一种五轴摆臂锻压机器人的制作方法

本实用新型涉及锻压生产线领域，具体涉及一种五轴摆臂锻压机器人。

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X轴采用双行程结构，缩短机器工作行程，而且通过五轴共同作用，实现材料的快速夹取，夹取范围广，可将材料进行水平运输，不会出现材料掉落的情况，实现自动化生产，代替人工的五轴摆臂锻压机器人。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种五轴摆臂锻压机器人，包括一个控制箱，控制箱内安装有第一机械手旋转轴，第一机械手旋转轴包括一个第一旋转电机，第一谐波减速器和一个旋转底座，第一谐波减速器的输出端连接旋转底座的底部，第一旋转电机的输出端连接第一谐波减速器；

旋转底座上端安装一个机械手Z轴组件，机械手Z轴组件的前端面安装一 个水平滑轨，机械手X轴水平滑动安装于该水平滑轨内，机械手X轴内设置一个伸缩机械手，伸缩机械手内一侧设置有第一齿条，机械手X轴内设置有第一驱动电机，第一驱动电机上安装有第一传动齿轮，该第一传动齿轮与伸缩机械手一侧的第一齿条啮合实现伸缩传动；

伸缩机械手的外部安装有一个第二机械手旋转轴，第二机械手旋转轴的下端安装有一个第三机械手旋转轴，第三机械手旋转轴的外侧端安装一个夹手组件。

作为优选的技术方案，所述第二机械手旋转轴的上端安装有一个第二旋转电机，第二旋转电机轴输出端接一个第二谐波减速器，第二谐波减速器的输出端连接第三机械手旋转轴。

作为优选的技术方案，所述第三机械手旋转轴包括一个机械手臂，机械手臂的尾端设置有一个第三旋转电机，第三旋转电机的输出端连接一个第三谐波减速器，第三谐波减速器输出端连接夹手组件。

作为优选的技术方案，所述夹手组件包括一个夹手支架，夹手支架内设置有两个夹爪，夹爪通过夹紧气缸驱动，材料通过两个夹爪夹紧。

作为优选的技术方案，所述机械手Z轴前端面纵向设置一根滚珠丝杆副，滚珠丝杆副上安装有一滑块，滚珠丝杆副的两侧各设置一滑轨，滑块的两侧正对滑轨位置设置有滑槽，滑块两端通过滑槽安装于滑轨内，所述滚珠丝杆副通过一第四旋转电机驱动，第四旋转电机的输出端设置一个第四谐波减速器，第四谐波减速器与滚珠丝杆副之间通过联轴器连接。

作为优选的技术方案，所述机械手Z轴组件的顶部安装一个三色警示灯，该三色警示灯通过控制箱控制。

作为优选的技术方案，所述控制箱内安装有一个控制主机，第一机械手旋转轴、第二机械手旋转轴、第三机械手旋转轴、机械手Z轴组件和机械手X轴均通过该控制主机控制。

作为优选的技术方案，所述水平滑轨与机械手X轴之间通过齿轮齿条传动，水平滑轨内安装有第二传动齿轮，机械手X轴的背部设置有第二齿条，第二传 动齿轮与该第二齿条啮合传输，第二传动齿轮通过第二驱动电机驱动。

作为优选的技术方案，所述夹爪的尾端均设置一连接轴，连接轴的尾端设置一根连杆，连杆连接夹紧气缸，两个连接轴之间呈X形状，中间设置一转轴，连杆连接两个连接轴的尾部，夹紧气缸向后动作实现两个夹爪的抓紧动作。

作为优选的技术方案，所述两个夹爪的内侧面均设置有防滑纹，夹爪内侧夹紧面呈圆弧面，夹爪的内侧面均形成一个弧形夹紧腔。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可实现五个范围的调节，主要用于锻压生产线领域，X轴采用双行程结构，缩短机器工作行程，而且通过五轴共同作用，实现材料的快速夹取，夹取范围广，可将材料进行水平运输，不会出现材料掉落的情况，实现自动化生产，代替人工。

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为本实用新型的立体结构图；

图2为本实用新型的主视图；

图3为本实用新型的俯视图；

图4为夹爪的局部放大图。

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，包括一个控制箱1，控制箱1内安装有第一机械手旋转轴2，第一机械手旋转轴2包括一个第一旋转电机，第一谐波减速器和一个旋转底座，第一谐波减速器的输出端连接旋转底座的底部，第一旋转电机的输出端连接第一谐波减速器；

旋转底座上端安装一个机械手Z轴组件3，机械手Z轴组件3的前端面安装一个水平滑轨4，机械手X轴5水平滑动安装于该水平滑轨4内，机械手X轴5内设置一个伸缩机械手6，伸缩机械手6内一侧设置有第一齿条(未图示)，机械手X轴内设置有第一驱动电机(未图示)，第一驱动电机上安装有第一传动齿轮(未图示)，该第一传动齿轮与伸缩机械手一侧的第一齿条(未图示)啮合实现伸缩传动；

