可供搬運物件的自動化機器人的製作方法

2023-12-06 03:45:16

本實用新型涉及一種自動化機器人，特別是涉及一種可供搬運物件的自動化機器人。

背景技術：

SCARA（平面關節型機器人）工業機器人是一種圓柱坐標型的工業機器人。它依靠兩個旋轉關節實現X-Y平面內的快速定位，依靠一個移動關節和一個旋轉關節在Z方向上做伸縮和旋轉運動。這種結構特性 使得SCARA機器人擅長從一點抓取物體，然後快速的安放到另一點，因此SCARA機器人在自動裝配生產線上得到了廣泛的應用。隨著我國各行業尤其是製造業的飛速發展以及市場競爭的加劇，生產發展過程中迫切需要大量合適的裝配、搬運機器人以提高生產效率及質量，降低生產成本，因此，對此類機器人的研究尤其是直接驅動高精度機器人，己成為我國當前工業機器人研究的當務之急，集合高校、研究所和企業的有利條件，以市場需求為導向，大力推進協同創新，不啻是一條捷徑。可是，目前市面上絕大多數的工業四軸機器人都存在一定的問題。首先，大部分的工業四軸機器人的負載都不是很大，很多最大負載只有區區2Kg，完全不能滿足現在的工業使用需求。其次，大部分的中小型工業四軸機器人的工作半徑都過小，如果工具機夾具位於工具機的較深處，則很難勝任上下料的工作，最後，市面上的四軸機器人成本較高，且不容易調試，給採購和使用帶來了極大的不便。目前市面上的小型工業四軸機器人負載過小，轉動半徑過小，不能完全滿足工作要求。市面上的小型工業四軸機器人安裝調試麻煩，給客戶帶來極大的不便。市面上的小型工業四軸機器人的成本較高，需要一定的門檻。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可供搬運物件的自動化機器人，其能夠適用於不同環境和加工工件，降低成本，減少安裝調試的難度。

本實用新型是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種可供搬運物件的自動化機器人，其特徵在於，其包括X軸伸出臂機構、可調節吸盤機構、基座大板、X軸直線模組、Z軸直線模組、導軌滑塊、直線導軌、C軸諧波減速機、第一同步帶輪、第二同步帶輪，C軸諧波減速機通過螺釘和空配合安裝於基座大板上，Z軸直線模組通過一個連接板的螺紋與C軸諧波減速機連接，X軸直線模組通過螺釘固定在Z軸直線模組上，X軸伸出臂機構通過螺釘、導軌滑塊、直線導軌與X軸直線模組相連接，可調節吸盤機構與X軸伸出臂機構通過軸承連接，並使用同步帶和第一同步帶輪、第二同步帶輪連接。

優選地，所述X軸直線模組包括內部絲、固定端和支持端，內部絲杆的兩端通過固定端和支持端與一個底座相連接。

優選地，所述固定端和支持端的內部都裝有滾動軸承。

優選地，所述內部絲杆的輸入端和一個聯軸器的一端相連接，聯軸器的另外一端與一個伺服電機相連接。

優選地，所述內部絲杆上套有大螺母。

優選地，所述連接板與X軸伸出臂機構通過螺釘相連接，X軸伸出臂機構的側面安裝有直線導軌，直線導軌上配有導軌滑塊。

本實用新型的積極進步效果在於：本實用新型結構緊湊，易於搬運；增加了可調節的吸附機構，極大的提高了該實用新型裝置的適用性；利用諧波減速機的高精密度和高剛性，使機械臂在旋轉的時候能保證很高的旋轉精度，避免旋轉過度或不到位；改變以往人工上下料和搬運工件的現狀；極大的減少了用人成本，提高了工作效率。

附圖說明

圖1所示為本發明具體實施例中工業四軸機器人的總裝配圖；

圖2所示為本發明具體實施例中工業四周機器人的自由活動部分裝配圖；

圖3所示為本發明具體實施例中工業四軸機器人所使用的諧波減速機的一部分結構示意圖；

圖4所示為本發明具體實施例中工業四軸機器人所使用的諧波減速機的另一部分結構示意圖；

圖5所示為本發明具體實施例中工業四軸機器人的X軸伸出臂的內部圖；

圖6所示為本發明具體實施例中工業四軸機器人的X軸伸出臂最前端自轉吸盤機構的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖給出本實用新型較佳實施例，以詳細說明本實用新型的技術方案。

