液晶屏搬运五轴机器人的制作方法

本实用新型属于液晶屏生产设备技术领域，尤其是涉及液晶屏搬运五轴机器人。

背景技术：

在液晶屏生产过程中需在高危、高污染等恶劣环境中进行，可能会造成对操作人员人身安全或身体健康的危害，故在此类生产环境中，常使用机器工作代替操作人员进行操作。机械手臂常采用手臂间相互铆接以实现运动，并在最末端的手臂上安装手爪等夹取装置以执行某特定动作。但是目前的机械手还不如人手那样灵活，不能实现全自动工作，不能达到预定的动作要求。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型要解决的问题是提供液晶屏搬运五轴机器人，尤其适合液晶屏搬运时使用，能够实现全方位的工作，提高生产过程中的自动化程度，降低劳动强度，提高工作安全系数。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种液晶屏搬运五轴机器人，包括升降装置、旋转装置、第一机械臂组件、第二机械臂组件和机械手，旋转装置与升降装置连接，第一机械臂组件与旋转装置连接，第二机械臂组件与第一机械臂组件连接，机械手与第二机械臂组件连接。

进一步的，升降装置包括动力驱动装置、动力旋转装置和导向装置，动力旋转装置与导向装置连接，动力驱动装置与动力旋转装置连接。

进一步的，动力旋转装置为丝杠，动力驱动装置通过皮带传动与丝杠连接。

进一步的，旋转装置包括旋转动力驱动装置、变速装置和旋转轴，旋转动力驱动驱动装置与变速装置连接，变速装置与旋转轴连接，旋转轴分别与导向装置和动力旋转装置连接。

进一步的，变速装置为齿轮传动，齿轮传动的主动轮与旋转动力驱动装置连接，齿轮传动的从动轮与旋转轴连接。

具体地，第一机械臂组件包括第一机械臂本体、第一驱动装置、张紧装置和限位装置，第一驱动装置分别与第一机械臂本体和旋转装置连接，张紧装置与第一驱动装置连接，限位装置设于第一驱动装置上。

具体地，第一驱动装置包括动力部、减速部和驱动部，动力部、减速部与驱动部依次连接，驱动部与张紧装置连接。

具体地，第二机械臂组件包括第二机械臂本体、第二驱动装置和第二张紧装置，第二驱动装置分别与第二机械臂本体和第一机械臂本体连接，第二张紧装置与第二驱动装置连接。

具体地，机械手包括机械手本体、第三驱动装置和换气装置，第三驱动装置分别与机械手本体和第二机械臂本体连接，换气装置与机械手本体连接。

进一步的，还包括控制装置，控制装置分别与升降装置、旋转装置、第一机械臂组件、第二机械臂组件和机械手电连接。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

1.由于采用上述技术方案，使得液晶屏搬运五轴机器人的结构简单，维修方便，具有五个旋转轴，能够实现上升和360°旋转，实现液晶屏的搬运，实现全自动拿取、搬运和放下液晶屏，动作灵活，工作效率高，降低劳动强度，提高工作安全系数；

2.采用机械结构和电气控制相结合，五轴联动，实现机械手多角度灵活动作，使用方便，可以全方位的工作，提高生产过程中的自动化程度，代替人在危险环境下的操作，改善劳动条件，避免人身伤亡事故。

