CN205184768U - 齿轮组及四杆机构传动的scara机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及齿轮组及四杆机构传动的SCARA机器人。目的是提供的机器人应具有结构简单、低成本以及工作精度较高的特点。技术方案是：齿轮组及四杆机构传动的SCARA机器人，包括机座、设置在机座内的电机组、可水平转动地定位在机座上的大臂、可水平转动地定位在大臂前端的小臂、可水平转动地定位在小臂前端的末端转轴、可竖直运动地定位在末端转轴内的气缸、用于传递电机组动力以驱动大臂、小臂与末端转轴运动的传动机构。

Description

齿轮组及四杆机构传动的SCARA机器人

技术领域

本实用新型涉及SCARA机器人技术领域，具体是一种由齿轮及四杆机构传动的SCARA机器人。

背景技术

SCARA机器人是一种圆柱坐标型工业机器人，具有工作效率高，运行可靠的特点，广泛应用于装配行业。传统SCARA机器人在大、小臂上共装有三套伺服电机和减速器，运动部分质量大，通过增加一套传动机构将驱动电机安装到基座可有效减小运动部分质量，并通过采用步进电机系统来降低整机成本。但是市面上类似SCARA机器人普遍采用同步带进行传动，因为同步带不可避免的挠性形变导致机器人的工作精度较低。因此，采用其他传动机构代替同步带是提高此类SCARA机器人工作精度的有效方式。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种由齿轮组及四杆机构传动的SCARA机器人，该机器人应具有结构简单、低成本以及工作精度较高的特点。

本实用新型的技术方案是：齿轮组及四杆机构传动的SCARA机器人，包括机座、设置在机座内的电机组、可水平转动地定位在机座上的大臂、可水平转动地定位在大臂前端的小臂、可水平转动地定位在小臂前端的末端转轴、可竖直运动地定位在末端转轴内的气缸、用于传递电机组动力以驱动大臂、小臂与末端转轴运动的传动机构；

所述电机组包括用于驱动大臂旋转的第一电机、用于驱动小臂旋转的第二电机、用于驱动末端转轴旋转的第三电机；

所述传动机构包括在第一电机与大臂之间传递动力的第一传动组、在第二电机与小臂之间传递动力的第二传动组、在第三电机与末端转轴之间传递动力的第三传动组；

其特征在于：所述第一传动组采用齿轮传递动力，第二传动组以及第三传动组均采用齿轮组和连杆组传递动力。

所述第一传动组包括可转动地定位在大臂和与机座中的大臂转轴以及在大臂转轴与第一电机转轴之间传递动力的大臂齿轮组。

所述第二传动组包括可转动地定位在大臂与机座中的第一小臂转轴、可转动地定位在大臂与小臂中的第二小臂转轴、在第二电机转轴与第一小臂转轴之间传递动力的第一小臂齿轮组以及在第一小臂转轴与第二小臂转轴之间传递动力的第二小臂连杆组；所述连杆组中的连杆均分别铰接在两端的连杆架上。

所述第三传动组包括可转动地定位在大臂与机座中的第一末端转轴、可转动地定位在大臂与小臂中的第二末端转轴、在第三电机转轴与第一末端转轴之间传递动力的第一末端转轴齿轮组、在第一末端转轴与第二末端转轴之间传递动力的第二末端转轴连杆组、在第二末端转轴与末端转轴之间传递动力的第三末端转轴连杆组；所述连杆组中的连杆均分别铰接在两端的连杆架上。

所述第一小臂转轴、第一末端转轴均为依次同轴穿套在大臂转轴外部的空心轴；所述第二末端转轴为同轴穿套在第二小臂转轴外部的空心轴；所述的末端转轴为空心套筒。

所述机座安装有驱动电机，并制有支撑大臂转轴下轴承、第一小臂转轴下轴承以及第一末端转轴下轴承的轴承架。

所述大臂左端制有支撑第一小臂转轴和第一末端转轴的左上轴承架，其中第一末端转轴上轴承通过第一小臂转轴连杆架固定在第一小臂转轴内部；大臂右端制有用作支撑第二小臂转轴和第二末端转轴的右上轴承架，第二末端转轴上轴承通过第二小臂转轴连杆架固定在第二小臂转轴内部。

