CN108297072A - 一种四轴冲压机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种四轴冲压机器人，包括底座、轴座一、轴座二、伺服电机一、伺服电机二、轴臂一、轴臂二、伺服电机三、四轴固件和伺服电机四，所述轴座一固定连接在底座的顶部，所述轴座二转动连接在轴座一顶部，所述伺服电机一固定连接在轴座二的顶部，所述伺服电机二固定连接在轴座二的正面，所述轴臂一的下端与轴座二的背面转动连接，所述轴臂二的一端与轴臂一的上端转动连接，所述伺服电机三固定连接在轴臂二的正面，所述四轴固件转动连接在轴臂二的另一端。本发明，通过上述等结构之间的配合，对四轴码垛机器人中与机械爪的连接件进行了改进，使其可对机械爪可进行六个自由度方向的调整，并且其调整精度比较高。
Description
技术领域
本发明涉及码垛机器人技术领域，特别涉及一种四轴冲压机器人。
背景技术
随着工业的发展，工业机器人逐渐代替传统人工，工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。常用的工业机器人中有具有四轴或六轴的码垛机器人，是机械与计算机程序有机结合的产物。为现代生产提供了更高的生产效率。码垛机器在码垛行业有着相当广泛的应用。码垛机器人大大节省了劳动力，节省空间。码垛机器人运作灵活精准、快速高效、稳定性高，作业效率高。但传统的四轴或六轴码垛机器人中与机械爪的连接一般都采用固定螺栓直接将机械爪与码垛机器人前方的转动臂进行连接，其由于四轴或六轴码垛机器人在使用过程中各个轴臂之间的转动存在一定的误差，进而导致机械爪进行爪取与放下物品时精准度不高。如中国专利CN105796297A公开的一种基于冗余并联机构的自动化腋窝揉压器，该方案采用四自由度对称冗余并联机构，且其采用2-UPS-2-RPS的并联机构形式，其能实现沿X轴和Z轴移动以及绕X轴和绕Y轴的转动共四个自由度方向的运动，且四个自由度均独立，通过四个自由度也可以协调工作，使的动平台轨迹沿预定空间的曲线运动，运动平稳，运动灵活。但由于该方案主要适用于按摩的领域，对各个连接件运动中存在的摩擦阻力不计过多的考虑，并且该方案只达到了四个自由度方向的调整，其调整角度不够多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种四轴冲压机器人，具备了对四轴码垛机器人中与机械爪的连接件进行了改进，使其可对机械爪可进行六个自由度方向的调整，并且其调整精度比较高的优点，解决了传统的四轴或六轴码垛机器人中与机械爪的连接一般都采用固定螺栓直接将机械爪与码垛机器人前方的转动臂进行连接，其由于四轴或六轴码垛机器人在使用过程中各个轴臂之间的转动存在一定的误差，进而导致机械爪进行爪取与放下物品时精准度不高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种四轴冲压机器人，包括底座、轴座一、轴座二、伺服电机一、伺服电机二、轴臂一、轴臂二、伺服电机三、四轴固件和伺服电机四，所述轴座一固定连接在底座的顶部，所述轴座二转动连接在轴座一顶部，所述伺服电机一固定连接在轴座二的顶部，所述伺服电机二固定连接在轴座二的正面，所述轴臂一的下端与轴座二的背面转动连接，所述轴臂二的一端与轴臂一的上端转动连接，所述伺服电机三固定连接在轴臂二的正面，所述四轴固件转动连接在轴臂二的另一端，所述伺服电机四固定连接在四轴固件的顶部，所述四轴固件的底部固定连接有机械爪连接件。
所述机械爪连接件包括上固定台和下活动台，所述上固定台的下表面固定连接有虎克铰链固定底座，所述虎克铰链固定底座的座内固定连接有虎克铰链主轴，所述虎克铰链主轴通过其轴臂转动连接有的十字轴固定连接有虎克铰链次轴，所述虎克铰链次轴的底部固定连接有电动推杆，所述电动推杆导套的底部与推杆的底部分别固定连接有挡环一和挡环二，所述挡环一与挡环二之间固定连接有缓冲弹簧，并且缓冲弹簧套接在电动推杆推杆的杆臂上，所述挡环二的下表面固定连接有球铰链，所述球铰链的底部与下活动台的上表面固定连接。
优选的，所述球铰链包括球壳和球销，所述球壳的壳内固定连接有衬套。