附图说明

图1是本实用新型的一实施例的主视图；

图2是本实用新型的一实施例的右视图；

图3是本实用新型的一实施例的俯视图；

图4是本实用新型的一实施例的去掉相同的结构示意图；

图5是本实用新型的一实施例的一个角度的结构示意图。

图中：

1、机械手 2、第二机械臂组件 3、第一机械臂组件

4、控制装置 5、气管 6、导向槽

7、上盖 8、底座 9、旋转轴

10、动力旋转装置 11、主动轮 12、从动轮

13、旋转动力驱动装置 14、动力驱动装置 15、接口

16、安装支架 17、导向装置 300、第一驱动装置

301、第一机械臂本体 302、限位块 303、第一张紧轮

200、第二驱动装置 201、第二张紧轮 202、第二机械臂本体

100、第三驱动装置 101、机械手本体 102、换气装置

103、气体管路

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

图1示出了本实用新型一实施例的结构，具体示出了本实施例的结构及连接关系，本实施例涉及液晶屏搬运五轴机器人，用于液晶屏生产过程中使用，具有五轴联动，采用机械结构和电气控制相结合，实现升降和360°旋转，自动化程度高，实现液晶屏的搬运，提高工作效率，降低劳动强度，改善劳动条件。

上述的液晶屏搬运五轴机器人，如图1-3所示，包括升降装置、旋转装置、第一机械臂组件3、第二机械臂组件2和机械手1，旋转装置与升降装置连接，第一机械臂组件3与旋转装置连接，第二机械臂组件2与第一机械臂组件3连接，机械手1与第二机械臂组件2连接，升降装置用于带动机械手升降，旋转装置用于带动第一机械臂组件3旋转一定角度，第一机械臂组件3用于带动第二机械臂组件2动作，运动至一定角度，第二机械臂组件2 用于带动机械手1运动至一定角度，同时，第一机械臂组件3、第二机械臂组件2和机械手1能够进行360°旋转，机械手1用于拿取液晶屏。在进行液晶屏搬运时，根据液晶屏需要搬运的高度，升降装置进行升降，带动旋转装置、第一机械臂组件3、第二机械臂组件2和机械手1上升，根据液晶屏的位置，旋转装置进行旋转，将第一机械臂组件3、第二机械臂组件2和机械手1旋转至易于拿取角度，第一机械臂组件3旋转，带动第二机械臂组件 2转动，第二机械臂组件2旋转带动机械手1转动，使得机械手1运动至液晶屏处，机械手1转动，对液晶屏进行拿取，进行液晶屏的搬运，根据液晶屏搬运的路线，机械手1、第二机械臂组件2、第一机械臂组件3、旋转装置和升降装置相配合动作，实现液晶屏的搬运。

具体的，该液晶屏搬运五轴机器人具有箱体，该箱体包括底座8、第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板和上盖7，第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧板依次首尾相连，安装在底座8上，上盖7安装在另一端，构成一个长方体内部有空间的箱体。升降装置安装在箱体内部，该升降装置包括动力驱动装置14、动力旋转装置10和导向装置17，动力旋转装置10 与导向装置17连接，动力驱动装置14与动力旋转装置10连接，动力驱动装置14带动动力旋转装置10转动，进行带动旋转装置进行升降，导向装置 17用于对旋转装置进行导向。该动力驱动装置14安装在底座8上，该动力驱动装置14通过安装支架16安装在底座8上，该动力驱动装置14优选为电机，且该动力旋转装置10一端与底座8连接，另一端与上盖7连接，也就是，该动力旋转装置10安装在箱体的内部，上下两端分别与箱体的底座8 和上盖7连接，且该动力旋转装置10可以是丝杠，也可以是气压传动，还可以是液压传动，或者是其他转动结构，根据实际需求进行选择。优选的，这里动力旋转装置10为丝杠，运行平稳，便于旋转装置的升降，产生的晃动小，减小运行风险。该丝杠的两端分别通过安装件与底座8和上盖7连接，且该丝杠与动力驱动装置14的电机平行设置，电机与丝杠通过皮带传动或链传动连接，电机带动丝杠转动，进而使得旋转装置进行升降，在电机的输出轴安装有主动轮，在丝杠与底座安装的一端安装有从动轮，主动轮和从动轮通过皮带连接，实现电机带动丝杠转动。在丝杠上设置有滑块，随着丝杠的转动，滑块进行上升或下降，滑块与旋转装置连接，使得旋转装置随着滑块进行上下移动，进行升降。

