CN113119078A - 一种五轴运送物料机械臂 - Google Patents

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Abstract

本申请提出一种五轴运送物料机械臂，具体涉及物料搬运技术领域，具有旋转基座、横梁臂、伸缩臂、垂直升降臂和执行关节，其特征在于，所述旋转基座具有旋转关节，旋转关节上固定有横梁臂；所述横梁臂上设置有滑动装置一，滑动装置一与伸缩臂之间设置有螺母支架，横梁臂安装有动力装置一，动力装置一连接丝杆，丝杆匹配在螺母支架内部；所述伸缩臂设置有动力装置二，动力装置二驱动齿轮，齿轮匹配垂直升降臂具有的升降齿条，所述垂直升降臂固定安装有执行关节。本申请的物料运送五轴机械臂一是有效解决了现有物料运送桁架机械臂存在运转范围受制约的问题，二是具有价位较低且制造相对简单的特点，在机械臂行业具有较大的发展空间。

Description

一种五轴运送物料机械臂
技术领域
本申请提出一种五轴运送物料机械臂，具体涉及物料搬运技术领域。
背景技术
现有用于机床物料运送的桁架大多架设在加工设备上方，桁架通常需要支撑在两边的立柱来承载整个桁架的重量，桁架的横梁长时间使用容易变形甚至弯曲，由于运转的空间限制，桁架的工作臂运行存在工作空间受桁架工作臂长度限制、工作半径同样受限、不能完成大跨度空间作业等缺陷。有鉴于此，许多生产企业推出了桁架式机械手，以代替人工开展上下料工作，并且此类劳动强度大危险系数高的运输工作，是自动生产线上物料运输的重要组成设备。
目前桁架机械手构造一般包括立柱、横梁、机械臂和末端执行器等。当物料需要运送的距离相对较长，或者，当要把物料从较高处运送到较低处时，桁架机械臂就难以实现，不能适应处在不同高度物料的运送要求，往往需要人工进行搬运。另外，现有桁架机械臂也无法满足多台机床的物料运送的需要，导致工作效率低下。
发明内容
针对现有桁架式机械手存在不能适应处在不同高度物料的运送要求，特提出本申请的一种五轴运送物料机械臂，具有旋转基座、横梁臂、伸缩臂、垂直升降臂和执行关节，其特征在于，所述旋转基座具有旋转关节，旋转关节上固定有横梁臂；所述横梁臂上设置有滑动装置一，滑动装置一与伸缩臂之间设置有螺母支架，横梁臂安装有动力装置一，动力装置一连接丝杆，丝杆匹配在螺母支架内部；所述伸缩臂设置有动力装置二，动力装置二驱动齿轮，齿轮匹配垂直升降臂具有的升降齿条，所述垂直升降臂固定安装有执行关节。
优选地，所述执行关节连接有腕关节一，腕关节一连接有腕关节二，腕关节二安装有夹爪一和夹爪二，夹爪二的中心线与夹爪一的中心线相互垂直，夹爪一的中心线与垂直升降臂的中心线共线/或平行，所述夹爪一与夹爪二之间的夹角为90°。
优选地，所述旋转关节和横梁臂之间设置有横梁支撑架，横梁支撑架固定在横梁臂的底面上，旋转关节具有的输出轴连接固定横梁支撑架。
优选地，所述螺母支架和丝杆位于伸缩臂的内部，所述滑动装置一与伸缩臂具有的前后移送导轨相匹配，所述动力装置一安装设置在横梁臂的后端。
优选地，所述动力装置二输出轴为传动杆连接齿轮，动力装置二安装设置在伸缩臂的后端。
优选地，所述齿轮和升降齿条设置在伸缩臂前端具有的升降定位支架内部，升降齿条固定在垂直升降臂具有的升降导轨上。
优选地，所述升降定位支架内部设置有垂直升降臂，垂直升降臂具有升降齿条、滑动装置二和升降导轨，升降导轨固定有升降齿条，垂直升降臂与升降定位支架之间还设置有滑动装置二。
优选地，所述升降臂下端安装有上关节和下关节，上关节安装设置在L型支架一上，下关节安装设置在L型支架二上。
