CN110065053B - 机器人小臂结构及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人小臂结构及机器人。机器人小臂结构包括小臂本体，所述小臂本体的第一端设置有支撑台和中间轴组件安装结构，所述安装结构固定设置在所述支撑台上。本发明的机器人小臂结构及机器人可以大幅度减小小臂结构及整机的变形量，从而提高控制性能及整机精度，并且极大简化了小臂结构，使加工成本大幅度下降。

Description

机器人小臂结构及机器人

技术领域

本发明涉及机械装置技术领域，具体而言，涉及一种机器人小臂结构及机器人。

背景技术

目前SCARA机器人大多采用悬臂结构，因此由各部件重量产生的变形尤为明显，这种变形直接影响机器人的精度及振动特性。由于SCARA机器人小臂装配结构较复杂零部件较多，距离基座较远，因此小臂部分变形在整机变形中占比较大。并且小臂上为了安装其他零部件如J3、J4轴电机及中间轴等，会设置有起支撑作用的立柱，这就使小臂结构过于复杂，加工难度大、成本较高。

如图1所示，现有SCARA机器人小臂结构有很多支撑台1用来支撑其他零件，结构复杂，并且由于各支撑台1距离小臂末端较近，因此支撑台1上的其他零件尤其是J3电机组件和J4电机组件，很容易造成小臂的变形。并且J3电机组件与J4电机组件的振动也会对整体精度造成影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种机器人小臂结构及机器人，以解决现有技术中的机器人小臂结构的结构复杂、加工难度大、成本高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种机器人小臂结构，包括小臂本体，所述小臂本体的第一端设置有支撑台和安装结构，所述安装结构固定设置在所述支撑台上。

进一步地，所述小臂本体的第一端还设置有第一安装孔，所述支撑台设置在所述第一安装孔的外侧边缘。

进一步地，所述小臂本体的外侧边缘设置有外翻边，所述支撑台为沿所述第一安装孔的外边缘延伸的弧形支撑台，所述弧形支撑台与所述第一安装孔边缘的所述外翻边围设形成空腔。

进一步地，所述安装结构通过螺钉或销钉或铆钉或者焊接方式固定在所述支撑台上。

进一步地，所述安装结构为一块一体成型的安装板，所述安装板上设置有第一安装部、第二安装部、以及第三安装部。

进一步地，所述安装结构包括分体设置的第一板块部、第二板块部以及第三板块部，所述第一板块部、所述第二板块部以及所述第三板块部均固定在所述支撑台上。

进一步地，所述第一安装部、所述第二安装部以及所述第三安装部均为通孔。

进一步地，所述小臂本体的第二端设置有用于安装丝杠花键组件的第二安装孔，所述小臂本体上设置有第一加强筋，所述第一加强筋从所述第二安装孔延伸至所述支撑台处，且所述第一加强筋位于所述外翻边的内部。

进一步地，所述小臂本体上还设置有第二加强筋，所述第二加强筋倾斜于所述第一加强筋设置并从所述外翻边延伸至所述支撑台处，且所述第二加强筋位于所述外翻边的内侧。

根据本发明的另一方面，提供了一种机器人，包括小臂结构，所述小臂结构为上述的机器人小臂结构。

应用本发明的技术方案，本发明中支撑台可以只设置一个，且该支撑台可以尽可能地靠近小臂本体的第一端，而将安装结构安装在支撑台上，实际使用时，将J3轴电机组件、J4轴电机组件、以及中间轴组件安装在安装结构上，可以使得J3轴电机组件、J4轴电机组件、以及中间轴组件的重心尽可能地靠近小臂本体的第一端，进而提高本发明中的小臂本体的抗变形能力，且结构简单，便于加工，能够有效降低本发明中的机器人小臂结构的生产成本，提高本发明中的机器人的控制精度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了现有的小臂结构的立体图；

图2示意性示出了本发明的小臂结构组装在机器人中时的剖视图；

图3示意性示出了本发明的小臂结构组装在机器人中时的去掉部分外翻边后的立体图；

图4示意性示出了本发明的小臂结构的立体图；

图5示意性示出了本发明的小臂结构去掉安装结构之后的立体图；

图6示意性示出了本发明的安装结构的立体图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、小臂本体；11、安装结构；111、第一安装部；112、第二安装部；113、第三安装部；12、支撑台；13、第一安装孔；14、第二安装孔；15、外翻边；16、第一加强筋；17、第二加强筋；20、J3轴电机组件；30、J4轴电机组件；40、丝杠花键组件；50、中间轴组件；60、J2轴电机组件；80、螺钉。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

参见图2至图6所示，根据本发明的实施例，提供了一种机器人，本实施例中的机器人尤其指SCARA机器人。

其中，本实施例中的机器人包括机器人小臂结构、J3轴电机组件20、J4轴电机组件30、丝杠花键组件40、中间轴组件50、J2轴电机组件60，实际使用时，将J3轴电机组件20、J4轴电机组件30、中间轴组件50安装在机器人小臂结构的第一端。将丝杠花键组件40安装在小臂结构的第二端。

