一種四軸擺臂關節機器人的製作方法
2023-11-05 06:09:47
一種四軸擺臂關節機器人的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種應用於工業生產製造及相關【技術領域】的機器人，也就是一種四軸擺臂關節機器人，包括由基座組件、二軸組件、三軸組件和用於拿放工件的四軸組件組成的串聯型的機器結構，二軸組件豎直固定在基座組件上，基底組件帶動二軸組件軸向旋轉，三軸組件水平設置，其一端滑動連接在二軸組件上，三軸組件可在二軸組件上垂直運動，四軸組件也水平設置，其一端轉動連接在三軸組件遠離二軸組件的一端上，四軸組件圍繞四軸組件與三軸組件的連接處為軸水平轉動，本實用新型解決了傳統四軸機器人在工作時安全係數低、軸與軸之間的通信線路容易損壞、機器人工作地方狹窄無法正常工作，以及在低價產品流水線上生產作業時，成本過高不宜推廣的問題。
【專利說明】一種四軸擺臂關節機器人
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種工業機器人，特別涉及一種應用於工業生產製造及相關【技術領域】的機器人，也就是一種四軸擺臂關節機器人。
【背景技術】
[0002]市場上的四軸機器人，具有結構簡單、運轉平穩、效率較高等優點，被各行業廣泛應用，其末端要實現豎直方向上下移動與水平自旋，使得末端手指實現裝配、輕型搬運的功能，在現有技術中，這種關鍵功能依賴於採用複合型絲杆、中空減速機來實現。採用複合型絲杆和中空電機結合的技術缺點在於成本高、工藝複雜、加工時間長。當需要應用於一些低價產品的流水線上生產作業時，若使用六軸擺臂關節機器人或一般的四軸機器人，則成本過高，不利於推廣應用；而且現有的四軸機器人缺少必要的安全措施，無論對其本身或外界操作人員、生產設備來說安全係數較低。一方面，因為四軸機器人設置在較為寬敞的地方工作，導致在垂直面較為狹窄的地方無法正常工作；還有一方面，現有的四軸機器人軸與軸之間設有通信線路，當四軸機器人運動時，很容易因為外部環境對通信線路造成幹擾，嚴重時可能影響四軸機器人的正常運轉。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供是一種四軸擺臂關節機器人，用於克服傳統的四軸機器人在工作時安全係數低、軸與軸之間的通信線路容易損壞、機器人工作地方狹窄無法正常工作，以及在低價產品的流水線上生產作業時，成本過高不宜推廣的問題。
[0004]本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下:一種四軸擺臂關節機器人，包括由基座組件、二軸組件、三軸組件和用於拿放工件的四軸組件組成的串聯型的機器結構，所述二軸組件豎直的固定在基座組件上，所述基底組件帶動二軸組件軸向旋轉，所述三軸組件水平設置，其一端滑動連接在二軸組件上，所述三軸組件可在所述二軸組件上垂直運動，所述四軸組件也水平設置，其一端轉動連接在所述三軸組件遠離所述二軸組件的一端上，所述四軸組件圍繞所述四軸組件與所述三軸組件的連接處為軸水平轉動。
[0005]本實用新型的有益效果:通過機座組件、二軸組件、三軸組件與四軸組件的配合，基座組件帶動二軸組件做軸向運動旋轉，二軸組件帶動三軸組件在豎直方向上自由滑動，四軸組件圍繞所述四軸組件與所述三軸組件的連接處為軸水平轉動，從而形成串聯型的機器人，通過搭配U形管與限位塊，不僅提升了機器人旋轉的精度，還提高了防撞的安全係數。
[0006]在上述技術方案的基礎上，本實用新型還做如下改進。
[0007]進一步，所述基座組件包括基座、第一伺服電機、第一減速機、旋轉臺與兩個限位塊，所述基座內部安裝有第一伺服電機，所述第一伺服電機的輸出端連接有第一減速機，所述第一減速機的輸出端上安裝有旋轉臺，所述旋轉臺的下方設置有控制所述旋轉臺旋轉角度的一個限位塊，所述基座的頂端上設置有與上述限位塊配合的另一個限位塊。
[0008]採用上述進一步方案的有益效果是:可以支撐整個機器人在水平方向旋轉，而通過旋轉臺與基座頂端上的兩個限位塊的配合，可以為整個機器人在水平旋轉時定位，提高了其水平旋轉的精度。
[0009]進一步，所述旋轉臺旋轉的角度範圍為O?300度。
[0010]進一步，在所述基座的一側設置有用於外接電源的電源線接頭。
