CN204772545U - 智能五轴机械手的改良结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能五轴机械手的改良结构，机械臂包括主臂和穿置于主臂中的伸缩臂，运动机构包括内置于机台中并能相对机台作上下移动的垂直运动机构、设于垂直运动机构上的摆臂运动机构、翻转运动机构、水平运动机构和执行端旋转运动机构，翻转运动机构和机械臂能在摆臂运动机构带动下同步摆动，翻转运动机构还能带动机械臂旋转；水平运动机构能带动伸缩臂移动，执行端旋转运动机构能驱动法兰盘旋转；相较于现有技术，翻转运动机构主要采用第三伺服马达、蜗轮蜗杆减速机构等组成的优化组合，传动比大，传动平稳，提高了五轴机械手的操作精度；执行端旋转运动机构主要采用第五伺服马达和谐波减速器等组成的优化组合，操控精确，成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械手技术领域，具体提供一种智能五轴机械手的改良结构。
背景技术
现有的智能机械手，通常包括五个运动机构，分别是：垂直运动机构、摆臂运动机构、翻转运动机构、水平运动机构和执行端旋转运动机构。但是现有的技术方案中，大多是由摆臂运动机构作为其它四个运动机构的支撑机构，这样在摆臂运动机构运动时就必须带动其它四个运动机构一起运动，从而承受着很大的重量，导致摆臂运动机构的转动惯量很大，进而使水平面上的定位精度较差，影响机械手整体设备的精度。
发明内容
为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种智能五轴机械手的改良结构，该机械手结构合理、紧凑，定位精度高，操作灵活且安全。
本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能五轴机械手的改良结构，包括机台、机械臂、以及用以控制驱动所述机械臂动作的运动机构，该运动机构包括垂直运动机构、摆臂运动机构、翻转运动机构、水平运动机构和执行端旋转运动机构，其中，所述垂直运动机构内置于所述机台中，所述摆臂运动机构设置于所述垂直运动机构上，并能够在所述垂直运动机构的带动下相对所述机台作上下移动定位；所述翻转运动机构和机械臂均设置于所述机台的上方，并能够在所述摆臂运动机构的带动下相对所述机台进行同步摆动，且所述翻转运动机构还能够带动所述机械臂进行旋转；所述机械臂包括均为长条状的主臂和伸缩臂，所述主臂通过基座横向定位于所述机台的上方，并还通过所述基座与所述摆臂运动机构定位连接，所述伸缩臂横向穿置于所述主臂中，且所述伸缩臂长度方向的一侧伸出于所述主臂外，并还连接有一供吸盘或夹爪安装的法兰盘；所述翻转运动机构包括定位设置于所述基座上的第三伺服马达、以及均内置于所述基座中的蜗轮蜗杆减速机构和翻转主轴，该蜗轮蜗杆减速机构包括蜗杆、以及与所述蜗杆相啮合的涡轮，所述蜗杆与所述第三伺服马达的输出轴传动连接，所述涡轮通过所述翻转主轴与所述主臂的一侧定位连接；
另所述水平运动机构能够带动所述伸缩臂沿所述主臂的长度方向进行往复移动，所述执行端旋转运动机构能够驱动所述法兰盘绕其中心旋转。
作为本实用新型的进一步改进，所述垂直运动机构包括皆定位内置于所述机台中的第一伺服马达、第一滚珠螺杆组件、第一皮带轮组和第一同步皮带，所述第一滚珠螺杆组件包括呈竖向设置的第一螺杆和滑设于所述第一螺杆上的第一螺帽，所述第一皮带轮组由一对第一皮带轮组成，该对第一皮带轮分别固定套设于所述第一伺服马达的输出轴和所述第一螺杆的一轴端上，且该对第一皮带轮还通过所述第一同步皮带传动连接；