导向装置17用于旋转装置升降时进行导向，导向装置17与丝杠平行设置，该导向装置17为导轨，该导轨的两端分别与上盖7和底座8连接，且在该导轨上设置有移动块，且该移动块与旋转装置连接，随着旋转装置的升降进行上下滑动，对旋转装置的升降进行导向，减少旋转装置在进行升降时产生晃动，保持运行的平稳性。此外，在该升降装置中，在动力驱动装置14 的电机上安装有用于对动力旋转装置10最高位置和最低位置进行监控的监测装置，便于时时掌握动力旋转装置10的上升和下降的位置信息，该监测装置为编码器，编码器通过监测电机的转动，来计算丝杠的滑块上升或下降的位置，时时了解滑块的上升或下降的位置，也就是间接时时了解旋转装置上升和下降的位置，且编码器与控制装置4电连接，编码器时时将监测电机的信号传递给控制装置4，控制装置4内预设有编辑好的程序，控制装置4 根据该信号进行分析计算，进而控制旋转装置、第一机械臂组件3、第二机械臂组件2和机械手1的运动，使得整个机器人的动作流畅。

上述的旋转装置包括旋转动力驱动装置13、变速装置和旋转轴9，旋转动力驱动装置13与变速装置连接，变速装置与旋转轴9连接，旋转轴9分别与导向装置17和动力旋转装置10连接，旋转动力驱动装置13通过变速装置带动旋转轴9转动，进而带动第一机械臂组件3转动，进行液晶屏搬运时动作的调整。该旋转装置还包括安装板，该安装板分别与丝杠的滑块和导轨的移动块连接，安装板与底座8平行设置，且该安装板与底座8相对的一侧面安装有旋转动力驱动装置13，且该安装板与旋转动力驱动装置13相对应的位置设有通孔，该旋转动力驱动装置13的输出轴穿过该通孔与变速装置连接，该旋转动力驱动装置13优选为电机，电机的输出轴穿过旋转板上的通孔与变速装置连接，这里变速装置为齿轮传动，齿轮传动的主动轮11 与电机的输出轴连接，从动轮12与旋转轴9连接，在旋转轴9一端安装有转动轴，从动轮12与转动轴连接，且从动轮12与旋转轴9的该端通过螺栓等连接件进行固定连接，同时，转动轴9通过轴承与安装板连接，通过电机带动主动轮11转动，主动轮11与从动轮12相啮合，带动从动轮12转动，从动轮12与旋转轴9固定连接，带动旋转轴9转动。这里，齿轮传动的传动比根据实际旋转轴的转速与电机的转速进行计算，这里不做具体要求。该减速装置也可以是皮带传动，或者是链传动，或者是其他减速装置，根据实际需求进行选择。

上述的旋转轴9为圆柱状结构，且该旋转轴9包括大径部和小径部，小径部一端与减速装置的从动轮12固定连接，小径部的另一端与大径部连接，大径部的另一端与第一机械臂组件3连接，且小径部的长度大于大径部的长度，大径部和小径部一体成型，也可以是通过焊接连接，或者是其他连接方式，根据实际需求进行选择，优选为，大径部与小径部一体成型，便于保证旋转轴的强度。该旋转轴9与减速装置连接的一端位于箱体的内部，则安装板、旋转动力驱动装置13和减速装置也位于箱体内部，旋转轴9的另一端穿过上盖7并延伸至外部，旋转轴9位于箱体的外部大径部的端部与第一机械臂组件3连接。

