一种五轴磨削机器人的制作方法

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种五轴磨削机器人。

背景技术：

现有的铸件自动打磨设备通常有两种形式，一种为数控机床结构，大部分运动轴为直线运动；另一种为机器人结构，常采用六轴工业机器人加打磨工具的型式。采用机床结构的自动打磨设备，刚性比较好，适应重切削，但是灵活性差，工作空间小。采用六轴工业机器人结构的打磨设备，由于运动副多，因此工作空间大，灵活性高，但同时也因为运动副多切多为杆件，导致刚性不足，加工速度慢。两种设备均不能兼顾高刚性、灵活性的使用要求。

随着社会进步、科技发展，工业机器人的应用也越来越普遍。工业机器人是能够实现自动控制的、可重复编程的、多自由度的、运动自由度建成空间直角关系的、多用途的操作机。其工作的行为方式主要是通过完成沿着x、y、z轴上的线性运动。

工业机器人在生产中，一般需要配备除了自身性能特点的外围设备，如转动工件的回转台，移动工件的移动台等。这些外围设备的运动和位置控制都需要与工业机器人相配合并要求相应精度。通常机器人运动轴按其功能可划分为机器人轴、基座轴和工装轴，基座轴和工装轴统称外部轴。实际生产中常用的是6关节工业机器人，该操作机有6个可活动的关节(轴)，不同的工业机器人本体运动轴的定义也不同。用于保证末端执行器达到工作空间任意位置的轴称为基本轴或主轴；用于实现末端执行器任意空间姿态的轴，称为腕部轴或次轴。

现行的工业机器人运用到如磨削领域，通常是购买成熟的某一机器人或机器手(如六轴机器人)后，增设一磨削装置。比如，菲尔罗伯蒂克斯顺从式机器人技术有限公司在2017年04月04日申请的pct/ep2017/057982(中国国家阶段的专利号为201780034786.0)公开了一种机器人辅助的磨削装置，其包括：机械手、线性执行器、具有旋转的磨削工具的磨床，其中，磨床经由线性执行器与机械手相连结。该装置还包括保护盖，其部分包围旋转的磨削工具，其中，旋转的磨削工具至少在第一侧从保护盖伸出。设有一种调整机构，其将保护盖与磨床连接并且设计成相对于磨床调整保护盖的位置。

请参阅表1，其为现行机器人中常见六轴机器人本体运动轴的一个定义。通常，生产精密机器人需要大量技术支撑，因此一些巨头公司提供可存在广泛应用的如六轴机器人在内的工业机器人，各种场景应用由其它公司在该工业机器人的基础上加入外围设备，进行二次开发，以适应不同各种场景上的应用。

常见工业机器人本体运动轴的定义

表1

采用六轴工业机器人加上打磨设备在打运动副多，因此工作空间大，灵活性高，但同时也因为运动副多切多为杆件，导致刚性不足，加工速度慢。两种设备均不能兼顾高刚性、灵活性的使用要求。更重要的是，采用六轴工业机器人加上打磨设备进行磨削存在以下的问题：

首先，特别是当打磨设备直接设置在六轴机器人的外接端口时，第六轴的负载能力非常限制，因此六轴机器人末端执行件允许安装的重量有限，其安装空间也受限，当需要更高功率的打磨设备进行磨削时，目前很难实现。

其次，第六轴的安装误差所带来的累计误差的增加，由此导致磨削时按装末端的执行件无法提供更高精度，由此也影响了磨削精度。而且现行的六轴机器人末端按装的执行件通常是一个连接端部，不稳定，同样也影响其执行件的工作稳定性。

再次，在打磨过程中，在机器人本体外设有各种管路，比如交换、清洁、冷却等所需的液压管路、压缩空气管、冷却液管等，一般来说，各种管路会随着机器人本体的运作还产生移动而引起磨损，很容易发生故障。比如，磨削过程中产生的火花等容易烧坏其管线，并且为了便于管路能随着机器人本体的各种轴向运动而设置各种伸缩机构也导致其结构更为复杂。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种五轴磨削机器人，使其具有机床的高刚性和机器人的灵活性，并具有机加工要求的精度，能够完成特定的加工工作。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

本发明提供第一种五轴磨削机器人，包括：机械臂、u型结构件、动力主轴、刀库；

所述机械臂的第一端设于外部平台上，所述机械臂的第二端与所述u型结构件相连，所述动力主轴设于所述u型结构件上；

所述机械臂包括基座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一关节、第二关节、第三关节、第四关节和第五关节；

