五轴机械手的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种五轴机械手，其包括由至少四根立柱、两根X向横梁及两根Y向横梁组成的支架、设置在支架上的X轴传动机构、Y轴传动机构、Z轴传动机构及设置在Z轴升降座上的水平转动定位机构、设置在水平转动定位机构上的刀具倾斜角度调节机构以及刀具驱动电机固定座。本实用新型的五轴机械手在对工件进行加工时，定位更加精准，对工件不需要做任何的转动调整，刀具可以一次性完成对工件的加工，可以在三维空间实现对工件的全自动加工，加工效率和精度显著提高。
【专利说明】五轴机械手
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及自动化机械设备领域，特别是一种五轴机械手。
【背景技术】
[0002] 随着现代工业的发展，人们出于提高生产效率，稳定和提高产品质量，改善工人劳 动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的考虑，发明了机械臂，并把它大量应用于生产 过程中，尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，机械臂更是得到了 广泛的应用。机械臂是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代工业生产系 统中的一个重要组成部分。现有的传统机械手中，通常只能进行XYZ三轴直线运动，只能实 现简单的运动轨迹，无法实现多自由度、三维空间内对工件进行加工，因此，需要对现有的 机械手臂进行改进。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的在于针对【背景技术】中所指出的现有的机械手无法实现多自由 度、三维空间内对弓箭进行加工的问题，提供一种能够解决前述问题的五轴机械手。
[0004] 实现本实用新型的发明目的的技术方案如下：
[0005] -种五轴机械手，其包括由至少四根立柱、两根X向横梁及两根Y向横梁组成的支 架、设置在支架上的X轴传动机构、Y轴传动机构、Z轴传动机构及设置在Z轴升降座上的水 平转动定位机构、设置在水平转动定位机构上的刀具倾斜角度调节机构以及刀具驱动电机 固定座，所述的水平转动定位机构包括与Z轴升降座连接的坚直驱动电机固定板、坚直设 置的坚直驱动电机以及与坚直驱动电机的输出轴连接的转架，该转架包括水平部分和坚直 部分，水平部分与坚直驱动电机的输出轴连接，所述的刀具倾斜角度调节机构包括水平设 置的水平驱动电机、水平驱动电机轴承及刀具驱动电机固定座，所述的水平驱动电机和水 平驱动电机轴承装配在转架的坚直部分上，水平驱动电机的输出轴与刀具驱动电机固定座 固定连接。
[0006] 上述方案中所述的X轴传动机构包括沿着Y轴方向设置的传动横梁，在支架的两 个X向横梁上沿着X方向分别设置有导轨，传动横梁的两端分别设置有与导轨滑动配合的 滑块，在其中一个X向横梁上沿着X轴方向设置有齿条，在传动横梁上设置有与该齿条对应 的齿轮，该齿轮与设置在传动横梁上的X向传动电机的输出轴连接。
[0007] 上述方案中所述的Y轴传动机构包括设置在传动横梁上的Y向传动座和齿轮齿条 传动机构，齿条沿着Y轴方向设置在传动横梁上，齿轮和驱动齿轮转动的Y向传动电机设置 在Y向传动座上，在传动横梁的上下两侧分别沿着Y方向设置有导轨，Y向传动座上分别设 置有与之对应的滑块。