所述摆臂运动机构设置于所述垂直运动机构上，并能够在所述垂直运动机构的带动下作上下移动定位的结构为：在所述机台内还设置有均呈竖向设置的导向板和第一滑轨，所述导向板与所述第一滑轨构成相配合滑动连接，且同时所述导向板的底部还与所述第一螺帽固定连接，所述导向板的上部还与所述摆臂运动机构定位连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述摆臂运动机构包括第二伺服马达、少齿差行星齿轮减速机和旋转主轴，所述第二伺服马达内置于所述机台中，并定位设置于所述导向板的顶端上；所述少齿差行星齿轮减速机与所述第二伺服马达的输出轴传动连接，且所述少齿差行星齿轮减速机还通过所述旋转主轴与所述基座定位连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述主臂为槽口朝上的长条状的U型槽体；所述伸缩臂自由的插置于所述主臂中，并能够在所述水平运动机构的带动下沿所述主臂长度方向进行往复移动的结构为：所述水平运动机构包括第四伺服马达、联轴器和第二滚珠螺杆组件，所述第四伺服马达定位内置于所述基座中，所述联轴器和第二滚珠螺杆组件均内置于所述主臂中，该第二滚珠螺杆组件包括一沿所述主臂长度方向延伸的第二螺杆和一滑设于所述第二螺杆上的第二螺母，且所述第二螺杆的一轴端通过所述联轴器与所述第四伺服马达的输出轴传动连接；还在所述主臂中定位铺设有沿其长度方向延伸的第二滑轨，所述伸缩臂与所述第二滑轨相配合滑动连接，且所述伸缩臂还同时与所述第二螺母固定连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述翻转主轴为中空状结构，所述主臂一侧和所述第四伺服马达分别与所述翻转主轴的轴向两端定位连接，且所述第四伺服马达的输出轴还穿设过所述翻转主轴并与所述联轴器传动连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述执行端旋转运动机构能够驱动所述法兰盘绕其中心旋转的结构为：所述执行端旋转运动机构包括第五伺服马达和谐波减速器，所述第五伺服马达定位设置于所述伸缩臂上，所述谐波减速器设置于所述伸缩臂的一侧上，所述第五伺服马达的输出轴与所述谐波减速器的输入轴传动连接，所述法兰盘固定套装在所述谐波减速器的输出轴上。
作为本实用新型的进一步改进，所述伸缩臂亦为中空状结构；所述执行端旋转运动机构还包括有均内置于所述伸缩臂中的第二皮带轮组和第二同步皮带，所述第二皮带轮组由一对第二皮带轮组成，该对第二皮带轮分别固定套设于所述第五伺服马达的输出轴和所述谐波减速器的输入轴上，且该对第二皮带轮还通过所述第二同步皮带传动连接。
作为本实用新型的进一步改进，分别在所述机台和所述主臂上设置有用以穿设电缆的拖链。
作为本实用新型的进一步改进，还设有一用以承载所述机台的承载座，所述承载座上还设置有多个调节地脚，该多个调节地脚能够带动所述承载座进行上下微幅移动定位。
本实用新型的有益效果是：①本实用新型通过对该五个运动机构的位置进行合理配置，减轻了摆臂运动机构、以及水平运动机构的承载量，从而使得机械手不仅动作速度快、惯量小、操作灵活，而且定位精度高、平稳性、安全性好；②相较于中国专利201420043330.4公开的翻转运动机构，本实用新型所述的翻转运动机构主要采用由第三伺服马达、蜗轮蜗杆减速机构和翻转主轴等组成的优化组合，能够使所述翻转运动机构具有传动比大，传动平稳等优点，很好的提高了五轴机械手的操作精度；③相较于中国专利201420043330.4公开的执行端旋转运动机构，本实用新型所述的执行端旋转运动机构主要采用由第五伺服马达和谐波减速器等组成的优化组合，其不仅能够很好的实现对法兰盘进行旋转操控，还结构简单，有效节约了生产成本。
附图说明
图1为本实用新型所述五轴机械手的结构示意图；
图2为本实用新型所述五轴机械手中各运动机构的连接关系结构示意图；
图3为本实用新型所述垂直运动机构的结构示意图；
图4为图3中所示垂直运动机构的侧视结构示意图；
图5为本实用新型所述摆臂运动机构的结构示意图；
图6为本实用新型所述翻转运动机构的结构示意图；
