一種工業(yè)關(guān)節(jié)機(jī)器人本體的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種工業(yè)關(guān)節(jié)機(jī)器人本體，基架內(nèi)豎直設(shè)有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)由第一減速機(jī)減速后，再通過主傳動(dòng)連接盤驅(qū)動(dòng)大臂轉(zhuǎn)盤和大臂底座支架做360°回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在大臂底座支架上安裝有水平設(shè)置的大臂轉(zhuǎn)軸，大臂轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)置有第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)由第二減速機(jī)減速后，再通過大臂轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)大臂和電機(jī)安裝掛板同步擺動(dòng)，大臂和電機(jī)安裝掛板分別向上延伸且相互平行，電機(jī)安裝掛板上水平設(shè)有第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)由第三減速機(jī)減速后驅(qū)動(dòng)連桿擺動(dòng)，連桿的上端與小臂的后端鉸接，小臂的前端用于安裝機(jī)械爪，大臂的上端鉸接在小臂上靠近后端的位置處。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，并且靈活性更高。
【專利說明】一種工業(yè)關(guān)節(jié)機(jī)器人本體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于工業(yè)用機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機(jī)器人是一種集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于汽車、冶金、電氣電子、化工、工程機(jī)械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工、煙草、金融、醫(yī)藥、印刷出版等眾多領(lǐng)域?？偟膩碚f，勞動(dòng)強(qiáng)度大、環(huán)境惡劣、工作重復(fù)性高、人工技術(shù)及工作安全性不易保證的工作，都可以使用工業(yè)機(jī)器人代替。據(jù)IFR預(yù)計(jì)，中國(guó)將會(huì)在2014年成為全球工業(yè)機(jī)器人需求量最大的市場(chǎng)，隨著勞動(dòng)力成本上漲、用工成本的上升，越來越多的企業(yè)掀起使用機(jī)器人的風(fēng)潮。
[0003]隨著我國(guó)汽車工業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)汽車制造裝配提出了大量的需求，工業(yè)機(jī)器人是汽車生產(chǎn)中的一種主要自動(dòng)化設(shè)備，在整車及零部件的弧焊、點(diǎn)焊、噴漆、搬運(yùn)、涂膠等工藝中有大量應(yīng)用。目前的工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工非常麻煩，而機(jī)械手作為工業(yè)機(jī)器人的重要組成部分，其靈活性以及精準(zhǔn)度要求都非常高，因而導(dǎo)致現(xiàn)有的機(jī)械手結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜。國(guó)外的機(jī)械手普遍價(jià)格較為昂貴，不適合廣泛的推廣及應(yīng)用。
[0004]現(xiàn)有的關(guān)節(jié)機(jī)器人小臂傳動(dòng)電機(jī)/減速機(jī)主要位于大臂上前端，在較大的運(yùn)動(dòng)過程中容易出現(xiàn)定位精度不高和運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)或超調(diào)，這樣就會(huì)使得有效速度降低，從而影響工作質(zhì)量與效率等；還有的關(guān)節(jié)機(jī)器人小臂傳動(dòng)電機(jī)/減速機(jī)位于大臂轉(zhuǎn)軸中心線上，這樣對(duì)制造精度、安裝精度要求較高，會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品成本的提高，同時(shí)，容易出現(xiàn)部件間的依賴性較高(即耦合性)，若制造、安裝精度不高會(huì)造成有關(guān)件的干涉。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型針對(duì)上述技術(shù)問題進(jìn)行改進(jìn)，擬提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活性高，造價(jià)便宜的工業(yè)用關(guān)節(jié)機(jī)器人本體，并有效避免耦合現(xiàn)象的發(fā)生。
