CN108705561A

CN108705561A - 一种四自由度轻载工业机器人

Info

Publication number: CN108705561A
Application number: CN201810816141.9A
Authority: CN
Inventors: 周建辉; 游玮; 张帷; 肖永强; 柳贺; 张宏强; 刘志虎; 张建利; 张梦军; 徐亮; 张振; 吴书安
Original assignee: Eft Intelligent Equipment Ltd By Share Ltd
Current assignee: Eft Intelligent Equipment Ltd By Share Ltd
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2018-07-24
Publication date: 2018-10-26

Abstract

本发明涉及一种四自由度轻载工业机器人，包括底座部分以及小臂部分，小臂部分包括小臂、三轴电机、线束；小臂内部中空，三轴电机连接于小臂右端；线束在小臂腔内走线；小臂部分左侧设有手腕部分，小臂部分上方设有将手腕部分与小臂部分相连的连杆组件；手腕部分底部安装有末端法兰；末端法兰连接有四轴电机。本发明极大的方便了机器人的自身走线和外围走线，减小了小臂末端的转动惯量，提高了机器人的稳定性，保证了机器人末端法兰在机器人的有效运动范围内始终保持水平，有效地保护了电缆及应用走线，方便使用。

Description

一种四自由度轻载工业机器人

技术领域

本发明涉及一种工业机器人，具体的说是一种四自由度轻载工业机器人。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的能自动执行工作、靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种多关节机械手或多自由度的机器装置，其被广泛的应用在汽车、电子电气、家用电器、食品、化工及物流等各个领域，从事喷涂、焊接、装配、搬运、码垛及上下料等各种工作。

目前我国人口红利在逐渐下降，企业用工成本不断上涨，工业机器人正逐步进入各大工厂以替代越来越昂贵的劳动力，同时工业机器人更可替代人工在喷涂、焊接、装配、搬运、码垛、上下料等有害及高强度工作环境中工作，并可与数控超精密机床等工作母机结合生产，不仅降低了企业生产成本、提高了生产效率，而且产品品质及稳定性得到了大步提升。

在中国申请号为CN103753602A的发明专利中公开了一种低负载工业机器人中空小臂和腕部结构中，其手臂上所装载的零部件较多，导致负载较重，结构空间难以布线。此外其腕部在实际使用中，难以控制其末端法兰保持平行，这导致其在搬运瓶装产品时，容易因搬运不稳而导致液体从瓶中洒落。

发明内容

本发明提供一种四自由度轻载工业机器人，目的是减少机器人的传动结构，提高机器人传动精度，方便机器人的自身走线和外围走线，降低机器人的生产成本。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种四自由度轻载工业机器人，包括底座部分以及小臂部分，小臂部分包括小臂、三轴电机、线束；小臂内部中空，三轴电机连接于小臂右端；线束在小臂腔内走线；小臂部分左侧设有手腕部分，小臂部分上方设有将手腕部分与小臂部分相连的连杆组件；手腕部分底部安装有末端法兰；末端法兰连接有四轴电机。

底座部分上安装有转座部分；转座部分连接有一轴电机；转座部分上安装有大臂部分；大臂部分连接有二轴电机。

小臂上安装有预留安装凸台以及管气连接板；管气连接板上安装有气管接口及信号线接口；小臂上端设有进线口、出线口；小臂在进线口处安装有进线夹线块，小臂在出线口处安装有出线夹线块；小臂上还安装有限位装置以及小臂转轴部分。

连杆组件包括三角连接杆以及与转座部分通过螺栓连接的连杆连接座；连杆连接座连接有连杆连接转轴Ⅰ；三角连接杆分别连接有连杆连接转轴Ⅱ、连杆连接转轴Ⅳ以及连杆连接转轴Ⅲ；连杆连接转轴Ⅲ与大臂部分连接；所述转轴Ⅰ与连杆连接转轴Ⅱ之间设有将二者相连的连杆Ⅰ；手腕部分连接有连杆连接转轴Ⅴ；连杆连接转轴Ⅴ与连杆连接转轴Ⅳ之间设有将二者相连的连杆Ⅱ。

连杆Ⅰ与转轴Ⅰ之间、连杆Ⅰ与连杆连接转轴Ⅱ之间均通过关节球轴承相连；连杆Ⅱ与连杆连接转轴Ⅴ之间、连杆Ⅱ与杆连接转轴Ⅳ之间均通过关节球轴承相连。

线束部分经由底座内腔至小臂中空内腔合理布线并利用安装在大臂部分上的定制骑马夹固定；底座内部安装有盘绕线束部分的弹簧保护套，防止线束在移动时摩擦受损，有效的保护了线束。