所述基座的第一端与所述外部平台相连；所述第一连杆的第一端与所述基座的第二端通过所述第一关节转动连接；

所述第二连杆的第一端与所述第一连杆的第二端通过所述第二关节转动连接；

所述第三连杆的第一端与所述第二连杆的第二端通过所述第三关节转动连接；

所述第四连杆为y型杆，所述第四连杆的第一端与所述第三连杆的第二端通过所述第四关节转动连接，所述第四连杆的第二端为所述y型杆的分支结构；

所述u型结构件转动连接于所述分支结构；所述第五关节设于所述分支结构的第一侧臂；第五关节的输出端穿设于所述分支结构并与所述uuuu型结构件相连；

所述分支结构进一步包括支撑部件、第一侧臂和第二侧臂，所述第一侧臂和第二侧臂分别连接支撑部件，形成容置空间,以容置所述u型结构件和所述动力主轴，所述动力主轴通过u型结构件在第五关节的控制下转动连接至所述第一侧臂和第二侧臂，形成两端面稳定转动连接；

所述容置空间的大小根据所述动力主轴的尺寸或规格进行适配性调整；所述y型杆的重量根据动力主轴的重量和所述u型结构件的重量进行适配性调整；

所述支撑部件内部纵向设有第一中空部，所述第一侧臂和第二侧臂分别设有第二中空部和第三中空部，所述第二中空部和所述第一中空部形成第一连通，所述第一连通至少包括驱动和/或信号线走线通路，所述第三中空部和所述第一中空部形成第二连通，所述第二连通至少包括气液管路，所述驱动和/或信号线走线通路和所述气液管路分别连接至所述动力主轴；

所述第五关节的动力控制部分设置在所述第一连通和第二连通的其中之一的空间内；

所述驱动和/或信号线走线通路和所述气液管路分别连接至所述动力主轴的连接处至少其中一设置接头装置，其密封所述连接处且可随着动力主轴的转动而转动；

所述刀库设于所述外部平台上，所述刀库内设有若干与所述动力主轴相匹配的磨削刀具；其中，

所述机械臂用于带动所述u型结构件及动力主轴在所述外部平台上移动，所述第五关节带动所述u型架构件相对于所述u型槽转动，所述动力主轴移动至所述刀库并连接所需的所述磨削刀具，选取完所述磨削刀具后，移动至工件处对所述工件进行磨削。

较佳地，接头装置至少包括回转接头内套和回转接头外套，所述回转接头内套穿设第一侧臂/第二侧臂的贯通孔后与所述动力主轴固定连接，随着所述动力主轴的转动而所述回转接头内套转动，所述回转接头外套固定设置在第一侧臂的第二中空部/第二侧臂的第三中空部内，所述回转接头外套套于所述回转接头之外，且形成的套管通路可容置所述驱动和/或信号线走线通路和所述气液管路的其中之一通过，并且在回转接头外套固定状态下，所述回转接头内套可随着所述动力主轴的转动而转动。

较佳地，所述气液管路通过所述第一中空部，再穿设第二侧臂的第三中空部，后通过回转接头内套和回转接头外套形成的套管通路，所述第二侧臂的径向宽度是根据回转接头的高度来设置。

较佳地，第五关节的动力控制部分进一步包括第五伺服电机、同步带、第一同步带轮、第四减速机构和第二同步带轮，第一同步带轮套设在伺服电机的输出轴，第二带轮套设在减速机的一端，并且所述第一同步带轮和第二同步带轮通过同步带实现同步，所述伺服电机、同步带、第一同步带轮、第四减速机构和第二同步带轮容置在第一连通/第二连通的其中之一。

较佳地，所述伺服电机设置在第一中空部内，所述第一中空部设置的空间可容置所述伺服电机和所述驱动和/或信号线走线，所述驱动和/或信号线走线通过所述第一中空部，并穿设过同步带之间的空间后，线束从第五关节包括减速机中心孔在内的驱动端中心孔中通过，连接至所述动力主轴。

较佳地，所述第四连杆可活动连接于所述第三连杆的第二端，磨削机器人包括设置不同规格的所述第四连杆，第四连杆的不同规则格包括不同的容置空间和重量，且根据动力主轴的尺寸或规格进行适配性设置第四连杆的容置空间的大小，根据动力主轴的重量和所述u型结构件的重量进行适配性调整y型杆的重量。

