CN110948474B - 一种工业scara机器人精度提升装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于工业机器人技术领域，具体的说是一种工业SCARA机器人精度提升装置；包括壳体、电磁铁、定位圈、弹片和转轴定位圈安装在壳体内，使得定位圈外侧壁与电磁铁相贴合；弹片均匀安装在定位圈内侧壁上，且弹片带有与电磁铁相斥的磁性，使得电磁铁通电后能够通过相互斥力使得弹片弹出；转轴套装在壳体内，且转轴靠近弹片的外侧壁上设有凸起；通过壳体、电磁铁、定位圈、弹片和转轴的配合减小转轴从工作速度降为静止时所需要的转动行程，从而减小机械手在完全静止下来后的位置和工作人员所设定的位置之间的偏差，增强机器人在工作中的位置精度，提高工作质量，提高机器人的使用效果。
Description
技术领域
本发明属于工业机器人技术领域，具体的说是一种工业SCARA机器人精度提升装置。
背景技术
SCARA的中文译名：选择顺应性装配机器手臂，是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人。1984年，世界上第一台直驱的SCARA机器人在Adept诞生。所谓直驱，就是电机直接驱动手臂，省去了中间的齿轮或链条等传动机构。优点是，没有了传动系统造成的摩擦、齿隙和低刚度等弱点，提高了响应速度和精度；SCARA机器人有3个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向。另一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动。手腕参考点的位置是由两旋转关节的角位移φ1和φ2，及移动关节的位移z决定的，即p=fφ1,φ2,z。这类机器人的结构轻便、响应快，Adept1型SCARA机器人运动速度可达10m/s，比一般关节式机器人快数倍。它最适用于平面定位，垂直方向进行装配的作业。
但目前市场上的SCARA机器人的精度较低，在机器手到达指定位置后需要减速过程，现有技术中的SCARA机器人的减速时间慢，减速行程长，从而极大的影响到机器人在工作过程中的位置精度。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决目前市场上的SCARA机器人的精度较低，在机器手到达指定位置后需要减速过程，现有技术中的SCARA机器人的减速时间慢，减速行程长，从而极大的影响到机器人在工作过程中的位置精度的问题；本发明提出了一种工业SCARA机器人精度提升装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种工业SCARA机器人精度提升装置，包括壳体、电磁铁、定位圈、弹片和转轴；所述电磁铁粘附在壳体内侧壁上，通过控制器控制电磁铁的通电情况；所述定位圈安装在壳体内，使得定位圈外侧壁与电磁铁相贴合；所述弹片均匀安装在定位圈内侧壁上，且弹片带有与电磁铁相斥的磁性，使得电磁铁通电后能够通过相互斥力使得弹片弹出；所述转轴套装在壳体内，且转轴靠近弹片的外侧壁上设有凸起；通过壳体、电磁铁、定位圈、弹片和转轴的配合减小机器人在转动过程中的减速时间，提升机器人的位置精度；工作时，当工作人员通过控制器确定好机器人的工作行程时，当到达目标位置后，控制器控制电磁铁带电，电磁铁通电后产生与弹片磁性相反的磁性，从而使得靠近电磁铁的弹片在相互排斥力的作用下弹出，弹片弹出后通过凸起对转轴产生阻力，从而减小转轴在从工作速度降为静止时所需的时间，减小转轴从工作速度降为静止时所需要的转动行程，从而减小机械手在完全静止下来后的位置和工作人员所设定的位置之间的偏差，增强机器人在工作中的位置精度，提高工作质量，提高机器人的使用效果。
