CN107336220A - 机器人末端执行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人末端执行器，包括主轴模块、进给模块和连接组件，主轴模块包括主轴以及包裹于主轴外周的主轴外壳，进给模块包括丝杠、带动丝杠转动的进给电机以及固定于丝杠上的滑块，丝杠的外侧设有机壳，连接组件包括固定于主轴外壳的安装件，安装件和滑块固定连接。本发明提供的机器人末端执行器，通过丝杠将进给电机的旋转运动转化为主轴的直线运动，克服了机器人传动链中反向间隙带来的影响，提高了加工精度。

Description

机器人末端执行器

技术领域

本发明属于加工设备领域，更具体地说，是涉及一种机器人末端执行器。

背景技术

在大型零件的加工中，工业机器人可代替大型机床对大型零件进行钻孔加工。工业机器人通过机械传动链改变自身机械臂的运动方向，在机器人的多次钻孔加工的过程中，由于机械传动链中存在齿隙，所以机械臂转变运动方向时会引起电机的空走，机械臂不随电机转动而移动，该机械传动链产生反向间隙，导致钻出的孔不是完整的圆，降低了机器人钻孔加工的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人末端执行器，以解决现有技术中工业机器人的机械传动链存在齿隙导致其机械臂转变运动方向时会引起电机空走产生反向间隙而造成钻孔加工精度降低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种机器人末端执行器，包括主轴模块、进给模块和连接组件，所述主轴模块包括主轴以及包裹于所述主轴外周的主轴外壳，所述进给模块包括丝杠、带动所述丝杠转动的进给电机以及固定于所述丝杠上的滑块，所述丝杠的外侧设有机壳，所述连接组件包括固定于所述主轴外壳的安装件，所述安装件和所述滑块固定连接。

进一步地，所述连接组件还包括分别与所述安装件和所述滑块固定连接的滑动板，所述滑动板滑设于所述机壳上。

进一步地，所述滑动板包括相互固定连接的前板和后板，所述前板和所述安装件固定连接，所述后板和所述滑块固定连接。

进一步地，所述后板上的相对两侧分别凸设有与所述主轴进给方向平行的凸台，所述前板盖设于所述凸台上，所述前板和所述后板之间形成有供所述机壳穿过的空腔。

进一步地，所述进给模块还包括与所述滑块滑动连接的滑轨，所述滑轨固定于所述机壳上。

进一步地，所述滑块上具有适配于所述滑轨的凹槽，所述滑轨卡设于所述凹槽中。

进一步地，所述进给模块包括至少二所述滑轨，二所述滑轨分别设于所述丝杠的相对两侧。

进一步地，所述进给电机的输出轴一端连接有第一皮带轮，所述丝杠的一端连接有第二皮带轮，所述第一皮带轮和所述第二皮带轮通过皮带传动连接。

进一步地，所述安装件上开设有通孔，所述主轴外壳穿设于所述通孔中。

进一步地，所述安装件上开设有沿所述主轴的轴向方向延伸的缝隙，所述缝隙和所述通孔相互连通，所述安装件上具有供紧固件连接的并位于所述缝隙的相对两侧的连接孔，所述安装件通过所述紧固件将所述主轴外壳夹紧。

本发明提供的机器人末端执行器的有益效果在于：与现有技术相比，本发明机器人末端执行器的进给模块包括丝杠以及固定在丝杠上的滑块，滑块和固定于主轴外壳上的安装件固定连接，通过丝杠将进给电机的转动转换为直线运动，从而实现主轴模块中工具的进给运动，避免了机械传动链中由于齿隙的存在而产生的反向间隙，提高了机器人钻孔加工的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的机器人末端执行器的结构图；