本发明提供了第二种五轴磨削机器人，其特征在于，包括：机械臂、动力主轴、刀库，所述机械臂的第一端设于外部平台上，所述机械臂的第二端与所述动力主轴或中间连接件相连，

所述机械臂包括基座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一关节、第二关节、第三关节、第四关节和第五关节；

所述基座的第一端与所述外部平台相连；所述第一连杆的第一端与所述基座的第二端通过所述第一关节转动连接；

所述第二连杆的第一端与所述第一连杆的第二端通过所述第二关节转动连接；

所述第三连杆的第一端与所述第二连杆的第二端通过所述第三关节转动连接；

所述第四连杆为y型杆，所述第四连杆的第一端与所述第三连杆的第二端通过所述第四关节转动连接，所述第四连杆的第二端为所述y型杆的分支结构；

所述动力主轴或中间连接件转动连接于所述分支结构；所述第五关节设于所述分支结构的第一侧臂；第五关节的输出端穿设于所述分支结构并与所述动力主轴或中间连接件相连；

所述分支结构进一步包括支撑部件、第一侧臂和第二侧臂，所述第一侧臂和第二侧臂分别连接支撑部件，形成容置空间,以容置所述动力主轴/动力主轴和中间连接件，所述动力主轴在第五关节的控制下转动连接至所述第一侧臂和第二侧臂，形成两端面稳定转动连接；

所述容置空间的大小根据所述动力主轴的尺寸或规格进行适配性调整；所述y型杆的重量根据所述动力主轴/动力主轴和中间连接件的重量进行适配性调整；

所述支撑部件内部纵向设有第一中空部，所述第一侧臂和第二侧臂分别设有第二中空部和第三中空部，所述第二中空部和所述第一中空部形成第一连通，所述第一连通至少包括驱动和/或信号线走线通路，所述第三中空部和所述第一中空部形成第二连通，所述第二连通至少包括气液管路，所述驱动和/或信号线走线通路和所述气液管路分别连接至所述动力主轴；

所述第五关节的动力控制部分设置在所述第一连通和第二连通的其中之一的空间内；

所述驱动和/或信号线走线通路和所述气液管路分别连接至所述动力主轴的连接处至少其中一设置接头装置，其密封所述连接处且可随着动力主轴的转动而转动；

所述刀库设于所述外部平台上，所述刀库内设有若干与所述动力主轴相匹配的磨削刀具；其中，

所述机械臂用于带动动力主轴在所述外部平台上移动，所述第五关节带动所述动力主轴相对于所述u型槽转动，所述动力主轴移动至所述刀库并连接所需的所述磨削刀具，选取完所述磨削刀具后，移动至工件处对所述工件进行磨削。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

第一，本发明一实施例通过将机械臂设置在外部平台上，机械臂的输出端与u型结构件转动连接；由第一关节、第二关节、第三关节、第四关节和第五关节将基座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆之间互相连接；动力主轴安装于u型结构件上；刀库设于外部机床上。机械臂用于带动u型结构件及动力主轴在外部平台上移动，第五关节带动u型架构件相对于分支结构转动，动力主轴移动至刀库并连接所需的磨削刀具，选取完磨削刀具后，移动至工件处对工件进行磨削。通过设置单个动力主轴以及与之匹配的刀库，解决了现有通用六轴机器人需配备多个主轴和刀具的问题，提高了设备内部空间利用率，使其具有机床的高刚性和机器人的灵活性，并具有机加工要求的精度，能够完成特定的加工工作。

第二：本发明打破了本行业的一种思维定势，可以对现有的五轴机器人进行改造，也可以自行开发更适合打磨的机器人，将动力主轴直接安装在第四连杆的输出端，减少五轴安装误差带来的累计误差的增加，而且，考虑到磨削安装末端的执行件的精度的要求，适配动力主轴的重量和尺寸大小，并且根据动力主轴的重量和尺寸大小调整容置空间的大小和y型杆的重量，并以此设置本发明的五轴机器人，具有极强的通用性和灵活性。

第三：本发明的动力主轴通过u型结构件在第五关节的控制下转动连接至所述第一侧臂和第二侧臂，形成两端面稳定转动连接，避免现有技术中只有一端连接导致稳定性不够的缺点，具有更强的稳定性。