[0008] 上述方案中所述的Z轴传动机构包括可沿着Z轴方向传动的Z轴升降座、设置在 Y向传动座上的Z向驱动电机和丝杠，丝杠的螺母块设置在Z轴升降座上，Z轴升降座的两 侧设置有导轨，Y向传动座上设置有与导轨滑动配合的滑块，Y向传动座上还设置有丝杠轴 承。
[0009] 上述方案中所述的电机输出轴连接主动皮带轮，在丝杠的上端设置有从动皮带 轮，主动皮带轮和从动皮带轮通过皮带连接。
[0010] 上述方案中所述的坚直驱动电机固定板包括相互垂直设置的坚板和横板，坚板固 定连接在Z轴升降座上，坚直驱动电机装在横板上，坚板与横板之间设置有加强肋板。
[0011] 本实用新型的五轴机械手在X、Y、Z三轴定位机构的基础上设置了水平转动定位 机构和刀具倾斜角度调节机构，通过水平转动定位机构可以在水平方向360°范围内调节 刀具的刀头的方向，通过刀具倾斜角度调节机构可以在坚直方向180°范围内调节刀具的 刀头的方向，通过这种设置，在对工件进行加工时，定位更加精准，对工件不需要做任何的 转动调整，刀具可以一次性完成对工件的加工，可以在三维空间实现对工件的全自动加工， 加工效率和精度显著提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型的五轴机械手的结构示意图；
[0013] 图2为本实用新型的五轴机械手的左视图；
[0014] 图3为图1中A部的局部放大示意图；
[0015] 图4为图2中B部的局部放大示意图；
[0016] 图5为本实用新型的五轴机械手的Y向、Z向驱动机构示意图；
[0017] 图中，1为立柱，2为X向横梁，3为Y向横梁，4为Z轴升降座，5为坚直驱动电机， 6为坚直驱动电机固定板，7为加强肋板，8为转架，9为水平驱动电机，10为水平驱动电机轴 承，11为刀具驱动电机固定座，12为传动横梁，13为导轨,14为滑块,15为齿条,16为齿轮， 17为X向传动电机，18为Y向传动座，19为Y向传动电机，20为Z向驱动电机，21为丝杠， 22为螺母块，23为丝杠轴承，24为主动皮带轮，25为从动皮带轮。
【具体实施方式】
[0018] 参照图1至图5所示的一种五轴机械手，其包括由至少四根立柱1、两根X向横梁 2及两根Y向横梁3组成的支架、设置在支架上的X轴传动机构、Y轴传动机构、Z轴传动机 构及设置在Z轴升降座上的水平转动定位机构、设置在水平转动定位机构上的刀具倾斜角 度调节机构以及刀具驱动电机固定座，所述的水平转动定位机构包括与Z轴升降座4连接 的坚直驱动电机固定板6、坚直设置的坚直驱动电机5以及与坚直驱动电机5的输出轴连接 的转架8,该转架8包括水平部分和坚直部分，水平部分与坚直驱动电机5的输出轴连接，所 述的刀具倾斜角度调节机构包括水平设置的水平驱动电机9、水平驱动电机轴承10及刀具 驱动电机固定座11，所述的水平驱动电机9和水平驱动电机轴承10装配在转架8的坚直部 分上，水平驱动电机9的输出轴与刀具驱动电机固定座11固定连接。刀具固定座上可以安 装多种常用的刀具，也可以安装激光切割头，通过五轴机械手可以一次性完成对工件的切 割加工，在加工过程中，工件不需要移动或转动，所有的运动都由机械手带动刀具完成，力口 工精度和生产效率都得到了提升，通过这种改进，能够大幅度提升产品的质量。
[0019] 上述方案中所述的X轴传动机构包括沿着Y轴方向设置的传动横梁12,在支架的 两个X向横梁上沿着X方向分别设置有导轨13,传动横梁12的两端分别设置有与导轨13 滑动配合的滑块14,在其中一个X向横梁2上沿着X轴方向设置有齿条15,在传动横梁12 上设置有与该齿条15对应的齿轮16,该齿轮16与设置在传动横梁12上的X向传动电机 17的输出轴连接。