图2为本发明实施例提供的机器人末端执行器的侧视图；

图3为本发明实施例所采用的滑动板的结构图；

图4为本发明实施例所采用的滑动板的爆炸图；

图5为本发明实施例所采用的安装件的结构图；

图6为本发明实施例所采用的滑块的结构图。

其中，图中各附图标记：

1-主轴模块；11-主轴；12-加工工具；13-主轴外壳；2-进给模块；21-进给电机；22-丝杠；23-滑块；231-固定板；232-传动部；2320-丝杠孔；233-滑动部；2330-凹槽；24-滑轨；3-连接组件；31-滑动板；310-空腔；311-前板；3110-第一连接孔；3111-第三连接孔；3112-第二沉槽；312-后板；3121-凸台；3120-第四连接孔；32-安装件；321-安装板；3210-第二连接孔；322-夹紧部；3220-通孔；3221-缝隙；3222-夹紧块；3223-连接孔；4-机壳；41-前壳；42-后壳；43-下壳；44-上壳；5-皮带组件；51-第一皮带轮；52-第二皮带轮；53-皮带。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的机器人末端执行器进行说明。机器人末端执行器是机器人用来执行各种加工操作的器件，一般装设在机器人手腕的前端，机器人末端执行器的端部装设有钻头、焊枪等加工工具用来完成钻孔、焊接等加工操作。该机器人末端执行器包括主轴模块1、进给模块2和连接组件3。主轴模块1包括主轴11和主轴外壳13，加工工具12安装于主轴11的末端，随主轴11的转动而转动，加工工具12可为钻头、焊枪等，主轴外壳13包裹于主轴11的外周，主轴外壳13用于保护主轴11，且主轴11转动时，主轴外壳13保持不动。进给模块2用于控制主轴模块1的运动，进给模块2包括丝杠22、进给电机21、滑块23，进给电机21为步进电机、伺服电机等，进给电机21的输出轴和丝杠22相连接，进给电机21的输出轴的转动带动丝杠22的转动，丝杠22将其转动转换为直线运动，滑块23固定于丝杠22上，所以进给电机21的输出轴的转动通过丝杠22转换为滑块23的直线运动。丝杠22的外侧设有机壳4，用于保护丝杠22。连接组件3包括固定于主轴外壳13的安装件32，安装件32和滑块23固定连接，滑块23、安装件32、主轴外壳13和主轴11同步运动，滑块23的直线运动即为主轴11的进给运动。在使用该机器人末端执行器进行钻孔时，加工工具12为钻头或者刀具，首先利用编程软件确定机器人的运动轨迹，使加工工具12运动到待加工孔的上方，再使主轴11按预定转速旋转，同时使进给电机21转动，进给电机21带动丝杠22旋转，丝杠22将旋转运动转化为滑块23的直线运动，滑块23带动主轴11沿直线方向移动，加工工具12在旋转的同时向待加工孔的方向移动，完成钻孔加工。要加工多个孔时，重复上述步骤即可完成多孔加工，在多孔加工的过程中，加工工具12的进给运动和退刀运动始终是直线运动，克服了机器人本身传动链中的反向间隙的影响。

本发明提供的机器人末端执行器，与现有技术相比，本发明机器人末端执行器的进给模块2包括丝杠22以及固定在丝杠22上的滑块23，滑块23和固定于主轴外壳13上的安装件32固定连接，通过丝杠22将进给电机21的转动转换为直线运动，从而实现主轴模块1中加工工具12的进给运动，避免了机械传动链中由于齿隙的存在而产生的反向间隙，提高了机器人钻孔加工的精度。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本发明提供的机器人末端执行器的一种具体实施方式，连接组件3还包括分别与安装件32和滑块23固定连接的滑动板31，滑动板31滑设于机壳4上。连接组件3用于连接主轴模块1和进给模块2，连接组件3中的安装件32与主轴外壳13固定连接，连接组件3中的滑动板31和滑块23固定连接，其中安装件32和滑动板31也为固定连接，所以滑块23、滑动板31和安装件32同步运动。机壳4设于丝杠22的外侧，滑动板31和机壳4滑动连接不仅可以保护丝杠22，还可以通过滑动板31支撑主轴模块1，减小了滑块23和丝杠22之间的剪切力，间接地起到了保护丝杠22的作用。

进一步地，请参阅图3及图4，作为本发明提供的机器人末端执行器的一种具体实施方式，滑动板31包括相互固定连接的前板311和后板312，前板311和安装件32固定连接，后板312和滑块23固定连接。后板312和滑块23可一体成型，也可分体成型。具体地，前板311上设有第一连接孔3110，安装件32上相应地设有第二连接孔3120，每个第二连接孔3120上均具有第一沉槽(图中未示出)，紧固件(图中未示出)依次穿过第一连接孔3110和第二连接孔3120将安装件32和前板311固定连接，第一沉槽用于容置紧固件的端部，优选第一连接孔3110和第二连接孔3120均为四个，四个第二连接孔3120分别设于安装件32的四角处。前板311靠近于主轴模块1一侧，后板312靠近于丝杠22一侧，外壳夹设于前板311和后板312之间。

