CN108326840A - 平面多关节型机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明平面多关节型机器人,包括基座结构,至少一横臂,其特征在于:所述基座结构包括框架组件、固定在框架组件内的丝杆组件、与丝杆组件通过联轴器连接的基座电机、与丝杆组件平行设置在框架组件内的导向组件,所述框架组件包括上框架座、下框架座、连接上框架座与下框架座的工字型材;所述基座结构设置有上下滑动的滑动基座,滑动基座上安装有第一驱动装置,第一驱动装置的输出轴与第一横臂固定连接,第一横臂相对于输出轴所在的第一轴线转动。本发明设计Z轴带动大小臂及负载整体上下运动;Z轴采用电机直接带动滚珠丝杠来实现上下运动,使用滑块来承受结构弯矩,另外使用支撑工字梁来保证整个结构的刚度。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域,尤其涉及平面多关节型机器人。
背景技术
机器人及自动化装备有着广阔的应用市场,以机器人为例,机器人技术作为先进制造技术的典型代表,是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的重要的现代制造业自动化装备。平面关节机器人包括平面大小臂的转动以及Z轴方向的移动配合完成相应的动作。现在市面上的scara机器人采用的是Z轴的上下运动放置在小臂末端,这种设计方式使大小臂电机负载增加,同等负载的机器需要更大型号的电机及减速机来匹配,而且整体的刚性不足,使用范围存在一定的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种平面多关节型机器人,解决刚性和传动精度不足的问题。
为实现上述目的,本发明的技术方案是平面多关节型机器人,包括基座结构,至少一横臂,所述基座结构包括框架组件、固定在框架组件内的丝杆组件、与丝杆组件通过联轴器连接的基座驱动装置、与丝杆组件平行设置在框架组件内的导向组件,所述框架组件包括上框架座、下框架座、连接上框架座与下框架座的工字型材;所述基座结构设置有上下滑动的滑动基座,滑动基座上安装有第一驱动装置,第一驱动装置的输出轴与第一横臂固定连接,第一横臂相对于输出轴所在的第一轴线转动。
所述丝杆组件包括丝杆轴、与丝杆轴联接的丝杆螺母,丝杆轴上方与丝杆固定座通过轴承套接,丝杆固定座固定在工字型材一侧,丝杆轴下方与下框架座通过轴承套接。
所述导向组件包括与丝杆平行的滑轨、在滑轨上可滑动的滑块,所述滑块与滑动基座固定连接。
所述的滑动基座设置有容纳工字型材和导向组件的第一通孔,第一通孔一侧设置有容纳丝杆螺母的第二通孔,第二通孔与丝杆螺母为过盈配合;第一通孔的另一侧的第一侧壁上设置有用于连接滑动基座与导向组件滑块的若干固定孔;所述滑动基座在第一侧壁外延伸出支撑平台,支撑平台上固定有第一驱动装置且设置有容纳第一驱动装置输出轴的第三通孔。
上框架座包括固定工字型材的工字槽,工字槽底部设置有连接工字型材的固定孔;工字槽相邻设置有固定基座驱动装置的固定孔,固定孔分布在能够容纳基座驱动装置输出轴穿过的基座孔的周围。
下框架座设置有与上框架座对应的工字槽、容纳丝杆轴的丝杆轴孔,工字型材底部通过工字槽与下框架座连接,工字型材靠近丝杆组件一侧的底部侧壁通过角形块与下框架座上表面连接增稳。
第一横臂末端通过第二驱动装置连接有第二横臂。
所述工字型材分别与上框架座、下框架座通过螺丝固定或者一体压铸成型。
所述的驱动装置包括至少一个驱动电机。
所述的驱动装置还安装在驱动电机上的减速器。
本发明设计将Z轴的直线运动放置在基座结构上,Z轴带动大小臂及负载整体上下运动;Z轴采用电机直接带动高效率滚珠丝杠转动的形式来实现上下运动,使用滑块来承受结构弯矩,另外使用一根强壮的支撑工字梁来保证整个结构的刚度;细节方面的设计保证了丝杠与滑块的平行度,以及底座、电机支座和丝杠的垂直度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的平面多关节型机器人的结构示意图。