优选地，所述L型支架一竖直端面固定在升降臂上，上关节伸出L型支架一并固定在L型支架二的水平端面，下关节伸出L型支架二的竖直端面连接有三面体支架的竖直端面，三面体支架另外两个端面分别安装有夹爪一和夹爪二。
优选地，所述动力装置二、旋转关节和动力装置一优选为伺服电机。
本申请提出一种五轴运送物料机械臂，通过使用动力装置二、旋转关节和动力装置一来控制物料运送五轴机械臂的运转，实现旋转基座、横梁臂、伸缩臂、垂直升降臂和执行关节在不同的时间段执行各自的旋转移动、前后移送或升降移送动作，满足机床加工时处于不同高度物料的运送需要，并且本申请的动力装置二、旋转关节和动力装置一优选为伺服电机，进一步提高机械臂的控制精度。本申请的物料运送五轴机械臂一是有效解决了现有物料运送桁架机械臂存在运转范围受制约的问题，二是具有价位较低且制造相对简单的特点，在机械臂行业具有较大的发展空间。
附图说明
图1是本申请一种五轴运送物料机械臂的结构图；
图2是本申请一种五轴运送物料机械臂横梁臂和伸缩臂构造图；
图3是本申请一种五轴运送物料机械臂横梁臂和伸缩臂结构配合图；
图4是本申请一种五轴运送物料机械臂的腕关节一和腕关节二结构图；
图5是本申请一种五轴运送物料机械臂实施例二结构图；
图6是本申请一种五轴运送物料机械臂实施例二的横梁臂结构图；
图7是本申请一种五轴运送物料机械臂上关节和下关节安装示意图。
附图标记：旋转基座10、基座本体11、旋转关节12、输出轴121、横梁臂20、前后移送导轨21、动力装置一22、丝杆23、螺母支架24、滑动装置一25、横梁支撑架26、伸缩臂30、动力装置二31、升降定位支架32、传动杆33、齿轮34、垂直升降臂40、升降导轨41、升降齿条42、滑动装置二43、执行关节50、腕关节一51、腕关节二52、夹爪一53、夹爪二54，上关节61，L型支架一62，下关节63，L型支架二64，夹爪安装支架65，夹爪一66，夹爪二67。
具体实施方式
下面结合附图1-7对本申请的优选实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围做出更为清楚明确的界定,这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
实施例一
本申请提出一种五轴运送物料机械臂，用于物料运送，尤其应用于机床加工时处于不同高度物料之间的运送，同时是造价相对较低的机械臂。本申请的物料运送五轴机械臂具有旋转基座10、横梁臂20、伸缩臂30、垂直升降臂40和执行关节50这样五个关节，旋转基座10、横梁臂20、伸缩臂30、垂直升降臂40和执行关节50在不同的时间段执行各自的旋转移动或者前后移动或者升降移动动作。
上述旋转基座10具有基座本体11和旋转关节12，旋转关节12安装在基座本体11内部，旋转关节12具有的输出轴121固定有横梁支撑架26，横梁支撑架26上固定有横梁臂20，横梁支撑架26固定在横梁臂20的底面上。旋转关节12的输出轴121驱动横梁支撑架26、横梁臂20以及伸缩臂30垂直升降臂40和执行关节50等一起作出旋转移动，实现机械臂整体运转。
上述横梁臂20上安装固定有伸缩臂30。具体为，横梁臂20具有的前后移送导轨21上配置有螺母支架24，伸缩臂30固定在螺母支架24上，螺母支架24与横梁臂20(前后移送导轨21)之间设置有滑动装置一25。上述滑动装置一25具体为滑块。横梁臂20的后端上安装的动力装置一22驱动丝杆23旋转推动螺母支架24从而实现伸缩臂30连同垂直升降臂40和执行关节50一起按前后水平方向移动。上述丝杆23匹配在螺母支架24内部，螺母支架24和丝杆23位于伸缩臂30的内部，滑动装置一25与前后移送导轨21相匹配。