具体的，如图4和5所示，第一机械臂组件3用于带动第二机械臂组件 2转动，包括第一机械臂本体301、第一驱动装置300、张紧装置和限位装置，第一驱动装置300分别与第一机械臂本体301和旋转装置连接，张紧装置与第一驱动装置300连接，限位装置设于第一驱动装置300上，通过第一驱动装置300带动第一机械臂本体301转动，张紧装置用于对第一驱动装置300 的转动进行张紧，限位装置用于对第一驱动装置300进行限位，保证第一机械臂组件3的转动角度。该第一机械臂本体301包括具有内部腔体的杆状结构和与该杆状结构相配合的上盖，也就是，该杆状结构为上部开口的槽，上盖与槽相扣合，且第一驱动装置300、张紧装置和限位装置均安装在该槽内，将第一驱动装置300、张紧装置和限位装置密封与该第一机械臂本体301的槽内。

这里第一驱动装置300包括动力部、减速部和驱动部，动力部、减速部与驱动部依次连接，驱动部与张紧装置连接，通过动力部带动减速部转动，减速部带动驱动部转动，进行使得第一机械臂本体301转动，在第一机械臂本体301与旋转轴的大径部安装的位置具有通孔，动力部穿过通孔与大径部固定连接，该动力部优选为伺服电机，该伺服电机固定安装在旋转轴9的大径部，且在伺服电机的输出端安装有减速部，减速部安装在第一机械臂本体 301的通孔处，使得减速部与第一机械臂本体301固定连接，有减速部带动第一机械臂本体301转动。该减速部优选为谐波减速器，该谐波减速器与伺服电机的输出轴连接，且谐波减速器的刚性外圈与第一机械臂本体301的通孔固定套接，谐波减速器的输出端与驱动部连接，该驱动部优选为驱动轮，该驱动轮通过连接轴与谐波减速器连接，电机的转动带动谐波减速器动作，进行转速的转换，使得驱动轮的转速与电机的转速不同。在驱动轮上安装有限位装置，该限位装置为限位块302，该限位块302为L型结构，该限位块 302的长度的一端与驱动轮的转轴连接，使得限位块302随着驱动轮的转动而转动，且限位块302的短边与驱动轮的周侧相切设置，且限位块302的短边与驱动轮具有间隙，限位块302不与驱动轮摩擦。张紧装置包括张紧轮303 与传动带，张紧轮303安装在第一机械臂本体301的凹槽内，且张紧轮303 与驱动轮之间有一定间距，传动带将张紧轮303与驱动轮连接，对驱动轮的转动进行张紧，在第一机械臂本体301的凹槽内安装有安装座，在安装座上安装有轴承，张紧轮303通过轴承与安装座连接，使得张紧轮303能够转动，且限位块302位于张紧轮、驱动轮和传动带构成的空间内。驱动轮在转动时，限位块302随着驱动轮进行转动，张紧轮303进行转动，限位块302在进行转动时，与传动带接触，对驱动轮进行限位，同时，张紧轮303进行张紧，限制第一机械臂本体301的转动角度，使得第一机械臂本体301的转动角度达到摆动要求。此外，在传动带相对应的第一机械臂本体301的槽体上安装有张力检测装置，对传动带的张紧进行时时检测，该张力检测装置与控制装置4电连接，将时时测得的传动带的张力信息传递给控制装置，控制装置4 根据传动带的张力控制控制旋转动力驱动装置动作，旋转动力驱动装置与控制装置电连接。控制装置4与第一机械臂本体301连接。

