[发明专利]一种五自由度机械手

说明书

技术领域

本发明涉及机械工程领域，具体而言，涉及一种五自由度机械手。

背景技术

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备，技术附加值高，应用范围广。

作为最早的一种工业机器人，机械手的应用将会减轻劳动强度，降低生产成本，提高生产效率。传统六自由度机械手通用性强、重复精度高、稳定可靠，但也存在以下缺点：

1.传统六自由度机械手在进行大负荷加工时，机械臂会因刚度不足出现振动，这种振动不仅会影响工作精度，而且还会造成机器人部件的容易损坏。

2.机构复杂，制造成本高。

3.设备的维修和保养费用高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种五自由度机械手，通过增大机械臂的刚度以解决传统六自由度机械手振动的问题，并且在保证需求的同时可以减化结构，提高性能。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的五自由度机械手，其包括关节组，以及依次相连的底座、内立柱、外立柱，关节组有五个关节，其中：第一关节作上下移动且根据五自由度机械手规格大小具有不同的移动行程，除第一关节外其它四个关节均含有转动端以及与转动端转动平面相垂直的固定端；第一关节的移动端与外立柱的侧部相连；第二关节的固定端固定在外立柱的上部，其转动端和第三关节的固定端相连；第三关节的转动端和第四关节的固定端相连，第四关节的转动端和第五关节的固定端相连。

所述的第一、二关节均采用水平结构，以增大机械臂的刚度并且减小机械手的振动，第一关节作垂直上下运动，第二关节绕外立柱作旋转运动。

所述第一关节包括伺服电机、传动装置、调节装置，其中：伺服电机固定在带轮减速箱的外侧，该伺服电机通过传动装置以及调节装置的滚珠丝杠副带动第一关节升降，该升降方向垂直于第二关节的转动平面。

所述的调节装置包括滚珠丝杠副、螺母连接套、螺母上下护套以及轴承压帽，其中滚珠丝杠副的一端在带轮减速箱内部与被动同步带轮连接，滚珠丝杠副通过与其相连的螺母连接套与第一关节上部固连，螺母上下护套和轴承压帽在滚珠丝杠副外侧起到保护防尘作用，螺母上下护套可以伸缩。

所述的第二关节包括力矩电机、传动装置、支撑装置和走线管，其中：力矩电机装在内立柱上，该力矩电机通过传动装置带动第二关节以及和它相连的第一关节绕外立柱旋转，走线管布置在带轮减速箱的外侧。

所述的传动装置设有顶盖和带轮减速箱，其中：顶盖的一侧与外立柱相连，顶盖的另一侧连接带轮减速箱；带轮减速箱的外侧固定有第一关节的伺服电机，带轮减速箱的内侧布置有第一关节的传动装置。

所述的支撑装置设有两个气缸及气缸连接板，每个气缸穿过第二关节并通过气缸连接板与外立柱以气缸连接螺柱固连，其中润滑油通过压配式注油杯导入到输油管中，在上铜套和下铜套循环，从而对第二关节和外立柱起到了润滑作用。

所述的第一关节、第二关节和其它三个关节，其内部用于控制电机的相关线束通过拖链和走线管及内部的空心管状结构从内立柱下端的孔导出。

所述每一关节的伺服电机均由统一的数控系统进行控制。

所述的数控系统，其使用方法有示教编程和代码编程两种，分别通过交流伺服电机控制五个关节，其中：数控系统的输入装置有键盘式和示教器两种；除通过数控程序控制各交流伺服电机动作外，该数控系统的操作面板上还分别设有五个关节的手动控制按钮。

本发明与现有的技术相比具有以下的主要的优点：

1.将第一、二关节设计成水平机构可以增大机械臂25％的刚度并且减小了机械手的振动，通过减少了一个关节，在保证需求的同时简化结构，提高性能。

2.所有的操作都是通过数控系统来控制，自动化程度高，而且加工后的工件尺寸具有良好的统一性。

3.数控系统有示教编程和代码编程两种使用方法，程序编制简单，易操作。

附图说明

图1是本发明的五自由度机械手的正视图；

图2是图1的右视图；

图3是图1中的第一关节和第二关节剖视图；

图4是图3的局部放大图；

图5是图1中的第二关节支撑装置剖视图。