然而，现有小臂结构的抗变形能力比较差，结构比较复杂。通过仿真及实验发现小臂结构的变形会影响SCARA机器人整机的精度，而影响小臂变形的主要有丝杠花键组件40、J3轴电机组件20、J4轴电机组件30、中间轴组件50等。解决上述问题一般采用在小臂结构上增加强筋使小臂刚度增加从而抵抗变形，而采用上述方法会使小臂结构更为复杂、质量增加，影响整机性能。为此，本发明通过将J3轴电机组件20、J4轴电机组件30、中间轴组件50的支撑位置向J2轴电机组件60处移动从而减少了上述组件在小臂结构上引起的变形。

具体来说，本实施例中的机器人小臂结构包括小臂本体10，该小臂本体10的第一端设置有支撑台12和用于安装机器人的J3轴电机组件20、J4轴电机组件30以及中间轴组件50的安装结构11，安装结构11固定设置在支撑台12上。

相对于现有技术中的机器人小臂结构而言，本实施例中支撑台12可以只设置一个，且该支撑台12可以尽可能地靠近小臂本体10的第一端，而将安装结构11安装在支撑台12上，实际使用时，将J3轴电机组件20、J4轴电机组件30、以及中间轴组件50安装在安装结构11上，可以使得J3轴电机组件20、J4轴电机组件30、以及中间轴组件50的重心尽可能地靠近小臂本体10的第一端，进而提高本实施例中的小臂本体10的抗变形能力，且结构简单，便于加工，能够有效降低本实施例中的机器人小臂结构的生产成本，提高本实施例中的机器人的控制精度。

为了便于对J2轴电机组件60进行安装，本实施例中的小臂本体10的第一端还设置有第一安装孔13，安装时，将J2轴电机组件60安装在第一安装孔13内，同时将支撑台12设置在第一安装孔13的外侧边缘，便于尽可能地使支撑台12靠近第一安装孔13设置，进而使得J3轴电机组件20、J4轴电机组件30、以及中间轴组件50的重心尽可能地靠近小臂本体10的第一端，进一步提高本实施例中的小臂本体10的抗变形能力。

本实施例中的小臂本体10的外侧边缘设置有外翻边15，通过该外翻边15的作用，能够在尽可能地减少小臂结构的重量的情况下提高本实施例中的小臂结构的稳定性，提高本实施例中的小臂结构的控制精度。

再次结合图2至图6所示，本实施例中的支撑台12为沿第一安装孔13的外边缘延伸的弧形支撑台，该弧形支撑台与第一安装孔13边缘的外翻边15围设形成空腔，避免与J2轴电机组件60干涉并节省空间。将支撑台12设置成弧形支撑台，能够在靠近小臂本体10第一端的同时提高支撑台12与安装结构11的接触面积，进而对安装结构11进行稳定支撑，提高本实施例中的小臂结构的空间利用率。

本实施例中的弧形支撑台是指横截面呈弧形的支撑台，优选将支撑台12设置半圆环型，结构简单，便于实现。

实际组装时，本实施例中的安装结构11可以通过螺钉80，也可以通过销钉或铆钉或者焊接方式固定在支撑台12上。本实施例中采用螺钉80连接的方式将安装结构11支撑台12上，实际加工时，支撑台12上预留有螺钉孔，当然，在本发明的其他实施例中，安装结构11还可以通过卡扣配合锁定螺钉80的结构固定在支撑台12上，只要是在本发明的构思下的其他变形方式，均在本发明的保护范围之内。

在本发明的一种优选的实施例中，安装结构11为一块一体成型的安装板，该安装板上设置有用于安装J3轴电机组件20的第一安装部111、用于安装J4轴电机组件30的第二安装部112、以及用于安装中间轴组件50的第三安装部113。优选地，本实施例中的第一安装部111、第二安装部112以及第三安装部113均为通孔结构。J3轴电机组件20、J4轴电机组件30、中间轴组件50通过螺钉80连接固定安装板上的通孔内，从而固定在小臂本体10上。

在本发明的一种未示出的实施例中，安装结构11包括分体设置的第一板块部、第二板块部以及第三板块部，第一板块部用于安装J3轴电机组件20、第二板块部用于安装J4轴电机组件30、以及第三板块部用于安装中间轴组件50，第一板块部、第二板块部以及第三板块部均固定在支撑台12上。

实际加工时，第一板块部、第二板块部以及第三板块部可以分别加工后焊接或者通过紧固件锁定后再一起固定在支撑台12上，只要是在本发明的构思下的其他变形方式，均在本发明的保护范围之内。