第四：本发明的y型杆对其进行结构设置，使驱动和/或信号线走线通路和所述气液管路内置于y型杆的内部，结构设置合理，避免大量外走线起安全性和容易损坏的问题。

第五：驱动和/或信号线走线通路和气液管路分别连接至所述动力主轴的连接处至少其中一设置接头装置，其密封所述连接处且可随着动力主轴的转动而转动，这种接头装置的设置提升了整个走线串时的稳定性，使得动力主轴的转动时驱动和/或信号线走线和气液走线的线串不会打结，大大提升稳定性。

第六：本发明回转接头的设置，不仅使得整体结构设置更为紧凑，而且也大大提升了密封性。回转接头外套套于所述回转接头之外，且形成的套管通路可容置所述驱动和/或信号线走线通路和所述气液管路的其中之一通过，并且在回转接头外套固定状态下，所述回转接头内套可随着所述动力主轴的转动而转动。更为重要的是，第二侧臂可以通过呈凹状的侧臂本体和第二侧臂端盖形成第三中空部，第三中空部直接通过气液管路线串线，第二侧臂的径向宽度是根据回转接头的高度来设置，回转接头内套设置于第二侧臂的贯通孔后连接于动力主轴，第二侧臂的径向宽度可容置于回转接头即可，根据其高度来适应性设置其径向宽度即可，使得整体结构设置更为紧凑。

第七：伺服电机设置在第一中空部内，所述第一中空部设置的空间可容置所述伺服电机和所述驱动和/或信号线走线，所述驱动和/或信号线走线通过所述第一中空部，并穿设过同步带之间的空间后，线束从第五关节包括减速机中心孔在内的驱动端中心孔中通过，连接至所述动力主轴，整个y型杆的结构设计非常合理，使得伺服电机等第五关节的驱动部分内藏在y型杆内，而且驱动和/或信号线走线串还可以走过同步带之间的空间、驱动端中心孔，非常紧凑且巧妙的结构设置。

第八：第四连杆可活动连接于所述第三连杆的第二端，第四连杆可以设置不同的规格，需要不同的规格更换第四连杆，可以适用多种磨削场景的应用，具有更强的通用性。

附图说明

图1为本发明的五轴磨削机器人的第一示意图；

图2为本发明的五轴磨削机器人的第一关节的示意图；

图3为本发明的五轴磨削机器人的第一关节的另一示意图；

图4为本发明的五轴磨削机器人的第二关节的示意图；

图5为本发明的五轴磨削机器人的第三关节的示意图；

图6为本发明的五轴磨削机器人的第四关节的示意图；

图7为本发明的五轴磨削机器人的第五关节的示意图；

图8为本发明的五轴磨削机器人的爆炸示意图。

附图标记说明：1：基座；2：第一连杆；3：第二连杆；4：第三连杆；5：第四连杆；6：第一关节；601：第一伺服电机；602：齿轮轴；603：回转支承；7：第二关节；701：第二伺服电机；8：第三关节；801：第三伺服电机；802：第二减速器；9：第四关节；901：第四伺服电机；902：第三减速器；903：外啮合齿轮；904：轴承组；10：分支结构；11：u型结构件；12：动力主轴；13：第五关节；1301：第五伺服电机；1302：第一同步带轮；1303：第二同步带轮；1304：同步带；1305：第四减速器；101：支撑部件；102：第一侧臂；1021：第一侧臂本体；1022：第一侧臂端盖；1023：1023；103：第二侧臂；1031：第二侧臂本体；1032：第二侧臂端盖；1033：第三中空部；106：驱动和/或信号线走线；107：气液管路；108：接头装置；1081：回转接头内套；1082：回转接头外套；1301：第五伺服电机；1302：第一同步带轮；1303：第二带轮；1304：同步带；1305：第四减速机构。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种五轴磨削机器人作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例一

参看图1，在一个实施例中，一种五轴磨削机器人，包括：机械臂、u型结构件11、动力主轴12、刀库；机械臂的第一端设于外部平台上，机械臂的第二端与u型结构件11相连，动力主轴12设于u型结构件11上；机械臂包括基座1、第一连杆2、第二连杆3、第三连杆4、第四连杆5、第一关节6、第二关节7、第三关节8、第四关节9和第五关节13；基座1的第一端与外部平台相连；第一连杆2的第一端与基座1的第二端通过第一关节6转动连接；第二连杆3的第一端与第一连杆2的第二端通过第二关节7转动连接；第三连杆4的第一端与第二连杆3的第二端通过第三关节8转动连接；第四连杆5为y型杆，第四连杆5的第一端与第三连杆4的第二端通过第四关节9转动连接，第四连杆5的第二端为y型杆的分支结构10；u型结构件11转动连接于分支结构10；第五关节13设于分支结构10的第一侧；第五关节13的输出端穿设于分支结构10并与u型结构件11相连；刀库设于外部平台上，刀库内设有若干与动力主轴12相匹配的磨削刀具；其中，机械臂用于带动u型结构件11及动力主轴12在外部平台上移动，第五关节13带动u型架构件相对于u型槽转动，动力主轴12移动至刀库并连接所需的磨削刀具，选取完磨削刀具后，移动至工件处对工件进行磨削。

