CN203003891U - 一种经济型scara机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种经济型SCARA机器人，其创新点在于：包括机座、大臂、小臂和执行主轴，大臂、小臂沿水平方向设置，执行主轴沿垂直方向设置；第一旋转关节机构，设置在机座与大臂之间，包括旋转关节A、驱动机构A；第二旋转关节机构，设置在大臂与小臂之间，包括旋转关节B、驱动机构B；第三旋转关节机构，设置在小臂上，包括旋转关节C、驱动机构C；第四移动关节机构为垂直驱动机构。本实用新型的SCARA机器人其相对于传统SCARA机器人相比较具有结构紧凑、重量轻、动态特性好等优点，与现有一种滚珠丝杠滚珠花键一体轴的机器人相比，具有成本低、交货期短等优点。同时还具有高精度、高刚度以及柔性好的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种工业用机器人，特别涉及一种经济型SCARA机器人。
背景技术
SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm，中文译名：选择顺应性装配机器手臂）机器人是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人也叫做水平关节型机器人。
目前的SCARA机器人中，体积庞大，动态特性较差，而应用较广泛的滚珠丝杠滚珠花键一体轴结构制造成本较高，交货期长，具有一定的局限性。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、动态特性好且成本低的SCARA机器人。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种经济型SCARA机器人，其创新点在于：包括机座、大臂、小臂和执行主轴，大臂、小臂沿水平方向设置，执行主轴沿垂直方向设置；第一旋转关节机构，设置在机座与大臂之间，包括旋转关节A、驱动机构A，机座的顶端与大臂内端通过具有水平自由度的旋转关节A连接，驱动机构A安装在机座内，大臂通过驱动机构A驱动在水平方向绕机座转动；第二旋转关节机构，设置在大臂与小臂之间，包括旋转关节B、驱动机构B，大臂的外端与小臂的内端通过具有水平自由度的旋转关节B连接，驱动机构B安装在小臂内，小臂并通过传动组件B驱动在水平方向绕大臂转动；执行主轴为滚珠花键副，包括花键轴以及与花键轴配合的花键螺母；第三旋转关节机构，设置在小臂上，包括旋转关节C、驱动机构C，执行主轴的花键螺母通过具有水平自由度的旋转关节C安装在小臂外端，驱动机构C安装在小臂中部，执行主轴通过驱动机构C驱动在小臂外端自转；第四移动关节机构，设置在小臂上，为垂直驱动机构，垂直驱动机构与执行主轴的花键轴通过连接块连接实现垂直方向的联动。
进一步的，所述第一旋转关节机构中，旋转关节A包括轴承套筒A、轴承组A，轴承套筒A通过轴承组A安装在机座的上部，轴承套筒A的上端与大臂内端连接固定；驱动机构A包括伺服电机A、谐波减速器A，伺服电机A和谐波减速器A均安装在机座的内部，伺服电机A的输出轴与谐波减速器A的波发生器连接输入动力，谐波减速器A的柔轮通过柔轮法兰A与轴承套筒A的下端连接固定。
进一步的，所述轴承组A为双列圆锥滚子轴承或成对使用的单列圆锥滚子轴承。
