六轴机械臂制造工艺 |
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| 申请号 | CN201710774456.7 | 申请日 | 2017-08-31 | 公开(公告)号 | CN107511846A | 公开(公告)日 | 2017-12-26 |
| 申请人 | 广州泰行智能科技有限公司; | 发明人 | 周健华; 罗怀军; 邓伟宁; 吴厚科; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及工业 机器人 的制造领域,提供了一种六轴 机械臂 制造工艺，包括将机械臂的底座固定在配电箱的平台上，将第一臂杆一端与所述底座铰接形成第一关节，将第二臂杆一端与所述第一臂杆另一端铰接形成第二关节，将第三臂杆一端与所述第二臂杆另一端铰接形成第三关节，将第四臂杆一端与所述第三臂杆另一端铰接形成第四关节，将第五臂杆一端与所述第四臂杆另一端铰接形成第五关节，相邻的两个所述臂杆在进行铰接装配时将配套线布置在相应臂杆内部，在进行所述铰接操作时将传动装置装配在相应所述关节处。运用本发明可以提升机械臂的部件的一体化程度，在工艺上简单易行，能够使传统机械臂的制造工艺得到优化。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种六轴机械臂制造工艺，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 六轴机械臂制造工艺技术领域背景技术[0002] 工业机械臂是拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置。拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置；它可把任一物件或工具按空间位姿(位置和姿态)的时变要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求。如夹持焊钳或焊枪、对汽车或摩托车车体进行了点焊或弧焊、搬运压铸或冲压成型的零件或构件、进行激光切割、喷涂、装配机械零部件等等。 [0003] 随着工业自动化的发展，市面上已经出现各种各样的机械臂，但是大部分机械臂机构复杂，零部件繁多，工艺水平不高，导致制造困难。 发明内容[0004] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种六轴机械臂制造工艺，其能够优化工艺结构以及制造过程，简化机械臂的装配，提升六轴机械臂的工艺性能。 [0005] 基于此，本发明提供的一种六轴机械臂制造工艺，其特征在于，包括以下步骤： [0006] (1)将机械臂的底座固定在配电箱的平台上； [0007] (2)将第一臂杆一端与所述底座铰接形成第一关节，将第二臂杆一端与所述第一臂杆另一端铰接形成第二关节，将第三臂杆一端与所述第二臂杆另一端铰接形成第三关节，将第四臂杆一端与所述第三臂杆另一端铰接形成第四关节，将第五臂杆一端与所述第四臂杆另一端铰接形成第五关节，相邻的两个所述臂杆在进行铰接装配时将配套线布置在相应臂杆内部； [0008] (3)在进行所述铰接操作时将传动装置装配在相应所述关节处。 [0009] 可选的，在所述关节连接处的相应臂杆的外壁上分别加工凸缘，在两个相邻的所述臂杆的凸缘上分别加工能够使关节转动到唯一位置时可用销钉串连重合的销钉孔。 [0011] 可选的，在所述步骤(2)前，预先将所述第二臂杆用高强度铝合金一次压铸成“工”字型，所述第二臂杆用高强度铝合金一次压铸成“工”字型包括：加工两个薄壁侧板，以及加工连接在两个所述侧板中部的筒状横梁，所述筒状横梁径向面积由中间向两端增大。 [0012] 可选的，在所述步骤(2)前，预先将所述第三臂杆用高强度铝合金一次压铸成型，所述第三臂杆用高强度铝合金一次压铸成型包括：在第一圆筒侧面加工与所述第一圆筒内部连通的第一抽芯孔，在所述第一圆筒壁上位于所述第一抽芯孔对面的部位加工与所述第一圆筒以“T”型接驳的且与所述第一圆筒内部连通的第二圆筒。 [0013] 可选的，在所述步骤(2)前，预先将所述第四臂杆用高强度铝合金一次压铸成型，所述第四臂杆用高强度铝合金一次压铸成型包括：加工第一圆形连接环、第二圆形连接环和第三圆形连接环使得所述第一圆形连接环的中心轴线和所述第二圆形连接环的中心轴线在同一轴线上，且加工使得所述第三圆形连接环的中心轴线与所述第一圆形连接环或所述第二圆形连接环的中心轴线相交，同时把所述第一圆形连接环和所述第二圆形连接环分别加工在所述第三圆形连接环的中心轴线的相对两侧，在所述第一圆形连接环和所述第二圆形连接环分别加工支撑杆与所述第三圆形连接环进行连接，两个相邻的所述支撑杆之间加工连接杆进行连接。 [0014] 可选的，在所述步骤(2)前，预先将所述第五臂杆用高强度铝合金一次压铸成型，所述第五臂杆用高强度铝合金一次压铸成型包括：在第三圆筒侧面加工与所述第三圆筒内部连通的第二抽芯孔，在所述第三圆筒壁上位于所述第二抽芯孔对面的部位加工与所述第三圆筒以“T”型接驳的且与所述第三圆筒内部连通的第四圆筒，并在所述第四圆筒侧面外加工与所述第四圆筒内部相连通的附件安装部。 [0015] 可选的，安装所述传动装置包括：将第一波发生器固定在第一电机输出轴上，将第一柔轮固定在输出法兰上，将所述输出法兰固定在相应输出臂杆上，将第一电机本体和第一钢轮固定在第一固定法兰上，并将所述第一固定法兰固定在相应输入臂杆上。 [0016] 可选的，在第五臂杆末端所述关节处加工第二固定法兰，将第二电机本体固定在所述第二固定法兰上，将第二波发生器固定在第二电机输出轴，将第二刚轮固定在所述第二固定法兰上，将末端执行器法兰固定在第二柔轮上。 [0017] 可选的，在所述第二臂杆的侧板外部安装用于保护和隐藏所述第二臂杆内部结构的保护罩。 [0018] 实施本发明实施例，具有如下有益效果： [0019] 1、通过本发明提供的六轴机械臂制造工艺制造的机械臂，可以通过各个关节驱动机械臂在三维空间内运动，本发明提供的六轴机械臂制造工艺在工艺上简单易行，能够简化机械臂的结构及装配，进而能够使传统机械臂的制造工艺得到优化。 [0021] 图1是本发明优选实施例所述的六轴机械臂的结构示意图。 [0022] 图2是本发明优选实施例所述的第一臂杆的结构示意图。 [0023] 图3是本发明优选实施例所述的第二臂杆的结构示意图。 [0024] 图4是本发明优选实施例所述的第三臂杆的结构示意图。 [0025] 图5是本发明优选实施例所述的第四臂杆的结构示意图。 [0026] 图6是本发明优选实施例所述的第五臂杆的结构示意图。 [0027] 图7是本发明优选实施例所述的第五臂杆及其末端结构示意图。 [0028] 图8是本发明优选实施例所述的传动装置的结构示意图。 [0029] 附图标记说明： [0030] 1、第一臂杆，2、第二臂杆，3、第三臂杆，4、第四臂杆，5、第五臂杆，6、末端执行器法兰，7、底座，8、第一关节，9、第二关节，10、第三关节，11、第四关节，12、第五关节，13、保护罩，14、第一电机，15、第一波发生器，16、第一柔轮，17、第一钢轮，18、第一固定法兰，19、输出法兰，20、第二电机，21、第二固定法兰，22、第二柔轮，23、第二波发生器，24、第二刚轮，201、筒状横梁，202、薄壁侧板，203、销钉孔，301、第一圆筒，302、第二圆筒，303、第一抽芯孔，401、第一圆形连接环，402、第二圆形连接环，403、第三圆形连接环，404、支撑杆，405、连接杆，501、第三圆筒，502、第四圆筒，503、第二抽芯孔，504、附件安装部。 