紧凑型五轴机械手论文和设计-房豪

全文摘要

本实用新型涉及自动化设备技术领域，尤其是指一种紧凑型五轴机械手，包括依次连接设置的升降臂、第一旋转臂、水平伸缩臂、第二旋转臂及拾料臂，第二旋转臂包括安装座、设于安装座的第一驱动装置、设于第一驱动装置的第一主动齿轮、通过第一同步带与第一主动齿轮传动连接的第一从动齿轮及设于第一从动齿轮的旋转轴；第一主动齿轮的轴与第一从动齿轮的轴之间的距离为10至18cm。通过同步带联动的方式驱动旋转轴转动，同时第一主动齿轮的轴与第一从动齿轮的轴之间的距离为10至18cm，这样使第二旋转臂的驱动部分变得更加的紧凑；通过升降臂、第一旋转臂、水平伸缩臂、第二旋转臂及拾料臂实现了机械手可向五个不同方方向上移动，适用性广。

主设计要求

1.紧凑型五轴机械手，包括机架（1），其特征在于：还包括设于机架（1）的升降臂（2）、设于升降臂（2）的第一旋转臂（3）、设于第一旋转臂（3）的水平伸缩臂（4）、设于水平伸缩臂（4）的第二旋转臂（5）以及设于第二旋转臂（5）的拾料臂（6），所述第二旋转臂（5）包括安装座（50）、设于安装座（50）的第一驱动装置（51）、设于第一驱动装置（51）的第一主动齿轮（52）、通过第一同步带（53）与第一主动齿轮（52）传动连接的第一从动齿轮（54）以及设于第一从动齿轮（54）的旋转轴（55），所述拾料臂（6）设于所述旋转轴（55）；所述第一主动齿轮（52）的轴与第一从动齿轮（54）的轴之间的距离为10至18cm。

设计方案

2.根据权利要求1所述的紧凑型五轴机械手，其特征在于：所述第二旋转臂（5）还包括固定于安装座（50）的张紧座（56）、设于张紧座（56）的固定轴（57）以及设于固定轴（57）的活动轴承（58），该活动轴承（58）与第一同步带（53）传动连接。

3.根据权利要求2所述的紧凑型五轴机械手，其特征在于：所述张紧座（56）开设有第一位置调节槽（59），所述安装座（50）开设有与第一位置调节槽（59）对应的第二位置调节槽（5A）。

4.根据权利要求1所述的紧凑型五轴机械手，其特征在于：所述升降臂（2）包括设于机架（1）的第二驱动装置（20）、与第二驱动装置（20）传动连接的丝杆（21）、与丝杆（21）配合使用的螺纹套（22）以及设于螺纹套（22）的升降座（23），所述升降座（23）与安装座（50）固定连接。

5.根据权利要求4所述的紧凑型五轴机械手，其特征在于：所述第二驱动装置（20）设有第二主动齿轮（24），所述丝杆（21）设有第二从动齿轮（25），所述第二主动齿轮（24）通过第二同步带与第二从动齿轮（25）传动连接。

6.根据权利要求4所述的紧凑型五轴机械手，其特征在于：所述升降臂（2）还包括设于机架（1）的第一滑轨（26）以及活动于第一滑轨（26）的第一滑块（27），所述升降座（23）装设于所述第一滑块（27）。

7.根据权利要求1所述的紧凑型五轴机械手，其特征在于：所述水平伸缩臂（4）包括设于第一旋转臂（3）的连接座（40）、设于连接座（40）的第二滑轨（41）、活动于第二滑轨（41）的第二滑块（42）以及驱动第二滑块（42）移动的第四驱动装置（43），所述安装座（50）设于所述第二滑块（42）。

8.根据权利要求1所述的紧凑型五轴机械手，其特征在于：所述拾料臂（6）包括设于旋转轴（55）的固定座（60）、设于固定座（60）的第五驱动装置（61）、设于第五驱动装置（61）的第三主动齿轮（62）、通过第三同步带（63）与第三主动齿轮（62）传动连接的第三从动齿轮（64）以及与第三从动齿轮（64）传动连接的拾料件（65）。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及自动化设备技术领域，尤其是指一种紧凑型五轴机械手。

背景技术

随着生产自动化水平的提高，应用机械手自动执行生产任务也越来越多。机械手可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等领域。