[0006]為此，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:一種工業(yè)關(guān)節(jié)機(jī)器人本體，包括基架、大臂、小臂、連桿和第一、第二、第三編碼器，所述基架內(nèi)豎直設(shè)有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)由第一減速機(jī)減速后，再通過主傳動(dòng)連接盤驅(qū)動(dòng)大臂轉(zhuǎn)盤和大臂底座支架做360°回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述主傳動(dòng)連接盤的安裝盤上固定套裝有主動(dòng)同步帶輪，主動(dòng)同步帶輪帶動(dòng)從動(dòng)同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一編碼器安裝在基架上用于獲取大臂轉(zhuǎn)盤的回轉(zhuǎn)位移，在大臂底座支架上安裝有水平設(shè)置的大臂轉(zhuǎn)軸，所述大臂轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)置有第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)由第二減速機(jī)減速后，再通過大臂轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)大臂和電機(jī)安裝掛板同步擺動(dòng)，所述第二編碼器通過安裝支架固定在大臂轉(zhuǎn)軸上用于獲取大臂的擺動(dòng)位移，大臂和電機(jī)安裝掛板分別向上延伸且相互平行，且大臂位于電機(jī)安裝掛板和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間，所述電機(jī)安裝掛板上水平設(shè)有第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)由第三減速機(jī)減速后驅(qū)動(dòng)連桿擺動(dòng)，連桿的上端與小臂的后端鉸接，小臂的前端用于安裝機(jī)械爪，所述大臂的上端鉸接在小臂上靠近后端的位置處，所述第三編碼器安裝在大臂與小臂的鉸接軸上用于獲取小臂的擺動(dòng)位移；
[0007]所述主傳動(dòng)連接盤的桿體上通過軸承套裝有工作臺(tái)面，工作臺(tái)面位于大臂轉(zhuǎn)盤與第一減速機(jī)之間，工作臺(tái)面與大臂轉(zhuǎn)盤之間設(shè)置有平面軸承，工作臺(tái)面與基架之間設(shè)置有臺(tái)面支撐塊，所述大臂轉(zhuǎn)盤與主傳動(dòng)連接盤通過花鍵連接，大臂底座支架與主傳動(dòng)連接盤通過螺紋連接。
[0008]作為上述方案的優(yōu)選，所述連桿由從上到下依次連接的上連桿、連桿夾板和下連桿組成，且上連桿與連接夾板之間、連接夾板與下連桿之間通過螺栓螺母緊固，供螺栓螺母通過的孔為可調(diào)節(jié)孔，從而實(shí)現(xiàn)了連桿長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)連桿的長(zhǎng)度，以滿足不同工況的使用要求，應(yīng)用范圍更廣。
[0009]進(jìn)一步，所述大臂的上端固設(shè)有大臂法蘭盤，大臂法蘭盤與小臂支架固連在一起，所述小臂與大臂鉸接的位置處固設(shè)有水平的小臂轉(zhuǎn)軸，小臂支架通過軸承活動(dòng)套裝在小臂轉(zhuǎn)軸上，從而實(shí)現(xiàn)了大臂與小臂的鉸接，所述小臂的后端設(shè)置有機(jī)械爪電機(jī)安裝法蘭盤，所述小臂為空心桿。在小臂的后端設(shè)置機(jī)械爪回轉(zhuǎn)電機(jī)安裝法蘭盤，用于安裝機(jī)械爪回轉(zhuǎn)電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械爪自身的角度調(diào)整，若不安裝機(jī)械爪回轉(zhuǎn)電機(jī)，機(jī)械爪只抓取，無(wú)法進(jìn)行角度調(diào)節(jié)，用戶可根據(jù)需要選擇是否安裝機(jī)械爪回轉(zhuǎn)電機(jī)。
[0010]本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理及有益效果:
[0011](I)在基架內(nèi)部豎直設(shè)置第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)第一減速機(jī)后，再通過主傳動(dòng)連接盤將運(yùn)動(dòng)傳遞給大臂轉(zhuǎn)盤和大臂底座支架，大臂轉(zhuǎn)盤和大臂底座支架可相對(duì)基架作360°回轉(zhuǎn)；大臂轉(zhuǎn)軸、大臂、電機(jī)安裝掛板、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第二減速機(jī)等部件安裝在大臂底座支架上，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)第二減速機(jī)減速后驅(qū)動(dòng)大臂轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，大臂轉(zhuǎn)軸把運(yùn)動(dòng)輸給大臂和電機(jī)安裝掛板，來完成大臂和電機(jī)安裝掛板的同步擺動(dòng)；第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在電機(jī)安裝掛板上，第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)隨電機(jī)安裝掛板繞著大臂轉(zhuǎn)軸同大臂同步運(yùn)動(dòng)，由此避免了相關(guān)耦合現(xiàn)象，使得工作狀態(tài)更加靈活，程序控制性強(qiáng)，制造安裝容易；