具体实施方式[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0032] 本发明实施例提出一种六轴机械臂制造工艺，通过该工艺可制造出如图1至图8所示的六轴机械臂，其包括以下步骤： [0033] 将机械臂的底座7固定在配电箱的平台上，将第一臂杆1一端与底座7铰接形成第一关节8，将第二臂杆2一端与第一臂杆1另一端铰接形成第二关节9，将第三臂杆3一端与第二臂杆2另一端铰接形成第三关节10，将第四臂杆4一端与第三臂杆3另一端铰接形成第四关节11，将第五臂杆5一端与第四臂杆4另一端铰接形成第五关节12，相邻的两个臂杆在进行铰接装配时将配套线布置在相应臂杆内部，在进行铰接操作时将传动装置装配在相应关节处。机械臂底座用灰铸铁铸造而成，具备牢固、抗震的特性，在第一关节处选用角接触轴承作为运动支撑，可以承受来自机械臂除底座以上部分的轴向力，同时有利于消除运动过程中的间隙，提高运动精度。此外，每个关节都可以通过铰接的结构进行相邻臂杆之间的相对旋转，同时经过机械臂内部的配套线提供能源和信号输入，从而实现机械臂在三维空间内的各种动作。 [0034] 另外，在关节连接处的相应臂杆的外壁上分别加工凸缘，在两个相邻的臂杆的凸缘上分别加工能够使关节转动到唯一位置时可用销钉串连重合的销钉孔203。由于受环境、重力、损耗等各种因素影响，机械臂在无数次动作后的重复定位精度会有所下降。因此，在关节转动处设置唯一一个位置作为机械零点，即上述臂杆厨电销钉孔203，在机械臂若干次动作后，用专用销钉插进相邻两机械臂的销钉孔203作为机械零点定位校准，可以大大提高机械臂的运算精度。此外，用专用销钉插进相邻两机械臂的销钉孔203后再进行运输，可以防止由于运输过程中重力、震动等因数造成的两相邻机械臂之间的相对位移，进而保护电机和机械臂不受损伤。 [0035] 在组装第一臂杆1前，预先将第一臂杆1用高强度铝合金一次精铸成型。需要强调的是,本发明中提及的高强度铝合金,其强度不弱于同等条件下的35号钢的强度。高强度铝合金精铸工艺可以保证复杂结构加工的可行性，同时使臂杆的刚性和精度达到要求，此外，该臂杆成型加工还包括在臂杆外壳和关节连接处加工辐射型加强筋，确保臂杆轻量化的同时强度得到保障，而且，辐射型的加强筋使得该处的受力均匀，防止因受力不均造成局部破裂。第一臂杆1的结构如图2所示。 [0036] 组装第二臂杆2前，预先将第二臂杆2用高强度铝合金一次压铸成“工”字型，第二臂杆2用高强度铝合金一次压铸成“工”字型包括：加工两个薄壁侧板202，以及加工连接在两个侧板中部的筒状横梁201，筒状横梁径向面积由中间向两端增大。此臂杆采用了薄壁的设计结构，而一次压铸成型的加工工艺使得成型时材料结合更加紧密，可排除沙眼，气孔等缺陷，保证了第二臂杆2轻量化的同时强度达到设计要求。此外，在筒状横梁201与薄壁侧板202连接处加工大圆弧加强筋，并在筒状横梁201的两端与薄壁侧板202的关节连接处之间加工辐射型加强筋，进一步加强第二臂杆2的强度并消除机械臂在运动过程中所产生的形变和应力集中问题。需要说明的是，在第二臂杆2的薄壁侧板202外部安装用于保护和隐藏第二臂杆内部结构的保护罩13，该保护罩13为塑料材质，相对于金属材质更有塑造性而且重量大大减轻。第二臂杆2的结构如图3所示。 [0037] 在组装第三臂杆3前，预先将第三臂杆3用高强度铝合金一次压铸成型，第三臂杆3用高强度铝合金一次压铸成型包括：在第一圆筒301侧面加工与第一圆筒301内部连通的第一抽芯孔303，在第一圆筒301壁上位于第一抽芯孔303对面的部位加工与第一圆筒301以“T”型接驳的且与第一圆筒301内部连通的第二圆筒302。此臂杆3同样采用了薄壁的设计结构，而一次压铸成型的加工工艺使得成型时材料结合更加紧密，排除沙眼，气孔等缺陷，保证了第三臂杆3实现轻量化的同时机械强度达到设计要求。