CN108705521A - 一种五轴桁架机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种五轴桁架机器人，包括X轴滑座、X轴滑座上固定连接有两条相互平行的Y1轴轴臂和Y2轴轴臂，Y1轴轴臂和Y2轴轴臂上分别设置有Y1轴滑座和Y2轴滑座，Y1轴驱动组件驱动Y1轴滑座沿Y1轴轴臂的轴线方向滑动，Y2轴驱动组件驱动Y2轴滑座沿Y2轴轴臂的轴线方向滑动，Y1轴滑座和Y2轴滑座上分别设置有沿X轴方向相互背离的Z1轴驱动组件和Z2轴驱动组件，Y1轴滑座和Y2轴滑座沿X轴两外侧上滑动连接有以Z轴方向为轴线的Z1轴手臂和Z2轴手臂，Z1轴驱动组件和Z2轴驱动组件分别控制Z1轴手臂和Z2轴手臂沿Z轴方向滑动。本发明提供一种加工效率高、精确性高、可以在X轴、Y1轴、Y2轴、Z1轴和Z2轴五轴移动的、实现多操作工序的桁架机器人。
Description
技术领域
本发明涉及一种在自动化生产线上的机器人，特别是一种五轴桁架机器人，属于桁架机器人技术领域。
背景技术
当前机器人换人的大时代背景下，工厂各项工作都在引进各种机器人，总体大致分为三类：独立的多关节机器人、桁架机器人、桁架+多关节机器人。其中桁架机器人在多台机床间夹持、搬运、加工上下料方面广泛应用。目前，桁架机器人广泛采用2轴、3轴方式运用，少量桁架采用4轴、5轴方式运行，但大都将两Z轴分布在Y轴的一侧。同时，两Z轴的功能仅限分别抓取毛坯料和精料，手抓功能大致一致功能单一，不能实现针对工厂内一个机器人多种搬运方式；也偶见单Z轴臂为实现配备两种手爪采取快换手爪的技术配置，尽管快换手爪速度可以实现较快，但仍需要快换手爪时间，且稳定性差。基于目前桁架机器人使用现状，尚未见桁架机器人配备双Z轴轴臂并采用不同手爪实现桁架机器人的双手功能的案例，特别是将双Z轴臂分布在Y轴两侧的设计思路。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种加工效率高、精确性高、可以五轴移动的、实现多操作工序的桁架机器人。
本发明提供一种五轴桁架机器人，包括X轴滑座、所述X轴滑座上固定连接有两条相互平行的Y1轴轴臂和Y2轴轴臂，Y1轴轴臂和Y2轴轴臂上分别设置有Y1轴滑座和Y2轴滑座，Y1轴驱动组件驱动Y1轴滑座沿Y1轴轴臂的轴线方向滑动，Y2轴驱动组件驱动Y2轴滑座沿Y2轴轴臂的轴线方向滑动，所述Y1轴滑座和Y2轴滑座上分别设置有沿X轴方向相互背离的Z1轴驱动组件和Z2轴驱动组件，所述Y1轴滑座和Y2轴滑座沿X轴两外侧上滑动连接有以Z轴方向为轴线的Z1轴手臂和Z2轴手臂，所述Z1轴驱动组件和Z2轴驱动组件分别控制Z1轴手臂和Z2轴手臂沿Z轴方向滑动。
作为本发明的进一步改进，X轴滑座下设置有X轴横梁，所述X轴滑座与X轴横梁滑动连接，X轴驱动组件驱动X轴滑座沿X轴方向滑动。
作为本发明的进一步改进，Y1轴滑座和Y2轴滑座下分别均设置有Y1轴滑块和Y2轴滑块，Y1轴滑块与Y1轴轴臂上的沿Y1轴轴臂轴线方向的滑轨相匹配，Y2轴滑块与Y2轴轴臂上的沿Y2轴轴臂轴线方向的滑轨相匹配。
