CN205614670U - 高精定位式工业机器人 - Google Patents

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本实用新型公开了一种高精定位式工业机器人,包括回转基座和手臂总成,手臂总成包括下臂总成、上臂总成和机械爪安装总成;所述上臂总成包括上臂体和上臂驱动机构,上臂体包括沿其自身长向滑动连接的上臂体前段和上臂体后段;上臂体后段的后端设有用于驱动上臂体前段滑动的丝杠螺母副和用于驱动丝杠转动的驱动装置,本实用新型的高精定位式工业机器人,机械臂体的整体重量较轻、体积较小,机械臂体的转动灵活性和彼此间的转动适应性大大提高,制造和维护成本得到降低。

Description

高精定位式工业机器人
技术领域
本实用新型涉及一种自动化机械部件,尤其涉及一种高精定位式工业机器人。
背景技术
机械手臂作为重要制造装备中较为主要的关键装备,在大型机床、大型生产线与设备组中得到广泛应用。机械手臂主要包括座体、臂体总成和机械手腕,臂体总成一般包括两节或多节通过类似人肘关节结构连接的机械臂体。
现有技术中,为提高机械手臂的定位精度和载荷能力,多在机械臂体之间设置较多的传动和配合连接部件,造成传动链较长,机械臂体负重较高,从而使得各个机械臂体的转动灵活性较低,臂体与臂体之间、臂体与机械手腕之间的转动适应性较低,而且需要提供较高的驱动力和较多的动力源才能满足工作要求,增加了制造成本和维护成本。
因此,需要对现有机械手臂进行改进,减小机械臂体的整体重量和体积,提高机械臂体的转动灵活性和彼此间的转动适应性,并降低制造和维护成本。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型的目的是提供一种高精定位式工业机器人,机械臂体的整体重量较轻、体积较小,机械臂体的转动灵活性和彼此间的转动适应性大大提高,制造和维护成本得到降低。
本实用新型的高精定位式工业机器人,包括回转基座和手臂总成,手臂总成包括下臂总成、上臂总成和机械爪安装总成;所述下臂总成包括下臂体和臂体安装座,臂体安装座固定设置于回转基座,所述下臂体以沿竖直平面转动的方式单自由度转动连接于所述臂体安装座;所述上臂总成包括上臂体和上臂驱 动机构,所述上臂驱动机构包括依次铰接的下连杆、中间连杆Ⅰ和上连杆,所述下连杆通过驱动电机Ⅰ驱动沿竖直平面转动,所述上连杆中部铰接设置于所述下臂体上端形成杠杆结构,所述上臂体固定设置于所述上连杆并可随所述上连杆沿竖直平面转动,上臂体包括沿其自身长向滑动连接的上臂体前段和上臂体后段;所述上臂体前段套装于上臂体后段内,上臂体后段的后端设有用于驱动上臂体前段滑动的丝杠螺母副和用于驱动丝杠转动的驱动装置,丝杠螺母副的螺母固定于上臂体前段的内壁,丝杠螺母副的丝杠设于上臂体后段的内部,驱动装置固定于上臂体后段的后端;所述机械爪安装总成包括连接架和机械爪安装盘,所述机械爪安装盘以可绕自身轴线转动的方式安装于连接架,所述连接架以可沿竖直平面转动的方式连接于所述上臂体前端;所述连接架上设有用于安装机械爪安装盘的安装块,所述安装座通过水平十字交叉式布置的两个丝杠连接于连接架;两个丝杠的两端分别通过滑块沿垂直于相应丝杠轴线的方向单自由度滑动连接于连接架。
进一步,所述机械爪安装总成还包括连接架驱动机构,所述连接架驱动机构依次铰接的前连杆、中间连杆Ⅱ和后连杆,所述后连杆下端铰接于臂体安装座,所述前连杆前端铰接于连接架。