此外，在第三臂杆3上加工第一抽芯孔303一方面可以便于一次压铸成型时模具抽芯结构的抽离，一方面降低了臂杆自重，需要说明的是第一抽芯孔303圆周距设计在第一圆筒301闭环圆的三分之一以内，另外还需要在第一抽芯孔303上加工大斜角加强筋，进一步加强第三臂杆3自身的强度。第三臂杆3的结构如图4所示。 [0038] 在组装第四臂杆4前，在步骤(2)前，预先将第四臂杆4用高强度铝合金一次压铸成型，第四臂杆4用高强度铝合金一次压铸成型包括：加工第一圆形连接环401、第二圆形连接环402和第三圆形连接环403使得第一圆形连接环401的中心轴线和第二圆形连接环402的中心轴线在同一轴线上，且加工使得第三圆形连接环403的中心轴线与第一圆形连接环401或第二圆形连接环402的中心轴线相交，同时把第一圆形连接环401和第二圆形连接环402分别加工在第三圆形连接环403的中心轴线的相对两侧，在第一圆形连接环401和第二圆形连接环402分别加工支撑杆404与第三圆形连接环403进行连接，两个相邻的支撑杆404之间加工连接杆405进行连接。如上述，该臂杆采用的是“骨架”型的结构，关键部位的连接主要用杆状结构连接，大大地减轻了该臂杆本体的重量同时保证了强度，此外，杆状连接处适当加工加强筋，可以进一步增加臂杆4的强度。第四臂杆4的结构如图5所示。 [0039] 在组装第五臂杆5前，预先将第五臂杆5用高强度铝合金一次压铸成型，第五臂杆用高强度铝合金一次压铸成型包括：在第三圆筒501侧面加工与第三圆筒501内部连通的第二抽芯孔503，在第三圆筒501壁上位于第二抽芯孔503对面的部位加工与第三圆筒501以“T”型接驳的且与第三圆筒501内部连通的第四圆筒502，并在第四圆筒502侧面外加工与第四圆筒502内部相连通的附件安装部504。此外，在第五臂杆5上加工第二抽芯孔503一方面可以便于一次压铸成型时模具抽芯结构的抽离，一方面降低了臂杆5自重，需要说明的是第二抽芯孔503圆周距设计在第三圆筒501闭环圆的三分之一以内，还需要在第二抽芯孔503上加工大斜角加强筋，进一步加强臂杆5自身的强度。第五臂杆5的结构如图6所示。 [0040] 进一步地，在第五臂杆5末端关节处加工第二固定法兰21，将第二电机20本体固定在第二固定法兰21上，将第二波发生器23固定在第二电机20输出轴，将第二刚轮24固定在第二固定法兰21上，将末端执行器法兰6固定在第二柔轮22上。末端执行器法兰6上可按不同工作情景需要安装执行机构实现抓、吸、拿或放等操作。 [0041] 进一步地，安装传动装置包括：将第一波发生器15固定在第一电机14输出轴上，将第一柔轮16固定在输出法兰19上，将输出法兰19固定在相应下一臂杆上，将第一电机14本体和第一钢轮17固定在第一固定法兰18上，并将第一固定法兰18固定在相应上一臂杆上。需要说明的是，传动装置连接关节的上一臂杆和下一臂杆，需要说明的是，如第二关节中上一臂杆指第一臂杆，下一臂杆指第二臂杆，而第三关节中，上一臂杆指第二臂杆，下一臂杆指第三臂杆，以此类推。传动装置的减速器选用谐波减速器可使传动装置的体积小、重量轻、传动平稳、无噪音和运动精度高，此外，输出法兰19和第一固定法兰18的辅助装配保证了关节转动的同心度，提升机械臂的运行精度和寿命。传动装置的结构如图8所示。 [0042] 综上，本实施例提供的六轴机械臂制造工艺在工艺上简单易行，能够简化机械臂的结构及装配，进而能够使传统机械臂的制造工艺得到优化。并且通过将各臂杆以一次压铸或精铸成型的方式来实现，有利于提升机械臂的部件的一体化程度。 [0043] 以上所述是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。 |
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