CN108032292A - 模块化型谱式四轴工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种模块化型谱式四轴工业机器人，包括：底座、腰连接机构、大臂、副臂、肩驱动、臂轴系、平衡机构、肘连接机构、腕连接机构；其中：所述底座通过多个法兰与腰连接机构紧固连接，所述大臂经过肩驱动与腰连接机构相连，所述副臂通过臂轴系与腰连接机构相连，所述大臂、副臂之间通过肘连接机构相连，所述小臂的一端与肘连接机构相连，所述腕连接机构的一端与肘连接机构相连，所述腕连接机构的另一端与小臂的另一端与相连，且所述腕连接机构上安装有机械夹具。本发明中的四轴工业机器人整体结构紧凑、安装方便、稳定性高，能够满足不同的工业生产需求，极大地降低了生产和维修成本。

Description

模块化型谱式四轴工业机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体地，涉及模块化型谱式四轴工业机器人。

背景技术

目前市场上的码垛机器人以ABB、KUKA、FANUC和SINSUN等品牌为主。一方面这些品牌的码垛机器人构型相似，均采用单一大臂的串联构型，这种构型的机器人的承载稳定性较差，限制了机器人的承载能力。另一方面，这些品牌的码垛机器人型谱稀少，不能满足不同的产品生产线的需求。若要实现不同载重、不同臂长、不同节拍的四轴码垛机器人，则需要进行非标生产，生产成本高，交付周期长。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种模块化型谱式四轴工业机器人。

根据本发明提供的一种模块化型谱式四轴工业机器人，包括：底座、腰连接机构、大臂、副臂、肩驱动、臂轴系、平衡机构、肘连接机构、腕连接机构；其中：所述底座通过多个法兰与腰连接机构紧固连接，所述大臂经过肩驱动与腰连接机构相连，所述副臂通过臂轴系与腰连接机构相连，所述大臂、副臂之间通过肘连接机构相连，所述小臂的一端与肘连接机构相连，所述腕连接机构的一端与肘连接机构相连，所述腕连接机构的另一端与小臂的另一端与相连，且所述腕连接机构上安装有机械夹具。

可选地，所述大臂、副臂等长且平行安装在腰连接机构上。

可选地，所述腰连接机构包括：腰轴系、腰盘、腰驱动，所述底座的上法兰通过腰轴系与所述腰盘连接，所述底座的中心法兰通过腰驱动与腰盘连接；所述腰盘的肩法兰通过肩驱动与所述大臂相连，且所述腰盘还与所述平衡机构相连。

可选地，所述平衡机构包括：缸座轴、平衡缸、缸头轴，所述腰盘的后轴孔经所述缸座轴与平衡缸的一端相连，所述平衡缸的另一端通过缸头轴紧固连接在所述副臂上。

可选地，所述肘连接机构包括：肘盘和肘驱动，所述肘盘的下叉耳通过臂轴系与所述大臂相连，所述肘盘的后叉耳通过臂轴系与所述副臂相连，所述肘盘的中心法兰通过肘驱动与所述小臂相连，所述肘盘的前端与所述腕连接机构相连。

可选地，所述腕连接机构包括：腕连杆、腕盘、腕轴系、腕驱动，所述腕连杆与所述肘盘的前端相连；所述腕盘的后叉耳通过所述腕轴系与所述小臂相连；所述腕盘的上端连接所述腕连杆，所述腕盘通过中心法兰与腕驱动连接，且所述腕驱动的末端安装有机械夹具。

可选地，所述底座通过下法兰与机器人安装台面紧固连接。

可选地，所述底座、腰轴系、腰盘、腰驱动、大臂、副臂、肩驱动、臂轴系、缸座轴、平衡缸、缸头轴、肘盘、小臂、肘驱动、腕连杆、腕盘、腕轴系、腕驱动均为独立的模块化器件。

可选地，所述腰驱动、肩驱动、肘驱动、腕驱动、平衡缸均设置有多个载荷系列，用于匹配不同的载荷需求。

可选地，与所述腰驱动、肩驱动、肘驱动、腕驱动、平衡缸的载荷系列相对应的，所述大臂、副臂、小臂、腕连杆设置有多个长度系列。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人，通过多个法兰将底座与腰连接机构紧固连接，并在副臂上设置平衡机构，保证副臂与大臂之间的平衡；通过肘连接机构和腕连接机构连接大臂、副臂、小臂，实现了工业机器人的多维度控制。本发明中的四轴工业机器人整体结构紧凑、安装方便、稳定性高，能够满足不同的工业生产需求，极大地降低了生产和维修成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的主视图；