作为本发明的进一步改进，Y1轴轴臂和Y2轴轴臂沿轴向方向上分别固定连接有Y1轴斜齿条和Y2轴斜齿条，所述Y1轴驱动组件包括Y1轴驱动电机，所述Y2轴驱动组件包括Y2轴驱动电机，所述Y1轴驱动电机和Y2轴驱动电机分别垂直贯穿Y1轴滑座和Y2轴滑座的工作端上连接有Y1轴驱动齿轮和Y2轴驱动齿轮，所述Y1轴驱动齿轮与Y1轴斜齿条相互啮合，Y2轴驱动齿轮与Y2轴斜齿条相互啮合。该Y轴驱动方式的进一步改进也可采取同步带的驱动方式。
作为本发明的进一步改进，Z1轴手臂沿轴向方向上固定连接有Z1轴斜齿条，Z2轴手臂沿轴向方向上固定连接有Z2轴斜齿条，所述Z1轴驱动组件包括Z1轴驱动电机，所述Z2轴驱动组件包括Z2轴驱动电机，所述Z1轴驱动电机和Z2轴驱动电机的工作端上连接有Z1轴驱动齿轮和Z2轴驱动齿轮，所述Z1轴驱动齿轮与Z1轴斜齿条相互啮合，所述Z2轴驱动齿轮与Z2轴斜齿条相互啮合。该Z轴驱动方式的进一步改进也可采取同步带的驱动方式。
作为本发明的进一步改进，X轴驱动组件包括X轴驱动电机，所述X轴驱动电机垂直贯穿X轴滑座的工作端上连接有X轴驱动齿轮，所述X轴驱动齿轮与X轴横梁上沿轴向方向上固定连接的X轴斜齿条相互啮合。该X轴驱动方式的进一步改进也可采取同步带的驱动方式。
作为本发明的进一步改进，Z1轴手臂和Z2轴手臂伸出的工作端上设置有夹具。两边的夹具可相同、相似也可不相同不相似。
作为本发明的进一步改进，X轴滑座包括同一平面的滑座板一和滑座板二，X轴滑座上固定连接有调节装置，调节装置包括锁紧块一和锁紧块二，螺栓贯穿锁紧块一和锁紧块二将锁紧块一和锁紧块二锁紧，滑座板一和滑座板二分别和锁紧块一和锁紧块二固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的五轴桁架机器人为Z轴驱动组件控制双边Z轴机器手臂在X轴、Y1轴、Y2轴、Z1轴、Z2轴五轴三维空间进行多自由度的移动，能控制双边Z轴手臂移动至所需的目标位置完成操作，自由度高，自动化程度高，操作灵活度高，相比单机器人，机器人手臂利用效率能提高2倍以上。
2、本发明Y轴轴臂之间的间距可通过调节装置中的螺栓调节，调节滑座板一和滑座板二之间的距离，从而带动Y1轴轴臂和Y2轴轴臂相靠拢或者相分离，以适应不同夹取、加工工位间隔，提高了装置的通用性。
3、本发明的Z轴驱动组件与Y轴轴臂通过齿轮和齿条的方式进行传动，增加了Z轴手臂的移动行程，提高了装置的活动范围，扩大了装置的应用领域。
4、本发明的五轴桁架机器人设置为两侧Z轴手臂，两侧Z轴手臂可以独立实现不同步工作，完成不同优先级的工作，对一个待操作部件先通过Z1轴手臂进行夹持，然后采用Z2轴手臂进行加工等，实现工厂对机器人多功能操作的需要。本发明的Z1轴手臂和Z2轴手臂可配备不同的手爪，分别完成不同工作内容，如Z1轴手臂的手爪负责抓取整个放置零件的托盘，Z2轴手臂配备抓取单个零件的手爪负责单个零件的或搬运或装配或机床上下料等工作。而且在同一部位进行操作能减少移动至不同工序造成的精度降低，或者生产效率降低等；Z1轴手臂和Z2轴手臂也可以实现同步工作，对比较需要协同搬运的工件采用两侧Z轴手臂同步搬运，增加了被搬运工件的移动、着陆的稳定性。
5、本发明的五轴桁架机器人结构合理、集中，将占用的空间压缩至最小，减小了企业投入的空间成本，并提高了设备的集成度。
附图说明
图1是本发明的五轴桁架机器人的上前方方向视角的结构示意图；
图2是本发明的五轴桁架机器人的左下方方向视角的结构示意图；