优选的，所述衬套包括套筒，所述套筒的筒内开设有球窝，所述球销下端的球体活动连接在球窝内。
优选的，所述套筒靠近其底部的筒臂固定连接有卡接环，所述球壳靠近其底部的壳内内壁开设有卡接凹圈，所述卡接环通过卡接凹圈与球壳卡接。
优选的，所述套筒靠近其底部的筒内内壁固定连接有加强筋，所述加强筋的数量为六个，且六个加强筋的上表面共同形成一圆弧凹面，所述六个加强筋通过圆弧凹面与球销下端的球体活动连接。
优选的，所述球壳的壳臂与球销外壁之间通过卡紧圈固定连接有防尘罩。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
一、本发明通过设置的上固定台与下活动台，上固定台通过减速电机四与四轴固件固定连接，而下活动台与气爪或其他机械爪进行连接，通过设置的虎克铰链固定底座、虎克铰链主轴、十字轴和虎克铰链次轴构成整个虎克铰链的主要组成部分，虎克铰链用于运动过程两轴力的传递，且具有一定的支撑作用。其结构通常采用在十字轴的四端安装滚动轴承，通过虎克铰链固定底座上的压盖消除轴承轴向间隙，而虎克铰链其精度高、无间隙、旋转范围大、结构紧凑，通过启动相应的电动推杆，实现了下活动台六个自由度方向的自由调整，从而实现了与机械爪连接件相连接机械爪局部微小尺寸的调整，使得爪取或者放下时的精准度更高，通过设置的挡环一、挡环二和缓冲弹簧，利用缓冲弹簧的缓冲弹性力，增加了电动推杆推杆伸缩过程中的平稳性，从而提高了本装置的运动性能，通过设置的球铰链，球铰链与虎克铰链的配合，实现了在启动相应的电动推杆时，其球铰链与虎克铰链发生相对运动，从而使得下活动台可进行六个自由度方向的自由调整。
二、本发明通过设置的球壳、球销、衬套、套筒和卡接环，通过将卡接环卡接在卡接凹槽内，从而在球销下端的球体发生转动时可有效防止套筒随球销转动而在球壳壳内转动，降低整个衬套装置和球壳壳内内壁的磨损，进而减少了该球铰链的使用过程中的摩擦阻力，使得上述中对机械爪的局部微小尺寸调整更加平稳，通过设置的六个加强筋，一方面可减轻衬套的重量，另一方面在提高衬套强度的同时，还可在压装时有效保护球销，提高了球销的使用寿命，通过设置的防尘罩，对球销与球壳之间的连接口起到防尘密封的作用。
三，本发明采用6-SPS的Stewart并联机构，与串联机构相比刚度大，结构稳定，承载能力强且微动精度高，Stewart并联机构在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动柔性好、运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，将Stewart并联机构应用到本发明中，可带动码垛机械机械爪在空间内的柔性微小运动，Stewart并联机构主要用于对本发明进行码垛作业时的局部微小尺寸的调整。
综上所述，对四轴码垛机器人中与机械爪的连接件进行了改进，使其可对机械爪可进行六个自由度方向的调整，并且其调整精度比较高，解决了传统的四轴或六轴码垛机器人中与机械爪的连接一般都采用固定螺栓直接将机械爪与码垛机器人前方的转动臂进行连接，其由于四轴或六轴码垛机器人在使用过程中各个轴臂之间的转动存在一定的误差，进而导致机械爪进行爪取与放下物品时精准度不高的问题。
附图说明
图1为本发明一种四轴冲压机器人的结构示意图。
图2为本发明中机械爪连接件结构的正面示意图。
图3为本发明中上固定台结构的底部俯视图。
图4为本发明中其中一对电动推杆正面结构细节图。
图5为本发明中球铰链结构的正面剖视图。
图6为本发明中衬套结构的翻转180度后结构的正面示意图。
