CN114290378A - 一种具有管线防磨结构的工业机器人及内部管线布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有管线防磨结构的工业机器人及内部管线布置方法，包括电机座壳体、三轴电机和电机座，所述电机座一侧的底部安装有三轴电机，所述电机座的外表面设置有电机座壳体，所述电机座的正面设有小臂，所述电机座的另一侧设置有大臂，所述电机座正面的中部设置有四轴电机。本发明结构简单，制造成本低，机器人线缆主线束在线缆接头存放空腔内部通过电气接头与对应机器人肘部线束、小臂线束可拆卸连接，使得肘部线束、小臂线束在损坏后，可以对肘部线束、小臂线束进行快速更换，不仅拆卸方便，且能够节省更换线束的成本。

Description

一种具有管线防磨结构的工业机器人及内部管线布置方法

技术领域

本发明涉及业机器人本体研发技术领域，具体为一种具有管线防磨结构的工业机器人及内部管线布置方法。

背景技术

在工业机器人本体研发过程中，因应用场合的限制，会要求机器人肘和手臂、手腕为中空结构，方便外部功能设备走线，如焊枪、送丝机设备安装，由于机器人本体五六轴电机位于机器人肘部连接的小臂上，这就带来五六轴电机线缆在机器人肘部中的走线问题，在一般的中空六自由度焊接机器人中，五六轴电机的走线结构相对复杂，其制约着机器人结构及外观。然而，该种机器人本体线缆往往采用由底座至小臂制作成一根线缆的设计，并在机器人的活动关节处放置相关结构件用以固定线缆，但装置的适用仍存在着一定的不足。

现有技术中具有管线防磨结构的工业机器人及内部管线布置方法缺点和不足：

1、专利文件CN109318224A，公开了一种具有主动柔性控制功能的工业机器人及其走线结构，“包括机器人本体和控制箱，所述机器人本体上设置有箱体，所述箱体的内部设置有弹簧复位结构，所述控制箱的内部有设置有机器人控制器、电机控制器、人机交互模块、力信息采集模块、力信息修正模块和位置、速度及加速度检测模块，所述机器人控制器的内部分别依次设置有轨迹规划模块、运动学计算模块、动力学计算模块、重力项标定模块、力信息补偿模块、阻尼特性变换模块、雅克比转换模块和力/位控制模式切换模块。有益效果：能够避免管线的过度弯曲和运动范围过大而产生刮碰，提高管线的使用寿命，并且，能够根据重力及动力学判断加工是否会不充分或过量，能够正确地加工工件”，上述装置中，线缆在活动关节处多次弯折后，断裂的风险会大大增高，会大大减少机器人的使用寿命；

2、现有技术中具有管线防磨结构的工业机器人及内部管线布置方法，在使用时，线缆的安装时间较长，维修成本较高。

3、现有技术中具有管线防磨结构的工业机器人及内部管线布置方法，在使用时，装置防护性不足，不便维修和拆卸，

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有管线防磨结构的工业机器人及内部管线布置方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种具有管线防磨结构的工业机器人及内部管线布置方法，包括电机座壳体、三轴电机和电机座，所述电机座一侧的底部安装有三轴电机，所述电机座的外表面设置有电机座壳体，所述电机座的正面设有小臂，所述电机座的另一侧设置有大臂，所述电机座正面的中部设置有四轴电机。