[0011]採用上述進一步方案的有益效果是:通過電源線接頭提升了整個機器人的電機旋轉與信號傳輸運轉的方便度。
[0012]進一步，所述二軸組件包括第二伺服電機、聯軸器、絲杆傳動機構、導軌傳動機構、立柱與導軌副，所述立柱底端固定在所述旋轉臺上，所述第二伺服電機安裝在所述立柱的頂端，所述絲杆傳動機構貫穿於所述立柱內部，所述第二伺服電機的輸出端通過聯軸器與所述絲杆傳動機構轉動連接，並帶動所述絲杆傳動機構軸向旋轉，所述立柱的一側上設置有供所述三軸組件上下滑動的導軌副，所述導軌傳動機構安裝在所述導軌副上。
[0013]採用上述進一步方案的有益效果是:所述導軌傳動機構通過絲杆傳動機構帶動所述三軸組件垂直運動，為整個機器人上升與下降操作提供動力。
[0014]進一步，所述立柱遠離所述三軸組件的一側上固定有用於安裝通信線路和電源線的拖鏈。
[0015]採用上述進一步方案的有益效果是:通過所述拖鏈固定安裝在二軸組件上的通信線路與電源線，這樣外形更美觀，運轉更方便。
[0016]進一步，所述三軸組件包括三軸大臂、第三伺服電機、第三減速機、走線管，所述三軸大臂一端固定在所述導軌傳動機構上，所述三軸大臂的另一端上安裝有第三伺服電機，所述第三減速機的輸出端與所述四軸組件轉動連接，所述走線管為U型管，所述走線管的一端固定在所述三軸大臂下表面，所述走線管的另一端與所述四軸組件靠近所述三軸組件的一端下表面懸空連接。
[0017]採用上述進一步方案的有益效果是:通過在三軸組件與四軸組件之間的走線管，解決了機器人在工作時，因為通信線路容易損壞或阻礙，影響機器人正常工作。
[0018]進一步，在所述三軸大臂下表面上靠近所述走線管的兩側還各安裝一個用於限制所述四軸組件水平旋轉角度的限位塊。
[0019]採用上述進一步方案的有益效果是:用於定位所述四軸組件在水平方向旋轉的角度，同時限制四軸大臂在水平旋轉的位置。
[0020]進一步，所述四軸組件包括四軸小臂、第四伺服電機、第四減速機、電機支架、同步帶輪與電機鎖緊塊，所述四軸小臂的一端通過第三減速器與所述走線管懸空連接，另一端水平的並列安裝有第四伺服電機與第四減速機，所述第四伺服電機與所述第四減速機通過電機支架固定在所述四軸小臂上，且所述第四伺服電機的輸出端與所述第四減速機輸出端之間通過同步帶輪連接，所述電機鎖緊塊固定在靠近所述第四伺服電機的四軸小臂上。
[0021]採用上述進一步方案的有益效果是:通過電機鎖緊塊保證了第四伺服電機與所述第四減速機之間傳動的緊湊性，拉緊同步帶輪，使得四軸組件在拿放工件時，更穩定。
[0022]進一步，在所述四軸小臂上遠離三軸組件的一端上安裝有用於檢測外部環境的傳感器。
[0023]採用上述進一步方案的有益效果是:通過傳感器安裝在所述四軸小臂的前端，可以對整個外部環境進行檢測，當外部條件不能滿足其安全工作時，系統將對機器人自動控制，立即停止運行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型的四軸擺臂關節機器人結的構示意圖；
[0025]圖2為本實用新型的四軸擺臂關節機器人的側視圖；
[0026]圖3為本實用新型的四軸擺臂關節機器人的側視圖；
[0027]圖4為本實用新型的四軸擺臂關節機器人的仰視圖。
[0028]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0029]1、基底組件，2、二軸組件，3、三軸組件，4、四軸組件，5、基座，6、第一伺服電機，7、第一減速機，8、旋轉臺，9、限位塊，10、電源線接頭，11、第二伺服電機，12、聯軸器，13、絲杆傳動機構，14、導軌傳動機構，15、立柱，16、導軌副，17拖鏈，18、三軸大臂，19、第三伺服電機，20、第三減速機，21、走線管，22、四軸小臂，23、第四伺服電機，24、第四減速機，25、電機支架，26、同步帶輪，27、電機鎖緊塊，28、傳感器，29、氣管接頭。
【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖對本實用新型的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本實用新型，並非用於限定本實用新型的範圍。