伸缩机械手6的外部安装有一个第二机械手旋转轴7，第二机械手旋转轴的下端安装有一个第三机械手旋转轴8，第三机械手旋转轴的外侧端安装一个夹手组件9。

如图2和图3所示，第二机械手旋转轴8的上端安装有一个第二旋转电机10，第二旋转电机轴10输出端接一个第二谐波减速器，第二谐波减速器的输出端连接第三机械手旋转轴。

第三机械手旋转轴包括一个机械手臂11，机械手臂11的尾端设置有一个第三旋转电机12，第三旋转电机12的输出端连接一个第三谐波减速器，第三谐波减速器输出端连接夹手组件13，第三旋转电机工作，第三谐波减速器工作，带动夹手组件作360度翻转，与此同时，第二机械手旋转轴也启动，通过第二旋转电机带动整个第三机械手旋转轴转动，可实现材料不同方位的夹取，也可实现材料的各个面的翻转，能活获得最佳的摆放面摆放于锻压机上，较传统的五轴机械手更加的灵活，能够实现运输过程中的翻转及位置调节，使用范围大大的增加。

本实施例中，夹手组件包括一个夹手支架19，夹手支架内设置有两个夹爪 13，夹爪13通过夹紧气缸驱动，材料14通过两个夹爪13夹紧，两个夹爪13的内侧面均设置有防滑纹，夹爪13内侧夹紧面呈圆弧面，夹爪13的内侧面均形成一个弧形夹紧腔，本实施例中采用夹取圆形棒料的夹爪形状，通过弧形夹紧腔，可夹取各种不同规则形状的材料，特别适合夹取圆形棒料，也可拆卸下夹爪，更换需要的夹爪，实现更好的夹取。

其中，机械手Z轴前端面纵向设置一根滚珠丝杆副15，滚珠丝杆副15上安装有一滑块(未图示)，滚珠丝杆副15的两侧各设置一滑轨16，滑块的两侧正对滑轨位置设置有滑槽，滑块两端通过滑槽安装于滑轨内，所述滚珠丝杆副通过一第四旋转电机驱动，第四旋转电机的输出端设置一个第四谐波减速器，第四谐波减速器与滚珠丝杆副之间通过联轴器连接，整个机械手X轴可在滚珠丝杆副上上下移动调整位置，在夹取过程中能够获得一个最佳的夹取高度，控制时只要通过第四旋转电机转动，整个滚珠丝杆副转动，安装于滚珠丝杆副上的滑块便在该滚珠丝杆副上上下移动，而滑块两侧的滑槽则在滑轨内上下移动，传输非常稳定，实现机械手X轴的上下移动。

另外，机械手Z轴组件的顶部安装一个三色警示灯17，该三色警示灯17通过控制箱控制，当其中一个轴发生故障时，该三色警示灯亮起，告知使用者问题出现，及时维修，使用更加安全。

控制箱内安装有一个控制主机(未图示)，第一机械手旋转轴、第二机械手旋转轴、第三机械手旋转轴、机械手Z轴组件和机械手X轴均通过该控制主机控制，控制箱的控制系统可采用PLC自动控制方式，由于控制方式比较普遍，此处不详细赘述。

工作时，水平滑轨与机械手X轴之间通过齿轮齿条传动，水平滑轨内安装有第二传动齿轮，机械手X轴的背部设置有第二齿条，第二传动齿轮与该第二齿条啮合传输，第二传动齿轮通过第二驱动电机驱动，通过第二电机转动带动第二传动齿轮滚动，进而与第二传动齿轮啮合的第二齿条运动，即机械手X轴运动，第二电机的正反转决定了机械手X轴的位置调节，而上述中伸缩机械手原理与此相同，此处不详细赘述，通过两个齿轮齿条传输方式，实现机械手X 轴的双行程传动，增加传输效率，缩短回收行程。

如图4所示，夹爪的尾端均设置一连接轴18，连接轴的尾端设置一根连杆，连杆连接夹紧气缸，两个连接轴之间呈X形状，中间设置一转轴，连杆连接两个连接轴的尾部，夹紧气缸向后动作实现两个夹爪的抓紧动作，当夹紧气缸向后动作时，整个连接轴后拉，前端部分的夹爪之间夹紧，夹紧方式非常简单，不用采用复杂的液压结构。

工作流程：

1)材料由流水线或移栽机自动供料；

2)自动定位机构定位材料；

3)五轴锻压机械手夹取定位好的材料移送到锻压机模具内；

4)锻压机自动锻压成型；

5)五轴锻压机械手自动从模具内取出产品。

本实用新型的有益效果是：

1)运行范围大，X轴1200MM，Z轴350MM，额定运行半径1800mm；

2)机器做有循环冷却水和防尘处理可耐高温，其中X轴采用双行程机构，缩短回缩行程，缩小机器摆放空间；

3)负载，机器人手爪额定负载6KG；

4)运行灵活，五轴水平关节机构，实现水平位置移送产品，实现自动化生产，代替人工。

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。