第二机械臂组件2与第一机械臂组件3远离旋转轴9的一端连接，该第二机械臂组件2包括第二机械臂本体202、第二驱动装置200和第二张紧装置，第二驱动装置200分别与第二机械臂本体202和第一机械臂本体301连接，第二张紧装置与第二驱动装置200连接，第一机械臂组件3带动第二机械臂组件2摆动，第二驱动装置200带动第二张紧装置转动。该第二机械臂本体202包括内部有空间的杆状结构和上盖，也就是，第二机械臂本体202 为具有一定长度的槽结构，上盖与该槽结构相配合，上盖扣合在该槽结构上，将第二驱动装置200和第二张紧装置密封在第二机械臂本体202的槽结构内部。第二机械臂本体202一端与第一机械臂本体301连接的相对应位置设有通孔，第二驱动装置200固定安装在第一机械臂本体301远离与旋转装置连接的一端的表面上，第二驱动装置200穿过该通孔与第二机械臂本体202固定连接，带动第二机械臂本体202连接，该第二驱动装置200包括第二伺服电机、第二谐波减速器和第二驱动论，第二伺服电机固定安装在第一机械臂本体301的上部，第二谐波减速器固定安装在第二机械臂本体202的通孔处，且第二谐波减速器与第二伺服电机连接，通过第二伺服电机的转动，驱动第二谐波减速器转动，带动第二机械臂本体202摆动，使得机械手1摆动一定角度，便于机械手1对液晶屏的拿取搬运，第二谐波减速器远离与第二伺服电机连接的一侧连接有第二驱动轮，第二驱动轮通过第二轴与第二谐波减速器，通过第二谐波减速器带动第二驱动轮转动。在第二机械臂本体202槽结构内部的远离第二驱动装置200的另一端安装有第二张紧装置，该第二张紧装置包括第二张紧轮201和第二安装座，第二安装座固定安装在第二机械臂本体202槽结构的槽底部，第二张紧轮201通过转轴与第二安装座连接，使得第二张紧轮201能够自由转动，且第二张紧轮201与第二驱动轮通过传动带连接，第二驱动轮转动，带动第二张紧轮201转动，为第二机械臂本体202 的转动提供一个张紧力，便于第二机械臂本体202回转。在传动带的下部安装有第二张力检测装置，对传动带的张力时时进行监测，且该第二张力检测装置为张力传感器，与控制装置4电连接，第二张力检测装置时时将监测的信号传递给控制装置4，第二伺服电机与控制装置电连接，控制装置对第二张力检测装置时时监测的信息进行计算分析，控制第二伺服电机动作。

上述的机械手1包括机械手本体101、第三驱动装置100和换气装置102，第三驱动装置100分别与机械手本体101和第二机械臂本体202连接，换气装置102与机械手本体101连接，第三驱动装置100带动机械手本体101转动，机械手本体101与换气装置102相配合，对液晶屏进行拿取。具体的，该机械手本体101为Y型结构，且该机械手本体101内部为中空的腔体，且机械手本体101的两端与外界连通，机械手本体101较宽的一端与第三驱动装置100连接，且该端与换气装置102连接，第三驱动装置100包括第三伺服电机和第三谐波减速器，第三伺服电机固定安装在第二机械臂本体202远离与第一机械臂本体301连接的一端，且第三伺服电机的输出端与第三谐波减速器连接，第三伺服电机带动第三谐波减速器转动，在该端机械手本体101 处设有向内凹陷的凹槽，第三谐波减速器固定安装在该凹槽内，通过第三伺服电机带动第三谐波减速器转动，进而带动机械手本体101转动。在机械手本体101与第三伺服电机连接的该端的侧壁上，安装有换气装置102，该换气装置102用于对机械手本体101内部进行抽吸气体，使得机械手本体101 能够通过负压将液晶屏吸取，进行液晶屏的搬运。这里，换气装置102为电磁阀，该电磁阀的另一端通过气体管路与储气装置连接，以便于对机械手本体101内部抽气和吸气，便于机械手本体101对液晶屏的吸取和放下。为了防止机械手本体101在进行液晶屏搬运过程中气体管路进行缠绕，影响液晶屏的搬运，在第二机械臂本体202的外部安装有导向槽6，便于对气体管路 103进行导向，减少气体管路103的缠绕。