通过将机械臂设置在外部平台上，机械臂的输出端与u型结构件11转动连接；由第一关节6、第二关节7、第三关节8、第四关节9和第五关节13将基座1、第一连杆2、第二连杆3、第三连杆4、第四连杆5之间互相连接；动力主轴12安装于u型结构件11上；刀库设于外部机床上。机械臂用于带动u型结构件11及动力主轴12在外部平台上移动，第五关节13带动u型架构件相对于分支结构10转动，动力主轴12移动至刀库并连接所需的磨削刀具，选取完磨削刀具后，移动至工件处对工件进行磨削。通过设置单个动力主轴12以及与之匹配的刀库，解决了现有通用六轴机器人需配备多个主轴和刀具的问题，提高了设备内部空间利用率，使其具有机床的高刚性和机器人的灵活性，并具有机加工要求的精度，能够完成特定的加工工作。能够对大型的铸件进行打磨。电主轴速度可调，可对铸铁，铸钢类零件工件进行各种切割、磨削、去毛刺作业。节能高效，处理后的工件一致好。人工参与度低，可有效的避免了职业病的产生，保证人员健康。机械臂实现了动力主轴12的五个自由度，传动链短，结构刚性高，可达性好。

采用u型结构件11和y型杆，均可提高本实施例的五轴磨削机器人设备的刚性。

进一步地，参看图2和图3，第一关节6的轴线垂直于水平面；第二关节7的轴线垂直于第一关节6的轴线；第三关节8的轴线平行于第二关节7的轴线；第四关节9的轴线平行于第三关节8的轴线和第二关节7的轴线；第五关节13的轴线垂直于第四关节9的轴线。

具体地，第一关节6包括第一伺服电机601、齿轮轴602、回转支承603；回转支承603的外圈上设有一齿圈，回转支承603的外圈设于基座1上，回转支承603的内圈与第一关节6相连；第一伺服电机601设于第一连杆2的第一端上；齿轮轴602的输入端与第一伺服电机601的输出端相连，且齿轮轴602的输出端与齿圈啮合。

具体地，第一关节6包括第一伺服电机601、齿轮轴602、回转支承603；回转支承603的内圈上设有一齿圈，回转支承603的内圈设于基座1上，回转支承603的外圈与第一关节6相连；第一伺服电机601设于第一连杆2的第一端上；齿轮轴602的输入端与第一伺服电机601的输出端相连，且齿轮轴602的输出端与齿圈啮合。

具体地，参看图4，第二关节7包括第二伺服电机701和第一减速器；第二伺服电机701设于第一连杆2的第二端；第一减速器设于第二连杆3的第一端，第一减速器的输出端与第二连杆3固连；第二伺服电机701的输出端与第一减速器的输入端相连。

具体地，参看图5，第三关节8包括第三伺服电机801和第二减速器802；第三伺服电机801设于第二连杆3的第二端；第二减速器802设于第三连杆4的第一端，第二减速器802的输出端与第三连杆4固连；第三伺服电机801的输出端与第二减速器802的输入端相连。

具体地，参看图6，第四关节9包括第四伺服电机901、第三减速器902、外啮合齿轮903、轴承组904；第四伺服电机901设于第三连杆4的第二端；第三减速器902设于第三连杆4上，且第四伺服电机901的输出端与行星减速器的输入端相连；第四连杆5的第一端伸入于第三连杆4；外啮合齿轮903设于第四连杆5的第一端并与行星减速器的输出端啮合；轴承组904的外圈固连于第三连杆4内，且轴承组904的内圈与第四连杆5相接。