图中：1-底座、2-轴座一、3-轴座二、4-伺服电机一、5-伺服电机二、6-轴臂一、7-轴臂二、8-伺服电机三、9-四轴固件、10-伺服电机四、11-机械爪连接件、12-上固定台、13-下活动台、14-虎克铰链固定底座、15-虎克铰链主轴、16-虎克铰链次轴、17-电动推杆、18-挡环一、19-挡环二、20-缓冲弹簧、21-球铰链、22-球壳、23-球销、24-衬套、25-套筒、26-卡接环、27-加强筋、28-防尘罩。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种四轴冲压机器人，包括底座1、轴座一2、轴座二3、伺服电机一4、伺服电机二5、轴臂一6、轴臂二7、伺服电机三8、四轴固件9和伺服电机四10，轴座一2固定连接在底座1的顶部，底座1的设置，可将本装置固定在某一工作平面，轴座一2的侧面固定安装有过滤调压阀，压缩空气过滤器减压阀采用滚动式膜片，当输入端压力波动时，减压阀膜片自动作出调整，使压力平稳的输出，保证压力稳定，当安装气爪等机械爪时便于操作和控制，轴座二3转动连接在轴座一2顶部，一轴座2的顶部固定安装有减速机一，轴座一2通过减速机一与二轴座3转动连接，轴座二3为一个包含减速机一安装槽、减速机二安装槽和拉杆连接支耳的整体，伺服电机一4固定连接在轴座二3的顶部，伺服电机一4的输出轴与减速机一的输入轴固定连接，伺服电机二5固定连接在轴座二3的正面，轴座二3的背面固定安装有减速机二，伺服电机二5的输出轴贯穿轴座二3与减速机二的输入轴固定连接，轴臂一6的下端与轴座二3的背面转动连接，轴座二3通过减速机二与轴臂一6转动连接，轴臂二7的一端与轴臂一6的上端转动连接，轴臂二7的顶部固定连接有安装板，安装板的顶部固定连接有汇流板，汇流板的顶部固定连接有电磁阀，安装板的侧面固定连接有压力开关和真空发生器，在机械爪连接件11上安装气爪后，通过上述装置能够对气爪的运作进行更好的控制，伺服电机三8固定连接在轴臂二7的正面，四轴固件9转动连接在轴臂二7的另一端，轴臂二7的背面固定安装有减速机三，伺服电机三8的输出轴通过二轴臂7与减速机三的输入轴固定连接，伺服电机四10固定连接在四轴固件9的顶部，四轴固件9的底部固定安装有减速机四，伺服电机四10的输出轴通过四轴固件9与减速机四的输入轴固定连接，四轴固件9的底部固定连接有机械爪连接件11，四轴固件9通过减速机四与机械爪连接件11固定连接，机械爪连接件11的底部可安装气爪或其他机械爪，第四伺服电机15的输出轴通过四轴固件9与第四减速机的输入轴固定连接。通过伺服电机一4、伺服电机二5、伺服电机三8和伺服电机四10配合减速机一、减速机二、减速机三和减速电机四分别驱动轴座二3、轴臂一6、轴臂二7和机械爪连接件11，实现了四轴驱动。
请参阅图2至图6，机械爪连接件11包括上固定台12和下活动台13，上固定台12通过减速电机四与四轴固件9固定连接，而下活动台13与气爪或其他机械爪进行连接，上固定台12的下表面固定连接有虎克铰链固定底座14，虎克铰链固定底座14的座内固定连接有虎克铰链主轴15，虎克铰链主轴15通过其轴臂转动连接有的十字轴固定连接有虎克铰链次轴16，虎克铰链固定底座14、虎克铰链主轴15、十字轴和虎克铰链次轴16构成整个虎克铰链的主要组成部分，虎克铰链用于运动过程两轴力的传递，且具有一定的支撑作用。其结构通常采用在十字轴的四端安装滚动轴承，通过虎克铰链固定底座14上的压盖消除轴承轴向间隙，而虎克铰链其精度高、无间隙、旋转范围大、结构紧凑，虎克铰链次轴16的底部固定连接有电动推杆17，通过启动相应的电动推杆17，实现了下活动台13六个自由度方向的自由调整，从而实现了与机械爪连接件11相连接机械爪的局部微小尺寸的调整，使得爪取或者放下时的精准度更高，电动推杆17导套的底部与推杆的底部分别固定连接有挡环一18和挡环二19，挡环一18与挡环二19的设置，为了方便在电动推杆17的推杆伸缩时，能够对缓冲弹簧20进行拉伸或者压缩的作用，电动推杆17挡环一18与挡环二19之间固定连接有缓冲弹簧20，并且缓冲弹簧20套接在电动推杆17推杆的杆臂上，利用缓冲弹簧20的缓冲弹性力，增加了电动推杆17推杆伸缩过程中的平稳性，从而提高了本装置的运动性能，挡环二19的下表面固定连接有球铰链21，球铰链21与虎克铰链的配合，实现了在启动相应的电动推杆17时，其球铰链21与虎克铰链发生相对运动，从而使得下活动台13可进行六个自由度方向的自由调整，球铰链21的底部与下活动台13的上表面固定连接，球铰链21包括球壳22和球销23，球壳22的壳内固定连接有衬套24，衬套24包括套筒25，套筒25的筒内开设有球窝，球销23下端的球体活动连接在球窝内，球销23下端的球体通过在球窝