该液晶屏搬运五轴机器人还包括控制装置4，控制装置4分别与升降装置、旋转装置、第一机械臂组件3、第二机械臂组件2、换气装置102和机械手1电连接，也就是，该控制装置4分别与升降装置的动力驱动装置14 电机、编码器、旋转动力驱动装置13电机、第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机电连接，该控制装置4内预设有编辑好的程序，根据液晶屏搬运的路线，计算升降装置带动旋转装置需上升或下降的最大距离，计算第一机械臂本体301往复摆动的最大值，以此计算旋转装置的旋转速度和第一伺服电机的转速，计算第二机械臂本体202往复摆动的最大值，以此计算第二伺服电机的转速，计算机械手本体101转动的角度，以此计算第三伺服电机的转速，控制换气装置102对机械手1内部进气和抽气，以便于对液晶屏吸取和放下，并将该这些值设置在控制装置4的程序中，按照编辑好的程序使得升降装置、旋转装置、第一机械臂组件3、第二机械臂组件2、机械手1 和换气装置102相互配合动作，实现液晶屏的搬运。

上述的控制装置优选为PLC控制器，为市售产品，根据实际需求进行选择，同时上述的第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第一谐波减速器、第二谐波减速器和第三谐波减速器和电机均为市售产品，根据实际需求进行选择。

该液晶屏搬运五轴机器人，升降装置中的丝杠为第一轴，丝杠的转动，带动旋转装置进行升降，旋转装置中的旋转轴9为第二轴，旋转轴9的转动，带动第一机械臂组件3转动，实现第一机械臂本体301的摆动，带动第二机械臂组件2转动，第一机械臂组件2中的第一驱动装置200为第三轴，实现第一机械臂本体301在旋转轴的带动下进行转动后，再次在第一驱动装置300的带动下进行转动，扩大第一机械臂组件3的转动角度；第二机械臂组件2中的第二驱动装置200为第四轴，使得第二机械臂组件2在第一机械臂组件3带动下转动后，再次在第二驱动装置200的带动下进行转动，扩大第二机械臂组件2的转动角度；机械手1中的第三驱动装置100为第五轴，使得机械手1在第二机械臂组件2带动下转动后，再次在第三驱动装置100的带动下进行转动，扩大机械手1的转动角度，以此五轴设置，五轴联动，相互速度和转动角度相配合，实现对液晶屏的搬运。

本实施例的工作过程：该液晶屏搬运五轴机器人在进行液晶屏的搬运时，根据液晶屏搬运的路线，在控制装置4中输入五轴运动的相关参数，即设定各个电机的转速变化范围，控制装置4内预设好的程序进行计算，控制各个电机的时时转速的变化，升降装置的丝杠在动力驱动装置14的带动下进行旋转，带动旋转装置进行上升，同时旋转装置的旋转动力驱动装置13 的电机带动变速装置动作，带动旋转轴进行旋转，进而带动第一机械臂组件 3转动，同时第一机械臂组件3的第一伺服电机动作，带动第一谐波减速器转动，进而带动第二机械臂组件2转动，同时，第二机械臂组件2的第二伺服电机动作，带动第二谐波减速器动作，带动机械手1转动，同时，机械手 1的第三伺服电机动作，进一步带动机械手1转动，使得机械手1运动至液晶屏处，控制装置4控制换气装置102动作，对机械手本体101内部进行抽气，使得机械手本体101内部产生负压，对液晶屏进行吸取，将液晶屏拿起来，并通过控制装置4控制机械手1转动，进而控制第二机械臂组件2和第一机械臂组件3转动，控制旋转装置旋转，控制升降装置下降，进行液晶屏的搬运，将液晶屏搬运至指定的位置，全自动化实现液晶屏的搬运，运动灵活，降低劳动强度，提高工作效率。

本实用新型具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，使得液晶屏搬运五轴机器人的结构简单，维修方便，具有五个旋转轴，能够实现上升和360°旋转，实现液晶屏的搬运，实现全自动拿取、搬运和放下液晶屏，动作灵活，工作效率高，降低劳动强度，提高工作安全系数；采用机械结构和电气控制相结合，五轴联动，实现机械手多角度灵活动作，使用方便，可以全方位的工作，提高生产过程中的自动化程度，代替人在危险环境下的操作，改善劳动条件，避免人身伤亡事故。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。