具体地，参看图7，第五关节13包括第五伺服电机1301、第一同步带轮1302、第二同步带轮1303、同步带1304、第四减速器1305；第五伺服电机1301设于分支结构10第一侧的第一端；第一同步带轮1302设于第五伺服电机1301的输出轴上；第四减速器1305设于分支结构10第一侧的第二端，第四减速器1305的输出端与u型结构件11相连；第二同步带轮1303设于第四减速器1305的输入轴上；同步带1304套设于第一同步带轮1302和第二同步带轮1303并张紧。

进一步地，第四减速器1305的输出轴上设有与输出法兰，u型结构件11的第一侧与输出法兰固连；u型结构件11的第二侧与分支结构10的第二侧通过轴承转动连接。

本申请一实施例的减速机，可以使rv减速机、谐波减速机、行星减速机、摆线针轮减速机等具有小体积大减速比的减速机。

优选地，第四关节9的轴线、第五关节13的轴线以及动力主轴12的轴线在空间上相交于一点。

进一步地，动力主轴12为方形动力主轴12或圆柱形动力主轴12。动力主轴12采用液冷或水冷或油冷，并可快速替换高速转轴头。

进一步地，动力主轴12为带hsk自动换刀系统的主轴。动力主轴12可以采用hsk、bt、bbt等其他结构电主轴或者不可换刀电机。动力主轴12可以使用同步电主轴、异步电主轴。动力主轴12也可以使用电驱动、液压驱动和压缩空气驱动的动力工具。

还请参阅图8，进一步介绍动力主轴12相关的连接处的结构。

u型结构件11转动连接于分支结构；第五关节13可以设于分支结构的第一侧臂102和第二侧臂103的其中之一；第五关节13的输出端穿设于分支结构并与u型结构件11相连。在本实例中，第五关节13设置在分支结构的第一侧臂102内，仅是举例，并非局限本发明。

分支结构进一步包括支撑部件101、第一侧臂102和第二侧臂103，第一侧臂102和第二侧臂103分别连接支撑部件101，形成容置空间,以容置u型结构件11和动力主轴12。第一侧臂102包括呈凹状的第一侧臂本体1021和第一侧臂端盖1022，第一侧臂端盖1022盖设在第一侧臂本体1021上，使其设置第二中空部。第二侧臂103包括呈凹状的第二侧臂本体1031和第二侧臂端盖1032形成第三中空部。动力主轴12通过u型结构件11在第五关节13的控制下转动连接至第一侧臂102和第二侧臂103，形成两端面稳定转动连接。第五关节控制动力主动旋转或静止，且控制其转动的转速大小和停止位置，第五关节的动力控制部分可以连接控制器，由控制器控制其工作。

第一侧臂102和第二侧臂103分别连接支撑部件101，形成容置空间。本实例，容置空间的大小可以根据欲要磨削刀具要求动力主轴12的精度和动力要求，配置其不同规格的动力主轴12。再根据不同规格的动力主轴12适配设置其容置空间的大小。后根据动力主轴12的重量考虑到其配重要求设置对应y型杆的重量，特别是y型杆杆端的重量使得机械臂工作时重心要落在机器人本体上，比如尽量在机械臂所有的工作状态下都要少在其机器人本体上，特别是落在第二连杆3上，本实例先根据磨削精度的要求选择对应要求的动力主轴12，再根据动力主轴12设置容置空间的空间，再设置y型杆的配重，特别是设置出来的y杆的配重要使得其机械臂能重心稳定地工作。在本实例中，当选择的动力主轴12比常规动力主轴12的精度高20％时，其尺寸略大，则调整其容置空间的大小，并将y杆杆端的配重略调高，即可完成本机器人高效工作。这仅是本实例的一举例而已。

即，容置空间的大小可以根据动力主轴的尺寸或规格进行适配性调整；y型杆的重量根据动力主轴的重量和u型结构件的重量进行适配性调整。

支撑部件101内部纵向设有第一中空部，第一侧臂102和第二侧臂103分别设有第二中空部1023和第三中空部1033，第二中空部1023和第一中空部形成第一连通，第一连通至少包括驱动和/或信号线走线106通路，第三中空部1033和第一中空部形成第二连通，第二连通至少包括气液管路107，驱动和/或信号线走线通路106和所述气液管路107分别连接至动力主轴12，动力头可以实现驱动、信号反馈功能所需的动力线束、信号线束从第五关节的驱动端中心孔中通过，执行工具交换、清洁、冷却等所需的液压管路、压缩空气管、冷却液管通过回转接头从另一侧接入动力头。该第一中空间是一个泛指的空间，在本实例中，可以分为两个部分，一个部分的中空空间与第二中空部1023连通，另一部分的中空空间与与第三中空部1033连通，该两部分可以连通，也可以不连通，后续再着重介绍。

