一种五轴机器人的制作方法

本发明涉及工业自动化技术领域，尤其是指一种用于自动化加工生产线上的具有翻转、搬运、贴合及组装等功能的五轴机器人。

背景技术：

SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm，中文译名：选择顺应性装配机器手臂)是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人，SCARA机器人有三个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向。另一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动。传统SCARA机器人无法实现对产品加工时同时实现水平方向转动并在竖直方向进行翻转作业，当有产品需要进行两面或者多面作业时候，就得增加额外的翻转机构配合SCARA机器人本体联合作业，需要改装既有生产线，从而大幅增加生产成本。

技术实现要素：

为了克服了现有技术的不足之处，本发明目的在于提供一种设有升降机构及翻转单元的五轴机器人，升降机构可调节翻转单元在竖直方向的高度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种五轴机器人，包括，升降机构，设于升降机构上可相对升降机构上、下滑动的第二转轴底座，设于第二转轴底座上的第一伺服电机，设于第一伺服电机输出端的第一谐波减速机，与谐波减速机相连接的大臂，所述大臂可相对第二转轴底座在水平方向旋转；设于大臂一端部上表面的第二谐波减速机，与第二谐波减速机相连接的小臂；第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出轴与第二谐波减速机相连接，小臂可相对大臂在水平方向转动；设于小臂内的传动机构，与传动机构主动轮相连接的电机，传动机构从动轮位于小臂一端部内；与传动机构从动轮相连接的第三谐波减速机，与第三谐波减速机相连接的翻转单元；翻转单元可相对小臂在水平方向转动。

优选地，所述升降机构包括：升降底座，设于升降底座内的刹车电机，设于刹车电机输出轴上的主皮带轮，设于升降底座内的滚珠丝杠，套设于滚珠丝杠底部的副皮带轮，连接主皮带轮及副皮带轮的同步带，设于升降底座上的导轨，设于导轨上可相对导轨上、下滑动的滑动卡座，固设于滑动卡座上的固定板；滑动卡座后端部与滚珠丝杆相连接；所述第二转轴底座设于固定板上。

优选地，所述第二谐波减速机设于小臂的一端部内。

优选地，所述传动机构为皮带传动机构，其包括主动轮、皮带及从动轮；主动轮与电机输出轴相连接，从动轮位于小臂一端部内与第三谐波减速机相连接。

第三谐波减速机上设有第一连接套，翻转单元通过第一连接套与第三谐波减速机相连接。

所述翻转单元包括，固定基座，设于固定基座上的减速机固定座，设于减速机固定座一端部且位于固定基座内的行星减速机，设于行星减速机输入端的伺服电机；设于减速机固定座另一端部的连接套，设于连接套上的旋转摆臂；与旋转摆臂一端部表面相连接的相机，与旋转摆臂另一端部表面上的负载夹具；与相机相连接的光源；设于固定基座底面上的谐波钢轮，设于谐波钢轮上的谐波发生器。

进一步，还包括与固定基座相连接且罩设于固定基座外部的防护罩，所述伺服电机及行星减速机均位于防护罩内；在旋转摆臂一端部表面上固设有一块安装板，所述相机与安装板相连接；所述谐波发生器与连接套相连接。

所述安装板前端设有安装缺口，一根安装柱与安装缺口相连接，且安装柱与安装板垂直；相机设于安装柱的一端部上；光源套设于安装柱上。

所述固定基座由底板、两块三角形侧板及一块背板相连接而成，在背板内设有圆形安装孔；减速机固定座上设有圆形安装板，所述圆形安装板嵌设于圆形安装孔内。

还包括一根连接弯管及与小臂一端部相连接的第一防护罩；所述第二伺服电机及电机均设于第一防护罩内；所述连接弯管一端设于第二转轴底座上表面上，另一端设于第一防护罩的上表面上。