本发明的有益效果是：

1、本发明减轻了小臂的质量，极大的方便了机器人的自身走线和外围走线。

2、小臂部分、手腕结构经过轻量化处理，减小了小臂末端的转动惯量，提高了机器人的稳定性。减小了自身重量、提高了结构刚度、降低了机器人的制造成本。

3、通过双平行四边形连杆机构的几何设计，保证了机器人末端法兰在机器人的有效运动范围内始终保持水平。

4、小臂内部的中空走线以及夹线块的设置，有效地保护了电缆及应用走线，方便使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明在主视方向上的总装部分结构示意图；

图2是小臂部分的结构示意图；

图3是本发明在后视方向上的立体结构示意图；

图4是本发明的线束部分安装示意图。

上述图1至图4中标记为：

1、底座部分；2、转座部分；3、一轴电机；4、二轴电机；5、大臂部分；6、三轴电机；7、小臂部分；8、末端法兰；9、手腕部分；10、四轴电机；11、线束；12、连杆组件；13、三轴零标；14、二轴零标；15、一轴零标；16、小臂；17、管气接口安装板；18、气管接口；19、信号线接口；20、转轴部分；21、限位装置；22、出线夹线块；23、预留安装凸台；24、进线夹线块；25、三轴减速机；26、连杆连接座；27、连杆连接转轴Ⅰ；28、关节球轴承；29、连杆Ⅰ；30、连杆连接转轴Ⅱ；31、连杆连接转轴Ⅲ；32、三角连接杆；33、连杆连接转轴Ⅳ；34、连杆Ⅱ；35、连杆连接转轴Ⅴ；36、弹簧保护套；37、定制骑马夹。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面将结合实施例中的附图，对本发明进行更清楚、更完整的阐述，当然所描述的实施例只是本发明的一部分而非全部，基于本实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动性的前提下所获得的其他的实施例，均在本发明的保护范围内。

如图1所示，本发明为一种四自由度轻载工业机器人，包括底座部分1以及小臂部分7，它是整个机器人的基座，支撑整个机器人的重量，要求要有较高的刚性和稳定性。底座部分1上安装有转座部分2；转座部分2连接有一轴电机3；转座部分2是整个机器人的一轴输出端部分，转座的整体设计，增加了转座的传动刚度，转座部分2在一轴电机3的驱动下，绕轴线A旋转从而带动整个机器人旋转。转座部分2上安装有大臂部分5；大臂部分5连接有二轴电机4；大臂部分5上端支撑小臂部分7，大臂部分5属于机器人二轴，大臂部分5在二轴电机4的驱动下，绕轴线B旋转，从而摆动一定角度。

机器人的小臂部分7为中空结构，小臂部分7包括小臂16、三轴电机6、线束11；小臂16内部中空，三轴电机6连接于小臂16右端；线束11在小臂16腔内走线，小臂部分7在三轴电机6的驱动下，绕轴线C旋转，从而摆动一定角度；小臂部分7左侧设有手腕部分9，小臂部分7上方设有将手腕部分9与小臂部分7相连的连杆组件；手腕部分9底部安装有末端法兰8；末端法兰8连接有四轴电机10；手腕部分9在连杆组件的作用下，绕轴线E旋转且使末端法兰8始终保持水平；末端法兰8在四轴电机10的驱动下，绕轴线D旋转；各轴线均有零标位置的划线刻度的校准装置以方便使用，譬如在图1中，在轴线A、轴线B以及轴线C附近分别对应设置了一轴零标15、二轴零标14以及三轴零标13；而轴线A、轴线B、轴线C以及轴线D均通过相应的电机驱动减速机装置25进行减速驱动。

如图2所示，三轴电机6与减速机装置25连接进行减速驱动并绕轴线C旋转；小臂16为中空结构，线束11及应用线在其内部走线，方便并有效地保护了电缆；小臂16上安装有预留安装凸台23以及管气连接板17；管气连接板17上安装有气管接口18及信号线接口19，方便后期客户的安装与使用；小臂16上端设有进线口、出线口，并在进线口处安装有进线夹线块24、在出线口处安装有出线夹线块22；两种夹线块对线束11进行固定，有效地保护了电缆及后续使用安全；小臂16上还安装有限位装置21以及小臂转轴部分20，限位装置21对手腕部分9绕轴线E的转动进行限位；小臂转轴部分20支撑手腕部分9绕轴线E旋转。

如图3所示，手腕部分9、小臂部分7、底座部分1三者之间设有将三者相连的连杆组件12。

连杆组件包括平行四边形Ⅰ构件和平行四边形Ⅱ构件；所述平行四边形Ⅰ构件和平行四边形Ⅱ构件共同包括三角连接杆32；连杆连接转轴Ⅳ33以及连杆连接转轴Ⅲ31；连杆连接转轴Ⅲ31与大臂部分5连接。

所述平行四边形Ⅰ构件还包括转座部分2连接的连杆连接座26；连杆连接座26连接有连杆连接转轴Ⅰ27；三角连接杆32分别连接有连杆连接转轴Ⅱ30、所述转轴Ⅰ27与连杆连接转轴Ⅱ30之间设有将二者相连的连杆Ⅰ29。