所述小臂左端制有用于支撑第二末端转轴下轴承的轴承架，小臂右端制有用于支撑末端转轴的上轴承轴承架和下轴承轴承架。

所述第一电机、第二电机、第三电机均为大扭矩的步进电机。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型将用于驱动大臂、小臂以及末端转轴运动的电机都设置在机座内，降低了机械臂的重量，同时由于驱动电机安装在机座，可以用大扭矩的步进电机代替原来的伺服电机加减速器系统，而且末端转轴设计成套筒结构可以安装不同行程的气缸代替原来的滚珠丝杠螺母结构，机座、大臂及小臂均采用组合式结构提高了制造工艺性降低了制造成本，传动机构采用齿轮组和四杆机构从而有效提高了机器人的工作精度；因此本实用新型具有结构简单、惯性小、精度较高等特性，在保证较高的定位精度和运转效率的同时，有效降低了机器人的成本。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图。

图2为本实用新型的俯视结构示意图。

图3为图2的F-F剖视结构示意图。

图4为图2的J-J剖视结构示意图。

图5是本实用新型中机座的立体示意图之一。

图6是本实用新型中机座的立体示意图之二。

图7为本实用新型中大臂的立体示意图之一。

图8为本实用新型中大臂的立体示意图之二。

图9是本实用新型中小臂的立体示意图之一。

图10是本实用新型中小臂的立体示意图之二。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

如图1所示的齿轮组及四杆机构传动的SCARA机器人，包括机座11、大臂12、小臂13、末端转轴14、气缸15、电机组、传动机构、机座、大臂及小臂；所述大臂可水平转动地定位在机座上，小臂可水平转动地定位在大臂前端(图3的右侧方向)，末端转轴可水平转动地定位在小臂前端，气缸可竖直升降地定位在末端转轴内部(图3的右侧方向)。

所述电机组包括第一电机21、第二电机22、第三电机23；第一电机用于驱动大臂旋转，第二电机用于驱动小臂旋转，第三电机用于驱动末端转轴旋转，同时上述三个电机均设置在机座内。

所述传动机构用于传递电机组动力以驱动大臂、小臂及末端转轴运动，包括第一传动组、第二传动组与第三传动组。

第一传动组：

所述第一传动组在第一电机与大臂之间传递动力，包括设置在机座内的大臂齿轮组以及可绕竖直轴线转动地定位在大臂与机座中的大臂转轴31；所述大臂转轴的上端与大臂固定并且下端可转动地定位在机座内；

所述大臂齿轮组在大臂转轴与第一电机之间传递动力，包括固定在第一电机输出轴上的第一电机齿轮21-1、固定在大臂转轴下端的大臂转轴齿轮31-1以及安装在底架上的第一大臂传动齿轮51-1和第二大臂传动齿轮51-2。

第二传动组：

所述第二传动组在第二电机与小臂之间传递动力，包括可绕竖直轴线转动地定位在大臂与机座中的第一小臂转轴32、可绕竖直轴线转动地定位在大臂与小臂中的第二小臂转轴41、设置在机座内的第一小臂齿轮组以及设置在大臂内的第二小臂连杆组；所述第一小臂转轴的下端可转动地定位在机座内并且上端可转动地定位在大臂内，第二小臂转轴的上端可转动地定位在大臂内并且下端与小臂固定；

第一小臂齿轮组在第二电机与第一小臂转轴之间传递动力，包括固定在第二电机输出轴上的第二电机齿轮22-1、固定在第一小臂转轴下端的第一小臂转轴齿轮32-1以及安装在机架上的小臂传动齿轮52；

第二小臂连杆组在第一小臂转轴与第二小臂转轴之间传递动力，包括固定在第一小臂转轴上端的第一小臂转轴连杆架32-2、固定在第二小臂转轴上端的第二小臂转轴连杆架41-2、连接第一小臂转轴连杆架与第二小臂转轴连杆架的若干个第二连杆53(图2中可见：两根第二连杆的两端分别铰接在第一小臂转轴连杆架与第二小臂转轴连杆架上)。