优选的，所述电机座的另一侧设置有压线板、气管接头、信号线接头、上方过线孔和下方过线孔。

优选的，所述电机座的内部设置有输出法兰、限位轴承、带孔轴承座和线缆挡块。

优选的，所述电机座的一侧设置有线缆接头存放空腔、波纹管固定接头。

优选的，所述小臂的内部设置有小臂固线板、小臂过线孔、电机和小臂圆筒。

优选的，所述大臂的底部设置有底座，所述大臂的一侧或大臂的中空内壁和底座的一侧均设置有波纹管固定座，所述波纹管固定座的内部插接有机器人线缆主线束。

优选的，所述三轴电机和四轴电机外表面均设置有电机连接线，所述电机座的外表面设置有线缆卡块。

优选的，所述波纹管固定座的底部设置有波纹管固定板，所述波纹管固定座的内部设置有螺钉安装通孔，所述波纹管固定板的底部设置有卡簧、波纹管座转轴和衔接轴承。

优选的，所述底座的背面设置有航插安装板，且重载接头安装在航插安装板上，所述转座的中部设置有线缆吊装支架、底座线缆护线套和波纹管固定座。

优选的，布置方法如下：

S1:本装置中电机座的一侧设置有线缆接头存放空腔，用于容纳机器人线缆主线束和连接线束的电气接头，连接线束采用耐磨、耐折弯的小线径线缆并与机器人线缆主线束通过电气接头相连，另外电机座还具备防水作用，可应对恶劣的工况，线缆接头存放空腔内部还设有压线板，连接线束和机器人线缆主线束可通过压线板固定连接，输出法兰与电机座腔体内的中空减速机输出端连接，连接线束穿过电机座的上方过线孔和带孔轴承座顺时针缠绕在小臂圆筒上，同时输出法兰与电机座的上方过线孔之间设有线缆挡块，防止线缆与螺钉螺帽、零件棱角发生刮擦和磨损，缠绕一圈后穿过小臂过线孔，与电机相连，此处的连接线束通过小臂固线板固定；

S2:三轴电机和四轴电机的电机连接线通过线缆卡块固定在电机座壳体上，电机连接线穿过下方过线孔进入电机座的线缆接头存放空腔并与机器人线缆主线束通过电气接头相连；

S3:转座上设有底座线缆护线套、线缆吊装支架、波纹管固定座，底座重载线缆、气管、信号线穿过底座中空减速机和底座线缆护线套通过线缆吊装支架、线束扣式结束带缠绕固定，同时穿入波纹管，波纹管通过波纹管固定座进行固定，同时大臂的一侧或大臂的中空内壁和底座的一侧均设置有波纹管固定座，线缆依次穿过波纹管往上进入电机座，波纹管的头部与电机座一侧的波纹管固定接头相连，气管、信号线分别与电机座内的气管接头和信号线接头相连；

S4:电机座和小臂可形成中空的外部应用线缆的穿线孔，用于外部应用线缆的穿线和过线，外部应用线缆和机器人内部线缆互不联系，机器人内部线缆均对应设有适用的防磨结构，连接线束缠绕在小臂圆筒上，能随小臂的转动进行回转运动；

S5:通过在机器人电机座的内部额外设置了线束保护结构线缆挡块，可防止磨线，且机器人线缆主线束、连接线束和电机连接线的电气接头能够在线缆接头存放空腔进行存储，通过压线板、小臂固线板可将连接线束固定连接在电机座、小臂内，通过线缆卡块可将三轴电机和四轴电机的电机连接线固定在电机座壳体上，机器人线缆主线束、连接线束和电机连接线均设有可拆卸电气接头，可拆卸连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明结构简单，制造成本低。

2、本发明的机器人线缆主线束、连接线束和电机连接线的电气接头能够在线缆接头存放空腔进行存储，通过压线板、小臂固线板可将连接线束固定连接在电机座、小臂内，通过线缆卡块可将三轴电机和四轴电机的电机连接线固定在电机座壳体上，机器人线缆主线束、连接线束和电机连接线均设有可拆卸电气接头，可拆卸连接，由此，机器人小臂在运行的过程中，连接线束能随小臂的转动进行回转运动且电机座的内部设置了线束保护结构线缆挡块，可防止磨线，从而提高了机器人肘部线束、小臂线束的使用寿命。

3、本发明的机器人线缆主线束在线缆接头存放空腔内部通过电气接头与对应机器人肘部线束、小臂线束可拆卸连接，使得肘部线束、小臂线束在损坏后，可以对肘部线束、小臂线束进行快速更换，不仅拆卸方便，且能够节省更换线束的成本。

附图说明

图1为本发明结构立体图；

图2为本发明的小臂固线板结构示意图；

图3为本发明的线缆压块结构示意图；

图4为本发明的电机座结构剖视示意图；

图5为本发明的电机座走线示意图；

图6为本发明的压线板结构示意图；

图7为本发明结构侧视示意图；

图8为本发明结构后视示意图；

图9为本发明的波纹管固定座结构剖视示意图；

图10为本发明线束保护结构线缆挡块的结构示意图。

图中：1、电机座壳体；2、三轴电机；3、电机座；4、小臂；5、大臂；6、四轴电机；7、压线板；8、气管接头；9、信号线接头；10、上方过线孔；11、下方过线孔；12、输出法兰；13、限位轴承；14、带孔轴承座；15、线缆挡块；16、线缆接头存放空腔；17、波纹管固定接头；18、小臂固线板；19、小臂过线孔；20、电机；21、小臂圆筒；22、底座；23、波纹管固定座；24、机器人线缆主线束；25、电机连接线；26、线缆卡块；27、波纹管固定板；28、螺钉安装通孔；29、卡簧；30、波纹管座转轴；31、衔接轴承；32、重载接头；33、线缆吊装支架；34、底座线缆护线套；35、航插安装板；36、转座；37、连接线束