优选的，所述弹片和转轴之间设有橡胶圈，通过橡胶圈的配合避免弹片与转轴之间的直接接触，从而减小弹片在使用过程中的磨损情况,提高机器人的使用寿命；工作时，当工作人员通过控制器确定好机器人的工作行程时，当到达目标位置后，控制器控制电磁铁带电，电磁铁通电后产生与弹片磁性相反的磁性，从而使得靠近电磁铁的弹片在相互排斥力的作用下弹出，弹片弹出后通过凸起对转轴产生阻力，由于弹片和转轴均为刚性部件，若弹片和转轴之间直接接触的话会造成弹片的磨损较严重，从而减小机器人的使用寿命，因此在弹片和转轴之间设有橡胶圈，使得弹片只是通过橡胶圈对转轴产生阻力，从而减小弹片自身的损耗，增强机器人的整体使用寿命，减小机器人在使用过程中的更换成本。
优选的，所述橡胶圈内设有环形空腔；所述环形空腔内设有滚珠；所述凸起在与弹片弹出方向相对的侧壁上开有弧形槽，且弧形槽的大小大于滚珠大小；通过弹片、橡胶圈和滚珠的配合使得弹片弹出时能够推动滚珠卡入弧形槽内，从而进一步提高机器人的定位精度；工作时，当工作人员通过控制器确定好机器人的工作行程时，当到达目标位置后，控制器控制电磁铁带电，电磁铁通电后产生与弹片磁性相反的磁性，从而使得靠近电磁铁的弹片在相互排斥力的作用下弹出，弹片弹出后会对橡胶圈产生顶力，从而将橡胶圈顶出后对转轴产生阻力，在弹片挤压橡胶圈的过程中，弹片会对滚珠产生挤压，滚珠受压后增大橡胶圈的变形程度，且由于弧形槽的大小大于滚珠大小，从而使得橡胶圈在靠近滚珠处的部分在滚珠的作用下卡入弧形槽内，进一步增大了对转轴的阻力，增强转轴在到达指定位置时所受的制停力，从而加强机器人在工作过程中的位置精度，提高机器人的工作质量。
优选的，所述弹片的形状为平滑的圆弧状，从而提高弹片顶起滚珠的稳定性，确保精度的有效保证；工作时，当工作人员通过控制器确定好机器人的工作行程时，当到达目标位置后，控制器控制电磁铁带电，电磁铁通电后产生与弹片磁性相反的磁性，从而使得靠近电磁铁的弹片在相互排斥力的作用下弹出，弹片弹出后会对橡胶圈产生顶力，从而将橡胶圈顶出后对转轴产生阻力，在弹片挤压橡胶圈的过程中，弹片会对滚珠产生挤压，滚珠受压后增大橡胶圈的变形程度，增强对转轴的阻力，但由于当橡胶圈发生变形后，滚珠在橡胶圈内的位置会发生松动，则滚珠会在弹片的作用下发生滑动，从而使得滚珠无法产生作用，因此将弹片的形状设置为平滑的圆弧状，从而使得弹片在弹起时，能够给滚珠提供均匀的压力，避免橡胶圈弹性变形后滚珠在空间增大了的空腔内滑动，因此保证了滚珠的正常使用和作用效果，提高机器人整体的实用性。
优选的，所述滚珠外侧包有弹性环，且弹性环的形状为波浪形；通过弹性环和滚珠的配合使得滚珠受压后，滚珠卡入弹性环侧壁内，从而使得弹性环与滚珠相对的侧壁对橡胶圈的顶力增大，从而加强对转轴的定位效果；工作时，当弹片在弹性作用下弹出时，会对橡胶圈产生挤压，从而使得橡胶圈内的滚珠受压带动橡胶圈变形后卡入弧形槽内，实现对转轴的瞬间减速，当在滚珠外侧设有弹性环后，弹性环会增大滚珠的工作体积，并且在滚珠受压后，滚珠会卡入弹性环的侧壁内，从而使得滚珠对橡胶圈侧壁的顶力更强，因此导致橡胶圈的变形效果更强，从而加强橡胶圈侧壁对凸起的阻力，增强对转轴的制停力，使得转轴能够在更短的时间和更短的转动距离内停止，从而减小转轴静止的位置和工作人员设置的位置之间的误差，提高机器人整体工作的精确度。
