一种高精密五轴机械手的制作方法

本实用新型涉及机械手领域，具体涉及一种高精密五轴机械手。

背景技术：

五轴机械手是近年来新兴的一种介于直线坐标机械手和肘节机械手之间的一种机械手，该机械手具有成本低、精度适中，满足于中国及其它发展国家的钣金冲压行业及其它需要机械手搬运行业的市场。

目前市面上的五轴机械手都存在一定的问题：

1、升降组件电机与丝杆通过同步带连接。电机通过同步带连接，会增加一个传动。主要有两方面的弊端：A.传动精度降低。B.增加维护成本，同步带是易损耗品，工作到一定时间后需要停机更换，耗时耗力。

2、对于机械手小臂伸缩旋转组件，一般采用的是电机+行星减速机+同步带+负载端的传动方式。此方式存在如下弊端：传动精度不高、有背隙、负载不高。行星减速机，特别是那些精度不高的行星减速机，具有刚性低、传动背隙大、精度不高的缺点。这导致在产品的移送过程中，送料不准、送料抖动厉害、不能送重量较大的产品。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种较同类五轴机械手具有精度更高、刚性更好、承载更重、寿命更长、更易维护性能更稳定的优点的高精密五轴机械手。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种高精密五轴机械手，包括机体组件、升降组件、大臂摆动组件、小臂伸缩旋转组件、抓手组件、电箱组件和人机界面；

电箱组件安装于机体组件一侧用于控制整个机体，升降组件安装于机体组件内实现上下升降，大臂摆动组件安装于升降组件的上端，小臂伸缩旋转组件安装于大臂摆动组件上，抓手组件安装于小臂伸缩旋转组件下。

作为优选的技术方案，所述机体组件包括机座、升降伺服电机、第一联轴器、第一滚珠丝杆副、第一滑块、升降座、第一同步带、第一谐波减速机和大臂固定座，升降伺服电机固定在机座上，升降伺服电机通过第一联轴器与丝杆相连，丝杆螺母固定在升降座上，升降座通过第一滑块活动安装于机座上开设的滑轨内，升降伺服电机带动升降座沿着滑轨上下运动；

升降座上固定安装第一大臂旋转电机，第一大臂旋转电机通过第一同步带与固定在升降座上的第一谐波减速机相连，第一大臂旋转电机的转动带动第一谐波减速机转动实现大臂固定座的旋转，大臂摆动组件安装于大臂固定座上。

作为优选的技术方案，所述大臂摆动组件由第二大臂旋转电机、第二联轴器、直线滑轨、第二滚珠丝杆副、第二滑块、小臂固定座和大臂底座组成，大臂底座安装于大臂固定座上；第二大臂旋转电机固定在大臂底座上，第二大臂旋转电机通过第二联轴器与滚珠丝杆连接，滚珠丝杆螺母与小臂固定座连接，小臂固定座通过设置于下端的第二滑块活动安装于直线滑轨内，小臂固定座通过第二滚珠丝杆副左右驱动。

作为优选的技术方案，所述小臂伸缩旋转组件包括一小臂基座、安装于小臂基座一侧的小臂，小臂基座上安装小臂旋转电机，小臂旋转电机的输出端设置有第一同步带轮，小臂的一端设置有第二同步带轮，第一同步带轮与第二同步带轮外部设置第二同步带，第二同步带轮通过第一同步带轮驱动实现小臂的旋转运动。

作为优选的技术方案，所述第二同步带轮的一端安装有第二谐波减速机，第二谐波减速机一端连接小臂另一端连接第二同步带轮。

作为优选的技术方案，所述小臂上安装有抓手旋转电机，抓手旋转电机的输出端安装有第三同步带轮，第四同步带轮通过第三同步带连接第三同步带轮，第四同步带轮通过第三同步带轮驱动，第四同步带轮的下端安装有第三谐波减速机，第三谐波减速机下端连接抓手组件，抓手组件通过小臂伸缩旋转组件旋转并实现位置调节。

作为优选的技术方案，所述小臂基座通过螺丝安装于大臂摆动组件上的小臂固定座上。

本实用新型的有益效果是：1、升降传动系统不同于同类机器的采用的同步带将升降伺服与丝杆连接的传动系统，而是采用了联轴器将升降伺服与丝杆直连的方式。此传动方式减少了一个传动，提高了传动精度；由于联轴器具有寿命长，少维护的优点，所以也降低了维护成本；

2、大臂摆动传动系统不同于同类机器的采用的同步带将升降伺服与丝杆连接的传动系统，而是采用了联轴器将升降伺服与丝杆直连的方式。此传动方式减少了一个传动，提高了传动精度；由于联轴器具有寿命长，少维护的优点，所以也降低了维护成本；

3、用谐波减速机替换了行星减速机，而且将减速机前置到负载端，采用电机+同步带+谐波减速机+负载端连接。谐波减速机具有多齿啮合的结构，所以具有零背隙、高刚性、高精度的优点，从而解决了同类机械手的精度不高、背隙、负载不高缺陷。

本实用新型较同类五轴机械手具有精度更高、刚性更好、承载更重、寿命更长、更易维护性能更稳定的优点，具有成本低、精度适中，满足于中国及其它发展国家的钣金冲压行业及其它需要机械手搬运行业的市场。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的机体的结构示意图；

图3为本实用新型的大摆臂组件的结构示意图；

图4为本实用新型的小臂伸缩旋转组件示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，本实用新型的一种高精密五轴机械手，包括机体组件1、升降组件3、大臂摆动组件4、小臂伸缩旋转组件5、抓手组件6、电箱组件2和人机界面；