进一步地，请继续参阅图3及图4，作为本发明提供的机器人末端执行器的一种具体实施方式，后板312上的相对两侧分别凸设有凸台3121，凸台3121和主轴11的进给方向平行，前板311盖设于凸台3121上。前板311的相对两侧凸设有长条形凸台3121，该相对两侧的方向和主轴11的进给方向相互平行，前板311的两侧与凸台3121的顶端相抵接。前板311的该两侧上分别设有若干个第三连接孔3111，后板312的凸台3121上设有若干个第四连接孔3120，第三连接孔3111和第四连接孔3120一一对应，同时第三连接孔3111上均具有第二沉槽3112，紧固件依次穿过第三连接孔3111和第四连接孔3120将前板311和后板312固定连接，第二沉槽3112用于容置紧固件的端部。前板311为平板件，前板311和后板312通过凸台3121的设置形成可供外壳穿过的空腔310，相互固定连接的前板311和后板312滑动设于外壳上，滑块23在丝杠22上的滑动带动滑动板31与机壳4之间的滑动。

进一步地，请参阅图1及图2，作为本发明提供的机器人末端执行器的一种具体实施方式，进给模块2还包括与滑块23滑动连接的滑轨24，滑轨24固定于机壳4上。具体地，机壳4包括相对且相互平行设置的前壳41和后壳42，前壳41与滑动板31滑动连接，滑轨24固定于后壳42的内壁上，丝杠22和滑块23设于前壳41和后壳42之间。机壳4还包括均与前壳41和后壳42垂直连接的上壳44和下壳43，丝杠22的两端分别穿设于上壳44和下壳43，丝杠22的长度方向和主轴11的轴向方向相互平行。滑块23在滑轨24上滑动，使得滑块23的直线运动更加平稳，从而主轴11的直线进给运动也更加平稳。

进一步地，请参阅图6，作为本发明提供的机器人末端执行器的一种具体实施方式，滑块上具有适配于滑轨24的凹槽2330，凹槽2330可为长条形，滑轨24卡设于凹槽2330中，滑轨24的长度方向和丝杠22的长度方向相互平行。具体地，滑轨24的横截面可为矩形、三角形或燕尾槽形，相应地，滑块23上凹槽2330的横截面形状也可为矩形、三角形或燕尾槽形，根据生产实际情况选用对应的滑轨24和滑块23。

优选地，作为本发明提供的机器人末端执行器的一种具体实施方式，进给模块2包括至少两个滑轨24，两个滑轨24分别设于丝杠22的相对两侧。滑轨24优选为两个，分别设于丝杠22的相对两侧且固定于后壳42上，相应地，滑块23上也开设有两个凹槽2330。具体地，滑块23包括固定板231、固定板231靠近丝杠22一侧设有传动部232，固定板231和后板312一体成型或者相互固定连接，传动部232上开设有供丝杠22穿过的丝杠孔2320，丝杠22和传动部232固定连接，丝杠22通过传动部232带动主轴模块1运动。传动部232的两侧分别设有滑动部233，滑动部233上开设有凹槽2330，滑轨24滑设于凹槽2330中。滑轨24的个数越多，滑块23的滑动越平稳，从而加工工具12的进给运动更平稳，加工精度也越高。

进一步地，请参阅图1及图2，作为本发明提供的机器人末端执行器的一种具体实施方式，进给电机21的输出轴一端连接有第一皮带轮51，进给电机21的输出轴固定于第一皮带轮51的轮芯中，丝杠22的一端连接有第二皮带轮52，丝杠22的一端穿过下壳43并固定于第二皮带轮52的轮芯中，下壳43将丝杠22和第二皮带轮52相互隔开，下壳43对丝杠22起保护作用。第一皮带轮51和第二皮带轮52通过皮带53传动连接。进给电机21的输出轴的旋转运动通过第一皮带轮51和皮带53带动第二皮带轮52转动，第二皮带轮52和丝杠22相互固定，所以丝杠22跟随第二皮带轮52相互转动。具体地，进给电机21设于丝杠22的一侧，进给电机21的轴向方向和丝杠22的长度方向相同，上壳44和下壳43与丝杠的长度方向相互垂直，上壳44朝向进给电机21的方向延伸形成延伸部(图中未标记)，进给电机21的一侧固定于延伸部上，所以进给电机21的输出轴和丝杠22的长度方向相互平行，但不在一条直线上，使用第一皮带轮51和第二皮带轮52将进给电机21的旋转运动传递给丝杠22，丝杠22再将旋转运动转换为直线运动。第一皮带轮51、第二皮带轮52和皮带53共同组成皮带组件5，进给电机21通过皮带组件5带动丝杠22旋转。根据进给电机21和丝杠22的相对位置，可选用不同的传动方式将进给电机21的旋转运动和丝杠22的旋转运动同步，如齿轮传动、链传动等传动方式，还可采用锥齿轮改变旋转轴的方向。第一皮带轮51、第二皮带轮52和皮带53组成的带传动可为摩擦型带传动或者啮合型带传动。优选为啮合型带传动，第一皮带轮51和第二皮带轮52均与皮带53之间没有滑动，传动比较为精确，加工工具12的进给速度稳定，加工精度更高。