优选的，所述橡胶圈的内侧壁上设有Y形触角；通过Y形触角能够对凸起侧壁产生吸附力，从而增大凸起和橡胶圈之间的转动阻力，增强机器人的定位效果；工作时，Y形触角能够对转轴外侧壁产生吸附力，从而增强转轴转动所需的作用力，因此在转轴转动的过程中，转轴会不断克服Y形触角对转轴外侧壁的吸附力，使得在停止对转轴施加动力时，Y形触角会对转轴产生较大的拉扯力，从而增强机器手在停止定位过程中的定位精准，提高机器人的加工精度和位置精度，提升机器人的加工质量。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种工业SCARA机器人精度提升装置，通过壳体、电磁铁、定位圈、弹片和转轴的配合减小机器人在转动过程中的减速时间，提升机器人的位置精度，减小机械手在完全静止下来后的位置和工作人员所设定的位置之间的偏差，提高机器人的使用效果。
2.本发明所述的一种工业SCARA机器人精度提升装置，通过弹性环和滚珠的配合使得滚珠受压后，滚珠卡入弹性环侧壁内，使得滚珠对橡胶圈侧壁的顶力更强，导致橡胶圈的变形效果更强，从而加强橡胶圈侧壁对凸起的阻力，增强对转轴的制停力，使得转轴能够在更短的时间和更短的转动距离内停止。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的工作状态图；
图2是本发明的B-B剖视图；
图3是图2中的A处局部放大图；
图中：壳体1、电磁铁2、定位圈3、弹片4、转轴5、凸起51、弧形槽511、橡胶圈6、环形空腔61、滚珠611、弹性环612、Y形触角62。
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，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图3所示，本发明所述的一种工业SCARA机器人精度提升装置，包括壳体1、电磁铁2、定位圈3、弹片4和转轴5；所述电磁铁2粘附在壳体1内侧壁上，通过控制器控制电磁铁2的通电情况；所述定位圈3安装在壳体1内，使得定位圈3外侧壁与电磁铁2相贴合；所述弹片4均匀安装在定位圈3内侧壁上，且弹片4带有与电磁铁2相斥的磁性，使得电磁铁2通电后能够通过相互斥力使得弹片4弹出；所述转轴5套装在壳体1内，且转轴5靠近弹片4的外侧壁上设有凸起51；通过壳体1、电磁铁2、定位圈3、弹片4和转轴5的配合减小机器人在转动过程中的减速时间，提升机器人的位置精度；工作时，当工作人员通过控制器确定好机器人的工作行程时，当到达目标位置后，控制器控制电磁铁2带电，电磁铁2通电后产生与弹片4磁性相反的磁性，从而使得靠近电磁铁2的弹片4在相互排斥力的作用下弹出，弹片4弹出后通过凸起51对转轴5产生阻力，从而减小转轴5在从工作速度降为静止时所需的时间，减小转轴5从工作速度降为静止时所需要的转动行程，从而减小机械手在完全静止下来后的位置和工作人员所设定的位置之间的偏差，增强机器人在工作中的位置精度，提高工作质量，提高机器人的使用效果。
作为本发明的一种实施方式，所述弹片4和转轴5之间设有橡胶圈6，通过橡胶圈6的配合避免弹片4与转轴5之间的直接接触，从而减小弹片4在使用过程中的磨损情况,提高机器人的使用寿命；工作时，当工作人员通过控制器确定好机器人的工作行程时，当到达目标位置后，控制器控制电磁铁2带电，电磁铁2通电后产生与弹片4磁性相反的磁性，从而使得靠近电磁铁2的弹片4在相互排斥力的作用下弹出，弹片4弹出后通过凸起51对转轴5产生阻力，由于弹片4和转轴5均为刚性部件，若弹片4和转轴5之间直接接触的话会造成弹片4的磨损较严重，从而减小机器人的使用寿命，因此在弹片4和转轴5之间设有橡胶圈6，使得弹片4只是通过橡胶圈6对转轴5产生阻力，从而减小弹片4自身的损耗，增强机器人的整体使用寿命，减小机器人在使用过程中的更换成本。