图2为图1中平面多关节型机器人的剖面结构示意图。
图3为本发明实施例提供的滑动基座的结构示意图。
图4为上框架座仰视视角的立体示意图。
图5为下框架座俯视视角的立体结构示意图。
附图标记包括:1-第一横臂、3-丝杆组件、4-基座驱动装置、5-导向组件、21-上框架座、22-下框架座、23-工字型材、2-滑动基座、11-第一驱动装置、31-丝杆轴、32-丝杆螺母、33-轴承、34-丝杆固定座、51-滑轨、52-滑块、24-第一通孔、25-第二通孔、26-支撑平台、27-第三通孔、28-角形块、29-联轴器、6-第二横臂、61-第二驱动装置、7-工字槽、8-固定孔、9-基座孔、10-丝杆轴孔。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,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。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-5所示,本实施方案的平面多关节型机器人,包括基座结构,至少一横臂,所述基座结构包括框架组件、固定在框架组件内的丝杆组件(3)、与丝杆组件(3)通过联轴器(29)连接的基座驱动装置(4)、与丝杆组件(3)平行设置在框架组件内的导向组件(5),所述框架组件包括上框架座(21)、下框架座(22)、连接上框架座(21)与下框架座(22)的工字型材(23);所述基座结构设置有上下滑动的滑动基座(2),滑动基座(2)上安装有第一驱动装置(11),第一驱动装置(11)的输出轴与第一横臂(1)固定连接,第一横臂(1)相对于输出轴所在的第一轴线转动。
第一种实施例,平面多关节型机器人,包括基座结构、第一横臂(1),所述基座结构包括框架组件、固定在框架组件内的丝杆组件(3)、与丝杆组件(3)通过联轴器(29)连接的基座驱动装置(4)、与丝杆组件(3)平行设置在框架组件内的导向组件(5);所述丝杆组件(3)设置在背离第一横臂(1)的框架组件一侧,所述导向组件(5)设置在靠近第一横臂(1)的框架组件一侧,所述框架组件包括上框架座(21)、下框架座(22)、连接上框架座(21)与下框架座(22)的工字型材(23);所述基座结构设置有上下滑动的滑动基座(2),滑动基座(2)上安装有第一驱动装置(11),第一驱动装置(11)的输出轴与第一横臂(1)固定连接,第一横臂(1)相对于输出轴所在的第一轴线转动。
本实施例中,所述丝杆组件(3)包括丝杆轴(31)、与丝杆轴(31)联接的丝杆螺母(32),丝杆轴(31)上方与丝杆固定座(34)通过轴承(33)套接,丝杆固定座(34)固定在工字型材(23)一侧,丝杆轴(31)下方与下框架座(22)通过轴承(33)套接。
优选地,所述导向组件(5)包括与丝杆平行的滑轨(51)、在滑轨(51)上可滑动的滑块(52),所述滑块(52)与滑动基座(2)固定连接。
优选地,所述的滑动基座(2)设置有容纳工字型材(23)和导向组件(5)的第一通孔(24),第一通孔(24)一侧设置有容纳丝杆螺母(32)的第二通孔(25),第二通孔(25)与丝杆螺母(32)为过盈配合;第一通孔(24)的另一侧的第一侧壁上设置有用于连接滑动基座(2)与导向组件(5)滑块(52)的若干固定孔(8);所述滑动基座(2)在第一侧壁外延伸出支撑平台(26),支撑平台(26)上固定有第一驱动装置(11)且设置有容纳第一驱动装置(11)输出轴的第三通孔(27)。
优选地,上框架座(21)包括固定工字型材(23)的工字槽(7),工字槽(7)底部设置有连接工字型材(23)的固定孔(8);工字槽(7)相邻设置有固定基座驱动装置的固定孔(8),固定孔(8)分布在能够容纳基座驱动装置输出轴穿过的基座孔(9)的周围。
优选地,下框架座(22)设置有与上框架座(21)对应的工字槽(7)、容纳丝杆轴(31)的丝杆轴孔(10),工字型材(23)底部通过工字槽(7)与下框架座(22)连接,工字型材(23)靠近丝杆组件(3)一侧的底部侧壁通过角形块(28)与下框架座(22)上表面连接增稳。