电箱组件2安装于机体组件1一侧用于控制整个机体，升降组件3安装于机体组件1内实现上下升降，大臂摆动组件4安装于升降组件3的上端，小臂伸缩旋转组5件安装于大臂摆动组件4上，抓手组件6安装于小臂伸缩旋转组件5下。

大臂摆动组件4通过第一大臂旋转电机的驱动实现摆动，而安装于大臂摆动组件上的小臂伸缩旋转组件则可在大臂摆动组件上作用移动完成伸缩，而抓手组件则是通过小臂伸缩旋转组件上的第二谐波减速机控制速度和位置。

如图2所示，机体组件包括机座7、升降伺服电机8、第一联轴器9、第一滚珠丝杆副10、第一滑块11、升降座12、第一同步带13、第一谐波减速机14和大臂固定座15，升降伺服电机8固定在机座7上，升降伺服电机8通过第一联轴器9与丝杆相连，丝杆螺母固定在升降座12上，升降座12通过第一滑块11活动安装于机座7上开设的滑轨内，升降伺服电机带动升降座沿着滑轨上下运动；

升降座12上固定安装第一大臂旋转电机16，第一大臂旋转电机16通过第一同步带13与固定在升降座12上的第一谐波减速机14相连，第一大臂旋转电机16的转动带动第一谐波减速机14转动实现大臂固定座的旋转，大臂摆动组件3安装于大臂固定座15上。

固定在升降座12上的第一大臂旋转电机16通过第一同步带13与固定在升降座12上的第一谐波减速机14相连，第一大臂旋转电机16的转动带动谐波减速机转动实现大臂固定座的旋转。由于动力使用伺服电机，很容易控制大臂固定座的角度。

升降传动系统不同于同类机器的采用的同步带将升降伺服与丝杆连接的传动系统，而是采用了联轴器将升降伺服与丝杆直连的方式。此传动方式减少了一个传动，提高了传动精度；由于联轴器具有寿命长，少维护的优点，所以也降低了维护成本。

如图3所示，大臂摆动组件3由第二大臂旋转电机17、第二联轴器18、直线滑轨19、第二滚珠丝杆副20、第二滑块21、小臂固定座22和大臂底座23组成，大臂底座23安装于大臂固定座15上；

第二大臂旋转电机17固定在大臂底座23上，第二大臂旋转电机17通过第二联轴器18与滚珠丝杆连接，滚珠丝杆螺母与小臂固定座22连接，小臂固定座22通过设置于下端的第二滑块21活动安装于直线滑轨内，小臂固定座通过第二滚珠丝杆副左右驱动。

系统通过控制电机的转动来控制小臂固定座的位置，速度；大臂摆动传动系统不同于同类机器的采用的同步带将升降伺服与丝杆连接的传动系统，而是采用了联轴器将升降伺服与丝杆直连的方式。此传动方式减少了一个传动，提高了传动精度；由于联轴器具有寿命长，少维护的优点，所以也降低了维护成本。

如图4所示，小臂伸缩旋转组件5包括一小臂基座24、安装于小臂基座24一侧的小臂25，小臂基座24上安装小臂旋转电机26，小臂旋转电机26的输出端设置有第一同步带轮，小臂25的一端设置有第二同步带轮27，第一同步带轮与第二同步带轮27外部设置第二同步带28，第二同步带轮28通过第一同步带轮驱动实现小臂25的旋转运动。

第二同步带轮28的一端安装有第二谐波减速机29，第二谐波减速机29一端连接小臂25另一端连接第二同步带轮28；小臂25上安装有抓手旋转电机30，抓手旋转电机30的输出端安装有第三同步带轮31，第四同步带轮32通过第三同步带33连接第三同步带轮31，第四同步带轮32通过第三同步带轮31驱动，第四同步带轮32的下端安装有第三谐波减速机34，第三谐波减速机34下端连接抓手组件6，抓手组件6通过小臂伸缩旋转组件5旋转并实现位置调节；小臂基座24通过螺丝安装于大臂摆动组件4上的小臂固定座22上。

大臂摆动组件4及小臂伸缩旋转组件5通过伸缩组件3实现上下运动，大臂摆动组件可相对升降组件360度转动，而小臂伸缩旋转组件则可在大臂摆动组件的滑槽内左右调节位置，工作时，小臂旋转电机开启，第一同步带轮通过第一同步带带动第二同步带轮运动，由于第二同步带轮与小臂连接，因此小臂在小臂旋转电机的驱动下可360度旋转；

由于抓手组件安装于第二谐波减速机的下端，因此当抓手旋转电机工作时，通过第三同步带轮与第四同步带轮的作用实现360度转动，整个抓手组件实现360度转动。

本实用新型的有益效果是：1、升降传动系统不同于同类机器的采用的同步带将升降伺服与丝杆连接的传动系统，而是采用了联轴器将升降伺服与丝杆直连的方式。此传动方式减少了一个传动，提高了传动精度；由于联轴器具有寿命长，少维护的优点，所以也降低了维护成本；

2、大臂摆动传动系统不同于同类机器的采用的同步带将升降伺服与丝杆连接的传动系统，而是采用了联轴器将升降伺服与丝杆直连的方式。此传动方式减少了一个传动，提高了传动精度；由于联轴器具有寿命长，少维护的优点，所以也降低了维护成本；

3、用谐波减速机替换了行星减速机，而且将减速机前置到负载端，采用电机+同步带+谐波减速机+负载端连接。谐波减速机具有多齿啮合的结构，所以具有零背隙、高刚性、高精度的优点，从而解决了同类机械手的精度不高、背隙、负载不高缺陷。

本实用新型较同类五轴机械手具有精度更高、刚性更好、承载更重、寿命更长、更易维护性能更稳定的优点，具有成本低、精度适中，满足于中国及其它发展国家的钣金冲压行业及其它需要机械手搬运行业的市场。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。