内转动，实现了球销23角度自由转动的效果，套筒25靠近其底部的筒臂固定连接有卡接环26，球壳22靠近其底部的壳内内壁开设有卡接凹圈，卡接环26通过卡接凹圈与球壳22卡接，通过将卡接环26卡接在卡接凹槽内，从而在球销23下端的球体发生转动时可有效防止套筒25随球销23转动而在球壳22壳内转动，降低整个衬套24装置和球壳22壳内内壁的磨损，进而减少了该球铰链21的使用过程中的摩擦阻力，使得上述中对机械爪的局部微小尺寸调整更加平稳，套筒25靠近其底部的筒内内壁固定连接有加强筋27，加强筋27的数量为六个，且六个加强筋27的上表面共同形成一圆弧凹面，六个加强筋27通过圆弧凹面与球销23下端的球体活动连接，通过六个加强筋27的设置，一方面可减轻衬套24的重量，另一方面在提高衬套24强度的同时，还可在压装时有效保护球销23，提高了球销23的使用寿命，球壳22的壳臂与球销23外壁之间通过卡紧圈固定连接有防尘罩28，防尘罩28的设置，对球销23与球壳22之间的连接口起到防尘密封的作用。
综上所述，对四轴码垛机器人中与机械爪的连接件进行了改进，使其可对机械爪可进行六个自由度方向的调整，并且其调整精度比较高，解决了传统的四轴或六轴码垛机器人中与机械爪的连接一般都采用固定螺栓直接将机械爪与码垛机器人前方的转动臂进行连接，其由于四轴或六轴码垛机器人在使用过程中各个轴臂之间的转动存在一定的误差，进而导致机械爪进行爪取与放下物品时精准度不高的问题。
工作原理：该四轴冲压机器人在使用时，将所使用的机械爪连接在下活动台13的底部，通过启动相应的电动推杆17，实现了下活动台13六个自由度方向的自由调整，从而实现了与机械爪连接件11相连接机械爪的局部微小尺寸调整，使得爪取或者放下时的精准度更高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种四轴冲压机器人，其特征在于：包括底座、轴座一、轴座二、伺服电机一（4）、伺服电机二、轴臂一、轴臂二、伺服电机三、四轴固件和伺服电机四，所述轴座一固定连接在底座的顶部，所述轴座二转动连接在轴座一顶部，所述伺服电机一固定连接在轴座二的顶部，所述伺服电机二固定连接在轴座二的正面，所述轴臂一的下端与轴座二的背面转动连接，所述轴臂二的一端与轴臂一的上端转动连接，所述伺服电机三固定连接在轴臂二的正面，所述四轴固件转动连接在轴臂二的另一端，所述伺服电机四固定连接在四轴固件的顶部，其特征在于：所述四轴固件的底部固定连接有机械爪连接件；
所述机械爪连接件包括上固定台和下活动台，所述上固定台的下表面固定连接有虎克铰链固定底座所述虎克铰链固定底座的座内固定连接有虎克铰链主轴，所述虎克铰链主轴通过其轴臂转动连接有的十字轴固定连接有虎克铰链次轴，所述虎克铰链次轴的底部固定连接有电动推杆，所述电动推杆导套的底部与推杆的底部分别固定连接有挡环一和挡环二，所述挡环一与挡环二之间固定连接有缓冲弹簧，并且缓冲弹簧套接在电动推杆的杆臂上，所述挡环二的下表面固定连接有球铰链，所述球铰链的底部与下活动台的上表面固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种四轴冲压机器人，其特征在于：所述球铰链包括球壳和球销，所述球壳的壳内固定连接有衬套。
3.根据权利要求2所述的一种四轴冲压机器人，其特征在于：所述衬套包括套筒，所述套筒的筒内开设有球窝，所述球销下端的球体活动连接在球窝内。
4.根据权利要求3所述的一种四轴冲压机器人，其特征在于：所述套筒靠近其底部的筒臂固定连接有卡接环，所述球壳靠近其底部的壳内内壁开设有卡接凹圈，所述卡接环通过卡接凹圈与球壳卡接。
5.根据权利要求4所述的一种四轴冲压机器人，其特征在于：所述套筒靠近其底部的筒内内壁固定连接有加强筋，所述加强筋的数量为六个，且六个加强筋的上表面共同形成一圆弧凹面，所述六个加强筋通过圆弧凹面与球销下端的球体活动连接。
6.根据权利要求5所述的一种四轴冲压机器人，其特征在于：所述球壳的壳臂与球销外壁之间通过卡紧圈固定连接有防尘罩。
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