图7为本实用新型所述水平运动机构的结构示意图；
图8为本实用新型所述执行端旋转运动机构的结构示意图。
结合附图，作以下说明：
10——第一伺服马达11——第一滚珠螺杆组件
12——第一同步皮带13——导向板
14——第一滑轨15——拖链
16——承载座17——调节地脚
20——第二伺服马达21——少齿差行星齿轮减速机
22——旋转主轴30——第三伺服马达
31——蜗杆32——涡轮
33——翻转主轴40——第四伺服马达
41——联轴器42——第二螺杆
43——第二螺母44——第二滑轨
50——第五伺服马达51——谐波减速器
52——第二同步皮带6——机台
7——机械臂70——主臂
71——伸缩臂8——基座
具体实施方式
下面参照图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。
本实用新型所述的一种智能五轴机械手的改良结构，包括机台6、机械臂7、以及用以控制驱动所述机械臂动作的运动机构，该运动机构包括垂直运动机构Z1、摆臂运动机构Z2、翻转运动机构Z3、水平运动机构Z4和执行端旋转运动机构Z5，其中，所述垂直运动机构Z1内置于所述机台6中，所述摆臂运动机构Z2设置于所述垂直运动机构Z1上，并能够在所述垂直运动机构Z1的带动下相对所述机台6作上下移动定位；所述翻转运动机构Z3和机械臂7均设置于所述机台6的上方，并能够在所述摆臂运动机构Z2的带动下相对所述机台6进行同步摆动，且所述翻转运动机构Z3还能够带动所述机械臂7进行旋转；所述机械臂7包括均为长条状的主臂70和伸缩臂71，所述主臂70通过基座8横向定位于所述机台6的上方，并还通过所述基座与所述摆臂运动机构Z2定位连接，所述伸缩臂71横向穿置于所述主臂70中，且所述伸缩臂长度方向的一侧伸出于所述主臂外，并还连接有一供吸盘或夹爪安装的法兰盘；所述翻转运动机构Z3包括定位设置于所述基座8上的第三伺服马达30、以及均内置于所述基座中的蜗轮蜗杆减速机构和翻转主轴33，该蜗轮蜗杆减速机构包括蜗杆31、以及与所述蜗杆相啮合的涡轮32，所述蜗杆与所述第三伺服马达的输出轴传动连接，所述涡轮通过所述翻转主轴33与所述主臂70的一侧定位连接，具体为：涡轮紧密套设于翻转主轴外，且翻转主轴与所述主臂的一侧固连；
另所述水平运动机构Z4能够带动所述伸缩臂71沿所述主臂3的长度方向进行往复移动，所述执行端旋转运动机构Z5能够驱动所述法兰盘绕其中心旋转。
在本实施例中，所述垂直运动机构Z1包括皆定位内置于所述机台6中的第一伺服马达10、第一滚珠螺杆组件11、第一皮带轮组和第一同步皮带12，所述第一滚珠螺杆组件11包括呈竖向设置的第一螺杆和滑设于所述第一螺杆上的第一螺帽，所述第一皮带轮组由一对第一皮带轮组成，该对第一皮带轮分别固定套设于所述第一伺服马达10的输出轴和所述第一螺杆的一轴端上，且该对第一皮带轮还通过所述第一同步皮带12传动连接；
所述摆臂运动机构Z2设置于所述垂直运动机构Z1上，并能够在所述垂直运动机构Z1的带动下作上下移动定位的结构为：在所述机台6内还设置有均呈竖向设置的导向板13和第一滑轨14，所述导向板与所述第一滑轨构成相配合滑动连接，且同时所述导向板的底部还与所述第一螺帽固定连接，所述导向板的上部还与所述摆臂运动机构Z2定位连接。
优选的，所述摆臂运动机构Z2包括第二伺服马达20、少齿差行星齿轮减速机21和旋转主轴22，所述第二伺服马达内置于所述机台6中，并定位设置于所述导向板13的顶端上；所述少齿差行星齿轮减速机与所述第二伺服马达的输出轴传动连接，且所述少齿差行星齿轮减速机还通过所述旋转主轴22与所述基座8定位连接，实现带动所述翻转运动机构Z3和机械臂7相对所述机台1进行同步摆动。