进一步的，所述第二旋转关节机构中，旋转关节B包括轴承套筒B、轴承组B，轴承套筒B通过轴承组B安装在小臂的底部，轴承套筒B的下端与大臂外端连接固定；驱动机构B包括伺服电机B、谐波减速器B，伺服电机B以及谐波减速器B固定在小臂内端的顶部，伺服电机B的输出轴与谐波减速器B的波发生器连接输入动力，谐波减速器B的柔轮通过柔轮法兰B与轴承套筒B的上端连接固定。
进一步的，所述轴承组B为双列圆锥滚子轴承或成对使用的单列圆锥滚子轴承。
进一步的，所述第三旋转关节机构中，旋转关节C包括花键法兰、轴承组C，花键法兰通过轴承组C内置于小臂外端，执行主轴的花键螺母与花键法兰螺纹连接；驱动机构C包括伺服电机C、行星齿轮减速机C、主动同步带轮C、从动同步带轮C和同步带C，伺服电机C以及行星齿轮减速机C固定在小臂的中间位置，主动同步带轮C、从动同步带轮C通过同步带C连接，主动同步带轮C安装在行星齿轮减速机C的输出轴上，从动同步带轮C通过带轮法兰C与花键法兰连接固定。
进一步的，所述轴承组C为角接触球轴承组。
进一步的，所述第四移动关节机构中，垂直驱动机构包括滚珠丝杆、丝杆法兰、伺服电机D、主动同步带轮D、从动同步带轮D和同步带D，滚珠丝杆的螺母与丝杆法兰螺纹连接，丝杆法兰通过轴承组D安装在小臂中部；主动同步带轮D、从动同步带轮D通过同步带D连接，主动同步带轮D安装在伺服电机D的输出轴上，从动同步带轮D通过带轮法兰D与丝杆法兰连接固定。
进一步的，所述垂直驱动机构还包括导向组件，其包括导柱、直线轴承，导柱垂直设置，导柱外套装与小臂中部固定的直线轴承，导柱的下端与连接滚珠丝杆螺杆以及执行主轴花键轴的连接块固定。
进一步的，轴承组D为角接触球轴承组。
本实用新型的优点在于：本实用新型的SCARA机器人可广泛应用于日化、医药、食品、饮料等行业的装配、高速搬运领域。其相对于传统SCARA机器人相比较具有结构紧凑、重量轻、动态特性好等优点，与现有一种滚珠丝杠滚珠花键一体轴的机器人相比，具有成本低、交货期短等优点。同时还具有高精度、高刚度以及柔性好的优点。
附图说明
图1为本实用新型经济型SCARA机器人外形图。
图2为第一旋转关节机构局部视图。
图3 为第二旋转关节机构局部视图。
图4为第三旋转关节机构和第四移动关节机构局部视图。
具体实施方式
如图1所示，包括机座5、大臂6、小臂7和执行主轴8，大臂6、小臂7沿水平方向设置，执行主轴8沿垂直方向设置。在机座5与大臂6之间、大臂6与小臂7之间、小臂7与执行主轴8之间各设一个水平方向的旋转关节，同时还在小臂7与执行主轴8之间设置一个垂直方向移动的移动关节。
三个旋转关节分别为第一旋转关节机构、第二旋转关节机构、第三旋转关节机构，一个移动关节为第四移动关节机构。
如图2所示，第一旋转关节机构，设置在机座5与大臂6之间，包括旋转关节A、驱动机构A，机座5的顶端与大臂6内端通过具有水平自由度的旋转关节A连接，驱动机构A安装在机座5内，大臂6通过驱动机构A驱动在水平方向绕机座转动。
具体结构为：旋转关节A包括轴承套筒A11、轴承组A12，驱动机构A包括伺服电机A13、谐波减速器A14。轴承套筒A11通过轴承组A12安装在机座5的上部，轴承套筒A11的上端与大臂6内端连接固定；伺服电机A13和谐波减速器A14均通过连接法兰A16安装在机座的内部，伺服电机A13的输出轴与谐波减速器A14的波发生器连接输入动力，谐波减速器A14的柔轮通过柔轮法兰A15与轴承套筒A11的下端连接固定。其中，轴承组A12为双列圆锥滚子轴承或成对使用的单列圆锥滚子轴承。
第二旋转关节机构2，如图3所示，设置在大臂6与小臂7之间，包括旋转关节B、驱动机构B，大臂6的外端与小臂7的内端通过具有水平自由度的旋转关节B连接，驱动机构B安装在小臂7内，小臂7并通过传动组件B驱动在水平方向绕大臂6转动。