图3是本发明的五轴桁架机器人的右后方方向视角的结构示意图。
图中：1、X轴滑座；2、Y1轴轴臂；3、Y2轴轴臂；4、Y1轴滑座；5、Y2轴滑座；6、Y1轴驱动组件；7、Y2轴驱动组件；8、Z1轴驱动组件；9、Z2轴驱动组件；10、Z1轴手臂；11、Z2轴手臂；12、X轴横梁；13、X轴驱动组件；14、Y1轴滑块；15、Y2轴滑块；16、Y1轴斜齿条；17、Y2轴斜齿条；18、Y1轴驱动电机；19、Y2轴驱动电机；20、Y1轴驱动齿轮；21、Y2轴驱动齿轮；22、Z1轴斜齿条；23、Z2轴斜齿条；24、Z1轴驱动电机；25、Z2轴驱动电机；26、Z1轴驱动齿轮；27、Z2轴驱动齿轮；28、X轴驱动电机；29、X轴驱动齿轮；30、X轴斜齿条；31、滑座板一；32、滑座板二；33、锁紧块一；34、锁紧块二；35、螺栓。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，本发明的“X轴”、“Y轴”、“Z轴”不仅仅限制于文字定义的“X轴”、“Y轴”、“Z轴”，两两相互垂直的轴线或不一定是完全垂直平行的轴或者平面均属于本发明的保护范围。
当部件被称为“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者也可以存在居中的部件，“设置”表示一种存在的方式，可以是连接、安装、固定连接、活性连接等连接方式。当一个部件被认为是“连接”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参见图1、图2和图3，本发明提供一种五轴桁架机器人，包括X轴滑座1、所述X轴滑座1上固定连接有两条相互平行的Y1轴轴臂2和Y2轴轴臂3，Y1轴轴臂2和Y2轴轴臂3上分别设置有Y1轴滑座4和Y2轴滑座5，Y1轴驱动组件6驱动Y1轴滑座4沿Y1轴轴臂2的轴线方向滑动，Y2轴驱动组件7驱动Y2轴滑座5沿Y2轴轴臂3的轴线方向滑动，所述Y1轴滑座4和Y2轴滑座5上分别设置有沿X轴方向相互背离的Z1轴驱动组件8和Z2轴驱动组件9，所述Y1轴滑座4和Y2轴滑座5沿X轴两外侧上滑动连接有以Z轴方向为轴线的Z1轴手臂10和Z2轴手臂11，所述Z1轴驱动组件8和Z2轴驱动组件9分别控制Z1轴手臂10和Z2轴手臂11沿Z轴方向滑动。
作为本发明的进一步改进，X轴滑座1下设置有X轴横梁12，所述X轴滑座1与X轴横梁12滑动连接，X轴驱动组件13驱动X轴滑座1沿X轴方向滑动。本发明的五轴桁架机器人为Z轴驱动组件控制双边Z轴机器手臂在X轴、Y1轴、Y2轴、Z1轴、Z2轴五轴三维空间进行多自由度的移动，能控制双边Z轴手臂移动至所需的目标位置完成操作，自由度高，自动化程度高，操作灵活度高，相比单机器人，机器人手臂利用效率能提高2倍以上。本发明的五轴桁架机器人设置为两侧Z轴手臂，两侧Z轴手臂可以独立实现不同步工作，完成不同优先级的工作，对一个待操作部件先通过Z1轴手臂10进行夹持，然后采用Z2轴手臂11进行加工等，实现工厂对机器人多功能操作的需要。本发明的Z1轴手臂10和Z2轴手臂11可配备不同的手爪，分别完成不同工作内容，如Z1轴手臂10的手爪/夹具负责抓取整个放置零件的托盘，Z2轴手臂11配备抓取单个零件的手爪负责单个零件的或搬运或装配或机床上下料等工作。而且在同一部位进行操作能减少移动至不同工序造成的精度降低，或者生产效率降低等；Z1轴手臂10和Z2轴手臂11也可以实现同步工作，对比较需要协同搬运的工件采用两侧Z轴手臂同步搬运，增加了被搬运工件的移动、着陆的稳定性。