在本实施例中，所述主臂70为槽口朝上的长条状的U型槽体；所述伸缩臂71自由的插置于所述主臂中，并能够在所述水平运动机构Z4的带动下沿所述主臂长度方向进行往复移动的结构为：所述水平运动机构Z4包括第四伺服马达40、联轴器41和第二滚珠螺杆组件，所述第四伺服马达40定位内置于所述基座8中，所述联轴器和第二滚珠螺杆组件均内置于所述主臂70中，该第二滚珠螺杆组件包括一沿所述主臂长度方向延伸的第二螺杆42和一滑设于所述第二螺杆上的第二螺母43，且所述第二螺杆42的一轴端通过所述联轴器41与所述第四伺服马达40的输出轴传动连接；还在所述主臂70中定位铺设有沿其长度方向延伸的第二滑轨44，所述伸缩臂71与所述第二滑轨相配合滑动连接，且所述伸缩臂还同时与所述第二螺母43固定连接。
优选的，所述翻转主轴33为中空状结构，所述主臂70一侧和所述第四伺服马达40分别与所述翻转主轴33的轴向两端定位连接，实现水平运动机构Z4整体部件运行同步，且所述第四伺服马达40的输出轴还穿设过所述翻转主轴33并与所述联轴器传动连接。
在本实施例中，所述执行端旋转运动机构Z5能够驱动所述法兰盘绕其中心旋转的结构为：所述执行端旋转运动机构Z5包括第五伺服马达50和谐波减速器51，所述第五伺服马达定位设置于所述伸缩臂71上，所述谐波减速器51设置于所述伸缩臂的一侧上，所述第五伺服马达的输出轴与所述谐波减速器的输入轴传动连接，所述法兰盘固定套装在所述谐波减速器的输出轴上。
优选的，所述伸缩臂71亦为中空状结构；所述执行端旋转运动机构Z5还包括有均内置于所述伸缩臂71中的第二皮带轮组和第二同步皮带52，所述第二皮带轮组由一对第二皮带轮组成，该对第二皮带轮分别固定套设于所述第五伺服马达的输出轴和所述谐波减速器的输入轴上，且该对第二皮带轮还通过所述第二同步皮带传动连接。
在本实施例中，分别在所述机台6和所述主臂70上设置有用以穿设电缆的拖链15。
在本实施例中，还设有一用以承载所述机台6的承载座16，所述承载座上还设置有多个调节地脚17，该多个调节地脚能够带动所述承载座进行上下微幅移动定位。
Claims (9)
1.一种智能五轴机械手的改良结构，包括机台(6)、机械臂(7)、以及用以控制驱动所述机械臂动作的运动机构，该运动机构包括垂直运动机构(Z1)、摆臂运动机构(Z2)、翻转运动机构(Z3)、水平运动机构(Z4)和执行端旋转运动机构(Z5)，其中，所述垂直运动机构(Z1)内置于所述机台(6)中，所述摆臂运动机构(Z2)设置于所述垂直运动机构(Z1)上，并能够在所述垂直运动机构(Z1)的带动下相对所述机台(6)作上下移动定位；所述翻转运动机构(Z3)和机械臂(7)均设置于所述机台(6)的上方，并能够在所述摆臂运动机构(Z2)的带动下相对所述机台(6)进行同步摆动，且所述翻转运动机构(Z3)还能够带动所述机械臂(7)进行旋转；其特征在于：所述机械臂(7)包括均为长条状的主臂(70)和伸缩臂(71)，所述主臂(70)通过基座(8)横向定位于所述机台(6)的上方，并还通过所述基座与所述摆臂运动机构(Z2)定位连接，所述伸缩臂(71)横向穿置于所述主臂(70)中，且所述伸缩臂长度方向的一侧伸出于所述主臂外，并还连接有一供吸盘或夹爪安装的法兰盘；所述翻转运动机构(Z3)包括定位设置于所述基座(8)上的第三伺服马达(30)、以及均内置于所述基座中的蜗轮蜗杆减速机构和翻转主轴(33)，该蜗轮蜗杆减速机构包括蜗杆(31)、以及与所述蜗杆相啮合的涡轮(32)，所述蜗杆与所述第三伺服马达的输出轴传动连接，所述涡轮通过所述翻转主轴(33)与所述主臂(70)的一侧定位连接；
另所述水平运动机构(Z4)能够带动所述伸缩臂(71)沿所述主臂(3)的长度方向进行往复移动，所述执行端旋转运动机构(Z5)能够驱动所述法兰盘绕其中心旋转。