[0031]如圖1所示，為本實用新型四軸擺臂關節機器人結的構示意圖。包括由基座組件1、二軸組件2、三軸組件3和用於拿放工件的四軸組件4組成的串聯型的機器結構，所述二軸組件2豎直的固定在基座組件I上，所述基底組件I帶動二軸組件2軸向旋轉，所述三軸組件3水平設置，其一端滑動連接在二軸組件2上，所述三軸組件3可在所述二軸組件2上垂直運動，所述四軸組件4也水平設置，其一端轉動連接在所述三軸組件3遠離所述二軸組件2的一端上，所述四軸組件4圍繞所述四軸組件4與所述三軸組件3的連接處為軸水平轉動。
[0032]如圖2至圖3所示，為四軸擺臂關節機器人的側視圖。其中，所述基座組件I包括基座5、第一伺服電機6、第一減速機7、旋轉臺8與兩個限位塊9，所述基座5內部安裝有第一伺服電機6，所述第一伺服電機6的輸出端連接有第一減速機7，所述第一減速機7的輸出端上安裝有旋轉臺8，所述旋轉臺8的下方設置有控制所述旋轉臺8旋轉角度的一個限位塊9，所述基座5的頂端上設置有與所述限位塊9配合的另一個限位塊9。
[0033]在本實例中，所述第一伺服電機6豎直安裝基座5內部，且輸出端向上，所述可以支撐整個機器人在水平方向旋轉，而通過旋轉臺8與基座5頂端上的兩個限位塊9的配合，可以為整個機器人在水平旋轉時定位，同時縱向第一伺服電機6的安裝提高了其水平旋轉的精度。
[0034]優選的，所述旋轉臺8旋轉的角度範圍為O?300度。
[0035]優選的，在所述基座5的一側設置有用於外接電源的電源線接頭10。
[0036]通過電源線接頭10提升了整個機器人的電機旋轉與信號傳輸運轉的方便度。
[0037]優選的，所述二軸組件2包括第二伺服電機11、聯軸器12、絲杆傳動機構13、導軌傳動機構14、立柱15與導軌副16，所述立柱15底端固定在所述旋轉臺8上，所述第二伺服電機11安裝在所述立柱15的頂端，所述絲杆傳動機構13貫穿於所述立柱15內部，所述第二伺服電機11的輸出端通過聯軸器12與所述絲杆傳動機構13轉動連接，並帶動所述絲杆傳動機構13軸向旋轉，所述立柱15的一側上設置有供所述三軸組件3上下滑動的導軌副16，所述導軌傳動機構14安裝在所述導軌副16上。
[0038]在本實例中，所述第二伺服電機11的輸出端是垂直向下的，且所述導軌傳動機構14通過絲杆傳動機構13帶動導軌傳動機構14垂直運動，所述三軸組件3固定軌傳動機構14上隨其做垂直運動，為整個機器人上升與下降操作提供動力。
[0039]優選的，所述立柱15遠離所述三軸組件3的一側上固定有用於安裝通信線路和電源線的拖鏈17。
[0040]通過所述拖鏈17固定安裝在二軸組件2上的通信線路與電源線，這樣外形更美觀，運轉更方便。
[0041]優選的，所述三軸組件3包括三軸大臂18、第三伺服電機19、第三減速機20、走線管21，所述三軸大臂18 —端固定在所述導軌傳動機構14上，所述三軸大臂18的另一端上安裝有第三伺服電機19，所述第三伺服電機19的輸出端連接有所述第三減速機20，所述第三減速機19的輸出端與所述四軸組件4轉動連接，所述走線管21為U型管，所述走線管21的一端固定在所述三軸大臂18下表面，所述走線管21的另一端與所述四軸組件4靠近所述三軸組件3的一端下表面懸空連接。
[0042]在本實例中，所述走線管21的另一端是呈喇叭狀，包裹連接在第三減速機20上的四軸組件4，並與四軸組件4該端上的旋轉中心並懸空連接，實現效果為三軸組件3、四軸組件5相對運動而使四軸組件4相關通訊線路相對靜止，從而避免相對運動對通訊線路損害。該設計實現全封閉式布線，完全避免外部環境對通訊線幹擾，是機器人完全適應惡劣工況。
[0043]優選的，所述走線管21的兩側還各安裝一個用於限制所述四軸組件4水平旋轉角度的限位塊9。兩個所述限位塊9用於定位所述四軸組件在水平方向旋轉的角度，定位水平旋轉的角度。
[0044]優選的，所述四軸組件4包括四軸小臂22、第四伺服電機23、第四減速機24、電機支架25、同步帶輪26與電機鎖緊塊27，所述四軸小臂22的一端通過第三減速器20與所述走線管21懸空連接，另一端水平的並列安裝有第四伺服電機23與第四減速機24，所述第四伺服電機23與所述第四減速機24通過電機支架25固定在所述四軸小臂22上，且所述第四伺服電機23的輸出端與所述第四減速機24輸出端之間通過同步帶輪26連接，所述電機鎖緊塊27固定在靠近所述第四伺服電機24的四軸小臂22上。
