CN204976630U - 一种四轴水平关节机器人 - Google Patents
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Abstract
一种四轴水平关节机器人，属于机器人技术领域。包括基座、大臂关节、小臂关节和腕关节，所述基座包括底座和C型支架，C型支架固定在机器人底座上，大臂关节一端连接在C型支架上，形成一轴，另一端连接小臂关节，形成二轴，小臂关节的小臂电机安装在C型支架上，小臂关节末端连接腕关节，腕关节的丝杠轴上分别设置丝杠螺母和花键螺母，丝杠螺母沿丝杠轴上下运动形成三轴，花键螺母沿丝杠轴旋转运动形成四轴。本实用新型运动速度快，精度高，质量轻，噪音小，且动作参数合理。
Description
技术领域
本实用新型属于机器人技术领域，特别是涉及一种四轴水平关节机器人。
背景技术
四轴水平关节机器人用于接近于水平面快速地操作零件。
通常情况下，四轴水平关节机器人包括基座、大臂关节、小臂关节、腕关节和末端执行工具。基座固定在工作台上，大臂关节与基座相连并相对于基座水平旋转，小臂关节与大臂关节相连并可相对于大臂关节水平旋转，腕关节与小臂关节相连并可相对于小臂实现旋转和平移，末端执行工具固定在腕关节末端，用于操作工件。
然而，为数不少的机器人存在着质量重、负载轻、动作速度慢、动作传递及定位精确度较差的缺陷。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本实用新型提供一种四轴水平关节机器人。它具有质量轻、负载重、动作速度快、动作传递及定位精确度高的特点。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种四轴水平关节机器人，包括基座、大臂关节、小臂关节和腕关节，所述基座包括底座和C型支架，C型支架固定在机器人底座上，大臂关节一端连接在C型支架上，形成一轴，另一端连接小臂关节，形成二轴，小臂关节的小臂电机安装在C型支架上，小臂关节末端连接腕关节，腕关节的丝杠轴上分别设置丝杠螺母和花键螺母，丝杠螺母沿丝杠轴上下运动形成三轴，花键螺母沿丝杠轴旋转运动形成四轴。
进一步地，所述大臂关节包括大臂、大臂电机、行星减速器、主动带轮Ⅰ、同步带Ⅰ、二轴主轴、谐波减速器和从动带轮Ⅰ，所述大臂电机通过固定法兰Ⅰ固定在机器人底座上，大臂电机输出轴与行星减速器输入轴相连接，行星减速器固定在C型支架内，其输出端与大臂相连接，谐波减速器安装在大臂末端，行星减速器输出轴上安装有主动带轮Ⅰ，通过同步带Ⅰ与大臂末端的从动带轮Ⅰ连接，所述从动带轮Ⅰ连接在二轴主轴上，二轴主轴连接在谐波减速器输入轴上，谐波减速器输出轴上连接小臂，其中，大臂电机输出轴、行星减速器输入轴与一轴轴线重合；从动带轮Ⅰ与二轴轴线重合。
进一步地，所述大臂初始位置指示针Ⅰ固定在大臂上，其指示板Ⅰ固定在C型支架下部靠近大臂指示针Ⅰ侧。
进一步地，所述C型支架中部两侧分别固定有限制大臂转动的大臂限位块。
进一步地，所述大臂限位块为橡胶块。
进一步地，所述小臂关节包括小臂、小臂电机、两驱动电机Ⅰ、Ⅱ、两主动带轮Ⅱ、Ⅲ、两同步带Ⅱ、Ⅲ及电机座，所述小臂连接于腕关节的螺母支架和电机座之间，两驱动电机Ⅰ、Ⅱ分置于固定在小臂上的电机座上，两主动带轮Ⅱ、Ⅲ分别安装在两驱动电机Ⅰ、Ⅱ的输出轴上，两主动带轮Ⅱ、Ⅲ分别通过同步带Ⅱ、Ⅲ连接腕关节的两个从动带轮Ⅱ、Ⅲ，两从动带轮Ⅱ、Ⅲ分别连接在腕关节的花键螺母和丝杠螺母上，小臂电机通过固定法兰连接在C型支架上部，小臂电机输出轴上连接小臂驱动同步带轮主动带轮Ⅰ，从动带轮Ⅰ连接在固定于小臂上的谐波减速器输出轴上，小臂电机输出轴与一轴轴线重合。
进一步地，所述电机座上还设置有预紧机构，该预紧机构为调节螺栓，螺栓顶端与两驱动电机底座相接触。
进一步地，所述大臂上部还设有限制小臂转动的限位底块，与其相配合的限位顶块连接在小臂下部。
