CN109291039A - 一种四关节平面机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种四关节平面机器人，包括第一关节部、第二关节部、第三关节部、第四关节部，第一关节部包括底座，底座的前端设有滚珠丝杠、后端设有对称布置的辅助固定柱，底座的外壁上设有塑料拖链；第二关节部包括升降座、中空减速机和电机，升降座的一端贯穿滚珠丝杠且安装于滚珠丝杠的丝杠螺母，升降座的另一端贯穿辅助固定柱，中空减速机上安装有输出带轮，电机上安装有输入带轮，输出带轮和输入带轮通过同步带传递扭矩，升降座上设有密封盖板。本发明利用滚珠丝杠与辅助支撑柱之间的位置和结构关系实现机器人的上下直线运动和提高运动刚性，实现第三关节部绕滚珠丝杠轴线转动，有效扩大机器人的运动范围和降低转动惯量。
Description
技术领域
本发明涉及机器人设备技术领域，具体的说是一种四关节平面机器人。
背景技术
传统的SCARA机器人的上下运动轴布置在末端，其工作域为扇形面，由于末端体积较只适用于大空间的平面抓取工作，另外，末端抓取的上升距离受限于底座的高度，适用于小范围的上下运动。
针对传动SCARA机器人构型的缺点，中国专利申请号为CN201710380194.6的发明专利公开了一种升级驱动机构以及平面关节机器人，将SCARA末端的直线运动改变为机器人第一轴的直线上下运动，扩大运动范围，为保持整体刚性，将滚珠丝杆后置，导致机器人第二轴旋转中心与机器人1轴的直线运动间产生偏置，造成机器人重心前倾，另外由于偏置的存在，该机器人的转动范围受限。
中国专利申请号为CN201720787344.0中公开了一种螺钉装配专用SCARA机器人，将末端的上下运动设置为机器人第二轴，同时为了避免运动干涉和扩大运动范围，其将第一轴设置为转动轴，虽然可以克服上述问题，但机器人第一轴的旋转会导致机器人整体的转动惯量过大的情况，降低机器人的刚性和精度。
因此，为解决上述问题的缺陷，迫切需要设计一款可以降低整体的转动惯量和扩大运动范围的机器人构型。
发明内容
为了避免和解决上述技术问题，本发明提出了一种四关节平面机器人。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种四关节平面机器人，包括第一关节部、安装于第一关节部内作上下直线运动的第二关节部、安装在第二关节部上端的第三关节部、安装在第三关节部下端的第四关节部，所述第一关节部包括底座，所述底座的前端设有滚珠丝杠、后端设有对称布置的辅助固定柱，所述底座的外壁上设有塑料拖链，所述塑料拖链的一端固定于底座且另一端固定于第二关节部；
所述第二关节部包括升降座、安装于升降座上端的中空减速机和下端的电机，所述升降座的一端贯穿滚珠丝杠且安装于滚珠丝杠的丝杠螺母，所述升降座的另一端贯穿辅助固定柱，所述中空减速机上安装有输出带轮，所述电机上安装有输入带轮，所述输出带轮和输入带轮通过同步带传递扭矩，所述升降座上设有防尘和调整同步带的密封盖板，所述电机启动以驱动第三关节部绕滚珠丝杠的轴线转动。
进一步的，所述辅助固定柱为两个且与滚珠丝杠呈三角形分布。
进一步的，所述滚珠丝杠的直径小于中空减速机的孔径。
进一步的，所述塑料拖链内设有线缆，所述底座上设有与线缆一端相连的线缆出口，所述升降座上设有与线缆另一端相连的固定槽。
进一步的，所述升降座与辅助固定柱配合处设有直线轴承、安装直线轴承的中空圆孔，所述中空圆孔内设有定位直线轴承的无耳孔用弹性挡圈。
进一步的，所述底座上设有限制第二关节部下极限位置的限位块。
进一步的，所述底座上设有供电机穿过的凹槽，所述凹槽的深度大于电机的长度。
进一步的，所述底座的内部下端可拆卸的安装有电气控制元件。
进一步的，所述底座的左右两侧均设有通风板，后侧设有航插盖板和两个线缆盖板，所述航插盖板上安装有重载连接器。
本发明的有益效果是：与现有的技术相比，本发明利用滚珠丝杠与辅助支撑柱之间的位置和结构关系实现机器人的上下直线运动和提高运动刚性，将第二关节部的输出端中空贯穿于滚珠丝杠，实现第三关节部绕滚珠丝杠轴线转动，有效扩大机器人的运动范围和降低转动惯量。本发明还具有工作稳定可靠、结构紧凑、操作维护便捷、安全性高等优点。
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为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的第二关节部的局部剖视图；
图3为本发明的第一关节部的立体结构示意图；
图4为本发明的第二关节部的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图4所示，一种四关节平面机器人，包括第一关节部1、安装于第一关节部1内作上下直线运动的第二关节部2、安装在第二关节部2上端的第三关节部3、安装在第三关节部3下端的第四关节部4，所述第一关节部1包括底座11，所述底座11的前端设有滚珠丝杠12、后端设有对称布置的辅助固定柱13，所述底座11的外壁上设有塑料拖链14，所述塑料拖链14的一端固定于底座11且另一端固定于第二关节部2；