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

本装置中电机座3的一侧设置有线缆接头存放空腔16，用于容纳机器人线缆主线束24和连接线束37的电气接头，连接线束37采用耐磨、耐折弯的小线径线缆并与机器人线缆主线束24通过电气接头相连，另外电机座3还具备防水作用，可应对恶劣的工况，线缆接头存放空腔16内部还设有压线板7，连接线束37和机器人线缆主线束24可通过压线板7固定连接，输出法兰12与电机座3腔体内的中空减速机输出端连接，连接线束37穿过电机座3的上方过线孔10和带孔轴承座14顺时针缠绕在小臂圆筒21上，同时输出法兰12与电机座3的上方过线孔10之间设有线缆挡块15，防止线缆与螺钉螺帽、零件棱角发生刮擦和磨损，缠绕一圈后穿过小臂过线孔19，与电机20相连，此处的连接线束37通过小臂固线板18固定，可有效约束线缆运动长度范围，避免线缆在运动过程中发生过度拉扯、线缆打结的情况；三轴电机2和四轴电机6的电机连接线25通过线缆卡块26固定在电机座壳体1上，电机连接线25穿过下方过线孔11进入电机座3的线缆接头存放腔体并与机器人线缆主线束24通过电气接头相连；转座36上设有底座线缆护线套34、线缆吊装支架33、波纹管固定座23，底座重载线缆、气管、信号线穿过底座22中空减速机和底座线缆护线套34通过线缆吊装支架33、线束扣式结束带缠绕固定，同时穿入波纹管，波纹管通过波纹管固定座23进行固定，同时大臂5的一侧或大臂5的中空内壁和底座22的一侧均设置有波纹管固定座23，线缆依次穿过波纹管往上进入电机座3，波纹管的头部与电机座3一侧的波纹管固定接头17相连，气管、信号线分别与电机座3内的气管接头8和信号线接头9相连；电机座3和小臂4可形成中空的外部应用线缆的穿线孔，用于外部应用线缆的穿线和过线，外部应用线缆和机器人内部线缆互不联系，机器人内部线缆均对应设有适用的防磨结构，连接线束37缠绕在小臂圆筒21上，能随小臂4的转动进行回转运动；机器人线缆主线束24、连接线束37和电机连接线25的电气接头能够在线缆接头存放空腔16进行存储，通过压线板7、小臂固线板18可将连接线束37固定连接在电机座3、小臂4内，通过线缆卡块26可将三轴电机2和四轴电机6的电机连接线25固定在电机座壳体1上，机器人线缆主线束24、连接线束37和电机连接线25均设有可拆卸电气接头，可拆卸连接，由此，机器人小臂4在运行的过程中，连接线束37能随小臂4的转动进行回转运动且电机座3的内部设置了线束保护结构线缆挡块15，可防止磨线，从而提高了机器人肘部线束、小臂线束的使用寿命，再者，由于机器人线缆主线束在线缆接头存放空腔内部通过电气接头与对应机器人肘部线束、小臂线束可拆卸连接，使得肘部线束、小臂线束在损坏后，可以对肘部线束、小臂线束进行快速更换，不仅拆卸方便，且能够节省更换线束的成本。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种具有管线防磨结构的工业机器人，包括电机座壳体(1)、三轴电机(2)和电机座(3)，其特征在于：所述电机座(3)一侧的底部安装有三轴电机(2)，所述电机座(3)的外表面设置有电机座壳体(1)，所述电机座(3)的正面设有小臂(4)，所述电机座(3)的另一侧设置有大臂(5)，所述电机座(3)正面的中部设置有四轴电机(6)。

2.根据权利要求1所述的一种具有管线防磨结构的工业机器人，其特征在于：所述电机座(3)的另一侧设置有压线板(7)、气管接头(8)、信号线接头(9)、上方过线孔(10)和下方过线孔(11)。

3.根据权利要求1所述的一种具有管线防磨结构的工业机器人，其特征在于：所述电机座(3)的内部设置有输出法兰(12)、限位轴承(13)、带孔轴承座(14)和线缆挡块(15)。

4.根据权利要求1所述的一种具有管线防磨结构的工业机器人，其特征在于：所述电机座(3)的一侧设置有线缆接头存放空腔(16)、波纹管固定接头(17)。

5.根据权利要求1所述的一种具有管线防磨结构的工业机器人，其特征在于：所述小臂(4)的内部设置有小臂固线板(18)、小臂过线孔(19)、电机(20)和小臂圆筒(21)。