进一步,手臂总成的工作半径为1350mm-3150mm。
进一步,所述中间连杆Ⅱ为倒三角结构,中间连杆Ⅱ的前端铰接于前连杆,中间连杆Ⅱ的后端铰接于后连杆,中间连杆Ⅱ的下端铰接于下臂体的上端。
进一步,所述中间连杆Ⅱ和所述上连杆通过同一铰接轴实现与下臂体上端的铰接。
进一步,所述臂体安装座为U形结构,其一端侧壁设置所述驱动电机Ⅰ,驱动电机Ⅰ通过一减速齿轮副Ⅰ驱动下臂体转动,下臂体固定连接于减速齿轮副Ⅰ的从动齿轮轴,减速齿轮副Ⅰ的主动齿由所述驱动电机Ⅰ带动转动;所述臂体安装座另一端侧壁设置驱动电机Ⅱ,驱动电机Ⅱ通过一减速齿轮副Ⅱ驱动下连杆转动,下连杆固定连接于减速齿轮副Ⅱ的从动齿轮轴,减速齿轮副Ⅱ的主动齿由所述驱动电机Ⅱ带动转动。
进一步,所述回转基座包括驱动电机Ⅲ、驱动箱和回转盘,所述驱动箱包括箱体和设置于箱体内的减速齿轮副Ⅲ,所述回转盘设置于驱动箱上方固定连接于减速齿轮副Ⅲ的从动齿轮轴,减速齿轮副Ⅲ的主动齿由驱动电机Ⅱ带动转动。
本实用新型的有益效果是:本实用新型的高精定位式工业机器人,上臂体通过上连杆与下臂体形成杠杆结构,通过电机驱动下连杆带动上连杆转动,从而带动上臂体绕上连杆与下臂体铰接点转动,不仅具有相当高的运动灵活性,较好的转动适应性,而且杠杆结构可在较小驱动力的情况下就使上臂体具有较高的承载力,达到省力的目的,采用伸缩式的上臂体大大提高了活动半径,具有更大的覆盖面积,结合上臂驱动机构实现连接架和机械爪安装盘的多方位控制,提高定位精度,适应性强。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为本实用新型中连接架的剖视图。
具体实施方式
图1为本实用新型的结构示意图,图2为本实用新型中连接架的剖视图,如图所示:本实施例的高精定位式工业机器人,包括回转基座和手臂总成,手臂总成包括下臂总成、上臂总成和机械爪安装总成;所述下臂总成包括下臂体1和臂体安装座2,臂体安装座2固定设置于回转基座,所述下臂体1以沿竖直平面转动的方式单自由度转动连接于所述臂体安装座2;所述上臂总成包括上臂体和上臂驱动机构,所述上臂驱动机构包括依次铰接的下连杆4、中间连杆Ⅰ5和上连杆6,所述下连杆4通过驱动电机Ⅰ17驱动沿竖直平面转动,所述上连杆6中部铰接设置于所述下臂体1上端形成杠杆结构,下臂体1、上连杆6、中间连杆Ⅰ5和下连杆4连接形成平面四连杆机构;所述上臂体固定设置于所述上连杆6并可随所述上连杆6沿竖直平面转动,上臂体3包括沿上臂体3自身长向滑动连接的上臂体前段18和上臂体后段19;所述上臂体前段18套装于上臂体后段19内,上臂体后段19的后端设有用于驱动上臂体前段18滑动的丝 杠螺母副和用于驱动丝杠转动的驱动装置20,丝杠螺母副的螺母固定于上臂体前段18的内壁,丝杠螺母副的丝杠设于上臂体后段19的内部,驱动装置20固定于上臂体后段19的后端,采用伸缩式的上臂体大大提高了活动半径,具有更大的覆盖面积,结合上臂驱动机构实现机械爪的多方位控制,提高定位精度,适应性强,丝杠螺母副具有较好的自锁性能,因此能实现上臂体前段18与上臂体后段19之间的相对定位,使用性能好;所述机械爪安装总成包括连接架7和机械爪安装盘8,所述机械爪安装盘8以可绕自身轴线转动的方式安装于连接架7,所述连接架7以可沿竖直平面转动的方式