CN104440896A - 一种圆柱坐标机器人 - Google Patents

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于今
杨昌林
吴海燕
龙海洋
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Abstract

本发明公开了一种圆柱坐标机器人,一种圆柱坐标机器人,包括可沿Z方向运动的Z轴(1)、可沿X方向运动的X轴(2)和可在Z方向旋转的旋转轴(3),还包括可在X方向旋转的翻转轴(4);其中,在所述Z轴(1)上设置所述旋转轴(3),在所述旋转轴(3)上设置所述翻转轴(4),在所述翻转轴(4)上设置所述X轴(2)。采用本发明的机器人能够实现物料自身的翻转,而且本发明还具有本发明的机器人还具有结构简单、紧凑、稳定性和刚性强,占地面积小的优点。

Description

一种圆柱坐标机器人
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种圆柱坐标机器人。
背景技术
[0002] 在如今的加工制造行业,很多工厂的生产线上装卸料仍由人工完成,劳动强度大、生产效率低,为了提高工作效率,降低人工成本,适应现代自动化生产,设计圆柱坐标机器人代替人工装卸料,以提高劳动生产率。现有的圆柱坐标机器人,主要利用丝杠传动装置实现物料的平移和多轴旋转机构实现物料的旋转,并没有实现物料自身翻转的机构,要实现物料的翻转需通过人工或者多个机器人配合才能完成。而且现有的圆柱坐标机器人采用的多轴旋转机构结构过于复杂,而且结构上还存在整体刚性偏弱,使得现有的圆柱坐标机器人在整体上存在结构复杂、刚性偏弱、占地面积大,结构不紧凑等缺点。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种圆柱坐标机器人。
[0004] 为了实现上述目的,本发明是这样实现的,一种圆柱坐标机器人,包括可沿Z方向运动的Z轴、可沿X方向运动的X轴和可在Z方向旋转的旋转轴,还包括可在X方向旋转的翻转轴;其中,在所述Z轴上设置所述旋转轴,在所述旋转轴上设置所述翻转轴,在所述翻转轴上设置所述X轴。在所述X轴末端设置有工件夹持装置,在装卸料时,工件夹持装置夹持工件,在X轴的作用下实现X方向的运动,在Z轴的作用下实现Z方向的运动,在旋转轴的作用下实现物料的旋转,在翻转轴的作用下实现物料自身的翻转;这样的设置无需通过多个机器人的配合即能实现物料的翻转,而且结构简单,占地小。
[0005] 为了进一步实现物料在Z方向的运动,所述Z轴包括基座,在所述基座上沿Z方向设置有丝杠传动装置,所述丝杠传动装置包括螺母座,在所述螺母左上设置有Z轴升降座,在所述丝杠传动装置外设置有固定在所述基座上的罩壳,在所述基座上还设置有用于驱动所述丝杠传动装置的交流伺服电机。
[0006] 为了进一步实现物料的旋转运动,所述旋转轴包括沿Z方向设置的包括交流伺服电机、行星减速器和传动轴;其中,所述交流伺服电机与所述行星减速器的输入端相连,所述行星减速器的输出端与所述传动轴的一端相连,所述交流伺服电机安装在所述Z轴升降座内;在所述传动轴外套设有立柱,所述立柱下端与所述Z轴升降座固连。
[0007] 为了进一步使得机器人在Z方向的结构更加紧凑,在所述传动轴的上端且立柱内设置有两个角接触轴承。所述角接触轴承能够调节所述旋转轴在Z方向的间隙。
[0008] 为了进一步减少机器人的重量和传动轴的转动惯量,所述传动轴为空心轴。
[0009] 为了进一步实现物料自身的翻转,所述翻转轴包括沿X方向设置的交流伺服电机、行星减速器、小齿轮、大齿轮和旋转轴;所述交流伺服电机的动力输出端与所述行星减速器的输入端连接,所述行星减速器的输出端与所述小齿轮连接,所述小齿轮与所述大齿轮啮合,所述大齿轮连接所述旋转轴;在齿轮外设置有电机安装座,所述行星减速器的输出端通过螺钉连接安装于所述电机安装座的端面,在所述旋转轴外设置有与所述电机安装座连接的旋转座,所述旋转轴两端通过滚动轴承安装于所述旋转座内,所述旋转轴为空心轴。这样的设置使得物料在所述旋转轴的带动下能够实现自身的旋转。
[0010] 为了进一步实现物料在X方向的运动,所述X轴包括与所述大齿轮同心设置的交流伺服电机、动力传递轴和运动机构;所述交流伺服电机和所述动力传递轴的一端连接,所述动力传递轴的另一端与所述运动机构连接;所述交流伺服电机通过螺钉安装在所述电机安装座的外端面上,在所述动力传递轴设置在所述旋转轴内且伸出所述旋转座;在所述旋转轴的端面固定安装所述运动机构。