[0045]在本實例中，所述第四伺服電機23與第四減速機24的輸出端垂直向上，通過電機支架25固定它們外形，呈現水平向上形態，通過電機鎖緊塊27保證了第四伺服電機23與所述第四減速機24之間傳動的緊湊性，拉緊同步帶輪，使得四軸組件4在拿放工件時，更穩定。
[0046]優選的，還包括傳感器28，所述傳感器28安裝在所述四軸小臂22上遠離三軸組件3的一端上。在四軸小臂22下端靠近第四伺服電機23的位置上還設置有用於安裝電源線與通信線路及控制線路的氣管接頭29。
[0047]在本實例中，所屬傳感器28的安裝位置優選安裝在四軸小臂22靠近工件一端的兩側上與所述四軸小臂22的前端，所述傳感器28優選為電容式接近開關傳感器，可以對整個外部環境進行檢測，當外部條件不能滿足其安全工作時，系統將對機器人自動控制，立即停止運行。
[0048]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種四軸擺臂關節機器人，其特徵在於，包括由基座組件、二軸組件、三軸組件和用於拿放工件的四軸組件組成的串聯型的機器結構，所述二軸組件豎直的固定在基座組件上，所述基底組件帶動二軸組件軸向旋轉，所述三軸組件水平設置，其一端滑動連接在二軸組件上，所述三軸組件可在所述二軸組件上垂直運動，所述四軸組件也水平設置，其一端轉動連接在所述三軸組件遠離所述二軸組件的一端上，所述四軸組件圍繞所述四軸組件與所述三軸組件的連接處為軸水平轉動。
2.根據權利要求1所述的一種四軸擺臂關節機器人，其特徵在於，所述基座組件包括基座、第一伺服電機、第一減速機、旋轉臺與兩個限位塊，所述基座內部安裝有第一伺服電機，所述第一伺服電機的輸出端連接有第一減速機，所述第一減速機的輸出端上安裝有旋轉臺，所述旋轉臺的下方設置有控制所述旋轉臺旋轉角度的一個限位塊，所述基座的頂端上設置有與上述限位塊配合的另一個限位塊。
3.根據權利要求2所述的一種四軸擺臂關節機器人，其特徵在於，所述旋轉臺旋轉的角度範圍為O?300度。
4.根據權利要求2所述的一種四軸擺臂關節機器人，其特徵在於，在所述基座的一側設置有用於外接電源的電源線接頭。
5.根據權利要求2所述的一種四軸擺臂關節機器人，其特徵在於，所述二軸組件包括第二伺服電機、聯軸器、絲杆傳動機構、導軌傳動機構、立柱與導軌副，所述立柱底端固定在所述旋轉臺上，所述第二伺服電機安裝在所述立柱的頂端，所述絲杆傳動機構貫穿於所述立柱內部，所述第二伺服電機的輸出端通過聯軸器與所述絲杆傳動機構轉動連接，並帶動所述絲杆傳動機構軸向旋轉，所述立柱的一側上設置有供所述三軸組件上下滑動的導軌畐O，所述導軌傳動機構安裝在所述導軌副上。
6.根據權利要求5所述的一種四軸擺臂關節機器人，其特徵在於，所述立柱遠離所述三軸組件的一側上固定有用於安裝通信線路和電源線的拖鏈。
7.根據權利要求5所述的一種四軸擺臂關節機器人，其特徵在於，所述三軸組件包括三軸大臂、第三伺服電機、第三減速機、走線管，所述三軸大臂一端固定在所述導軌傳動機構上，所述三軸大臂的另一端上安裝有第三伺服電機，所述第三伺服電機的輸出端連接有所述第三減速機，所述第三減速機的輸出端與所述四軸組件轉動連接，所述走線管為U型管，所述走線管的一端固定在所述三軸大臂下表面，所述走線管的另一端與所述四軸組件靠近所述三軸組件的一端下表面懸空連接。
8.根據權利要求7所述的一種四軸擺臂關節機器人，其特徵在於，在所述三軸大臂下表面上靠近所述走線管的兩側還各安裝一個用於限制所述四軸組件水平旋轉角度的限位塊。
9.根據權利要求7所述的一種四軸擺臂關節機器人，其特徵在於，所述四軸組件包括四軸小臂、第四伺服電機、第四減速機、電機支架、同步帶輪與電機鎖緊塊，所述四軸小臂的一端通過第三減速器與所述走線管懸空連接，另一端上水平的並列安裝有第四伺服電機與第四減速機，所述第四伺服電機與所述第四減速機通過電機支架固定在所述四軸小臂上，且所述第四伺服電機的輸出端與所述第四減速機輸出端之間通過同步帶輪連接，所述電機鎖緊塊固定在靠近所述第四伺服電機的四軸小臂上。
10.根據權利要求9所述的一種四軸擺臂關節機器人，其特徵在於，在所述四軸小臂上遠離三軸組件的一端上安裝有用於檢測外部環境的傳感器。
【文檔編號】B25J9/00GK204160477SQ201420618358
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】張開炫, 楊帆, 庹奎, 楊林 申請人:重慶華數機器人有限公司