圖1中的1001是大吸力吸盤，可以牢牢吸附工件；1002是旋轉吸附機構的回零開關，通過擋片和光電開關來確定零點的位置； 1006是存放線路和氣路的坦克鏈，使得線材不會過於凌亂；1007是旋轉吸附機構的伺服電機，用於驅動吸盤的來迴旋轉； 1009也是坦克鏈； 1011是底座的地腳，用於推動或者固定四軸機器人的安放位置；1015是電控部分的電控櫃，用於安裝四軸機器人的伺服驅動器、空氣開關、24V電源等元器件。

圖2中的2003是伸出機構，同圖1中的X軸伸出臂機構能夠做伸出和收縮的動作，加大了工作範圍；2007是伸縮防護件，內部裝有可拉伸和收縮的防護擋板；2008是A軸旋轉軸（諧波減速機）的伺服驅動電機，用於控制整個四軸機器人的來迴旋轉運動；2010是用於安裝光電開關的鋁型材；2011是光電開關，用於絲杆運動的回零和限位；2012是擋片，用於觸發光電開關； 2014是模組坦克鏈的連接板，用於規整線材。

圖3中的3006是諧波減速機的止口配合，用於配合連接板上的安裝孔。

圖4中的4001是軸承固定塊，用於固定軸承的位置；4005是伺服驅動電機的連接板，可前後調節位置，控制同步帶的鬆緊。

圖5中的5006是旋轉軸止口定位，用於穩定旋轉吸附機構的旋轉動作，提高旋轉精度。

在上述的機器人裝置中，所述諧波減速機的輸入端還安裝有另外加工的伺服電機端蓋，兩者通過螺釘相連接。電機端蓋通過螺釘和止口和伺服電機相連接。諧波減速機的輸出端則為一個自轉的平面，上面帶有螺紋孔，與旋轉墊板相連接。

結合圖1和2所示，本實用新型可供搬運物件的自動化機器人包括X軸伸出臂機構1003、可調節吸盤機構1004、基座大板1012、X軸直線模組1013、Z軸直線模組1014、導軌滑塊2001、直線導軌2002、C軸諧波減速機2009、第一同步帶輪4002、第二同步帶輪4004，C軸諧波減速機2009通過螺釘和空配合安裝於基座大板1012上，Z軸直線模組1014通過一個連接板2013的螺紋與C軸諧波減速機2009連接，X軸直線模組1013通過螺釘固定在Z軸直線模組1014上，X軸伸出臂機構1003通過螺釘、導軌滑塊2001、直線導軌2002與X軸直線模組1013相連接，可調節吸盤機構1004與X軸伸出臂機構通過軸承連接，並使用同步帶4003和第一同步帶輪4002、第二同步帶輪4004連接，如此即實現了X、Z兩個方向的運動和兩個C軸方向的旋轉運動。

參圖2所示，X軸直線模組1013的結構如下：X軸直線模組1013包括內部絲杆2004、固定端2006和支持端2005，內部絲杆2004的兩端通過固定端2006和支持端2005與一個底座1010相連接。固定端2006和支持端2005的內部都裝有滾動軸承，保證內部絲杆的穩定高精度運行。內部絲杆的輸入端和一個聯軸器的一端相連接，聯軸器的另外一端與一個驅動伺服電機1008相連接。內部絲杆上套有大螺母，大螺母可以把內部絲杆的滾動轉變成大螺母的平動，大螺母的上表面與連接板之間通過螺釘相連接。連接板與X軸伸出臂機構1003通過螺釘相連接，X軸伸出臂機構1003的側面安裝有直線導軌2002，直線導軌上配有導軌滑塊2001。這樣，X軸直線模組1013的內部絲杆的轉動最後變成X軸伸出臂機構1003的前後運動，同時保證了精度的要求。絲杆和外部的伺服電機通過聯軸器相連接，該聯軸器通過頂絲與伺服電機的輸出軸抱緊，聯軸器可以大大減少絲杆在轉動時傳遞的扭矩，保護電機的穩定運行。所述Y軸絲杆上套有螺母座，螺母座可以將絲杆的旋轉運動轉變成平移運動，螺母座通過螺釘和螺母座墊塊相連接，螺母座墊塊上帶有螺紋孔，通過螺釘和安裝平面板相連接。這樣。絲杆的轉動就可以帶動安裝平面板的平移，並且保證很高的精度。