连杆Ⅰ29与转轴Ⅰ27之间、连杆Ⅰ29与连杆连接转轴Ⅱ30之间均通过关节球轴承28相连；

所述平行四边形Ⅱ构件还包括与手腕部分9连接的连杆连接转轴Ⅴ35；连杆连接转轴Ⅴ35与连杆连接转轴Ⅳ33之间设有将二者相连的连杆Ⅱ34。

连杆Ⅱ34与连杆连接转轴Ⅴ35之间、连杆Ⅱ34与杆连接转轴Ⅳ33之间均通过关节球轴承28相连。

轴线F、轴线B、轴线C与轴线G构成平行四边形Ⅰ，轴线C、轴线E、轴线J和轴线H构成平行四边形Ⅱ；上述双平行四边形连杆构件，通过几何设计，保证了机器人末端法兰在机器人的有效运动范围内始终保持水平。

如图4所示，线束部分11经由底座1内腔至小臂16中空内腔合理布线并利用安装在大臂部分5上的定制骑马夹37固定；底座1内部安装有盘绕线束部分11的弹簧保护套36，防止线束在移动时摩擦受损，有效的保护了线束。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种四自由度轻载工业机器人，包括底座部分(1)，底座部分(1)上安装有转座部分(2)；转座部分(2)上安装有大臂部分(5)；大臂部分(5)上装有小臂部分(7)，小臂部分(7)包括小臂(16)、三轴电机(6)、线束(11)；小臂部分(7)左侧设有手腕部分(9)；手腕部分(9)底部安装有末端法兰(8)；小臂(16)上端设有进线口、出线口；

其特征在于：

小臂(16)在进线口处安装有进线夹线块(24)，小臂(16)在出线口处安装有出线夹线块(22)；小臂(16)上还安装有限位装置(21)以及小臂转轴部分(20)；小臂(16)内部中空；线束(11)在小臂(16)腔内走线；

线束部分(11)经由底座(1)内腔至小臂(16)中空腔内布线，大臂部分(5)上安装有线束部分(11)固定的定制骑马夹(37)；底座(1)内部安装有将线束部分(11)盘绕安装的弹簧保护套(36)。

2.根据权利要求1所述的一种四自由度轻载工业机器人，其特征在于：三轴电机(6)连接于小臂(16)右端。

3.根据权利要求1所述的一种四自由度轻载工业机器人，其特征在于：转座部分(2)连接有一轴电机(3)；大臂部分(5)连接有二轴电机(4)；末端法兰(8)连接有四轴电机(10)。

4.根据权利要求1所述的一种四自由度轻载工业机器人，其特征在于：小臂(16)上安装有预留安装凸台(23)以及管气连接板(17)；管气连接板(17)上安装有气管接口(18)及信号线接口(19)。

5.根据权利要求1所述的一种四自由度轻载工业机器人，其特征在于：手腕部分(9)、小臂部分(7)、底座部分(1)三者之间设有将三者相连的连杆组件(12)。

6.根据权利要求5所述的一种四自由度轻载工业机器人，其特征在于：连杆组件包括平行四边形Ⅰ构件和平行四边形Ⅱ构件；平行四边形Ⅰ构件、平行四边形Ⅱ构件共同包括三角连接杆(32)；连杆连接转轴Ⅳ(33)以及连杆连接转轴Ⅲ(31)；连杆连接转轴Ⅲ(31)与大臂部分(5)连接。

7.根据权利要求6所述的一种四自由度轻载工业机器人，其特征在于：所述平行四边形Ⅰ构件还包括转座部分(2)连接的连杆连接座(26)；连杆连接座(26)连接有连杆连接转轴Ⅰ(27)；三角连接杆(32)分别连接有连杆连接转轴Ⅱ(30)、所述转轴Ⅰ(27)与连杆连接转轴Ⅱ(30)之间设有将二者相连的连杆Ⅰ(29)。

8.根据权利要求7所述的一种四自由度轻载工业机器人，其特征在于：连杆Ⅰ(29)与转轴Ⅰ(27)之间、连杆Ⅰ(29)与连杆连接转轴Ⅱ(30)之间均通过关节球轴承(28)相连。

9.根据权利要求6所述的一种四自由度轻载工业机器人，其特征在于：所述平行四边形Ⅱ构件还包括与手腕部分(9)连接的连杆连接转轴Ⅴ(35)；连杆连接转轴Ⅴ(35)与连杆连接转轴Ⅳ(33)之间设有将二者相连的连杆Ⅱ(34)。

10.根据权利要求9所述的一种四自由度轻载工业机器人，其特征在于：连杆Ⅱ(34)与连杆连接转轴Ⅴ(35)之间、连杆Ⅱ(34)与杆连接转轴Ⅳ(33)之间均通过关节球轴承(28)相连。