作为本发明的一种实施方式，所述橡胶圈6内设有环形空腔61；所述环形空腔61内设有滚珠611；所述凸起51在与弹片4弹出方向相对的侧壁上开有弧形槽511，且弧形槽511的大小大于滚珠611大小；通过弹片4、橡胶圈6和滚珠611的配合使得弹片4弹出时能够推动滚珠611卡入弧形槽511内，从而进一步提高机器人的定位精度；工作时，当工作人员通过控制器确定好机器人的工作行程时，当到达目标位置后，控制器控制电磁铁2带电，电磁铁2通电后产生与弹片4磁性相反的磁性，从而使得靠近电磁铁2的弹片4在相互排斥力的作用下弹出，弹片4弹出后会对橡胶圈6产生顶力，从而将橡胶圈6顶出后对转轴5产生阻力，在弹片4挤压橡胶圈6的过程中，弹片4会对滚珠611产生挤压，滚珠611受压后增大橡胶圈6的变形程度，且由于弧形槽511的大小大于滚珠611大小，从而使得橡胶圈6在靠近滚珠611处的部分在滚珠611的作用下卡入弧形槽511内，进一步增大了对转轴5的阻力，增强转轴5在到达指定位置时所受的制停力，从而加强机器人在工作过程中的位置精度，提高机器人的工作质量。
作为本发明的一种实施方式，所述弹片4的形状为平滑的圆弧状，从而提高弹片4顶起滚珠611的稳定性，确保精度的有效保证；工作时，当工作人员通过控制器确定好机器人的工作行程时，当到达目标位置后，控制器控制电磁铁2带电，电磁铁2通电后产生与弹片4磁性相反的磁性，从而使得靠近电磁铁2的弹片4在相互排斥力的作用下弹出，弹片4弹出后会对橡胶圈6产生顶力，从而将橡胶圈6顶出后对转轴5产生阻力，在弹片4挤压橡胶圈6的过程中，弹片4会对滚珠611产生挤压，滚珠611受压后增大橡胶圈6的变形程度，增强对转轴5的阻力，但由于当橡胶圈6发生变形后，滚珠611在橡胶圈6内的位置会发生松动，则滚珠611会在弹片4的作用下发生滑动，从而使得滚珠611无法产生作用，因此将弹片4的形状设置为平滑的圆弧状，从而使得弹片4在弹起时，能够给滚珠611提供均匀的压力，避免橡胶圈6弹性变形后滚珠611在空间增大了的空腔内滑动，因此保证了滚珠611的正常使用和作用效果，提高机器人整体的实用性。
作为本发明的一种实施方式，所述滚珠611外侧包有弹性环612，且弹性环612的形状为波浪形；通过弹性环612和滚珠611的配合使得滚珠611受压后，滚珠611卡入弹性环612侧壁内，从而使得弹性环612与滚珠611相对的侧壁对橡胶圈6的顶力增大，从而加强对转轴5的定位效果；工作时，当弹片4在弹性作用下弹出时，会对橡胶圈6产生挤压，从而使得橡胶圈6内的滚珠611受压带动橡胶圈6变形后卡入弧形槽511内，实现对转轴5的瞬间减速，当在滚珠611外侧设有弹性环612后，弹性环612会增大滚珠611的工作体积，并且在滚珠611受压后，滚珠611会卡入弹性环612的侧壁内，从而使得滚珠611对橡胶圈6侧壁的顶力更强，因此导致橡胶圈6的变形效果更强，从而加强橡胶圈6侧壁对凸起51的阻力，增强对转轴5的制停力，使得转轴5能够在更短的时间和更短的转动距离内停止，从而减小转轴5静止的位置和工作人员设置的位置之间的误差，提高机器人整体工作的精确度。