上述伸缩臂30的前端设置有升降定位支架32，升降定位支架32内部设置有垂直升降臂40，垂直升降臂40具有升降齿条42、滑动装置二43和升降导轨41，升降导轨41固定有升降齿条42，垂直升降臂40与升降定位支架32之间还设置有滑动装置二43。伸缩臂30后端设置有动力装置二31，动力装置二31输出轴为传动杆33，传动杆33连接齿轮34，动力装置二31驱动齿轮34。升降齿条42与齿轮34匹配在升降定位支架32内部并运行在升降定位支架32内部。动力装置二31通过传动杆33及齿轮34带动升降齿条42在支架32内部作升降运行，实现动力装置二31带动垂直升降臂40连同下端安装的执行关节50一起作出升降动作，从而满足机械臂运送高度相差较大的物料要求。
上述的执行关节50安装固定在垂直升降臂40的升降导轨41或者升降齿条42上，执行关节50与垂直升降臂40一样呈垂直向下状态。上述执行关节50连接腕关节一51，腕关节一51连接腕关节二52，腕关节二52安装有夹爪一53和夹爪二54。上述夹爪一53呈直线零位状态，所述夹爪一53的中心线与垂直升降臂40的中心线共线/或者平行，所述夹爪二54的中心线与夹爪一53的中心线相互垂直。在本方案中，夹爪一53与夹爪二54之间的夹角为90°，值得提出的是，夹爪一53与夹爪二54之间的夹角可以灵活设置，只要达到夹爪一53的中心线呈直线零位状态与垂直升降臂40的中心线共线或者平行即可。安装在腕关节二52的夹爪一53和夹爪二54为物料运送执行端。
上述活动臂30是在螺母支架24运转在丝杆23的范围内而伸出在横梁臂20前端运作的(图1图2所示)。在图1图2中，上述活动臂30的定位架32位于活动臂30左侧面，使得升降臂40整体竖直位于活动臂30和横梁臂20的左边，在活动臂30将升降臂40缩回到横梁臂20时，因升降臂40位于左侧边，使得升降臂40的工作范围得以提高，相对于现有技术是一大进步。在此方案中，升降臂40也可以设置在活动臂30和横梁臂20的右边，实现的技术效果与升降臂40位于左边是一样的。
上述的动力装置二31、旋转关节12和动力装置一22优选为伺服电机。
实施例二
参阅图5图6，本申请的实施例二与实施例一基本相同，不同之处在于横梁臂20的前端设置有升降定位支架32，升降定位支架32内部设置有垂直升降臂40，垂直升降臂40具有升降齿条42和升降导轨41，升降导轨41固定有升降齿条42。横梁臂20后端设置有动力装置二31，动力装置二31输出轴为传动杆33，传动杆33连接齿轮34，升降齿条42匹配齿轮34，动力装置二31驱动齿轮34。升降齿条42与齿轮34匹配在升降定位支架32内部并运行在升降定位支架32内部。动力装置二31通过传动杆33及齿轮34带动升降齿条42在支架32内部作升降运行，实现动力装置二31带动垂直升降臂40连同下端安装的执行关节50一起作出升降动作，从而满足机械臂运送高度相差较大的物料要求。
实施例三
参阅图7，本申请的实施例三与实施例一和二基本相同，不同之处在于升降臂40下端安装有上关节61和下关节63，上关节61安装设置在L型支架一62上，L型支架一62竖直端面固定在升降臂40上，L型支架一62水平端面上固定上关节61，上关节61伸出L型支架一62连接固定L型支架二64的水平端面，下关节63安装设置在L型支架二64上，L型支架二64的竖直端面固定有下关节63，下关节63伸出L型支架二64的竖直端面连接夹爪安装支架65的竖直端面，夹爪安装支架65另外两个端面分别安装有夹爪一66和夹爪二67。升降臂40的升降运送动作带动上关节61和下关节63一起运作，上关节61和下关节63的设置使得本申请的一种物料运送机械臂夹取物料角度涵盖较广，夹取更加灵活，适应不同复杂条件下的物料运送。