[0011] 为了更好地实现物料在X方向的运动,所述运动机构包括沿X方向设置的与所述动力传递轴相连的丝杠传动机构和可沿X方向运动的伸缩板,在所述丝杠传动装置上滑动设置有滑块,所述伸缩板通过滑块垫板固定在所述滑块上。
[0012] 为了提高所述机器人的在X方向运动的稳定性和刚性,在所述运动机构外设置有与所述端盖固连的外罩,在所述外罩内的底部设置有用于滑块滑动的线性导轨。
[0013] 本发明的有益效果为,采用了本发明的圆柱坐标机器人,由于使用了翻转机构,可以在装卸物料的时候实现物料自身的翻转,由于采用了单轴的旋转机构,本发明的机器人还具有结构简单、紧凑、稳定性和刚性强好的优点,另外,本发明的圆柱坐标机器人在整体上具有结构简单、刚性强、占地面积小和结构紧凑的优点。
[0014] 俯图说明:
图1为本发明的圆柱坐标机器人的结构图;
图2为Z轴的主视图;
图3为Z轴左视图;
图4为旋转轴的主视图;
图5为旋转轴的剖视图;
图6为翻转轴的结构图;
图7为翻转轴的剖视图;
图8为运动机构的结构图;
图9为运动机构的剖视图。
[0015] 具体实施方式:
下面将通过附图中所示的实施例来介绍本发明,但本发明并不局限于所介绍的实施方式,任何在本实施例基本精神上的改进或替代,仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
[0016] 实施例1:如图1-9所示,一种圆柱坐标机器人,包括可沿Z方向运动的Z轴1、可沿X方向运动的X轴2和可在Z方向旋转的旋转轴3,还包括可在X方向旋转的翻转轴4 ;其中,在所述Z轴I上设置所述旋转轴3,在所述旋转轴3上设置所述翻转轴4,在所述翻转轴4上设置所述X轴2。
[0017] 所述Z轴I包括基座10,在所述基座10上沿Z方向设置有丝杠传动装置11,所述丝杠传动装置11包括螺母座12,在所述螺母座12上设置有Z轴升降座13,在所述丝杠传动装置11外设置有固定在所述基座10上的罩壳14,在所述基座10上还设置有用于驱动所述丝杠传动装置11的交流伺服电机15。
[0018] 所述旋转轴3包括沿Z方向设置的包括交流伺服电机30、行星减速器31和传动轴32 ;其中,所述交流伺服电机30与所述行星减速器31的输入端相连,所述行星减速器31的输出端与所述传动轴32的一端相连,所述交流伺服电机30安装在所述Z轴升降座13内;在所述传动轴32外套设有立柱33,所述立柱33下端与所述Z轴升降座14固连;在所述传动轴32的上端且立柱33内设置有两个角接触轴承34 ;所述传动轴32为空心轴。
[0019] 所述翻转轴4包括沿X方向设置的交流伺服电机40、行星减速器41、小齿轮42、大齿轮43和旋转轴44 ;所述交流伺服电机40的动力输出端与所述行星减速器41的输入端连接,所述行星减速器41的输出端与所述小齿轮42连接,所述小齿轮42与所述大齿轮43啮合,所述大齿轮43连接所述旋转轴44 ;在齿轮外设置有电机安装座45,所述行星减速器41的输出端通过螺钉连接安装于所述电机安装座45的端面,在所述旋转轴44外设置有与所述电机安装座45连接的旋转座46,所述旋转轴44两端通过滚动轴承47安装于所述旋转座46内,所述旋转轴44为空心轴。
[0020] 所述X轴2包括与所述大齿轮同心设置的交流伺服电机20、动力传递轴21和运动机构22 ;所述交流伺服电机20和所述动力传递轴21的一端连接,所述动力传递轴21的另一端与所述运动机构22连接;所述交流伺服电机20通过螺钉安装在所述电机安装座45的外端面上,在所述动力传递轴21设置在所述旋转轴44内且伸出所述旋转座46 ;在所述旋转轴44的端面固定安装所述运动机构22 ;所述运动机构22包括沿X方向设置的与所述动力传递21轴相连的丝杠传动装置24和可沿X方向运动的伸缩板25,在所述丝杠传动装置24上滑动设置有滑块26,所述伸缩板25通过滑块垫板27固定在所述滑块26上;在所述运动机构22外设置有与所述端盖23固连的外罩28,在所述外罩28内的底部设置有用于滑块26滑动的线性导轨29。
[0021] 在装卸物料的过程中,在所述运动机构22的另一端设置有物料夹持装置,夹持物料后,物料在Z轴I的带动下在Z方向进行运转,在X轴2的带动下实现X方向的运转,在旋转轴3的带动下实现物料的旋转,在翻转轴4的带动下实现物料自身的翻转。