进一步地，所述小臂上还设有小臂位置显示的指示针，与其相配合的指示板位于大臂末端。
进一步地，所述腕关节包括连接法兰、丝杠轴、丝杠螺母、花键螺母、螺母支架及两个从动带轮Ⅱ、Ⅲ，丝杠螺母和花键螺母分别固定在螺母支架两端面上，丝杠轴穿过丝杠螺母和花键螺母，一端连接法兰，另一端为自由端，在螺母支架内侧的丝杠螺母和花键螺母上分别安装从动带轮Ⅱ、Ⅲ，两从动带轮Ⅱ、Ⅲ分别通过同步带连接电机座内的主动带轮Ⅱ、Ⅲ。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型可以实现一轴转速300°/s，二轴转速450°/s，三轴平移速度1m/s，四轴转速2000°/s，动作速度快；重复定位精度为±0.01mm，精度高，总重35Kg，质量轻，额定负载5Kg，最大负载8Kg，负载大，噪音小，且动作参数合理。
附图说明
图1为本实用新型的总体结构示意图。
图2为图1中基座结构示意图。
图3为图1中大臂关节和小臂关节连接结构示意图。
图4为图1中大臂关节结构示意图。
图5为图1中小臂关节和腕关节结构示意图。
图6为图5的俯视图。
图中：1.基座，11.底座，12.C型支架，13.接插件固定架；
2.大臂关节，201.大臂电机，202.固定法兰Ⅰ，203.行星减速器，204.主动带轮Ⅰ，205.大臂，206.指示板Ⅰ，207.第一深沟球轴承，208.大臂限位块，209.指示针Ⅰ，210.预紧机构Ⅰ，211.限位底块，212.第二深沟球轴承，213.指示板Ⅱ，214.谐波减速器，215.第三深沟球轴承，216.二轴主轴，217.从动带轮Ⅰ，218.同步带Ⅰ；
3.小臂关节，301.小臂电机，302.固定法兰Ⅱ，303.小臂，304.指示针Ⅱ，305.限位顶块，306.主动带轮Ⅱ，307.主动带轮Ⅲ，308.电机座，309.驱动电机Ⅰ，310.驱动电机Ⅱ，311.预紧机构Ⅱ，312.同步带Ⅱ，313.同步带Ⅲ；
4.腕关节，41.花键螺母，42.丝杠轴，43.螺母支架，44.从动带轮Ⅱ，45.从动带轮Ⅲ，46.丝杠螺母，47.连接法兰。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
实施例：如图1所示，本实用新型包括基座1、大臂关节2、小臂关节3和腕关节4，所述基座1包括底座11和C型支架12，C型支架12固定在机器人底座11上，大臂关节2一端连接在C型支架12上，形成一轴，另一端连接小臂关节3，形成二轴，小臂关节3的小臂电机301安装在C型支架12上，小臂关节3末端连接腕关节4，腕关节4的丝杠轴42上分别设置丝杠螺母46和花键螺母41，丝杠螺母46沿丝杠轴42上下运动形成三轴，花键螺母41沿丝杠轴42旋转运动形成四轴。
所述大臂关节2包括大臂205、大臂电机201、行星减速器203、主动带轮Ⅰ204、同步带Ⅰ218、二轴主轴216谐波减速器214和从动带轮Ⅰ217，所述大臂电机201通过固定法兰Ⅰ202固定在机器人底座11上，大臂电机201输出轴与行星减速器203输入轴相连接，行星减速器203固定在C型支架12内，其输出端与大臂205相连接，谐波减速器214安装在大臂末端，行星减速器203输出轴上安装有主动带轮Ⅰ204，通过同步带Ⅰ218与大臂205末端的从动带轮Ⅰ217连接，所述从动带轮Ⅰ217连接在二轴主轴216上，二轴主轴216连接在谐波减速器214输入轴上，谐波减速器214输出轴上连接小臂303，其中，大臂电机201输出轴、行星减速器203输入轴与一轴轴线重合；从动带轮Ⅰ217与二轴轴线重合。
所述大臂初始位置指示针Ⅰ209固定在大臂205上，其指示板Ⅰ206固定在C型支架12下部靠近大臂指示针Ⅰ209侧。
所述C型支架12中部两侧分别固定有限制大臂转动的大臂限位块208。所述大臂限位块208为橡胶块。
所述大臂205上还设置有预紧同步带Ⅰ218的预紧机构Ⅰ210，该预紧机构Ⅰ210为现有结构，是通过调节与同步带Ⅰ218相接触的惰轮，调节同步带Ⅰ218的涨紧度。
