一种龙门式多轴三维机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，具体说是一种龙门式多轴三维机器人。

背景技术：

现有的龙门机床，一般都是可以在三个方向（X轴、Y轴、Z轴）上进行移动，从而实现空间上的加工和操作；但由于该类龙门机床是三个方向直线移动的，故它的精度和位置分辨率不高，运动精度低，并且控制轨迹算法相对复杂，无法胜任大空间的精准作业。

现有的多轴机器人需要多个电机带动，每个电机驱动一个轴转动，且电机都是安装在自身轴上或者与其连接的上一轴上，故对于最顶端的小轴来说，就很难达到高的精确度。

技术实现要素：

针对上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种精准性高，能胜任大空间作业的龙门式多轴三维机器人。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种龙门式多轴三维机器人，特点是包括龙门机床以及三轴机械手，所述龙门机床包括有两个立柱和一个设置在两个立柱之间的横梁，所述横梁上设有可沿横梁长度方向移动的竖板；所述三轴机械手包括有座体、与座体连接的第一转座、与第一转座连接的第二转臂以及与第二转臂连接的末端执行器，所述座体上设有中空转轴，所述第一转座与所述中空转轴相连接，所述第一转座上设有第二伺服电机以及第三伺服电机；所述座体可上下移动地安装在所述竖板上，所述第一转座固接在座体上，所述第二电机通过传动件与第二转臂相连接，所述第三电机通过传动件与末端执行器相连接，所述第二电机和第三电机的连接线伸入到所述中空转轴内。

优选地，所述竖板的后端面设有横向滑槽，所述横梁的前端凸设有横向滑轨，通过横向滑轨与横向滑槽相配合而实现竖板沿滑轨移动。

优选地，所述座体的后端连接有滑板，所述滑板的后端面两侧设有竖向滑槽，所述竖板的前端面对应设有竖向滑轨；所述滑板的后端面中间螺孔，所述竖板的顶部安装有电机，所述电机朝下的电机轴连接有螺杆，所述螺杆与螺孔相配合。

优选地，所述座体的中部为轴腔，所述中空转轴可转动地安装在所述轴腔中；所述座体的前端设有电机座，所述电机座上安装有第一电机，所述第一电机与中空转轴的安装方向相同，所述中空转轴朝向第一电机的电机轴方向设有第一转动轮，所述第一转动轮与所述第一电机之间通过传动件实现动力传动，所述第一转动轮转动时带动所述中空转轴和所述第一转臂同步转动；所述座体的后端通过螺栓实现与所述滑板相固接。

优选地，所述第一转臂的上部开有贯穿两侧的空腔，所述第二电机和第三电机均安装在所述空腔中，且所述第二电机的电机轴朝向空腔的其中一侧，所述第三电机的电机轴朝向空腔的另一侧；所述第一转臂的下部中间凹陷有安装位，所述第二转臂可转动地连接在所述安装位处。

优选地，所述安装位的两侧面分别设有第二转动轮和第三转动轮，所述第二转动轮通过传动件与所述第二电机相连接，所述第三转动轮通过传动件与所述第三电机相连接。

优选地，所述第二转动轮的端面朝向安装位方向凸设有同轴的连接柱，所述第二转臂上对应设有连接孔，通过连接柱与连接孔相连接而实现所述第二转动轮带动第二转臂同速转动。

优选地，所述第三转动轮的端面朝向安装位方向凸设有同轴的凸柱，所述第二转臂的内部设有腔体，所述末端执行器延设有转轴伸入到该腔体内，所述腔体朝向第三转动轮的侧面开有通孔，所述凸柱穿过通孔伸入到腔体内，所述凸柱的端部和所述末端执行器的转轴端部设有一对相互啮合的斜齿轮。

优选地，所述第一电机、第二电机和第三电机的电机轴上均套接有小转动轮，所述传动件对应为皮带。

优选地，所述末端执行器为切割器或焊接器。

本发明的有益效果是：

（1）利用龙门机床的三轴移动，搭配三轴机械手的三维转动，故不再局限直线上的移动，而是可在任一角度和方向上的移动和转动，其工作范围相对扩大，且计算简单，实现了该机器人既适合大空间作业，又能达到高精度加工。

（2）将控制末端执行器的第三电机设置在第一转臂上，从而减轻了末端执行器的重量，保证该末端执行器动作的灵活性和精准性。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明三轴机械手和竖板连接的立体结构示意图。

图3为本发明三轴机械手和竖板连接的分解结构示意图。

图4为本发明三轴机械手的分解结构示意图。

图5为本发明三轴机械手的剖视结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例的阀芯控制器，包括龙门机床以及三轴机械手，该龙门机床包括有两个立柱8和一个设置在两个立柱8之间的横梁7，两个立柱8可分别设置在轨道上，从而实现两个立体可在轨道上滑行，从而带动横梁7平移；该横梁7上设有可沿横梁7长度方向移动的竖板6，该竖板6与横梁7的移动方式可采用履带传动或螺杆传动等方式；该实施例的三轴机械手包括有座体4、与座体4连接的第一转座1、与第一转座1连接的第二转臂2以及与第二转臂2连接的末端执行器3，该座体4上设有中空转轴41，第一转座1与中空转轴41相连接，第一转座1上设有第二伺服电机21以及第三伺服电机31；座体4可上下移动地安装在所述竖板6上，第一转座1固接在座体4上，第二电机21通过传动件与第二转臂2相连接，第三电机31通过传动件与末端执行器3相连接，第二电机21和第三电机31的连接线伸入到中空转轴41内，故可以将电机的驱动线、控制线、传感器线、气管等收藏到该中空转轴中，既不影响各轴的转动，又可让各种管线不暴露在外界。