连接于所述上臂体前端;机械爪安装盘通过驱动电机16驱动转动;所述连接架7上设有用于安装机械爪安装盘8的安装块22,所述安装块22通过水平十字交叉式布置的两个丝杠连接于连接架7;两个丝杠的两端分别通过滑块23沿垂直于相应丝杠轴线的方向单自由度滑动连接于连接架7,两个丝杠上下错位布置,驱动电机16固定于安装块22,其中一个丝杠两端的两个滑块23的滑动平面与另外一个丝杠两端的两个滑块23的滑动平面平行,两个丝杠均与安装块22连接形成丝杠螺母副,因此安装块22对应两个丝杠的连接孔均为相匹配的螺纹孔,两个丝杠分别通过一个伺服电机21驱动转动,伺服电机21固定于相应丝杠任意一端的滑块23外侧,连接架7为框架式结构,连接架7上设有用于安装滑块23并对滑块23进行滑动导向的导轨,所述轨道上设有用于沿垂直于滑动方向对相应滑块23进行限位的轨道槽,所述滑块23上对应轨道槽设有定位凸块,使其中一个丝杠转动时能带动安装块22及另外一个丝杠同步滑动,能实现安装块22在连接架7内小范围平移,提高机械爪的控制精度和适应性。
本实施例中,所述机械爪安装总成还包括连接架7驱动机构,所述连接架7驱动机构依次铰接的前连杆9、中间连杆Ⅱ10和后连杆11,所述后连杆11下端铰接于臂体安装座2,所述前连杆9前端铰接于连接架7。
本实施例中,手臂总成的工作半径为1350mm-3150mm;即本机械臂前端可在半径为1350mm的圆和半径为3150mm的圆间形成的环形区域内工作,活动半径较大,工作范围更广。
本实施例中,所述中间连杆Ⅱ10为倒三角结构,中间连杆Ⅱ10的前端铰接于前连杆9,中间连杆Ⅱ10的后端铰接于后连杆11,中间连杆Ⅱ10的下端铰接于下臂体1的上端;下臂体1、臂体安装座2、后连杆11和中间连杆Ⅱ10连接形成平面四连杆机构;中间连杆Ⅱ10、上臂体3、连接架7和前连杆9连接形成平面四连杆机构。
本实施例中,所述中间连杆Ⅱ10和所述上连杆6通过同一铰接轴实现与下臂体1上端的铰接,铰接方式采用现有铰接轴结构,属于现有技术,在此不再赘述;可对连接架7驱动机构形成转动支点,提供力度支撑,达到稳定平顺的运行,而且结构简单紧凑,安装拆卸及维护简单方便。
本实施例中,所述臂体安装座2为U形结构,其一端侧壁设置所述驱动电机Ⅰ17,驱动电机Ⅰ17通过一减速齿轮副Ⅰ驱动下臂体1转动,下臂体1固定连接于减速齿轮副Ⅰ的从动齿轮轴,减速齿轮副Ⅰ的主动齿由所述驱动电机Ⅰ17带动转动;所述臂体安装座2另一端侧壁设置驱动电机Ⅱ12,驱动电机Ⅱ12通过一减速齿轮副Ⅱ驱动下连杆4转动,下连杆4固定连接于减速齿轮副Ⅱ的从动齿轮轴,减速齿轮副Ⅱ的主动齿由所述驱动电机Ⅱ12带动转动;所述回转基座包括驱动电机Ⅲ13、驱动箱和回转盘14,所述驱动箱包括箱体15和设置于箱体15内的减速齿轮副Ⅲ,所述回转盘14设置于驱动箱上方固定连接于减速齿轮副Ⅲ的从动齿轮轴,减速齿轮副Ⅲ的主动齿由驱动电机Ⅱ12带动转动;在臂体安装座2上的有限空间内实现下臂体1和下连杆4两个部件及其驱动部件的安装,较好的控制了尺寸和整体重量,使得结构紧凑,达到了运转平衡;另外,减速齿轮副Ⅰ、减速齿轮副Ⅱ和减速齿轮副Ⅲ的齿轮结构也可通过现有的RV减速机或谐波减速器的的齿轮结构实现,驱动电机16、驱动电机Ⅰ17、驱动电机Ⅱ12和驱动电机Ⅲ13与对应的减速齿轮副装配后,在保证装配精度要求下,机械手臂的重复定位精度能达到0.05mm,重复循环精度能达到0.25mm,另外,回转盘14和机械爪安装盘8可以达到±400°的旋转。