所述X軸絲杆通過螺釘和Y軸的安裝平面板相連接，故X軸絲杆可以沿著Y軸絲杆的方向上下移動。X軸絲杆的內部同樣具有聯軸器，聯軸器的兩端分別抱緊電機輸出軸和絲杆輸入軸。X軸絲杆內部還具有兩個限位開關和一個零點開關，零點開關可以在電機工作的時候讓絲杆的螺母座回零，限位開關可以限制螺母座的運動範圍，避免機械幹涉，損壞絲杆及其他機械部件。

如圖3所示，諧波齒輪傳動也是由三個基本構件所組成：固定的內齒剛輪、柔輪、（即其基體與從動軸相連的彈性薄壁套杯「在柔輪開端的母線上做出齒圈」）和使柔輪發生徑向變形的波發生器。C軸諧波減速機2009的結構如下：C軸諧波減速機2009包括電機輸入口3005，電機輸入口3005通過一個帶抱閘伺服電機1005的輸入軸和鍵傳遞動力，帶抱閘伺服電機1005通過一個帶抱閘伺服電機法蘭和諧波減速機2009相連接。帶抱閘伺服電機1005最外圍的一圈螺紋孔3003和沉頭孔3004交替配合，沉頭孔3004和基座大板上的螺紋孔相連接，用來固定諧波減速機2009，螺紋孔3003與帶抱閘伺服電機法蘭的沉頭孔相連接，使得電機能夠方便安裝和拆卸。諧波減速機2009的輸出端為一個轉臺3007。轉臺3007上有一圈連接螺紋孔3001，連接螺紋孔3001和一個止口3002可以連接外部的連接板，最終使連接件隨著諧波減速機2009的轉動而運動。諧波減速機具有高剛性、高精度以及高耐用性等優點。所以使用諧波減速機，對於本實用新型專利非常有必要。

結合圖2和圖4所示，X軸伸出臂機構1003如下：X軸伸出臂機構1003包括驅動伺服電機1008，驅動伺服電機1008通過止口、螺釘與驅動伺服電機法蘭連接，伺服電機法蘭上打有一定長度的沉頭孔，驅動伺服電機法蘭與X軸伸出臂上蓋板上的螺紋孔連接，可通過法蘭上的沉頭孔調整法蘭的位置，控制同步帶4003的鬆緊。驅動伺服電機1008的輸出軸上套有第二同步帶輪4004，第二同步帶輪4004通過同步帶4003與第一同步帶輪4002相連接，第一同步帶輪裝在旋轉軸5004上，旋轉軸5004的上下均安裝有滾動軸承。旋轉軸5004的底部與可調節圓盤5007通過螺釘和止口連接。自此，帶抱閘伺服電機1005可以通過同步帶機構控制可調節圓盤的來回自轉。第二同步帶輪是主動輪。帶抱閘伺服電機的輸出軸與主動輪直接相連，並通過鍵和頂絲傳遞動力。主動輪套有同步帶，並與從動輪相連接。從動輪套有從動軸，通過鍵和頂絲同步轉動。從動軸的底部通過螺釘和止口定位，與可調節圓盤相連接，可調節圓盤上具有四個伸長的通孔，可以方便的調節四個吸盤的圓周位置，適應吸附工件的大小。

結合圖5所示，可調節吸盤機構的結構如下：可調節吸盤機構包括吸盤5001、雙螺帽5002、旋轉軸5004、被從動輪5005、可調節圓盤5007，從動軸5004被從動輪5005帶動，旋轉軸5004的底部與可調節圓盤5007相連接，通過螺釘和止口已經定位銷釘牢牢的固定住，彼此之間不會產生任何的相對位移，保證了旋轉的精度和剛性。可調節圓盤5007上有四個通孔5003，這四個通孔可以和帶有雙螺帽5002和外螺紋的吸盤5001連接，同時，吸盤5001的位置並不是固定的，可以沿著通孔5003的位置進行調節，以此來適應工件的大小和尺寸。吸盤5001的吸力可以用真空發生器和來控制，增加上下料和搬運的穩定性。旋轉軸5004可以是從動軸。自此，本實用新型的具體實施方式大體能夠表示清楚了。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述的具體實施例，對本實用新型的解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。