第二种实施例,平面多关节型机器人,包括基座结构、第一臂、第二臂,所述基座结构包括框架组件、固定在框架组件内的丝杆组件(3)、与丝杆组件(3)通过联轴器(29)连接的基座驱动装置(4)、与丝杆组件(3)平行设置在框架组件内的导向组件(5);所述丝杆组件(3)设置在背离第一横臂(1)的框架组件一侧,所述导向组件(5)设置在靠近第一横臂(1)的框架组件一侧,所述的第一横臂(1)末端连接有第二横臂(6)。所述框架组件包括上框架座(21)、下框架座(22)、连接上框架座(21)与下框架座(22)的工字型材(23);所述基座结构设置有上下滑动的滑动基座(2),滑动基座(2)上安装有第一驱动装置(11),第一驱动装置(11)的输出轴与第一横臂(1)固定连接,第一横臂(1)相对于输出轴所在的第一轴线转动。
以上实施例所述工字型材(23)分别与上框架座(21)、下框架座(22)通过螺丝固定或者一体压铸成型。
本发明设计将Z轴的直线运动放置在基座结构上,Z轴带动大小臂及负载整体上下运动;Z轴采用电机直接带动高效率滚珠丝杠转动的形式来实现上下运动,使用滑块(52)来承受结构弯矩,另外使用一根强壮的支撑工字梁来保证整个结构的刚度;细节方面的设计保证了丝杠与滑块(52)的平行度,以及底座、电机支座和丝杠的垂直度。
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,凡在本发明的思想和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.平面多关节型机器人,包括基座结构,至少一横臂,其特征在于:所述基座结构包括框架组件、固定在框架组件内的丝杆组件、与丝杆组件通过联轴器连接的基座电机、与丝杆组件平行设置在框架组件内的导向组件,所述框架组件包括上框架座、下框架座、连接上框架座与下框架座的工字型材;所述基座结构设置有上下滑动的滑动基座,滑动基座上安装有第一驱动装置,第一驱动装置的输出轴与第一横臂固定连接,第一横臂相对于输出轴所在的第一轴线转动。
2.根据权利要求1所述的平面多关节型机器人,其特征在于:所述丝杆组件包括丝杆轴、与丝杆轴联接的丝杆螺母,丝杆轴上方与丝杆固定座通过轴承套接,丝杆固定座固定在工字型材一侧,丝杆轴下方与下框架座通过轴承套接。
3.根据权利要求2所述的平面多关节型机器人,其特征在于:所述导向组件包括与丝杆平行的滑轨、在滑轨上可滑动的滑块,所述滑块与滑动基座固定连接。
4.根据权利要求3所述的平面多关节型机器人,其特征在于:所述的滑动基座设置有容纳工字型材和导向组件的第一通孔,第一通孔一侧设置有容纳丝杆螺母的第二通孔,第二通孔与丝杆螺母为过盈配合;第一通孔的另一侧的第一侧壁上设置有用于连接滑动基座与导向组件滑块的若干固定孔;所述滑动基座在第一侧壁外延伸出支撑平台,支撑平台上固定有第一驱动装置且设置有容纳第一驱动装置输出轴的第三通孔。
5.根据权利要求1所述的平面多关节型机器人,其特征在于:上框架座包括固定工字型材的工字槽、容纳丝杆轴的丝杆轴孔,工字槽底部设置有连接工字型材的固定孔;工字槽相邻设置有固定基座驱动装置的固定孔,固定孔分布在能够容纳基座电机输出轴穿过的基座孔的周围。
6.根据权利要求5所述的平面多关节型机器人,其特征在于:下框架座设置有与上框架座对应的工字槽,工字型材底部通过工字槽与下框架座连接,工字型材靠近丝杆组件一侧的底部侧壁通过角形块与下框架座上表面连接增稳。
7.根据权利要求1所述的平面多关节型机器人,其特征在于:第一横臂末端通过第二驱动装置连接有第二横臂。
8.根据权利要求1-7任一所述的平面多关节型机器人,其特征在于:所述工字型材分别与上框架座、下框架座通过螺丝固定或者一体压铸成型。
9.根据权利要求1-7任一所述的平面多关节型机器人,其特征在于:所述的驱动装置包括至少一个驱动电机。
10.根据权利要求1-7任一所述的平面多关节型机器人,其特征在于:所述的驱动装置还安装在驱动电机上的减速器。
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