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明,本领域的普通技术人员应 当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种高精定位式工业机器人,其特征在于:包括回转基座和手臂总成,手臂总成包括下臂总成、上臂总成和机械爪安装总成;所述下臂总成包括下臂体和臂体安装座,臂体安装座固定设置于回转基座,所述下臂体以沿竖直平面转动的方式单自由度转动连接于所述臂体安装座;所述上臂总成包括上臂体和上臂驱动机构,所述上臂驱动机构包括依次铰接的下连杆、中间连杆Ⅰ和上连杆,所述下连杆通过驱动电机Ⅰ驱动沿竖直平面转动,所述上连杆中部铰接设置于所述下臂体上端形成杠杆结构,所述上臂体固定设置于所述上连杆并可随所述上连杆沿竖直平面转动,上臂体包括沿其自身长向滑动连接的上臂体前段和上臂体后段;所述上臂体前段套装于上臂体后段内,上臂体后段的后端设有用于驱动上臂体前段滑动的丝杠螺母副和用于驱动丝杠转动的驱动装置,丝杠螺母副的螺母固定于上臂体前段的内壁,丝杠螺母副的丝杠设于上臂体后段的内部,驱动装置固定于上臂体后段的后端;所述机械爪安装总成包括连接架和机械爪安装盘,所述机械爪安装盘以可绕自身轴线转动的方式安装于连接架,所述连接架以可沿竖直平面转动的方式连接于所述上臂体前端;所述连接架上设有用于安装机械爪安装盘的安装块,所述安装座通过水平十字交叉式布置的两个丝杠连接于连接架;两个丝杠的两端分别通过滑块沿垂直于相应丝杠轴线的方向单自由度滑动连接于连接架。
2.根据权利要求1所述的高精定位式工业机器人,其特征在于:所述机械爪安装总成还包括连接架驱动机构,所述连接架驱动机构依次铰接的前连杆、中间连杆Ⅱ和后连杆,所述后连杆下端铰接于臂体安装座,所述前连杆前端铰接于连接架。
3.根据权利要求2所述的高精定位式工业机器人,其特征在于:所述手臂总成的工作半径为1350mm-3150mm。
4.根据权利要求3所述的高精定位式工业机器人,其特征在于:所述中间连杆Ⅱ为倒三角结构,中间连杆Ⅱ的前端铰接于前连杆,中间连杆Ⅱ的后端铰 接于后连杆,中间连杆Ⅱ的下端铰接于下臂体的上端。
5.根据权利要求4所述的高精定位式工业机器人,其特征在于:所述中间连杆Ⅱ和所述上连杆通过同一铰接轴实现与下臂体上端的铰接。
6.根据权利要求5所述的高精定位式工业机器人,其特征在于:所述臂体安装座为U形结构,其一端侧壁设置所述驱动电机Ⅰ,驱动电机Ⅰ通过一减速齿轮副Ⅰ驱动下臂体转动,下臂体固定连接于减速齿轮副Ⅰ的从动齿轮轴,减速齿轮副Ⅰ的主动齿由所述驱动电机Ⅰ带动转动;所述臂体安装座另一端侧壁设置驱动电机Ⅱ,驱动电机Ⅱ通过一减速齿轮副Ⅱ驱动下连杆转动,下连杆固定连接于减速齿轮副Ⅱ的从动齿轮轴,减速齿轮副Ⅱ的主动齿由所述驱动电机Ⅱ带动转动。
7.根据权利要求6所述的高精定位式工业机器人,其特征在于:所述回转基座包括驱动电机Ⅲ、驱动箱和回转盘,所述驱动箱包括箱体和设置于箱体内的减速齿轮副Ⅲ,所述回转盘设置于驱动箱上方固定连接于减速齿轮副Ⅲ的从动齿轮轴,减速齿轮副Ⅲ的主动齿由驱动电机Ⅱ带动转动。
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