如图2和图3所示，该实施例的竖板6的后端面设有横向滑槽61，对应的在横梁7的前端凸设有横向滑轨71，通过横向滑轨71与横向滑槽61相配合而实现竖板6沿横向滑轨71移动。该实施例的座体4后端连接有滑板5，该滑板5的后端面两侧设有竖向滑槽51，该竖向滑槽51呈两端宽中间窄的形状；该竖板6的前端面对应设有竖向滑轨62，该竖向滑轨62的形状与竖向滑槽51相同，该竖向滑轨62与竖板6一体成型设计，安装时将滑板5的竖向滑槽51与竖板6的竖向滑轨62相连接，故滑板5可沿竖向滑轨62上下移动；进一步为了实现滑板5上下移动可控，该实施例在滑板5的后端面中间螺孔52，竖板6的顶部设有电机63，该电机63的电机轴朝下的安装在竖板6顶部的承托板65上，该电机轴连接有螺杆64，该螺杆64与螺孔52相配合并往下伸出到竖板6靠近底部位置，在竖板6的靠近底部的位置设有一个支撑座66，该支撑座66上设有轴承，该螺杆64的末端伸入到该轴承中，故当电机63带动螺杆64转动时，该滑板5实现上下运动。该实施例的三轴机械手与滑板5之间通过螺栓连接固定。

如图4和图5所示，该实施例的座体4的中部为轴腔42，该轴腔42的前端开口，该中空转轴41可转动地安装在轴腔42中；该座体4的前端设有电机座43，该电机座43为从轴腔42的端部向前延伸出的平台，该电机座43上安装有第一电机11，该第一电机11与中空转轴41的安装方向相同，且该第一电机11的电机轴穿过电机座43伸出到上方，该电机轴上套接有小转动轮92，该实施例的轴腔42顶部中间通孔，该中空转轴41的顶部穿过该通孔伸出到上方，在其伸出端部套接有第一转动轮12，该第一转动轮12为大皮带轮，电机轴上的小转动轮92为小皮带轮，该实施例的传动件为皮带93，该小皮带轮和大皮带轮之间通过皮带93连接，故第一电机11的电机轴转动时通过皮带93传动而带动中空转轴41转动，该中空转轴41的顶端与第一转臂1相连接，故中空转轴41转动时带动第一转臂1同步转动。该实施例的第一转臂1的下部开有贯穿两侧的空腔13，该第二电机21和第三电机31均安装在空腔13中，在空腔13的两侧壁设有凸边，第二电机21和第三电机31通过螺丝锁接在凸边上，且第二电机21的电机轴朝向空腔13的其中一侧，第三电机31的电机轴朝向空腔13的另一侧；该第一转臂1的上部中间凹陷有安装位14，所述第二转臂2可转动地连接在安装位14中。该安装位14的两侧面分别设有第二转动轮22和第三转动轮32，该第二转动轮22通过传动件与第二电机21相连接，第三转动轮32通过传动件与第三电机31相连接，该第二转动轮22和第三转动轮32也均为大皮带轮，在第二电机21和第三电机31上也套设有小转动轮92，该小转动轮92为小皮带轮，传动件也同样为皮带93。将控制第二转臂2的第二电机21和控制末端执行器3的第三电机31均设置在第一转臂1上，从而减轻了末端执行器3的重量，保证该末端执行器3动作的灵活性和精准性。

如图4所示，该实施例的第二转臂2为一个两段垂直相交形成截面为“T”形的形状体，该末端执行器3连接在第二转臂2的“T”形竖端端部，在第二转臂2的“T”形横端内部设有腔体25，且在其横端的端面处设有通孔24与腔体25相连通，该第二转臂2的“T”形竖端端部也向腔体25内设有轴孔，该末端执行器3延设有转轴34，该转轴34穿过轴孔伸入到腔体25内。该第二转臂2的“T”形横端与该安装位14相连接，故该第二转臂2可绕“T”形横端的轴芯转动。该第二转动轮22的端面朝向安装位14方向凸设有同轴的连接柱23，该连接柱23的端部设计成不规则形状，对应的在第二转臂2的侧面设有连接孔，该连接孔的形状与该连接柱23相同，在第一转臂1的安装位的两侧开有圆孔15，安装时将第二转轮22的连接柱23穿过第一转臂1的圆孔15后与连接孔相连接，从而实现第二电机21的电机轴转动而带动第二转臂2转动。该实施例的第三转动轮32的端面朝向安装位14方向凸设有同轴的凸柱33，该凸柱33穿过圆孔15伸入到第二转臂2的通孔24中，进入到腔体25内，在该凸柱33的端部设有斜齿轮91，对应的，在末端执行器3的转轴34端部也设有斜齿轮91，通过两个斜齿轮91相互啮合，从而可通过第三电机31的电机轴转动而带动末端执行器3转动。

该实施例的末端执行器3可以为切割器，故该龙门机器人可进行大范围的精准切割；也可以为焊接器，故可进行大型设备或装置的焊接；还可以为其他的执行器。利用龙门机床的三轴移动，搭配三轴机械手的三维转动，故不再局限直线上的移动，而是可在任一角度和方向上的移动和转动，其工作范围相对扩大，且计算简单，实现了该机器人既适合大空间作业，又能达到高精度加工。

尽管本发明是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本发明构成限制。参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。