图2为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的俯视图；

图3为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的左视图；

图4为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的底座结构的主视图；

图5为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的底座结构的俯视图；

图6为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的底座结构的立体视图；

图7为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的腰轴系结构的主视图；

图8为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的腰轴系结构的俯视图；

图9为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的腰盘结构的主视图；

图10为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的腰盘结构的立体视图；

图11为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的腰驱动结构的主视图；

图12为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的腰驱动结构的左视图；

图13为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的大臂的结构示意图；

图14为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的副臂的结构示意图；

图15为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的肩驱动的主视图；

图16为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的肩驱动的左视图；

图17为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的臂轴系的结构示意图；

图18为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的缸座轴的结构示意图；

图19为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的平衡缸的结构示意图；

图20为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的缸头轴的结构示意图；

图21为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的肘盘的结构示意图；

图22为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的小臂的结构示意图；

图23为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的肘驱动的主视图；

图24为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的肘驱动的左视图；

图25为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的腕连杆的结构示意图；

图26为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的腕盘的结构示意图；

图27为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的腕轴系的结构示意图；

图28为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的腕驱动的主视图；

图29为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的腕驱动的左视图。

图中：

1-底座；

2-腰轴系；

3-腰盘；

4-腰驱动；

5-大臂；

6-副臂；

7-肩驱动；

8-臂轴系；

9-缸座轴；

10-平衡缸；

11-缸头轴；

12-肘盘；

13-小臂；

14-肘驱动；

15-腕连杆；

16-腕盘；

17-腕轴系；

18-腕驱动。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的主视图；图2为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的俯视图；图3为本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人的左视图。如图1至图3所示，本发明中的模块化型谱式四轴工业机器人，包括：底座1、腰轴系2、腰盘3、腰驱动4、大臂5、副臂6、肩驱动7、臂轴系8、缸座轴9、平衡缸10、缸头轴11、肘盘12、小臂13、肘驱动14、腕连杆15、腕盘16、腕轴系17、腕驱动18等构成。底座1的下法兰连接机器人安装台面，底座1的上法兰经腰轴系2连接腰盘3，底座1的中心法兰经腰驱动4连接腰盘3；腰盘3的中心法兰连接腰驱动4，腰盘3的肩法兰经肩驱动7连接大臂5，腰盘3的后轴孔经缸座轴9连接平衡缸10，腰盘3的叉耳经臂轴系8连接副臂6；肘盘12的下叉耳经臂轴系8连接大臂5，肘盘12的后叉耳经臂轴系8连接副臂6，肘盘12的中心法兰经肘驱动14连接小臂13，肘盘12前端连接腕连杆15；腕盘16后叉耳经腕轴系17连接小臂13，腕盘16上端连接腕连杆15，腕盘16中心法兰连接腕驱动18，腕驱动18末端连接机械夹具。

进一步地，所述大臂5与副臂6等长度且平行安装，大臂5与副臂6的并联设置，有助于增强机器人的承载能力。

如图4至图29所示，本发明提供的模块化型谱式四轴工业机器人，模块化是指机器人的各组件之间相互独立，例如底座1、腰轴系2、腰盘3、腰驱动4、大臂5、副臂6、肩驱动7、臂轴系8、缸座轴9、平衡缸10、缸头轴11、肘盘12、小臂13、肘驱动14、腕连杆15、腕盘16、腕轴系17、腕驱动18均为独立成套、模块化的部件。这种模块化的设计有助于提高机器人的生产效率，缩短机器人的交付时间。

进一步地，型谱式是指在功能模块系列化的基础上构建的机器人的产品型谱，功能模块的系列化包括：大、中、小等载荷系列；例如设置：腰驱动4的大、中、小等载荷系列，肩驱动7的大、中、小等载荷系列，肘驱动14的大、中、小等载荷系列，腕驱动18的大、中、小等载荷系列。根据各种机械臂的长度可以设置多个长度系列，例如设置：大臂5的长、中、短等长度系列，副臂6的长、中、短等长度系列，小臂13的长、中、短等长度系列；以及腕连杆15的长、中、短等长度系列，平衡缸10的大、中、小等载荷系列等。采用型谱化可快速扩大机器人的市场覆盖面，并有效抑制研发成本。具体的，可以根据市场上对机器人体积、载荷的要求，设置不同组件之间的组合，有效地提高了工业机器人的适用性。