有益技术效果：本发明包括，升降机构，由第一伺服电机、设于第一伺服电机输出端的第一谐波减速机、与谐波减速机相连接的大臂、设于大臂一端部上表面的第二谐波减速机、与第二谐波减速机相连接的小臂、第二伺服电机、设于小臂内的传动机构、与传动机构主动轮相连接的电机、与从动轮相连接的第三谐波减速机组成的本体单元，翻转单元；升降机构满足了安装于其平台上的本体单元竖直方向上的升降要求；本体单元包含两个水平方向上的旋转模式，工作模式与SCARA机器人第一、二关节相同；翻转单元安装在本体单元末端，翻转单元可使待加工产品在竖直方向实现360度旋转，实现了对待加工产品进行翻转、搬运、贴合、组装等动作。同现有技术相比，本发明具有升降和翻转的功能，使其本身应用面更广泛，便于对产品进行多面的作业。突破了传统机器人无法翻转作业的技术难点，且结构更加简单、成本低、负载大、耐用。

附图说明

图1为本发明的分解示意图；

图2为本发明的局部分解图；

图3为本发明的第一工作状态立体图；

图4为本发明的第二工作状态立体图；

图5为本发明的翻转单元分解示意图；

图6为本发明的升降机构局部剖视图；

图7为本发明实现水平方向搬运功能的示意图；

图8为本发明的翻转单元初始状态立体示意图；

图9为本发明的翻转单元工作状态立体示意图；

图10为本发明实现贴合、组装的实施例图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1-4所示，五轴机器人包括，升降机构1，设于升降机构上可相对升降机构上、下滑动的第二转轴底座2，设于第二转轴底座上的第一伺服电机3，设于第一伺服电机输出端的第一谐波减速机4，与谐波减速机相连接的大臂5，所述大臂5可相对第二转轴底座在水平方向旋转；设于大臂5一端部上表面的第二谐波减速机6，与第二谐波减速机相连接的小臂7；第二伺服电机8，所述第二伺服电机的输出轴与第二谐波减速机6相连接，小臂7可相对大臂5在水平方向转动；设于小臂内的传动机构10，与传动机构主动轮1001相连接的电机11，传动机构从动轮位于小臂一端部内；与从动轮1002相连接的第三谐波减速机12，与第三谐波减速机12相连接的翻转单元；翻转单元可相对小臂7在水平方向转动。

本实施例中，如图1及图6所示，所述升降机构1包括：升降底座101，设于升降底座内的刹车电机102，设于刹车电机输出轴上的主皮带轮(未图示)，设于升降底座内的滚珠丝杠103，套设于滚珠丝杠底部的副皮带轮104，连接主皮带轮及副皮带轮的同步带105，设于升降底座上的导轨106，设于导轨上可相对导轨上、下滑动的滑动卡座107，固设于滑动卡座上的固定板108；滑动卡座后端部与滚珠丝杆相连接；所述第二转轴底座2设于固定板108上。刹车电机102带动与之相连接的主、副皮带轮转动，从而带动与副皮带轮104相连接的滚珠丝杠103转动，进而带动与滚珠丝杠相连接的滑动卡座107做升降运动，然后带动第二转轴底座2升降，从而可带动翻转单元在竖直方向升降。

所述第二谐波减速机6设于小臂7的一端部内。

所述传动机构10为皮带传动机构，其包括主动轮1001、皮带1003及从动轮1002；主动轮1001与电机输出轴相连接，从动轮位于小臂一端部内与第三谐波减速机12相连接。

第三谐波减速机12上设有第一连接套13，翻转单元通过第一连接套13与第三谐波减速机12相连接。

如图5及图8-9所示，所述翻转单元包括，固定基座14，设于固定基座上的减速机固定座15，设于减速机固定座15一端部且位于固定基座内的行星减速机16，设于行星减速机输入端的伺服电机17；设于减速机固定座另一端部的连接套18，设于连接套上的旋转摆臂19；与旋转摆臂一端部表面相连接的相机20，与旋转摆臂另一端部表面上的负载夹具21；与相机相连接的光源22；设于固定基座底面上的谐波钢轮23，设于谐波钢轮上的谐波发生器24。