6.根据权利要求1所述的一种具有管线防磨结构的工业机器人，其特征在于：所述大臂(5)的底部设置有底座(22)，所述大臂(5)的一侧或大臂(5)的中空内壁和底座(22)的一侧均设置有波纹管固定座(23)，所述波纹管固定座(23)的内部插接有机器人线缆主线束(24)。

7.根据权利要求1所述的一种具有管线防磨结构的工业机器人，其特征在于：所述三轴电机(2)和四轴电机(6)外表面均设置有电机连接线(25)，所述电机座(3)的外表面设置有线缆卡块(26)。

8.根据权利要求6所述的一种具有管线防磨结构的工业机器人，其特征在于：所述波纹管固定座(23)的底部设置有波纹管固定板(27)，所述波纹管固定座(23)的内部设置有螺钉安装通孔(28)，所述波纹管固定板(27)的底部设置有卡簧(29)、波纹管座转轴(30)和衔接轴承(31)。

9.根据权利要求1所述的一种具有管线防磨结构的工业机器人，其特征在于：所述底座(22)的背面设置有航插安装板(35)，且重载接头(32)安装在航插安装板(35)上，所述转座(36)的中部设置有线缆吊装支架(33)、底座线缆护线套(34)和波纹管固定座(23)。

10.根据权利要求1-9任一项权利要求所述的一种具有管线防磨结构的内部管线布置方法如下：

S1:本装置中电机座(3)的一侧设置有线缆接头存放空腔(16)，用于容纳机器人线缆主线束(24)和连接线束(37)的电气接头，连接线束(37)采用耐磨、耐折弯的小线径线缆并与机器人线缆主线束(24)通过电气接头相连，另外电机座(3)还具备防水作用，可应对恶劣的工况，线缆接头存放空腔(16)内部还设有压线板(7)，连接线束(37)和机器人线缆主线束(24)可通过压线板(7)固定连接，输出法兰(12)与电机座(3)腔体内的中空减速机输出端连接，连接线束(37)穿过电机座(3)的上方过线孔(10)和带孔轴承座(14)顺时针缠绕在小臂圆筒(21)上，同时输出法兰(12)与电机座(3)的上方过线孔(10)之间设有线缆挡块(15)，防止线缆与螺钉螺帽、零件棱角发生刮擦和磨损，缠绕一圈后穿过小臂过线孔(19)，与电机(20)相连，此处的连接线束(37)通过小臂固线板(18)固定；

S2:三轴电机(2)和四轴电机(6)的电机连接线(25)通过线缆卡块(26)固定在电机座壳体(1)上，电机连接线(25)穿过下方过线孔(11)进入电机座(3)的线缆接头存放空腔(16)并与机器人线缆主线束(24)通过电气接头相连；

S3:转座(36)上设有底座线缆护线套(34)、线缆吊装支架(33)、波纹管固定座(23)，底座重载线缆、气管、信号线穿过底座(22)中空减速机和底座线缆护线套(34)通过线缆吊装支架(33)、线束扣式结束带缠绕固定，同时穿入波纹管，波纹管通过波纹管固定座(23)进行固定，同时大臂(5)的一侧或大臂(5)的中空内壁和底座(22)的一侧均设置有波纹管固定座(23)，线缆依次穿过波纹管往上进入电机座(3)，波纹管的头部与电机座(3)一侧的波纹管固定接头(17)相连，气管、信号线分别与电机座(3)内的气管接头(8)和信号线接头(9)相连；

S4:电机座(3)和小臂(4)可形成中空的外部应用线缆的穿线孔，用于外部应用线缆的穿线和过线，外部应用线缆和机器人内部线缆互不联系，机器人内部线缆均对应设有适用的防磨结构，连接线束(37)缠绕在小臂圆筒(21)上，能随小臂(4)的转动进行回转运动；

S5:通过在机器人电机座(3)的内部额外设置了线束保护结构线缆挡块(15)，可防止磨线，且机器人线缆主线束(24)、连接线束(37)和电机连接线(25)的电气接头能够在线缆接头存放空腔(16)进行存储，通过压线板(7)、小臂固线板(18)可将连接线束(37)固定连接在电机座(3)、小臂(4)内，通过线缆卡块(26)可将三轴电机(2)和四轴电机(6)的电机连接线(25)固定在电机座壳体(1)上，机器人线缆主线束(24)、连接线束(37)和电机连接线(25)均设有可拆卸电气接头，可拆卸连接。

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