本实施例中的小臂本体10的第二端设置有用于安装丝杠花键组件40的第二安装孔14，小臂本体10上设置有第一加强筋16，该第一加强筋16从第二安装孔14延伸至支撑台12处，便于进一步提高本实施例中的小臂本体10的抗变形能力，该第一加强筋16位于外翻边15的内部，便于保证机器人小臂结构的外观完美性。

进一步地，本实施例中的小臂本体10上还设置有第二加强筋17，该第二加强筋17倾斜于第一加强筋16设置并从外翻边15延伸至支撑台12处，进一步提高本实施例中的小臂本体10的抗变形能力，且该第二加强筋17位于外翻边15的内侧，便于保证机器人小臂结构的外观完美性。

根据上述的实施例可以知道，本发明支撑台12的截面设计成半圆环型，节省了空间、简化了结构。支撑台12的位置为小臂结构刚度较大位置，从而减小了变形，不影响J2轴电机组件60的安装及走线。支撑台12上固定有安装结构11，将J3轴电机组件20、J4轴电机组件30、中间轴组件50安装在同一安装结构11上，这样使J3轴电机组件20、J4轴电机组件30、中间轴组件50引起的变形都作用在安装结构11及支撑台12上，从而减小了J3轴电机组件20、J4轴电机组件30、中间轴组件50引起的小臂末端的变形。

同时安装结构11也减缓了J3轴电机组件20、J4轴电机组件30、中间轴组件50引起的振动，从而减少了J3轴电机组件20、J4轴电机组件30、中间轴组件50的振动对整机的影响，因此提高了精度。

通过以上发明设计可大幅度减小J3轴电机组件20、J4轴电机组件30、中间轴组件50对小臂本体10的影响，减小了变形及振动从而提高SCARA机器人的精度及整机各项性能。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明减小了小臂组件中由于J3轴电机组件、J4轴电机组件及中间轴组件等引起的小臂变形，从而提高了机器人精度。

通过图1及图4比较可以看到本发明的结构更简化，能够在提高精度的同时，大幅度优化了小臂结构，使加工成本、安装成本大幅度下降。

可见，本发明可以大幅度减小小臂结构及整机的变形量，从而提高控制性能及整机精度，并且极大简化了小臂结构，使加工成本大幅度下降。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机器人小臂结构，其特征在于，包括小臂本体(10)，所述小臂本体(10)的第一端设置有支撑台(12)和安装结构(11)，所述安装结构(11)固定设置在所述支撑台(12)上；所述小臂本体(10)的第一端还设置有第一安装孔(13)，所述支撑台(12)设置在所述第一安装孔(13)的外侧边缘；所述安装结构(11)包括第一安装部(111)、第二安装部(112)、以及第三安装部(113)；

其中，所述第一安装部(111)用于安装J3轴电机组件(20)；所述第二安装部(112)用于安装J4轴电机组件(30)；所述第三安装部(113)用于安装中间轴组件(50)。

2.根据权利要求1所述的机器人小臂结构，其特征在于，所述小臂本体(10)的外侧边缘设置有外翻边(15)，所述支撑台(12)为沿所述第一安装孔(13)的外边缘延伸的弧形支撑台，所述弧形支撑台与所述第一安装孔(13)边缘的所述外翻边(15)围设形成空腔。

3.根据权利要求1所述的机器人小臂结构，其特征在于，所述安装结构(11)通过螺钉(80)或销钉或铆钉或者焊接方式固定在所述支撑台(12)上。

4.根据权利要求1所述的机器人小臂结构，其特征在于，所述安装结构(11)为一块一体成型的安装板，所述安装板上设置有所述第一安装部(111)、所述第二安装部(112)以及所述第三安装部(113)。

5.根据权利要求1所述的机器人小臂结构，其特征在于，所述安装结构(11)包括分体设置的第一板块部、第二板块部以及第三板块部，所述第一板块部、所述第二板块部以及所述第三板块部均固定在所述支撑台(12)上。

6.根据权利要求4所述的机器人小臂结构，其特征在于，所述第一安装部(111)、所述第二安装部(112)以及所述第三安装部(113)均为通孔。

7.根据权利要求2所述的机器人小臂结构，其特征在于，所述小臂本体(10)的第二端设置有用于安装丝杠花键组件(40)的第二安装孔(14)，所述小臂本体(10)上设置有第一加强筋(16)，所述第一加强筋(16)从所述第二安装孔(14)延伸至所述支撑台(12)处，且所述第一加强筋(16)位于所述外翻边(15)的内部。

8.根据权利要求7所述的机器人小臂结构，其特征在于，所述小臂本体(10)上还设置有第二加强筋(17)，所述第二加强筋(17)倾斜于所述第一加强筋(16)设置并从所述外翻边(15)延伸至所述支撑台(12)处，且所述第二加强筋(17)位于所述外翻边(15)的内侧。

9.一种机器人，包括小臂结构，其特征在于，所述小臂结构为权利要求1至8中任一项所述的机器人小臂结构。