Claims (9)

1.一种圆柱坐标机器人,包括可沿z方向运动的Z轴(1)、可沿X方向运动的X轴(2)和可在Z方向旋转的旋转轴(3),其特征在于:还包括可在X方向旋转的翻转轴(4); 其中,在所述Z轴(1)上设置所述旋转轴(3),在所述旋转轴(3)上设置所述翻转轴(4 ),在所述翻转轴(4 )上设置所述X轴(2 )。
2.如权利要求1所述的机器人,其特征在于:所述Z轴(1)包括基座(10),在所述基座(10)上沿Z方向设置有丝杠传动装置(11),所述丝杠传动装置(11)包括螺母座(12),在所述螺母座(12)上安装有Z轴升降座(13),在所述丝杠传动装置(11)外设置有固定在所述基座(10)上的罩壳(14),在所述基座(10)上还设置有用于驱动所述丝杠传动装置(11)的交流伺服电机(15)。
3.如权利要求2所述的机器人,其特征在于:所述旋转轴(3)包括沿Z方向设置的交流伺服电机(30)、行星减速器(31)和传动轴(32);其中,所述交流伺服电机(30)与所述行星减速器(31)的输入端相连,所述行星减速器(31)的输出端与所述传动轴(32)的一端相连,所述交流伺服电机(30)安装在所述Z轴升降座(14)内;在所述传动轴(32)外套设有立柱(33),所述立柱(33)下端与所述Z轴升降座(13)固连。
4.如权利要求3所述的机器人,其特征在于:在所述传动轴(32)的上端且立柱(33)内设置有两个角接触轴承(34)。
5.如权利要求4所述的机器人,其特征在于:所述传动轴(32)为空心轴。
6.如权利要求5所述的机器人,其特征在于:所述翻转轴(4)包括沿X方向设置的交流伺服电机(40)、行星减速器(41)、小齿轮(42)、大齿轮(43)和旋转轴(44);所述交流伺服电机(40)的动力输出端与所述行星减速器(41)的输入端连接,所述行星减速器(41)的输出端与所述小齿轮(42)连接,所述小齿轮(42)与所述大齿轮(43)啮合,所述大齿轮(43)连接所述旋转轴(44);在齿轮外设置有电机安装座(45),所述行星减速器(41)的输出端通过螺钉连接安装于所述电机安装座(45)的端面,在所述旋转轴(44)外设置有与所述电机安装座(45)连接的旋转座(46),所述旋转轴(44)两端通过滚动轴承(47)安装于所述旋转座(46)内,所述旋转轴(44)为空心轴。
7.如权利要求6所述的机器人,其特征在于:所述X轴(2)包括与所述大齿轮(43)同心设置的交流伺服电机(20)、动力传递轴(21)和运动机构(22);所述交流伺服电机(20)和所述动力传递轴(21)的一端连接,所述动力传递轴(21)的另一端与所述运动机构(22)连接;所述交流伺服电机(20)通过螺钉安装在所述电机安装座(45)的外端面上,在所述动力传递轴(21)设置在所述旋转轴(44)内且伸出所述旋转座(46);在所述旋转轴(44)的端面固定安装有所述运动机构(22 )。
8.如权利要求7所述的机器人,其特征在于:所述运动机构(22)包括沿X方向设置的与所述动力传递轴(21)相连的丝杠传动装置(24)和可沿X方向运动的伸缩板(25),在所述丝杠传动装置(24 )上滑动设置有滑块(26 ),所述伸缩板(25 )通过滑块垫板(27 )固定在所述滑块(26)上。
9.如权利要求8所述的机器人,其特征在于:在所述运动机构(22)外设置有与所述端盖(23)固连的外罩(28),在所述外罩(28)内的底部设置有用于滑块(26)滑动的线性导轨(29)。
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