、底座垫圈（16）、底座上端盖（17）、底座主轴（18）、蜗杆（19）、蜗轮（20）、底座下轴承（21）、底座下端盖（22）；
所述Ⅰ轴电机（11）用螺钉紧固安装于连接端盖（12）上，连接端盖（12）安装在底座（1）一侧，蜗杆（19）一端与Ⅰ轴电机（11）相连，另一端与蜗轮（20）啮合，底座下端盖（22）紧固安装在底座（1）上，底座主轴（18）安装在底座下端盖（22）上，底座下轴承（21）与底座主轴（18）同轴配合且安装在其下端，蜗轮（20）与底座主轴（18）同轴配合且与蜗杆（19）啮合安装，底座垫圈（16）与底座主轴（18）同轴配合且安装于底座（1）与底座上端盖（17）之间，底座上轴承（15）与底座主轴（18）同轴配合，安装在底座主轴（18）上部，底座油封（14）与大臂安装座（13）紧贴合，安装于底座轴承（15）上，底座上端盖（17）与底座主轴（18）同轴配合且与底座（1）紧固连接，大臂安装座（13）与底座主轴（18）同轴，同时安装于底座油封（14）上。
3.根据权利要求1所述的五轴联动吸盘机械手，其特征在于：所述Ⅱ轴传动装置（3）包括Ⅱ轴左电机（23）、Ⅱ轴左连接端盖（24）、Ⅱ轴传动轴（25）、Ⅱ轴右连接端盖（26）和Ⅱ轴右电机（27）；
所述Ⅱ轴左电机（23）用螺钉紧固连接于Ⅱ轴左连接端盖（24）上，Ⅱ轴左连接端盖（24）紧固连接于大臂安装座（13）左侧，Ⅱ轴右电机（27）用螺钉紧固连接于Ⅱ轴左右连接端盖（26）上，Ⅱ轴右连接端盖（26）紧固连接于大臂安装座（13）右侧，Ⅱ轴传动轴（25）左右分别与Ⅱ轴左电机（23）和Ⅱ轴右电机（27）相连接，大臂（4）安装于Ⅱ轴传动轴（25）上。
4.根据权利要求1所述的五轴联动吸盘机械手，其特征在于：所述Ⅲ轴传动装置（5）包括Ⅲ轴电机（28）、Ⅲ轴右连接端盖（29）、Ⅲ轴右端轴承（30）、Ⅲ轴右端油封（31）、Ⅲ轴传动轴（32）、Ⅲ轴左端油封（33）、Ⅲ轴左端轴承（34）和Ⅲ轴左端轴承盖（35）；
所述Ⅲ轴电机（28）用螺钉紧固安装于Ⅲ轴右连接端盖（29）上，Ⅲ轴右连接端盖（29）紧固连接大臂（4），Ⅲ轴传动轴（32）与Ⅲ轴电机（28）连接，Ⅲ轴右端轴承（30）与Ⅲ轴传动轴（32）同轴配合且安装于Ⅲ轴传动轴（32）上，左右分别与Ⅲ轴右端油封（31）和Ⅲ轴右连接端盖（29）贴合，Ⅲ轴左端轴承（34）与Ⅲ轴传动轴（32）同轴配合且安装于Ⅲ轴传动轴（32）上，左右分别与Ⅲ轴左端轴承盖（35）和Ⅲ轴左端油封（33）贴合，Ⅲ轴左端轴承盖（35）通过螺钉紧固安装于大臂（4）上。
5.根据权利要求1所述的五轴联动吸盘机械手，其特征在于：所述Ⅳ轴传动装置（7）包括Ⅳ轴电机（36）、Ⅳ轴左端连接端盖（37）、Ⅳ轴左端轴承（38）、Ⅳ轴传动轴（39）、Ⅳ轴右端轴承（40）和Ⅳ轴右端连接端盖（41）；
所述Ⅳ轴电机（36）用螺钉紧固连接于Ⅳ轴左端连接端盖（37），Ⅳ轴左端连接端盖（37）紧固安装在连接臂（6）一端左侧，Ⅳ轴传动轴（39）与Ⅳ轴电机（36）连接，Ⅳ轴左端轴承（38）与Ⅳ轴传动轴（39）同轴配合且安装于Ⅳ轴传动轴（39）上，同时Ⅳ轴传动轴（39）与小臂（9）紧固连接，Ⅳ轴右端轴承（40）与Ⅳ轴传动轴（39）同轴配合且安装于Ⅳ轴传动轴（39）上，Ⅳ轴右端连接端盖（41）紧固连接于连接臂（6）一端右侧。
6.根据权利要求1所述的五轴联动吸盘机械手，其特征在于：所述Ⅴ轴传动装置（8）包括Ⅴ轴电机（42）和Ⅴ轴旋转轴（43）；
所述Ⅴ轴电机（42）紧固安装于小臂（9）上，Ⅴ轴旋转轴（43）与Ⅴ轴电机（42）连接。
7.根据权利要求1所述的五轴联动吸盘机械手，其特征在于：所述吸盘装置（10）包括连接杆（44）、驱动吸盘（45）和吸盘安装架（46）；
所述连接杆（44）一端与Ⅴ轴旋转轴（43）紧螺栓连接，另一端与吸盘安装架（46）紧连接，驱动吸盘（45）安装在吸盘安装架（46）的四个角上。
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