第一连接套13与谐波发生器24相连接。

本实施例中，在旋转摆臂一端部表面上固设有一块安装板25，所述安装板前端设有安装缺口2501，一根安装柱26与安装缺口2501相连接，且安装柱26与安装板25垂直；相机20设于安装柱的一端部上，从而使所述相机20与安装板25相连接；光源22套设于安装柱26上。

本实施例中的固定基座14由底板1401、两块三角形侧板1402及一块背板1403相连接而成，在背板1403内设有圆形安装孔；减速机固定座15上设有圆形安装板1501，所述圆形安装板1501嵌设于圆形安装孔内。

还包括与固定基座14相连接且罩设于固定基座外部的防护罩27，所述伺服电机17及行星减速机16均位于防护罩内。

外部动力驱动谐波发生器24，谐波发生器24使谐波钢轮23转动，进而带动固定在钢轮上方的固定基座14旋转；伺服电机17与行星减速机16直联驱动旋转摆臂19在竖直方向转动，从而带动与旋转摆臂19相连接的负载夹具21和相机20、光源22旋转，伺服电机17为抱闸型，可使负载夹具21在竖直方向360°范围内任意位置停住；从而可使负载夹具21带动待加工工件在水平方向旋转，或者在竖直方向翻转。

如图8-9所示，为翻转单元的初始状态变化到工作状态的示意图，谐波发生器使谐波钢轮23转动，进而带动固定在钢轮上方的固定基座14在水平方向旋转到任意位置停住；伺服电机17与行星减速机16直联驱动旋转摆臂19在竖直方向转动，从而带动与旋转摆臂19相连接的负载夹具21和相机20、光源22旋转到竖直方向任意位置停住。

如图1所示，还包括一根连接弯管28及与小臂一端部相连接的第一防护罩29；所述第二伺服电机8及电机11均设于第一防护罩内；所述连接弯28管一端设于第二转轴底座2上表面上，另一端设于第一防护罩29的上表面上。

本发明包括，升降机构1，由第一伺服电机3、设于第一伺服电机输出端的第一谐波减速机4、与谐波减速机相连接的大臂5、设于大臂一端部上表面的第二谐波减速机6、与第二谐波减速机相连接的小臂7、第二伺服电机8、设于小臂内的传动机构10、与传动机构主动轮相连接的电机11、与从动轮相连接的第三谐波减速机12组成的本体单元，翻转单元；升降机构1满足了安装于其平台上的本体单元竖直方向上的升降要求；本体单元包含两个水平方向上的旋转模式，工作模式与SCARA机器人第一、二关节相同；翻转单元安装在本体单元末端，翻转单元可使待加工产品在竖直方向实现360度旋转，实现了对待加工产品进行翻转、搬运、贴合、组装等动作。同现有技术相比，本发明具有升降和翻转的功能，使其本身应用面更广泛，便于对产品进行多面的作业。突破了传统机器人无法翻转作业的技术难点，且结构更加简单、成本低、负载大、耐用。

如图7所示，本发明从原位置到目标位置的不同形态，实现了对产品在水平空间类的搬运功能，加之配备有升降机构，可以实现产品在立体空间内进行搬运作业。

本发明的末端负载夹具21，从图3所示位置处吸取产品，翻转180度后到达图4所示位置，实现了对产品的翻转动作。

如图10所示，本发明的贴合、组装功能实现过程为，负载夹具21从堆叠在一起的元件30处，吸取或夹取元件30，将其贴合或组装到输送带31上的工件32中特定的区域，比如凹槽内，从而实现产品的贴合、组装功能。

虽然通过实施例描绘了本发明创造，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。