具体地，设置腰盘3和底座1为通配系列，可以适用于腰驱动4的大、中、小等载荷系列，所述的腰盘3和大臂5通配系列可以适用于肩驱动7的大、中、小等载荷系列。所述肘盘12和小臂13通配系列可以适用于肘驱动14大、中、小等载荷系列。所述腕盘16的通配系列可以适用于腕驱动18的大、中、小等载荷系列。所述腰盘3、肘盘12以及腕盘16的通配系列可以适用于大臂5的长、中、短等长度系列，可以适用于副臂6的长、中、短等长度系列，可以适用于小臂13的长、中、短等长度系列，可以适用于腕连杆15的长、中、短等长度系列。所述腰盘3可以适用于副臂6的长、中、短等长度系列，以及平衡缸10的大、中、小等载荷系列。这种通配式设计，提高了机器人的适用性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种模块化型谱式四轴工业机器人，其特征在于，包括：底座(1)、腰连接机构、大臂(5)、副臂(6)、肩驱动(7)、臂轴系(8)、平衡机构、肘连接机构、腕连接机构；其中：所述底座(1)通过多个法兰与腰连接机构紧固连接，所述大臂(5)经过肩驱动(7)与腰连接机构相连，所述副臂(6)通过臂轴系(8)与腰连接机构相连，所述大臂(5)、副臂(6)之间通过肘连接机构相连，所述小臂(13)的一端与肘连接机构相连，所述腕连接机构的一端与肘连接机构相连，所述腕连接机构的另一端与小臂(13)的另一端与相连，且所述腕连接机构上安装有机械夹具。

2.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述大臂(5)、副臂(6)等长且平行安装在腰连接机构上。

3.根据权利要求1所述的模块化型谱式四轴工业机器人，其特征在于，所述腰连接机构包括：腰轴系(2)、腰盘(3)、腰驱动(4)，所述底座(1)的上法兰通过腰轴系(2)与所述腰盘(3)连接，所述底座(1)的中心法兰通过腰驱动(4)与腰盘(3)连接；所述腰盘(3)的肩法兰通过肩驱动(7)与所述大臂(5)相连，且所述腰盘(3)还与所述平衡机构相连。

4.根据权利要求3所述的模块化型谱式四轴工业机器人，其特征在于，所述平衡机构包括：缸座轴(9)、平衡缸(10)、缸头轴(11)，所述腰盘(3)的后轴孔经所述缸座轴(9)与平衡缸(10)的一端相连，所述平衡缸(10)的另一端通过缸头轴(11)紧固连接在所述副臂(6)上。

5.根据权利要求1所述的模块化型谱式四轴工业机器人，其特征在于，所述肘连接机构包括：肘盘(12)和肘驱动(14)，所述肘盘(12)的下叉耳通过臂轴系(8)与所述大臂(5)相连，所述肘盘(12)的后叉耳通过臂轴系(8)与所述副臂(6)相连，所述肘盘(12)的中心法兰通过肘驱动(14)与所述小臂(13)相连，所述肘盘(12)的前端与所述腕连接机构相连。

6.根据权利要求5所述的模块化型谱式四轴工业机器人，其特征在于，所述腕连接机构包括：腕连杆(15)、腕盘(16)、腕轴系(17)、腕驱动(18)，所述腕连杆(15)与所述肘盘(12)的前端相连；所述腕盘(16)的后叉耳通过所述腕轴系(17)与所述小臂(13)相连；所述腕盘(16)的上端连接所述腕连杆(15)，所述腕盘(16)通过中心法兰与腕驱动(18)连接，且所述腕驱动(18)的末端安装有机械夹具。

7.根据权利要求1所述的模块化型谱式四轴工业机器人，其特征在于，所述底座(1)通过下法兰与机器人安装台面紧固连接。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的模块化型谱式四轴工业机器人，其特征在于，所述底座(1)、腰轴系(2)、腰盘(3)、腰驱动(4)、大臂(5)、副臂(6)、肩驱动(7)、臂轴系(8)、缸座轴(9)、平衡缸(10)、缸头轴(11)、肘盘(12)、小臂(13)、肘驱动(14)、腕连杆(15)、腕盘(16)、腕轴系(17)、腕驱动(18)均为独立的模块化器件。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的模块化型谱式四轴工业机器人，其特征在于，所述腰驱动(4)、肩驱动(7)、肘驱动(14)、腕驱动(18)、平衡缸(10)均设置有多个载荷系列，用于匹配不同的载荷需求。

10.根据权利要求9所述的模块化型谱式四轴工业机器人，其特征在于，与所述腰驱动(4)、肩驱动(7)、肘驱动(14)、腕驱动(18)、平衡缸(10)的载荷系列相对应的，所述大臂(5)、副臂(6)、小臂(13)、腕连杆(15)设置有多个长度系列。