第五关节14的动力控制部分设置在第一连通和第二连通的其中之一的空间内；

驱动和/或信号线走线通路和气液管路分别连接至动力主轴的连接处至少其中一设置接头装置，其密封所述连接处且可随着动力主轴的转动而转动；

刀库设于外部平台上，刀库内设有若干与动力主轴相匹配的磨削刀具；其中，

机械臂用于带动所述u型结构件11及动力主轴12在所述外部平台上移动，所述第五关节13带动所述u型结构件11相对于所述u型槽转动，所述动力主轴12移动至所述刀库并连接所需的所述磨削刀具，选取完所述磨削刀具后，移动至工件处对所述工件进行磨削。

再请参阅图8，接头装置108的其中一种实现装置。它至少包括回转接头内套1081和回转接头外套1082，回转接头内套1081穿设第一侧臂/第二侧臂的贯通孔后与动力主轴固定连接，随着动力主轴的转动而回转接头内套1081转动，回转接头外套1082固定设置在第一侧臂的第二中空部/第二侧臂的第三中空部内，回转接头外套1082套于回转接头内套1081之外，且形成的套管通路可容置驱动和/或信号线走线通路和气液管路的其中之一通过，并且在回转接头外套固定状态下，回转接头内套1081可随着动力主轴的转动而转动。

气液管路107通过第一中空部1023，再穿设第二侧臂103的第三中空部1033，后通过回转接头内套1081和回转接头外套1082形成的套管通路，第二侧臂103的径向宽度可以是根据回转接头的高度来设置。

上述结构设计既实现很好的密封性，第二侧臂的径向宽度是可以根据回转接头的高度来设置，回转接头内套1081设置于第二侧臂103的贯通孔后连接于动力主轴12，第二侧臂103的径向宽度可容置于回转接头即可，根据其高度来适应性设置其径向宽度即可，使得整体结构设置更为紧凑。

第五关节13的动力控制部分进一步包括第五伺服电机1301、同步带1304、第一同步带轮1302、第四减速机构1305和第二同步带轮1303，第一同步带轮1302套设在第五伺服电机1301的输出轴，第二带轮1303套设在第四减速机构1305的一端，并且第一同步带轮1302和第二同步带轮1303通过同步带1304实现同步，第五伺服电机1301、同步带1304、第一同步带轮1302、第四减速机构1305和第二同步带轮1303容置在第一连通/第二连通的其中之一。

第五伺服电机1301设置在第一中空部内，所述第一中空部设置的空间可容置第五伺服电机和驱动和/或信号线走线106，驱动和/或信号线走线106通过第一中空部，并穿设过同步带1304之间的空间后，线束从第五关节13包括减速机中心孔在内的驱动端中心孔中通过，连接至动力主轴12。

所述驱动和/或信号线走线106通过所述第一中空部，并穿设过同步带1304之间的空间后，线束从第五关节13包括减速机中心孔在内的驱动端中心孔中通过，连接至所述动力主轴12，整个y型杆的结构设计非常合理，使得伺服电机等第五关节13的驱动部分内藏在y型杆内，而且驱动和/或信号线106走线串还可以走过同步带1304之间的空间、驱动端中心孔，非常紧凑且巧妙的结构设置。

在本实例中，第四连杆5可活动连接于第三连杆4的第二端，磨削机器人包括设置不同规格的所述第四连杆5，第四连杆5的不同规则格包括不同的容置空间和重量，且根据动力主轴12的尺寸或规格进行适配性设置第四连杆5的容置空间的大小，根据动力主轴12的重量和所述u型结构件11的重量进行适配性调整y型杆的重量。这样，本实例可以提供通用性很强的机器人，只需要更换不同的第四连杆5即可实现。具体地，基座1、第一连杆2、第二连杆3、第三连杆4和第四连杆5上均设有内置管路，内置管路内设有动力电缆、信号线管线、冷却液管线和压缩空气管线。为了适应恶劣的环境或工况，安全地控制高速转轴，采用了全封闭管线布置，包括供电，冷却和微润滑的控制，所有电缆均从手臂内部走线，以避免机器人加工过程中和工件干涉、拉扯、烧穿等问题。所述基座、所述第一连杆、所述第二连杆、所述第三连杆和所述第四连杆上均设有内置管路