具体结构为，旋转关节B包括轴承套筒B21、轴承组B22，驱动机构B包括伺服电机B23、谐波减速器B24。轴承套筒B21通过轴承组B22安装在小臂7的底部，轴承套筒B21的下端与大臂6外端连接固定；伺服电机B23以及谐波减速器B24固定在小臂7内端的顶部，伺服电机B23的输出轴与谐波减速器B24的波发生器连接输入动力，谐波减速器B24的柔轮通过柔轮法兰B25与轴承套筒B21的上端连接固定。其中，轴承组B22为双列圆锥滚子轴承或成对使用的单列圆锥滚子轴承。
为了顺利实现对执行主轴8的自转驱动以及垂直升降，避免自转与垂直升降运动的相互干涉，执行主轴8采用滚珠花键副，其包括花键轴以及与花键轴配合的花键螺母。
如图4所示，第三旋转关节机构，设置在小臂7上，包括旋转关节C、驱动机构C，执行主轴8的花键螺母通过具有水平自由度的旋转关节C安装在小臂外端，驱动机构C安装在小臂7中部，执行主轴8通过驱动机构C驱动在小臂7外端自转。
具体结构为，旋转关节C包括花键法兰31、轴承组C32，驱动机构C包括伺服电机C33、行星齿轮减速机C34、主动同步带轮C35、从动同步带轮C36和同步带C。花键法兰31通过轴承组C32内置于小臂7外端，执行主轴8的花键螺母与花键法兰31螺纹连接；伺服电机C33以及行星齿轮减速机C34固定在小臂7的中间位置，主动同步带轮C35、从动同步带轮C36通过同步带C连接，主动同步带轮C35安装在行星齿轮减速机C34的输出轴上，从动同步带轮C36通过带轮法兰C37与花键法兰31连接固定。其中，轴承组C32为角接触球轴承组。
第四移动关节机构，设置在小臂7上，为垂直驱动机构，垂直驱动机构与执行主轴8的花键轴通过连接块9连接实现垂直方向的联动。
具体结构为：垂直驱动机构包括滚珠丝杆41、丝杆法兰42、伺服电机D43、主动同步带轮D44、从动同步带轮D45和同步带D，滚珠丝杆41的螺母与丝杆法兰42螺纹连接，丝杆法兰42通过轴承组D49安装在小臂7中部；主动同步带轮D44、从动同步带轮D45通过同步带D连接，主动同步带轮D44安装在伺服电机D43的输出轴上，从动同步带轮D45通过带轮法兰D46与丝杆法兰42连接固定。
垂直驱动机构还包括导向组件，以便提高执行主轴8工作时动作精度，并相应的提高机构的刚度。其包括导柱47、直线轴承48，导柱47垂直设置，导柱47外套装与小臂7中部固定的直线轴承48，导柱47的下端与连接滚珠丝杆41螺杆以及执行主轴8花键轴的连接块9固定。其中，轴承组D49为角接触球轴承组。
工作原理：
在机座与大臂之间、大臂与小臂之间的旋转关节轴线相互平行且垂直与水平面，利用驱动机构A、B驱动实现大、小臂绕各自的旋转关节轴线旋转，从而实现执行主轴在平面内一定范围的定位。执行主轴可通过旋转关节轴线的旋转对工件在平面内的定向，并由垂直驱动机构驱动进行垂直方向的定向。
Claims (10)
1.一种经济型SCARA机器人，其特征在于：包括机座、大臂、小臂和执行主轴，大臂、小臂沿水平方向设置，执行主轴沿垂直方向设置；
第一旋转关节机构，设置在机座与大臂之间，包括旋转关节A、驱动机构A，机座的顶端与大臂内端通过具有水平自由度的旋转关节A连接，驱动机构A安装在机座内，大臂通过驱动机构A驱动在水平方向绕机座转动；
第二旋转关节机构，设置在大臂与小臂之间，包括旋转关节B、驱动机构B，大臂的外端与小臂的内端通过具有水平自由度的旋转关节B连接，驱动机构B安装在小臂内，小臂并通过传动组件B驱动在水平方向绕大臂转动；