所述第二关节部2包括升降座21、安装于升降座21上端的中空减速机22和下端的电机23，所述升降座21的一端贯穿滚珠丝杠12且安装于滚珠丝杠12的丝杠螺母，所述升降座21的另一端贯穿辅助固定柱13，所述中空减速机22上安装有输出带轮24，所述电机23上安装有输入带轮25，所述输出带轮24和输入带轮25通过同步带26传递扭矩，所述升降座21上设有防尘和调整同步带26的密封盖板27，密封盖板27用于防止灰尘进入第二关节部2内，另外，可以通过密封盖板27的窗口来安装输入带轮25和调整同步带26，所述电机23启动以驱动第三关节部3绕滚珠丝杠12的轴线转动。第三关节部3绕滚珠丝杆12转动能够获得更大的运动范围。
所述辅助固定柱13为两个且与滚珠丝杠12呈三角形分布。利用三角形结构具有稳定性的原理，提高整体结构稳定性。
所述滚珠丝杠12的直径小于中空减速机22的孔径。避免中空减速机22沿滚珠丝杆12运动时产生干涉。
所述塑料拖链14内设有线缆，所述底座11上设有与线缆一端相连的线缆出口113，所述升降座21上设有与线缆另一端相连的固定槽212。塑料拖链14跟随升降座21上下运动，而线缆从线缆出口113处进入并布置到塑料拖链14内部。
所述升降座21与辅助固定柱13配合处设有直线轴承211b、安装直线轴承211b的中空圆孔211，所述中空圆孔211内设有定位直线轴承211b的无耳孔用弹性挡圈211a。直线轴承211b的内圈与辅助固定柱13的外圈配合，并与辅助固定柱13配合运动，能够提高整体刚性，无耳孔用弹性挡圈211a则可以避免挡圈的耳口与辅助固定柱13产生干涉，
所述底座11上设有限制第二关节部2下极限位置的限位块113。并且起到保护作用。
所述底座11上设有供电机23穿过的凹槽111，所述凹槽111的深度大于电机23的长度。凹槽111用于配合第二关节部2的往下运动。
所述底座11的内部下端可拆卸的安装有电气控制元件16。电气控制元件16通过可拆卸方式安装在底座11的下盖板上，例如螺钉或者卡扣等。
所述底座11的左右两侧均设有通风板15，后侧设有航插盖板17和两个线缆盖板18，19，所述航插盖板17上安装有重载连接器171。避免内部电气控制元件16工作温度过高，线缆盖板18、19便于布置线束。
使用时，第一关节部1驱动第二关节部2沿滚珠丝杆21上下直线运动，第二关节部2的电机23将扭矩通过输入带轮25和同步带26输出到中空减速机22的输出带轮24侧，中空减速机22的输出侧带动第三关节部3绕滚珠丝杆12的轴线转动，第三关节部3驱动第四关节部4转动来抓取物件。
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 (9)
1.一种四关节平面机器人，包括第一关节部(1)、安装于第一关节部(1)内作上下直线运动的第二关节部(2)、安装在第二关节部(2)上端的第三关节部(3)、安装在第三关节部(3)下端的第四关节部(4)，其特征在于：所述第一关节部(1)包括底座(11)，所述底座(11)的前端设有滚珠丝杠(12)、后端设有对称布置的辅助固定柱(13)，所述底座(11)的外壁上设有塑料拖链(14)，所述塑料拖链(14)的一端固定于底座(11)且另一端固定于第二关节部(2)；
所述第二关节部(2)包括升降座(21)、安装于升降座(21)上端的中空减速机(22)和下端的电机(23)，所述升降座(21)的一端贯穿滚珠丝杠(12)且安装于滚珠丝杠(12)的丝杠螺母，所述升降座(21)的另一端贯穿辅助固定柱(13)，所述中空减速机(22)上安装有输出带轮(24)，所述电机(23)上安装有输入带轮(25)，所述输出带轮(24)和输入带轮(25)通过同步带(26)传递扭矩，所述升降座(21)上设有防尘和调整同步带(26)的密封盖板(27)，所述电机(23)启动以驱动第三关节部(3)绕滚珠丝杠(12)的轴线转动。
2.根据权利要求1所述的一种四关节平面机器人，其特征在于：所述辅助固定柱(13)为两个且与滚珠丝杠(12)呈三角形分布。
3.根据权利要求1所述的一种四关节平面机器人，其特征在于：所述滚珠丝杠(12)的直径小于中空减速机(22)的孔径。
4.根据权利要求1所述的一种四关节平面机器人，其特征在于：所述塑料拖链(14)内设有线缆，所述底座(11)上设有与线缆一端相连的线缆出口(113)，所述升降座(21)上设有与线缆另一端相连的固定槽(212)。
5.根据权利要求1所述的一种四关节平面机器人，其特征在于：所述升降座(21)与辅助固定柱(13)配合处设有直线轴承(211b)、安装直线轴承(211b)的中空圆孔(211)，所述中空圆孔(211)内设有定位直线轴承(211b)的无耳孔用弹性挡圈(211a)。
6.根据权利要求1所述的一种四关节平面机器人，其特征在于：所述底座(11)上设有限制第二关节部(2)下极限位置的限位块(113)。
7.根据权利要求1所述的一种四关节平面机器人，其特征在于：所述底座(11)上设有供电机(23)穿过的凹槽(111)，所述凹槽(111)的深度大于电机(23)的长度。
8.根据权利要求1所述的一种四关节平面机器人，其特征在于：所述底座(11)的内部下端可拆卸的安装有电气控制元件(16)。
9.根据权利要求8所述的一种四关节平面机器人，其特征在于：所述底座(11)的左右两侧均设有通风板(15)，后侧设有航插盖板(17)和两个线缆盖板(18，19)，所述航插盖板(17)上安装有重载连接器(171)。
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