目前由于旋转机械手的旋转臂设计不合理，导致机械手的机头部分硕大，不仅占用空间大，增加生产成本，同时旋转驱动电机在长久驱动机头旋转的过程中，寿命迅速衰减，此外若需稳定的驱动大型的机头，则需配备更大马力的驱动电机以及扭矩更大的减速器，这样无疑大大增加了生产成本。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构紧凑的紧凑型五轴机械手。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：紧凑型五轴机械手，包括机架，还包括设于机架的升降臂、设于升降臂的第一旋转臂、设于第一旋转臂的水平伸缩臂、设于水平伸缩臂的第二旋转臂以及设于第二旋转臂的拾料臂，所述第二旋转臂包括安装座、设于安装座的第一驱动装置、设于第一驱动装置的第一主动齿轮、通过第一同步带与第一主动齿轮传动连接的第一从动齿轮以及设于第一从动齿轮的旋转轴，所述拾料臂设于所述旋转轴；所述第一主动齿轮的轴与第一从动齿轮的轴之间的距离为10至18cm。

优选的，所述第二旋转臂还包括固定于安装座的张紧座、设于张紧座的固定轴以及设于固定轴的活动轴承，该活动轴承与第一同步带传动连接。

优选的，所述张紧座开设有第一位置调节槽，所述安装座开设有与第一位置调节槽对应的第二位置调节槽。

优选的，所述升降臂包括设于机架的第二驱动装置、与第二驱动装置传动连接的丝杆、与丝杆配合使用的螺纹套以及设于螺纹套的升降座，所述升降座与安装座固定连接。

优选的，所述第二驱动装置设有第二主动齿轮，所述丝杆设有第二从动齿轮，所述第二主动齿轮通过第二同步带与第二从动齿轮传动连接。

优选的，所述升降臂还包括设于机架的第一滑轨以及活动于第一滑轨的第一滑块，所述升降座装设于所述第一滑块。

优选的，所述水平伸缩臂包括设于第一旋转臂的连接座、设于连接座的第二滑轨、活动于第二滑轨的第二滑块以及驱动第二滑块移动的第四驱动装置，所述安装座设于所述第二滑块。

优选的，所述拾料臂包括设于旋转轴的固定座、设于固定座的第五驱动装置、设于第五驱动装置的第三主动齿轮、通过第三同步带与第三主动齿轮传动连接的第三从动齿轮以及与第三从动齿轮传动连接的拾料件。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供了一种紧凑型五轴机械手，通过同步带联动的方式驱动旋转轴转动，同时第一主动齿轮的轴与第一从动齿轮的轴之间的距离为10至18cm，这样的结构设计使第二旋转臂的驱动部分变得更加的紧凑，减少驱动部分的占用空间，确保了第二旋转臂的旋转灵敏性，降低驱动电机与减速器的负载，延长其使用寿命；通过升降臂、第一旋转臂、水平伸缩臂、第二旋转臂以及拾料臂实现了机械手可向五个不同方方向上移动，满足了不同的生产需求，且该机械手移动灵敏，移动更加的稳定。

附图说明

图1为本实用新型紧凑型五轴机械手的立体结构示意图。

图2为本实用新型紧凑型五轴机械手中升降臂的立体结构示意图。

图3为本实用新型紧凑型五轴机械手中第二旋转臂的结构示意图。

图4为本实用新型紧凑型五轴机械手中拾料臂的立体结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

如图1至图4所示，紧凑型五轴机械手，包括机架1，还包括设于机架1的升降臂2、设于升降臂2的第一旋转臂3、设于第一旋转臂3的水平伸缩臂4、设于水平伸缩臂4的第二旋转臂5以及设于第二旋转臂5的拾料臂6，所述第二旋转臂5包括安装座50、设于安装座50的第一驱动装置51、设于第一驱动装置51的第一主动齿轮52、通过第一同步带53与第一主动齿轮52传动连接的第一从动齿轮54以及设于第一从动齿轮54的旋转轴55，所述拾料臂6设于所述旋转轴55；所述第一主动齿轮52的轴与第一从动齿轮54的轴之间的距离为10至18cm。

优选的，所述第一主动齿轮52的轴与第一从动齿轮54的轴之间的距离为15cm，这样既确保第一主动齿轮52与第一从动齿轮54之间的传动稳定性，也使第二旋转臂5的驱动部分变得更加的紧凑，减少驱动部分的占用空间，即保证了第二旋转臂5旋转的灵敏性。工作时，通过第一驱动装置51驱动第一主动齿轮52转动，再通过第一同步带53的带动时第一从动齿轮54进行同步转动，此时与第一从动齿轮54会带动旋转轴55随之转动，即使拾料臂6进行旋转移动。