作为本发明的一种实施方式，所述橡胶圈6的内侧壁上设有Y形触角62；通过Y形触角62能够对凸起51侧壁产生吸附力，从而增大凸起51和橡胶圈6之间的转动阻力，增强机器人的定位效果；工作时，Y形触角62能够对转轴5外侧壁产生吸附力，从而增强转轴5转动所需的作用力，因此在转轴5转动的过程中，转轴5会不断克服Y形触角62对转轴5外侧壁的吸附力，使得在停止对转轴5施加动力时，Y形触角62会对转轴5产生较大的拉扯力，从而增强机器手在停止定位过程中的定位精准，提高机器人的加工精度和位置精度，提升机器人的加工质量。
工作时，当工作人员通过控制器确定好机器人的工作行程时，当到达目标位置后，控制器控制电磁铁2带电，电磁铁2通电后产生与弹片4磁性相反的磁性，从而使得靠近电磁铁2的弹片4在相互排斥力的作用下弹出，弹片4弹出后通过凸起51对转轴5产生阻力，从而减小转轴5在从工作速度降为静止时所需的时间，减小转轴5从工作速度降为静止时所需要的转动行程，从而减小机械手在完全静止下来后的位置和工作人员所设定的位置之间的偏差，增强机器人在工作中的位置精度，提高工作质量，提高机器人的使用效果；当工作人员通过控制器确定好机器人的工作行程时，当到达目标位置后，控制器控制电磁铁2带电，电磁铁2通电后产生与弹片4磁性相反的磁性，从而使得靠近电磁铁2的弹片4在相互排斥力的作用下弹出，弹片4弹出后通过凸起51对转轴5产生阻力，由于弹片4和转轴5均为刚性部件，若弹片4和转轴5之间直接接触的话会造成弹片4的磨损较严重，从而减小机器人的使用寿命，因此在弹片4和转轴5之间设有橡胶圈6，使得弹片4只是通过橡胶圈6对转轴5产生阻力，从而减小弹片4自身的损耗，增强机器人的整体使用寿命，减小机器人在使用过程中的更换成本；当工作人员通过控制器确定好机器人的工作行程时，当到达目标位置后，控制器控制电磁铁2带电，电磁铁2通电后产生与弹片4磁性相反的磁性，从而使得靠近电磁铁2的弹片4在相互排斥力的作用下弹出，弹片4弹出后会对橡胶圈6产生顶力，从而将橡胶圈6顶出后对转轴5产生阻力，在弹片4挤压橡胶圈6的过程中，弹片4会对滚珠611产生挤压，滚珠611受压后增大橡胶圈6的变形程度，且由于弧形槽511的大小大于滚珠611大小，从而使得橡胶圈6在靠近滚珠611处的部分在滚珠611的作用下卡入弧形槽511内，进一步增大了对转轴5的阻力，增强转轴5在到达指定位置时所受的制停力，从而加强机器人在工作过程中的位置精度，提高机器人的工作质量；当工作人员通过控制器确定好机器人的工作行程时，当到达目标位置后，控制器控制电磁铁2带电，电磁铁2通电后产生与弹片4磁性相反的磁性，从而使得靠近电磁铁2的弹片4在相互排斥力的作用下弹出，弹片4弹出后会对橡胶圈6产生顶力，从而将橡胶圈6顶出后对转轴5产生阻力，在弹片4挤压橡胶圈6的过程中，弹片4会对滚珠611产生挤压，滚珠611受压后增大橡胶圈6的变形程度，增强对转轴5的阻力，但由于当橡胶圈6发生变形后，滚珠611在橡胶圈6内的位置会发生松动，则滚珠611会在弹片4的作用下发生滑动，从而使得滚珠611无法产生作用，因此将弹片4的形状设置为平滑的圆弧状，从而使得弹片4在弹起时，能够给滚珠611提供均匀的压力，避免橡胶圈6弹性变形后滚珠611在空间增大了的空腔内滑动，因此保证了滚珠611的正常使用和作用效果，提高机器人整体的实用性；当弹片4在弹性作用下弹出时，会对橡胶圈6产生挤压，从而使得橡胶圈6内的滚珠611受压带动橡胶圈6变形后卡入弧形槽511内，实现对转轴5的瞬间减速，当在滚珠611外侧设有弹性环612后，弹性环612会增大滚珠611的工作体积，并且在滚珠611受压后，滚珠611会卡入弹性环612的侧壁内，从而使得滚珠611对橡胶圈6侧壁的顶力更强，因此导致橡胶圈6的变形效果更强，从而加强橡胶圈6侧壁对凸起51的阻力，增强对转轴5