作为本发明的进一步改进，Y1轴滑座4和Y2轴滑座5下分别均设置有Y1轴滑块14和Y2轴滑块15，Y1轴滑块14与Y1轴轴臂2上的沿Y1轴轴臂2轴线方向的滑轨相匹配，Y2轴滑块15与Y2轴轴臂3上的沿Y2轴轴臂3轴线方向的滑轨相匹配。
作为本发明的进一步改进，Y1轴轴臂2和Y2轴轴臂3沿轴向方向上分别固定连接有Y1轴斜齿条16和Y2轴斜齿条17，所述Y1轴驱动组件6包括Y1轴驱动电机18，所述Y2轴驱动组件7包括Y2轴驱动电机19，所述Y1轴驱动电机18和Y2轴驱动电机19分别垂直贯穿Y1轴滑座4和Y2轴滑座5的工作端上连接有Y1轴驱动齿轮20和Y2轴驱动齿轮21，所述Y1轴驱动齿轮20与Y1轴斜齿条16相互啮合，Y2轴驱动齿轮21与Y2轴斜齿条17相互啮合。本发明的Z轴驱动组件与Y轴轴臂通过齿轮和齿条的方式进行传动，增加了Z轴手臂的移动行程，提高了装置的活动范围，扩大了装置的应用领域。
作为本发明的进一步改进，Z1轴手臂10沿轴向方向上固定连接有Z1轴斜齿条22，Z2轴手臂11沿轴向方向上固定连接有Z2轴斜齿条23，所述Z1轴驱动组件8包括Z1轴驱动电机24，所述Z2轴驱动组件9包括Z2轴驱动电机25，所述Z1轴驱动电机24和Z2轴驱动电机25的工作端上连接有Z1轴驱动齿轮26和Z2轴驱动齿轮27，所述Z1轴驱动齿轮26与Z1轴斜齿条22相互啮合，所述Z2轴驱动齿轮27与Z2轴斜齿条23相互啮合。
作为本发明的进一步改进，X轴驱动组件13包括X轴驱动电机28，所述X轴驱动电机28垂直贯穿X轴滑座1的工作端上连接有X轴驱动齿轮29，所述X轴驱动齿轮29与X轴横梁12上沿轴向方向上固定连接的X轴斜齿条30相互啮合。本发明的五轴桁架机器人结构合理、集中，将占用的空间压缩至最小，减小了企业投入的空间成本，并提高了设备的集成度。
作为本发明的进一步改进，Z1轴手臂10和Z2轴手臂11伸出的工作端上设置有夹具。
作为本发明的进一步改进，X轴滑座1包括同一平面的滑座板一31和滑座板二32，X轴滑座1上固定连接有调节装置，调节装置包括锁紧块一33和锁紧块二34，螺栓35贯穿锁紧块一33和锁紧块二34将锁紧块一33和锁紧块二34锁紧，滑座板一31和滑座板二32分别和锁紧块一33和锁紧块二34固定连接。本发明Y轴轴臂之间的间距可通过调节装置中的螺栓35调节，调节滑座板一31和滑座板二32之间的距离，从而带动Y1轴轴臂2和Y2轴轴臂3相靠拢或者相分离，以适应不同夹取、加工工位间隔，提高了装置的通用性。
以上对本发明所提供的一种五轴桁架机器人进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种五轴桁架机器人，其特征在于：包括X轴滑座(1)、所述X轴滑座(1)上固定连接有两条相互平行的Y1轴轴臂(2)和Y2轴轴臂(3)，Y1轴轴臂(2)和Y2轴轴臂(3)上分别设置有Y1轴滑座(4)和Y2轴滑座(5)，Y1轴驱动组件(6)驱动Y1轴滑座(4)沿Y1轴轴臂(2)的轴线方向滑动，Y2轴驱动组件(7)驱动Y2轴滑座(5)沿Y2轴轴臂(3)的轴线方向滑动，所述Y1轴滑座(4)和Y2轴滑座(5)上分别设置有沿X轴方向相互背离的Z1轴驱动组件(8)和Z2轴驱动组件(9)，所述Y1轴滑座(4)和Y2轴滑座(5)沿X轴两外侧上滑动连接有以Z轴方向为轴线的Z1轴手臂(10)和Z2轴手臂(11)，所述Z1轴驱动组件(8)和Z2轴驱动组件(9)分别控制Z1轴手臂(10)和Z2轴手臂(11)沿Z轴方向滑动。