2.根据权利要求1所述的智能五轴机械手的改良结构，其特征在于：所述垂直运动机构(Z1)包括皆定位内置于所述机台(6)中的第一伺服马达(10)、第一滚珠螺杆组件(11)、第一皮带轮组和第一同步皮带(12)，所述第一滚珠螺杆组件(11)包括呈竖向设置的第一螺杆和滑设于所述第一螺杆上的第一螺帽，所述第一皮带轮组由一对第一皮带轮组成，该对第一皮带轮分别固定套设于所述第一伺服马达(10)的输出轴和所述第一螺杆的一轴端上，且该对第一皮带轮还通过所述第一同步皮带(12)传动连接；
所述摆臂运动机构(Z2)设置于所述垂直运动机构(Z1)上，并能够在所述垂直运动机构(Z1)的带动下作上下移动定位的结构为：在所述机台(6)内还设置有均呈竖向设置的导向板(13)和第一滑轨(14)，所述导向板与所述第一滑轨构成相配合滑动连接，且同时所述导向板的底部还与所述第一螺帽固定连接，所述导向板的上部还与所述摆臂运动机构(Z2)定位连接。
3.根据权利要求2所述的智能五轴机械手的改良结构，其特征在于：所述摆臂运动机构(Z2)包括第二伺服马达(20)、少齿差行星齿轮减速机(21)和旋转主轴(22)，所述第二伺服马达内置于所述机台(6)中，并定位设置于所述导向板(13)的顶端上；所述少齿差行星齿轮减速机与所述第二伺服马达的输出轴传动连接，且所述少齿差行星齿轮减速机还通过所述旋转主轴(22)与所述基座(8)定位连接。
4.根据权利要求1所述的智能五轴机械手的改良结构，其特征在于：所述主臂(70)为槽口朝上的长条状的U型槽体；所述伸缩臂(71)自由的插置于所述主臂中，并能够在所述水平运动机构(Z4)的带动下沿所述主臂长度方向进行往复移动的结构为：所述水平运动机构(Z4)包括第四伺服马达(40)、联轴器(41)和第二滚珠螺杆组件，所述第四伺服马达(40)定位内置于所述基座(8)中，所述联轴器和第二滚珠螺杆组件均内置于所述主臂(70)中，该第二滚珠螺杆组件包括一沿所述主臂长度方向延伸的第二螺杆(42)和一滑设于所述第二螺杆上的第二螺母(43)，且所述第二螺杆(42)的一轴端通过所述联轴器(41)与所述第四伺服马达(40)的输出轴传动连接；还在所述主臂(70)中定位铺设有沿其长度方向延伸的第二滑轨(44)，所述伸缩臂(71)与所述第二滑轨相配合滑动连接，且所述伸缩臂还同时与所述第二螺母(43)固定连接。
5.根据权利要求4所述的智能五轴机械手的改良结构，其特征在于：所述翻转主轴(33)为中空状结构，所述主臂(70)一侧和所述第四伺服马达(40)分别与所述翻转主轴(33)的轴向两端定位连接，且所述第四伺服马达(40)的输出轴还穿设过所述翻转主轴(33)并与所述联轴器传动连接。
6.根据权利要求1所述的智能五轴机械手的改良结构，其特征在于：所述执行端旋转运动机构(Z5)能够驱动所述法兰盘绕其中心旋转的结构为：所述执行端旋转运动机构(Z5)包括第五伺服马达(50)和谐波减速器(51)，所述第五伺服马达定位设置于所述伸缩臂(71)上，所述谐波减速器(51)设置于所述伸缩臂的一侧上，所述第五伺服马达的输出轴与所述谐波减速器的输入轴传动连接，所述法兰盘固定套装在所述谐波减速器的输出轴上。
7.根据权利要求6所述的智能五轴机械手的改良结构，其特征在于：所述伸缩臂(71)亦为中空状结构；所述执行端旋转运动机构(Z5)还包括有均内置于所述伸缩臂(71)中的第二皮带轮组和第二同步皮带(52)，所述第二皮带轮组由一对第二皮带轮组成，该对第二皮带轮分别固定套设于所述第五伺服马达的输出轴和所述谐波减速器的输入轴上，且该对第二皮带轮还通过所述第二同步皮带传动连接。
8.根据权利要求1所述的智能五轴机械手的改良结构，其特征在于：分别在所述机台(6)和所述主臂(70)上设置有用以穿设电缆的拖链(15)。
9.根据权利要求1所述的智能五轴机械手的改良结构，其特征在于：还设有一用以承载所述机台(6)的承载座(16)，所述承载座上还设置有多个调节地脚(17)，该多个调节地脚能够带动所述承载座进行上下微幅移动定位。
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