第三传动组：

所述第三传动组在第三电机与末端转轴之间传递动力，包括可绕竖直轴线转动地定位在大臂与机座中的第一末端转轴33、可绕竖直轴线转动地定位在大臂与小臂中的第二末端转轴42、连接第一末端转轴与第三电机的第一末端转轴齿轮组、连接第一末端转轴与第二末端转轴的第二末端转轴连杆组、连接第二末端转轴与末端转轴的第三末端转轴连杆组；

所述第一末端转轴的下端可转动地定位在机座内并且上端可转动地定位在大臂内，第二末端转轴的上端可转动地定位在大臂内并且下端可转动地定位在小臂内；

第一末端转轴齿轮组在第三电机与第一末端转轴之间传递动力，包括固定在第三电机输出轴上的第三电机齿轮23-1、固定在第一末端转轴下端的第一末端转轴齿轮33-1、安装在机架上的末端转轴传动齿轮54；

第末端转轴连杆组在第一末端转轴与第二末端转轴之间传递动力，包括固定在第一末端转轴上端的第一末端转轴连杆架33-2、固定在第二末端转轴上端的第二末端转轴连杆架42-2、连接第一末端转轴连杆架与第二末端转轴连杆架的若干个第二末端转轴连杆55(图2中可见：两根第二末端转轴连杆的两端分别铰接在第一末端转轴连杆架与第二末端转轴连杆架上)；

第三末端转轴连杆组在末端转轴与第二末端转轴之间传递动力，包括固定在第二末端转轴下端的第二末端转轴下连杆架42-1、设置在末端转轴上的末端转轴连杆架14-1、连接第二末端转轴下连杆架和末端转轴连杆架的末端转轴连杆56(图3中可见：两根末端转轴连杆的两端分别铰接在第二末端转轴下连杆架和末端转轴连杆架上)；

所述大臂转轴、第一小臂转轴与第一末端转轴同轴布置，第一末端转轴与第一小臂转轴为由内而外依次套装在大臂转轴上的空心轴；所述第二小臂转轴、第二末端转轴同轴布置，第二末端转轴为插装在第二小臂转轴上的空心轴；所述末端转轴与气缸同轴布置，气缸套装在空心的末端转轴内部；

机座(参见图5、图6)：

所述机座安装有驱动电机，并制有支撑大臂转轴、第一小臂转轴以及第一末端转轴的轴承架；用来安装驱动电机和实现大臂转轴的上下轴承固定以及第一小臂转轴与第一末端转轴的下轴承固定，包括固定大臂转轴下轴承的第一大臂转轴承架111、固定第一小臂转轴下轴承的第一小臂下轴承架112、固定第一末端转轴下轴承的第一末端转轴下轴承架113、连接各轴承架的连接柱114、安装连接柱的盖板115以及固定大臂转轴上轴承的大臂转轴承架116。

由图可知：第一大臂转轴、第一小臂转轴以及第一末端转轴相互平行布置。

大臂(参见图7、图8)：

所述大臂用来输出大臂转轴的运动、实现第一小臂转轴上轴承固定、实现第二小臂转轴的上下轴承固定；大臂包括直接通过法兰和大臂连接的大臂板124，大臂左端的左上轴承架121用作支撑第一小臂转轴和第一末端转轴(其中支撑第一末端转轴的上轴承定位在第一小臂转轴连杆架32-2与第一小臂转轴之间；大臂右端的右上轴承架125用作支撑第二小臂转轴和第二末端转轴的轴承架；(其中支撑第二末端转轴的上轴承定位在第二小臂转轴连杆架41-2与第二小臂转轴之间)；各轴承架均分别配置轴承盖。

由图可知：大臂加强筋123垂直于大臂板124布置，且通过螺钉与大臂板固定为一体。

小臂(参见图9、图10)：

所述小臂左端制有用于支撑第二末端转轴下轴承的轴承架(132)，小臂右端制有用于支撑末端转轴的上轴承轴承架(133)和下轴承轴承架(134)(用来输出第二小臂转轴的运动、实现第二末端转轴的下轴承固定以及末端转轴的上下轴承固定)；该小臂包括：直接通过法兰和第二小臂转轴连接的小臂板131、设置在小臂左端用于支撑第二末端转轴下轴承的轴承架132，设置在小臂右端用于支撑末端转轴的上轴承轴承架(133)和下轴承轴承架(134)；末端转轴14具有内腔结构以固定气缸。