执行主轴为滚珠花键副，包括花键轴以及与花键轴配合的花键螺母；
第三旋转关节机构，设置在小臂上，包括旋转关节C、驱动机构C，执行主轴的花键螺母通过具有水平自由度的旋转关节C安装在小臂外端，驱动机构C安装在小臂中部，执行主轴通过驱动机构C驱动在小臂外端自转；
第四移动关节机构，设置在小臂上，为垂直驱动机构，垂直驱动机构与执行主轴的花键轴通过连接块连接实现垂直方向的联动。
2.根据权利要求1所述的经济型SCARA机器人，其特征在于：所述第一旋转关节机构中，旋转关节A包括轴承套筒A、轴承组A，轴承套筒A通过轴承组A安装在机座的上部，轴承套筒A的上端与大臂内端连接固定；
驱动机构A包括伺服电机A、谐波减速器A，伺服电机A和谐波减速器A均安装在机座的内部，伺服电机A的输出轴与谐波减速器A的波发生器连接输入动力，谐波减速器A的柔轮通过柔轮法兰A与轴承套筒A的下端连接固定。
3.根据权利要求2所述的经济型SCARA机器人，其特征在于：所述轴承组A为双列圆锥滚子轴承或成对使用的单列圆锥滚子轴承。
4.根据权利要求1所述的经济型SCARA机器人，其特征在于：所述第二旋转关节机构中，旋转关节B包括轴承套筒B、轴承组B，轴承套筒B通过轴承组B安装在小臂的底部，轴承套筒B的下端与大臂外端连接固定；
驱动机构B包括伺服电机B、谐波减速器B，伺服电机B以及谐波减速器B固定在小臂内端的顶部，伺服电机B的输出轴与谐波减速器B的波发生器连接输入动力，谐波减速器B的柔轮通过柔轮法兰B与轴承套筒B的上端连接固定。
5.根据权利要求4所述的经济型SCARA机器人，其特征在于：所述轴承组B为双列圆锥滚子轴承或成对使用的单列圆锥滚子轴承。
6. 根据权利要求1所述的经济型SCARA机器人，其特征在于：所述第三旋转关节机构中，旋转关节C包括花键法兰、轴承组C，花键法兰通过轴承组C内置于小臂外端，执行主轴的花键螺母与花键法兰螺纹连接；
驱动机构C包括伺服电机C、行星齿轮减速机C、主动同步带轮C、从动同步带轮C和同步带C，伺服电机C以及行星齿轮减速机C固定在小臂的中间位置，主动同步带轮C、从动同步带轮C通过同步带C连接，主动同步带轮C安装在行星齿轮减速机C的输出轴上，从动同步带轮C通过带轮法兰C与花键法兰连接固定。
7. 根据权利要求6所述的经济型SCARA机器人，其特征在于：所述轴承组C为角接触球轴承组。
8.根据权利要求1所述的经济型SCARA机器人，其特征在于：所述第四移动关节机构中，垂直驱动机构包括滚珠丝杆、丝杆法兰、伺服电机D、主动同步带轮D、从动同步带轮D和同步带D，滚珠丝杆的螺母与丝杆法兰螺纹连接，丝杆法兰通过轴承组D安装在小臂中部；
主动同步带轮D、从动同步带轮D通过同步带D连接，主动同步带轮D安装在伺服电机D的输出轴上，从动同步带轮D通过带轮法兰D与丝杆法兰连接固定。
9.根据权利要求8所述的经济型SCARA机器人，其特征在于：所述垂直驱动机构还包括导向组件，其包括导柱、直线轴承，导柱垂直设置，导柱外套装与小臂中部固定的直线轴承，导柱的下端与连接滚珠丝杆螺杆以及执行主轴花键轴的连接块固定。
10.根据权利要求8所述的经济型SCARA机器人，其特征在于：轴承组D为角接触球轴承组。
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Granted publication date: 20130619 Termination date: 20131030 |