本实施例的五轴磨削机器人为主体，可配合其他其它辅助设备如转台、变位机、上下料输送机、固定式工作台、刀库、测量系统、控制系统等来组成一完整的打磨系统。

实施例二

与实施例一不同的是，本实例也可以不采用u型结构件11，在动力主轴12上直接做改造，直接设置凸件，由凸件连接至分支结构也可以。或者，本实例也可以设置其它的中间连接件来实现连接，这一块只要实现动力主轴12可连接至分支结构上即可，并且可以在第五关节13的作用下实现动力主轴12的转动控制即可。

即，一种五轴磨削机器人，包括：机械臂、动力主轴12、刀库，机械臂的第一端设于外部平台上，机械臂的第二端与动力主轴12或中间连接件相连，机械臂包括基座1、第一连杆2、第二连杆3、第三连杆4、第四连杆5、第一关节6、第二关节7、第三关节8、第四关节9和第五关节13；基座1的第一端与外部平台相连；第一连杆2的第一端与基座1的第二端通过第一关节6转动连接；第二连杆3的第一端与第一连杆2的第二端通过第二关节7转动连接；第三连杆4的第一端与第二连杆3的第二端通过第三关节8转动连接；第四连杆5为y型杆，第四连杆5的第一端与第三连杆4的第二端通过第四关节9转动连接，第四连杆5的第二端为y型杆的分支结构10；动力主轴12或中间连接件转动连接于分支结构10；第五关节13设于分支结构10的第一侧臂；第五关节13的输出端穿设于分支结构10并与动力主轴12或中间连接件相连；

分支结构10进一步包括支撑部件101、第一侧臂102和第二侧臂103，第一侧臂102和第二侧臂103分别连接支撑部件101，形成容置空间,以容置动力主轴12/动力主轴12和中间连接件，动力主轴12在第五关节13的控制下转动连接至第一侧臂101和第二侧臂102，形成两端面稳定转动连接；

容置空间的大小根据动力主轴12的尺寸或规格进行适配性调整；y型杆的重量根据动力主轴12/动力主轴12和中间连接件的重量进行适配性调整；

支撑部件101内部纵向设有第一中空部，第一侧臂102和第二侧臂103分别设有第二中空部1023和第三中空部1033，第二中空部1023和第一中空部形成第一连通，第一连通至少包括驱动和/或信号线走线106通路，第三中空部1033和第一中空部形成第二连通，第二连通至少包括气液管路107，驱动和/或信号线走线通路106和气液管路107分别连接至动力主轴12；

第五关节13的动力控制部分设置在第一连通和第二连通的其中之一的空间内；

驱动和/或信号线走线通路106和气液管路107分别连接至动力主轴12的连接处至少其中一设置接头装置108，其密封连接处且可随着动力主轴12的转动而转动；

刀库设于外部平台上，刀库内设有若干与动力主轴12相匹配的磨削刀具；其中，机械臂用于带动动力主轴12在外部平台上移动，第五关节13带动动力主轴12相对于u型槽转动，动力主轴12移动至刀库并连接所需的磨削刀具，选取完磨削刀具后，移动至工件处对工件进行磨削。

通过上述的两个实例，进一步说明本发明的优点：

所述动力头安装在u型结构件11上。动力头实现驱动、信号反馈功能所需的动力线束、信号线束从第五关节13的驱动端中心孔中通过，执行工具交换、清洁、冷却等所需的液压管路、压缩空气管、冷却液管通过回转接头从另一侧接入动力头。所述回转接头的外套固定在第四连杆5的y型分叉端的一侧，各管路与外套相接。回转接头的内套固定在u型支架上，管路内的介质通过回转接头的内套的内部管路通入u型架内部管路，并最终和动力头的管路相连。

u型支架采用了两端支撑的方式，与第四连杆5的y型分叉端的两侧分别相连接，具有良好的支撑条件，从而可以提高动力头的安装刚度。

动力头直接安装在第五轴的方式，使的动力头的重量不在受一般的六轴工业机器人的第六轴的负载能力的限制，从而提高了本机器人末端执行件的安装空间和允许重量，能够容纳体积更大，功率更高的动力头从而提高，可以提高设备的工作效率。该方式也避免了第六轴的安装误差所带来的累计误差的增加，从而提高了动力头上所携带的刀具的末端具有更高的轨迹精度。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。