进一步地，请参阅图5，作为本发明提供的机器人末端执行器的一种具体实施方式，安装件32上开设有通孔3220，主轴外壳13穿设于通孔3220中。具体地，安装件32包括安装板321，安装板321和前板311相互固定，安装板321上设有夹紧部322，夹紧部322沿主轴11的轴向方向开设有通孔3220，夹紧部322用于夹紧主轴外壳13。第二连接孔3120设于安装板321的两侧，安装板321和前板311相互固定连接。

进一步地，请参阅图5，作为本发明提供的机器人末端执行器的一种具体实施方式，安装件32上开设有沿主轴11的轴向方向延伸的缝隙3221，缝隙3221和通孔3220相互连通，安装件32上具有供紧固件连接的连接孔3223，连接孔3223位于缝隙3221的相对两侧，安装件32通过紧固件与主轴外壳13紧固连接。具体地，缝隙3221设于夹紧部322上，且缝隙3221将夹紧部322分离成两个结构相同的夹紧块3222，两个夹紧块3222上均设有连接孔3223，紧固件穿设于两个夹紧块3222上的连接孔3223中，可使缝隙3221的宽度减小，通孔3220的孔径减小，从而夹紧主轴外壳13，实现安装件32和主轴外壳13的固定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.机器人末端执行器，包括主轴模块、进给模块和连接组件，其特征在于：所述主轴模块包括主轴以及包裹于所述主轴外周的主轴外壳，所述进给模块包括丝杠、带动所述丝杠转动的进给电机以及固定于所述丝杠上的滑块，所述丝杠的外侧设有机壳，所述连接组件包括固定于所述主轴外壳的安装件，所述安装件和所述滑块固定连接。

2.如权利要求1所述的机器人末端执行器，其特征在于：所述连接组件还包括分别与所述安装件和所述滑块固定连接的滑动板，所述滑动板滑设于所述机壳上。

3.如权利要求2所述的机器人末端执行器，其特征在于：所述滑动板包括相互固定连接的前板和后板，所述前板和所述安装件固定连接，所述后板和所述滑块固定连接。

4.如权利要求3所述的机器人末端执行器，其特征在于：所述后板上的相对两侧分别凸设有与所述主轴进给方向平行的凸台，所述前板盖设于所述凸台上，所述前板和所述后板之间形成有供所述机壳穿过的空腔。

5.如权利要求1所述的机器人末端执行器，其特征在于：所述进给模块还包括与所述滑块滑动连接的滑轨，所述滑轨固定于所述机壳上。

6.如权利要求5所述的机器人末端执行器，其特征在于：所述滑块上具有适配于所述滑轨的凹槽，所述滑轨卡设于所述凹槽中。

7.如权利要求5所述的机器人末端执行器，其特征在于：所述进给模块包括至少二所述滑轨，二所述滑轨分别设于所述丝杠的相对两侧。

8.如权利要求1所述的机器人末端执行器，其特征在于：所述进给电机的输出轴一端连接有第一皮带轮，所述丝杠的一端连接有第二皮带轮，所述第一皮带轮和所述第二皮带轮通过皮带传动连接。

9.如权利要求1所述的机器人末端执行器，其特征在于：所述安装件上开设有通孔，所述主轴外壳穿设于所述通孔中。

10.如权利要求9所述的机器人末端执行器，其特征在于：所述安装件上开设有沿所述主轴的轴向方向延伸的缝隙，所述缝隙和所述通孔相互连通，所述安装件上具有供紧固件连接的并位于所述缝隙的相对两侧的连接孔，所述安装件通过所述紧固件与所述主轴外壳紧固连接。