所述小臂关节3包括小臂303、小臂电机301、两驱动电机Ⅰ309、Ⅱ310、两主动带轮Ⅱ306、Ⅲ307、两同步带Ⅱ312、Ⅲ313、电机座308，所述小臂303连接于腕关节4的螺母支架43和电机座308之间，两驱动电机Ⅰ309、Ⅱ310分置于固定在小臂303上的电机座308上，两主动带轮Ⅱ306、Ⅲ307分别安装在两驱动电机Ⅰ309、Ⅱ310的输出轴上，两主动带轮Ⅱ306、Ⅲ307分别通过同步带Ⅱ312、Ⅲ313连接腕关节4的两个从动带轮Ⅱ44、Ⅲ45，两从动带轮Ⅱ44、Ⅲ45分别连接在腕关节4的花键螺母41和丝杠螺母46上，小臂电机301通过固定法兰Ⅱ302连接在C型支架12上部，小臂电机301输出轴上连接小臂驱动同步带轮主动带轮Ⅰ204，从动带轮Ⅰ217连接在固定于小臂303上的谐波减速器214输出轴上，小臂电机301输出轴与一轴轴线重合。
所述电机座308上还设置有预紧机构Ⅱ311，该预紧机构Ⅱ311为调节螺栓，螺栓顶端与两驱动电机Ⅰ309、Ⅱ310底座相接触，调节电机位置，从而调节两带轮中心距，达到预紧目的。
所述大臂205上部还设有限制小臂303转动的限位底块211，与其相配合的限位顶块305连接在小臂303下部。由限位顶块305和限位底块211相互干涉碰触限位，具体位置根据小臂的转角范围限定。
所述小臂205上还设有显示小臂位置的指示针Ⅱ，与其相配合的指示板Ⅱ位于大臂205末端。
小臂电机301的固定法兰Ⅱ302与大臂205之间安装第一深沟球轴承217；二轴主轴216与大臂205间安装第二深沟球轴承212，与小臂303间安装第三深沟球轴承215。
如图4所示，所述腕关节4包括连接法兰47、丝杠轴42、丝杠螺母46、花键螺母41、螺母支架43及两个从动带轮Ⅱ44、Ⅲ45，丝杠螺母46和花键螺母41分别固定在螺母支架43两端面上，丝杠轴42穿过丝杠螺母46和花键螺母41，一端安装连接法兰47，另一端为自由端，在螺母支架43内侧的丝杠螺母46和花键螺母41上分别安装从动带轮Ⅱ44、Ⅲ45，两从动带轮Ⅱ44、Ⅲ45分别通过同步带连接电机座308内的主动带轮Ⅱ306、Ⅲ307。
接插件固定架13固定在C型支架12下部，并与远离工具端一侧的机器人底座11相连接。
本实用新型的动作过程：
本实用新型通过大臂电机201驱动行星减速器203，带动大臂205转动，同时小臂电机驱动主动带轮Ⅰ204带动从动带轮Ⅰ217转动，驱动二轴主轴216带动谐波减速器214工作，驱动小臂303运转；小臂303的两驱动电机Ⅰ309、Ⅱ310分别驱动两主动带轮Ⅱ306、Ⅲ307，带动的两个从动带轮Ⅱ44、Ⅲ45转动，从而带动其上腕关节4的花键螺母41沿丝杠轴42旋转运动和丝杠螺母46沿丝杠轴42上下移动，当两驱动电机Ⅰ309、Ⅱ310同速运转时，丝杠轴42做纯旋转运动；当两驱动电机Ⅰ309、Ⅱ310不同速时，丝杠轴42做旋转和平移的螺旋运动，实现精确操作工件。
Claims (10)
1.一种四轴水平关节机器人，其特征在于：包括基座、大臂关节、小臂关节和腕关节，所述基座包括底座和C型支架，C型支架固定在机器人底座上，大臂关节一端连接在C型支架上，形成一轴，另一端连接小臂关节，形成二轴，小臂关节的小臂电机安装在C型支架上，小臂关节末端连接腕关节，腕关节的丝杠轴上分别设置丝杠螺母和花键螺母，丝杠螺母沿丝杠轴上下运动形成三轴，花键螺母沿丝杠轴旋转运动形成四轴。
2.根据权利要求1所述的四轴水平关节机器人，其特征在于：所述大臂关节包括大臂、大臂电机、行星减速器、主动带轮Ⅰ、同步带Ⅰ、二轴主轴、谐波减速器和从动带轮Ⅰ，所述大臂电机通过固定法兰Ⅰ固定在机器人底座上，大臂电机输出轴与行星减速器输入轴相连接，行星减速器固定在C型支架内，其输出端与大臂相连接，谐波减速器安装在大臂末端，行星减速器输出轴上安装有主动带轮Ⅰ，通过同步带Ⅰ与大臂末端的从动带轮Ⅰ连接，所述从动带轮Ⅰ连接在二轴主轴上，二轴主轴连接在谐波减速器输入轴上，谐波减速器输出轴上连接小臂，其中，大臂电机输出轴、行星减速器输入轴与一轴轴线重合；从动带轮Ⅰ与二轴轴线重合。