以上所述仅为本申请的优选实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种五轴运送物料机械臂，具有旋转基座(10)、横梁臂(20)、伸缩臂(30)、垂直升降臂(40)和执行关节(50)，其特征在于，所述旋转基座(10)具有旋转关节(12)，旋转关节(12)上固定有横梁臂(20)；所述横梁臂(20)上设置有滑动装置一(25)，滑动装置一(25)与伸缩臂(30)之间设置有螺母支架(24)，横梁臂(20)安装有动力装置一(22)，动力装置一(22)连接丝杆(23)，丝杆(23)匹配在螺母支架(24)内部；所述伸缩臂(30)设置有动力装置二(31)，动力装置二(31)驱动齿轮(34)，齿轮(34)匹配垂直升降臂(40)具有的升降齿条(42)，所述垂直升降臂(40)固定安装有执行关节(50)。
2.根据权利要求1所述的一种五轴运送物料机械臂，其特征在于，所述执行关节(50)连接有腕关节一(51)，腕关节一(51)连接有腕关节二(52)，腕关节二(52)安装有夹爪一(53)和夹爪二(54)，夹爪二(54)的中心线与夹爪一(53)的中心线相互垂直，夹爪一(53)的中心线与垂直升降臂(40)的中心线共线/或平行，所述夹爪一(53)与夹爪二(54)之间的夹角为90°。
3.根据权利要求1所述的一种五轴运送物料机械臂，其特征在于，所述旋转关节(12)和横梁臂(20)之间设置有横梁支撑架(26)，横梁支撑架(26)固定在横梁臂(20)的底面上，旋转关节(12)具有的输出轴(121)连接固定横梁支撑架(26)。
4.根据权利要求1所述的一种五轴运送物料机械臂，其特征在于，所述螺母支架(24)和丝杆(23)位于伸缩臂(30)的内部，所述滑动装置一(25)与伸缩臂(30)具有的前后移送导轨(21)相匹配，所述动力装置一(22)安装设置在横梁臂(20)的后端。
5.根据权利要求1所述的一种五轴运送物料机械臂，其特征在于，所述动力装置二(31)输出轴为传动杆(33)连接齿轮(34)，动力装置二(31)安装设置在伸缩臂(30)的后端。
6.根据权利要求1所述的一种五轴运送物料机械臂，其特征在于，所述齿轮(34)和升降齿条(42)设置在伸缩臂(30)前端具有的升降定位支架(32)内部，升降齿条(42)固定在垂直升降臂(40)具有的升降导轨(41)上。
7.根据权利要求6所述的一种五轴运送物料机械臂，其特征在于，所述升降定位支架(32)内部设置有垂直升降臂(40)，垂直升降臂(40)具有升降齿条(42)、滑动装置二(43)和升降导轨(41)，升降导轨(41)固定有升降齿条(42)，垂直升降臂(40)与升降定位支架(32)之间还设置有滑动装置二(43)。
8.根据权利要求1所述的一种五轴运送物料机械臂，其特征在于，所述升降臂(40)下端安装有上关节(61)和下关节(63)，上关节(61)安装设置在L型支架一(62)上，下关节(63)安装设置在L型支架二(64)上。
9.根据权利要求8所述的一种五轴运送物料机械臂，其特征在于，所述L型支架一(62)竖直端面固定在升降臂(40)上，上关节(61)伸出L型支架一(62)并固定在L型支架二(64)的水平端面，下关节(63)伸出L型支架二(64)的竖直端面连接有三面体支架(65)的竖直端面，三面体支架(65)另外两个端面分别安装有夹爪一(66)和夹爪二(67)。
10.根据权利要求1所述的一种五轴运送物料机械臂，其特征在于，所述动力装置二(31)、旋转关节(12)和动力装置一(22)优选为伺服电机。
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