通过同步带联动的方式驱动旋转轴55转动，同时第一主动齿轮52的轴与第一从动齿轮54的轴之间的距离为10至18cm，这样的结构设计使第二旋转臂5的驱动部分变得更加的紧凑，减少驱动部分的占用空间，确保了第二旋转臂5的旋转灵敏性，降低驱动电机与减速器的负载，延长其使用寿命；通过升降臂2、第一旋转臂3、水平伸缩臂4、第二旋转臂5以及拾料臂6实现了机械手可向五个不同方方向上移动，满足了不同的生产需求，且该机械手移动灵敏，移动更加的稳定。

本实施例中，所述第二旋转臂5还包括固定于安装座50的张紧座56、设于张紧座56的固定轴57以及设于固定轴57的活动轴承58，该活动轴承58与第一同步带53传动连接。第一同步带53在长久的使用过程中，会逐渐变得松散，这样会影响第一主动齿轮52与第一从动齿轮54之间的传输稳定性，此时可通过张紧座56改变第一同步带53之间的张力使其变得更加的紧固，这样即可确保了第一主动齿轮52与第一从动齿轮54之间的传输稳定性，实用性强。

本实施例中，所述张紧座56开设有第一位置调节槽59，所述安装座50开设有与第一位置调节槽59对应的第二位置调节槽5A。在实际应用中，所述第一位置调节槽59的外径大于第二位置调节槽5A的外径，根据生产需求通过移动张紧座56至设计位置，然后通过螺钉穿过第一位置调节槽59以及第二位置调节槽5A并进行锁紧，即完成了对张紧座56位置的调节，实用性强。

本实施例中，所述升降臂2包括设于机架1的第二驱动装置20、与第二驱动装置20传动连接的丝杆21、与丝杆21配合使用的螺纹套22以及设于螺纹套22的升降座23，所述升降座23与安装座50固定连接。通过升降驱动装置驱动丝杆21活动，实现了螺纹套22在丝杆21上来回移动，即实现了升降座23的升降，采用丝杆21的传输结构，传输稳定，传输精度高，以确保机械手升降位置的精确性，即确保了加工精度。

本实施例中，所述第二驱动装置20设有第二主动齿轮24，所述丝杆21设有第二从动齿轮25，所述第二主动齿轮24通过第二同步带与第二从动齿轮25传动连接。工作时，通过升降驱动装置驱动第二主动齿轮24转动，并通过第二同步带同时带动第二从动齿轮25转动，再通过第二从动齿轮25转动带动丝杆21转动，最终实现了螺纹套22在丝杆21上来回移动，即实现了升降座23升降，这样的传输结构传输稳定，实用性强。

本实施例中，所述升降臂2还包括设于机架1的第一滑轨26以及活动于第一滑轨26的第一滑块27，所述升降座23装设于所述第一滑块27。在升降座23升降移动时，带动第一滑块27在第一滑轨26上升降移动，这样升降座23在升降过程中的摩擦减少，活动灵敏度更高。

本实施例中，所述水平伸缩臂4包括设于第一旋转臂3的连接座40、设于连接座40的第二滑轨41、活动于第二滑轨41的第二滑块42以及驱动第二滑块42移动的第四驱动装置43，所述安装座50设于所述第二滑块42。工作时，通过第四驱动电机驱动第二滑块42在第二滑轨41上来回移动，实现了安装座50在水平方向上来回移动，即实现了第二旋转臂5在水平方向来回移动，以便于满足不同生产加工的需求，适用性广。

本实施例中，所述拾料臂6包括设于旋转轴55的固定座60、设于固定座60的第五驱动装置61、设于第五驱动装置61的第三主动齿轮62、通过第三同步带63与第三主动齿轮62传动连接的第三从动齿轮64以及与第三从动齿轮64传动连接的拾料件65。工作时通过第五驱动装置61驱动第三主动齿轮62转动，并通过第三同步带63带动第三从动齿轮64转动，从而实现了拾料件65的转动，且在实际应用中拾料臂6的驱动部分以及拾料件65分别设于拾料臂6的两端，这样驱动部分位于靠近第二旋转臂5的位置，使拾料件65的位置变得更加的轻盈，同时通过第三同步带63作为传动方式传动带动拾料件65移动，这样有效减少拾料臂6的驱动部分占用空间，使拾料臂6变得更加的轻盈。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的若干实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

设计图

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