[0020] 上述方案中所述的Y轴传动机构包括设置在传动横梁12上的Y向传动座18和齿 轮齿条传动机构，齿条沿着Y轴方向设置在传动横梁12上，齿轮和驱动齿轮转动的Y向传 动电机19设置在Y向传动座18上，在传动横梁12的上下两侧分别沿着Y方向设置有导轨， Y向传动座上分别设置有与之对应的滑块。
[0021] 上述方案中所述的Z轴传动机构包括可沿着Z轴方向传动的Z轴升降座4、设置在 Y向传动座18上的Z向驱动电机20和丝杠21，丝杠21的螺母块22设置在Z轴升降座4 上，Z轴升降座4的两侧设置有导轨，Y向传动座18上设置有与导轨滑动配合的滑块，Y向 传动座上还设置有丝杠轴承23。
[0022] 上述方案中所述的电机输出轴连接主动皮带轮24,在丝杠21的上端设置有从动 皮带轮25,主动皮带轮24和从动皮带轮25通过皮带连接。
[0023] 上述方案中所述的坚直驱动电机固定板6包括相互垂直设置的坚板和横板，坚板 固定连接在Z轴升降座4上，坚直驱动电机5装在横板上，坚板与横板之间设置有加强肋板 7。
【权利要求】
1. 一种五轴机械手，其特征在于：其包括由至少四根立柱、两根X向横梁及两根Y向横 梁组成的支架、设置在支架上的X轴传动机构、Υ轴传动机构、Ζ轴传动机构及设置在Ζ轴升 降座上的水平转动定位机构、设置在水平转动定位机构上的刀具倾斜角度调节机构以及刀 具驱动电机固定座，所述的水平转动定位机构包括与Ζ轴升降座连接的坚直驱动电机固定 板、坚直设置的坚直驱动电机以及与坚直驱动电机的输出轴连接的转架，该转架包括水平 部分和坚直部分，水平部分与坚直驱动电机的输出轴连接，所述的刀具倾斜角度调节机构 包括水平设置的水平驱动电机、水平驱动电机轴承及刀具驱动电机固定座，所述的水平驱 动电机和水平驱动电机轴承装配在转架的坚直部分上，水平驱动电机的输出轴与刀具驱动 电机固定座固定连接。
2. 根据权利要求1所述的五轴机械手，其特征在于：所述的X轴传动机构包括沿着Υ轴 方向设置的传动横梁，在支架的两个X向横梁上沿着X方向分别设置有导轨，传动横梁的两 端分别设置有与导轨滑动配合的滑块，在其中一个X向横梁上沿着X轴方向设置有齿条，在 传动横梁上设置有与该齿条对应的齿轮，该齿轮与设置在传动横梁上的X向传动电机的输 出轴连接。
3. 根据权利要求2所述的五轴机械手，其特征在于：所述的Υ轴传动机构包括设置在 传动横梁上的Υ向传动座和齿轮齿条传动机构，齿条沿着Υ轴方向设置在传动横梁上，齿轮 和驱动齿轮转动的Υ向传动电机设置在Υ向传动座上，在传动横梁的上下两侧分别沿着Υ 方向设置有导轨，Υ向传动座上分别设置有与之对应的滑块。
4. 根据权利要求3所述的五轴机械手，其特征在于：所述的Ζ轴传动机构包括可沿着 Ζ轴方向传动的Ζ轴升降座、设置在Υ向传动座上的Ζ向驱动电机和丝杠，丝杠的螺母块设 置在Ζ轴升降座上，Ζ轴升降座的两侧设置有导轨，Υ向传动座上设置有与导轨滑动配合的 滑块，Υ向传动座上还设置有丝杠轴承。
5. 根据权利要求4所述的五轴机械手，其特征在于：所述的电机输出轴连接主动皮带 轮，在丝杠的上端设置有从动皮带轮，主动皮带轮和从动皮带轮通过皮带连接。
6. 根据权利要求1所述的五轴机械手，其特征在于：所述的坚直驱动电机固定板包括 相互垂直设置的坚板和横板，坚板固定连接在Ζ轴升降座上，坚直驱动电机装在横板上，坚 板与横板之间设置有加强肋板。
【文档编号】B25J9/00GK203875884SQ201420174235
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】金加法, 徐晓东, 夏丽华, 高庆强 申请人:常州市璟胜自动化科技有限公司