由图可知：第二末端转轴、第三末端转轴、末端转轴相互平行布置。

所述机座、大臂、小臂均由多个简单组合件组装成，其中机座安装轴承处可以组合之后进行整体加工，最大限度地保证同轴度，大臂和小臂各组件组合处设计凸台等结构，装配后可以实现很高的同轴度。

Claims (9)

1.齿轮组及四杆机构传动的SCARA机器人，包括机座(11)、设置在机座内的电机组、可水平转动地定位在机座上的大臂(12)、可水平转动地定位在大臂前端的小臂(13)、可水平转动地定位在小臂前端的末端转轴(14)、可竖直运动地定位在末端转轴内的气缸(15)、用于传递电机组动力以驱动大臂、小臂与末端转轴运动的传动机构；

所述电机组包括用于驱动大臂旋转的第一电机(21)、用于驱动小臂旋转的第二电机(22)、用于驱动末端转轴旋转的第三电机(23)；

所述传动机构包括在第一电机与大臂之间传递动力的第一传动组、在第二电机与小臂之间传递动力的第二传动组、在第三电机与末端转轴之间传递动力的第三传动组；

其特征在于：所述第一传动组采用齿轮传递动力，第二传动组以及第三传动组均采用齿轮组和连杆组传递动力。

2.根据权利要求1所述的齿轮组及四杆机构传动的SCARA机器人，其特征在于：所述第一传动组包括可转动地定位在大臂和与机座中的大臂转轴(31)以及在大臂转轴与第一电机转轴之间传递动力的大臂齿轮组。

3.根据权利要求2所述的齿轮组及四杆机构传动的SCARA机器人，其特征在于：所述第二传动组包括可转动地定位在大臂与机座中的第一小臂转轴(32)、可转动地定位在大臂与小臂中的第二小臂转轴(41)、在第二电机转轴与第一小臂转轴之间传递动力的第一小臂齿轮组以及在第一小臂转轴与第二小臂转轴之间传递动力的第二小臂连杆组，所述连杆组中的连杆均分别铰接在两端的连杆架上。

4.根据权利要求3所述的齿轮组及四杆机构传动的SCARA机器人，其特征在于：所述第三传动组包括可转动地定位在大臂与机座中的第一末端转轴(33)、可转动地定位在大臂与小臂中的第二末端转轴(42)、在第三电机转轴与第一末端转轴之间传递动力的第一末端转轴齿轮组、在第一末端转轴与第二末端转轴之间传递动力的第二末端转轴连杆组、在第二末端转轴与末端转轴之间传递动力的第三末端转轴连杆组；所述连杆组中的连杆均分别铰接在两端的连杆架上。

5.根据权利要求4所述的齿轮组及四杆机构传动的SCARA机器人，其特征在于：所述第一小臂转轴、第一末端转轴均为依次同轴穿套在大臂转轴外部的空心轴；所述第二末端转轴为同轴穿套在第二小臂转轴外部的空心轴；所述的末端转轴为空心套筒。

6.根据权利要求5所述的齿轮组及四杆机构传动的SCARA机器人，其特征在于：所述机座安装有驱动电机，并制有支撑大臂转轴下轴承、第一小臂转轴下轴承以及第一末端转轴下轴承的轴承架。

7.根据权利要求6所述的齿轮组及四杆机构传动的SCARA机器人，其特征在于：所述大臂左端制有支撑第一小臂转轴和第一末端转轴的左上轴承架(121)，其中第一末端转轴上轴承通过第一小臂转轴连杆架（32-2）固定在第一小臂转轴内部；大臂右端制有用作支撑第二小臂转轴和第二末端转轴的右上轴承架(125)，第二末端转轴上轴承通过第二小臂转轴连杆架41-2固定在第二小臂转轴内部。

8.根据权利要求7所述的齿轮组及四杆机构传动的SCARA机器人，其特征在于：所述小臂左端制有用于支撑第二末端转轴下轴承的轴承架(132)，小臂右端制有用于支撑末端转轴的上轴承轴承架(133)和下轴承轴承架(134)。

9.根据权利要求8所述的齿轮组及四杆机构传动的SCARA机器人，其特征在于：所述第一电机、第二电机、第三电机均为大扭矩的步进电机。