2.根据权利要求1所述的一种五轴桁架机器人，其特征在于：所述X轴滑座(1)下设置有X轴横梁(12)，所述X轴滑座(1)与X轴横梁(12)滑动连接，X轴驱动组件(13)驱动X轴滑座(1)沿X轴方向滑动。
3.根据权利要求1所述的一种五轴桁架机器人，其特征在于：所述Y1轴滑座(4)和Y2轴滑座(5)下分别均设置有Y1轴滑块(14)和Y2轴滑块(15)，Y1轴滑块(14)与Y1轴轴臂(2)上的沿Y1轴轴臂(2)轴线方向的滑轨相匹配，Y2轴滑块(15)与Y2轴轴臂(3)上的沿Y2轴轴臂(3)轴线方向的滑轨相匹配。
4.根据权利要求1所述的一种五轴桁架机器人，其特征在于：Y1轴轴臂(2)和Y2轴轴臂(3)沿轴向方向上分别固定连接有Y1轴斜齿条(16)和Y2轴斜齿条(17)，所述Y1轴驱动组件(6)包括Y1轴驱动电机(18)，所述Y2轴驱动组件(7)包括Y2轴驱动电机(19)，所述Y1轴驱动电机(18)和Y2轴驱动电机(19)分别垂直贯穿Y1轴滑座(4)和Y2轴滑座(5)的工作端上连接有Y1轴驱动齿轮(20)和Y2轴驱动齿轮(21)，所述Y1轴驱动齿轮(20)与Y1轴斜齿条(16)相互啮合，Y2轴驱动齿轮(21)与Y2轴斜齿条(17)相互啮合。
5.根据权利要求1所述的一种五轴桁架机器人，其特征在于：Z1轴手臂(10)沿轴向方向上固定连接有Z1轴斜齿条(22)，Z2轴手臂(11)沿轴向方向上固定连接有Z2轴斜齿条(23)，所述Z1轴驱动组件(8)包括Z1轴驱动电机(24)，所述Z2轴驱动组件(9)包括Z2轴驱动电机(25)，所述Z1轴驱动电机(24)和Z2轴驱动电机(25)的工作端上连接有Z1轴驱动齿轮(26)和Z2轴驱动齿轮(27)，所述Z1轴驱动齿轮(26)与Z1轴斜齿条(22)相互啮合，所述Z2轴驱动齿轮(27)与Z2轴斜齿条(23)相互啮合。
6.根据权利要求2所述的一种五轴桁架机器人，其特征在于：所述X轴驱动组件(13)包括X轴驱动电机(28)，所述X轴驱动电机(28)垂直贯穿X轴滑座(1)的工作端上连接有X轴驱动齿轮(29)，所述X轴驱动齿轮(29)与X轴横梁(12)上沿轴向方向上固定连接的X轴斜齿条(30)相互啮合。
7.根据权利要求1所述的一种五轴桁架机器人，其特征在于：所述Z1轴手臂(10)和Z2轴手臂(11)伸出的工作端上设置有夹具。
8.根据权利要求2所述的一种五轴桁架机器人，其特征在于：所述X轴滑座(1)包括同一平面的滑座板一(31)和滑座板二(32)，X轴滑座(1)上固定连接有调节装置，调节装置包括锁紧块一(33)和锁紧块二(34)，螺栓(35)贯穿锁紧块一(33)和锁紧块二(34)将锁紧块一(33)和锁紧块二(34)锁紧，滑座板一(31)和滑座板二(32)分别和锁紧块一(33)和锁紧块二(34)固定连接。
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