的制停力，使得转轴5能够在更短的时间和更短的转动距离内停止，从而减小转轴5静止的位置和工作人员设置的位置之间的误差，提高机器人整体工作的精确度；Y形触角62能够对转轴5外侧壁产生吸附力，从而增强转轴5转动所需的作用力，因此在转轴5转动的过程中，转轴5会不断克服Y形触角62对转轴5外侧壁的吸附力，使得在停止对转轴5施加动力时，Y形触角62会对转轴5产生较大的拉扯力，从而增强机器手在停止定位过程中的定位精准，提高机器人的加工精度和位置精度，提升机器人的加工质量。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。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说明本发明的原理，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范围内。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 (6)
1.一种工业SCARA机器人精度提升装置，其特征在于：包括壳体(1)、电磁铁(2)、定位圈(3)、弹片(4)和转轴(5)；所述电磁铁(2)粘附在壳体(1)内侧壁上，通过控制器控制电磁铁(2)的通电情况；所述定位圈(3)安装在壳体(1)内，使得定位圈(3)外侧壁与电磁铁(2)相贴合；所述弹片(4)均匀安装在定位圈(3)内侧壁上，且弹片(4)带有与电磁铁(2)相斥的磁性，使得电磁铁(2)通电后能够通过相互斥力使得弹片(4)弹出；所述转轴(5)套装在壳体(1)内，且转轴(5)靠近弹片(4)的外侧壁上设有凸起(51)；通过壳体(1)、电磁铁(2)、定位圈(3)、弹片(4)和转轴(5)的配合减小机器人在转动过程中的减速时间。
2.根据权利要求1所述的一种工业SCARA机器人精度提升装置，其特征在于：所述弹片(4)和转轴(5)之间设有橡胶圈(6)，通过橡胶圈(6)的配合避免弹片(4)与转轴(5)之间的直接接触，从而减小弹片(4)在使用过程中的磨损情况。
3.根据权利要求2所述的一种工业SCARA机器人精度提升装置，其特征在于：所述橡胶圈(6)内设有环形空腔(61)；所述环形空腔(61)内设有滚珠(611)；所述凸起(51)在与弹片(4)弹出方向相对的侧壁上开有弧形槽(511)，且弧形槽(511)的大小大于滚珠(611)大小；通过弹片(4)、橡胶圈(6)和滚珠(611)的配合使得弹片(4)弹出时能够推动滚珠(611)卡入弧形槽(511)内。
4.根据权利要求3所述的一种工业SCARA机器人精度提升装置，其特征在于：所述弹片(4)的形状为平滑的圆弧状，从而提高弹片(4)顶起滚珠(611)的稳定性。
5.根据权利要求3所述的一种工业SCARA机器人精度提升装置，其特征在于：所述滚珠(611)外侧包有弹性环(612)，且弹性环(612)的形状为波浪形；通过弹性环(612)和滚珠(611)的配合使得滚珠(611)受压后，滚珠(611)卡入弹性环(612)侧壁内，从而使得弹性环(612)与滚珠(611)相对的侧壁对橡胶圈(6)的顶力增大，从而加强对转轴(5)的定位效果。
6.根据权利要求5所述的一种工业SCARA机器人精度提升装置，其特征在于：所述橡胶圈(6)的内侧壁上设有Y形触角(62)；通过Y形触角(62)能够对凸起(51)侧壁产生吸附力，从而增大凸起(51)和橡胶圈(6)之间的转动阻力。
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