3.根据权利要求2所述的四轴水平关节机器人，其特征在于：所述大臂初始位置指示针Ⅰ固定在大臂上，其指示板Ⅰ固定在C型支架下部靠近大臂指示针Ⅰ侧。
4.根据权利要求1所述的四轴水平关节机器人，其特征在于：所述C型支架中部两侧分别固定有限制大臂转动的大臂限位块。
5.根据权利要求4所述的四轴水平关节机器人，其特征在于：所述大臂限位块为橡胶块。
6.根据权利要求1所述的四轴水平关节机器人，其特征在于：所述小臂关节包括小臂、小臂电机、两驱动电机Ⅰ、Ⅱ、两主动带轮Ⅱ、Ⅲ、两同步带Ⅱ、Ⅲ及电机座，所述小臂连接于腕关节的螺母支架和电机座之间，两驱动电机Ⅰ、Ⅱ分置于固定在小臂上的电机座上，两主动带轮Ⅱ、Ⅲ分别安装在两驱动电机Ⅰ、Ⅱ的输出轴上，两主动带轮Ⅱ、Ⅲ分别通过同步带Ⅱ、Ⅲ连接腕关节的两个从动带轮Ⅱ、Ⅲ，两从动带轮Ⅱ、Ⅲ分别连接在腕关节的花键螺母和丝杠螺母上，小臂电机通过固定法兰连接在C型支架上部，小臂电机输出轴上连接小臂驱动同步带轮主动带轮Ⅰ，从动带轮Ⅰ连接在固定于小臂上的谐波减速器输出轴上，小臂电机输出轴与一轴轴线重合。
7.根据权利要求6所述的四轴水平关节机器人，其特征在于：所述电机座上还设置有预紧机构，该预紧机构为调节螺栓，螺栓顶端与两驱动电机底座相接触。
8.根据权利要求6所述的四轴水平关节机器人，其特征在于：所述大臂上部还设有限制小臂转动的限位底块，与其相配合的限位顶块连接在小臂下部。
9.根据权利要求6所述的四轴水平关节机器人，其特征在于：所述小臂上还设有小臂位置显示的指示针，与其相配合的指示板位于大臂末端。
10.根据权利要求1所述的四轴水平关节机器人，其特征在于：所述腕关节包括连接法兰、丝杠轴、丝杠螺母、花键螺母、螺母支架及两个从动带轮Ⅱ、Ⅲ，丝杠螺母和花键螺母分别固定在螺母支架两端面上，丝杠轴穿过丝杠螺母和花键螺母，一端连接法兰，另一端为自由端，在螺母支架内侧的丝杠螺母和花键螺母上分别安装从动带轮Ⅱ、Ⅲ，两从动带轮Ⅱ、Ⅲ分别通过同步带连接电机座内的主动带轮Ⅱ、Ⅲ。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Four-axis horizontal joint robot Effective date of registration: 20200422 Granted publication date: 20160120 Pledgee: Liaojiao Jianxin (Liaoning) Fund Management Co.,Ltd. Pledgor: SHENYANG GENERAL ROBOT TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020210000008 |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231117 Address after: Room 0302, No. 197 Nanjing South Street, Heping District, Shenyang City, Liaoning Province, 110166 Patentee after: Liaoning Trading Investment Co.,Ltd. Address before: No. 8-1 Gaoge Road, Hunnan New District, Shenyang City, Liaoning Province, 110179 Patentee before: SHENYANG GENERAL ROBOT TECHNOLOGY Co.,Ltd. |