[0012](2)由于第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)在位于大臂轉(zhuǎn)軸附近，加上合理的獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得整個(gè)設(shè)備在工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)因較大運(yùn)動(dòng)慣性所產(chǎn)生的定位不準(zhǔn)確，運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生振動(dòng)等現(xiàn)象；
[0013](3)在大臂上端安裝有大臂法蘭盤，與法蘭盤聯(lián)接的是小臂支架，小臂就是通過小臂支架的軸承回轉(zhuǎn)中心進(jìn)行擺幅的，即也是小臂擺幅的支點(diǎn)，小臂作擺幅運(yùn)動(dòng)是通過連桿將第三減速機(jī)的力傳給小臂的，小臂后端可選擇安裝機(jī)械爪回轉(zhuǎn)電機(jī)及減速機(jī)，以驅(qū)動(dòng)小臂前端的機(jī)械爪作±60°的擺動(dòng)，使機(jī)械爪運(yùn)動(dòng)更加靈活；
[0014](4)整個(gè)工業(yè)關(guān)節(jié)機(jī)器人在機(jī)械設(shè)計(jì)方面充分考慮了工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)慣性帶來的不平衡問題，同時(shí)，該多自由度工業(yè)關(guān)節(jié)機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)多種用途，只需要更換手指就可以實(shí)現(xiàn)；
[0015](5)采用管件作為了大、小臂的選材，主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單合理，制造裝配簡(jiǎn)單，避免了耦合性與運(yùn)動(dòng)慣量所產(chǎn)生的其他問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0017]下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0018]如圖1所示的工業(yè)關(guān)節(jié)機(jī)器人本體，由基架1、大臂2、小臂3、連桿4、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)5、第一減速機(jī)6、主傳動(dòng)連接盤7、大臂轉(zhuǎn)盤8、大臂底座支架9、大臂轉(zhuǎn)軸10、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)11、第二減速機(jī)12、花鍵13、電機(jī)安裝掛板14、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)15、第三減速機(jī)16、大臂法蘭盤17、小臂支架18、小臂轉(zhuǎn)軸19、工作臺(tái)面20、平面軸承21、臺(tái)面支撐塊22、機(jī)械爪電機(jī)安裝法蘭盤23、減速機(jī)安裝連接板24、第一編碼器25、第二編碼器26、第三編碼器27、主動(dòng)同步帶輪28、從動(dòng)同步帶輪29、安裝支架30、電機(jī)支撐角架31等組成。
[0019]基架I內(nèi)帶有空腔，在基架I的空腔內(nèi)豎直設(shè)置有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)5。第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)5由第一減速機(jī)6減速后，再通過主傳動(dòng)連接盤7驅(qū)動(dòng)大臂轉(zhuǎn)盤8和大臂底座支架9 一起做360°回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)5、第一減速機(jī)6、主傳動(dòng)連接盤7、大臂轉(zhuǎn)盤8、大臂底座支架9同軸設(shè)置，大臂底座支架9位于大臂轉(zhuǎn)盤8的上方。在基架I上設(shè)置有減速機(jī)安裝連接板24，用于安裝第一減速機(jī)6。主傳動(dòng)連接盤7的安裝盤上固定套裝有主動(dòng)同步帶輪25，主動(dòng)同步帶輪28帶動(dòng)從動(dòng)同步帶輪29轉(zhuǎn)動(dòng)，第一編碼器25安裝在基架I上用于獲取大臂轉(zhuǎn)盤8的回轉(zhuǎn)位移。
[0020]主傳動(dòng)連接盤7的桿體上通過軸承套裝有工作臺(tái)面20，工作臺(tái)面20位于大臂轉(zhuǎn)盤8與基架I之間，工作臺(tái)面20與大臂轉(zhuǎn)盤8之間設(shè)置有平面軸承21，工作臺(tái)面20與基架I之間設(shè)置有臺(tái)面支撐塊22，大臂轉(zhuǎn)盤8與主傳動(dòng)連接盤7通過花鍵13連接，大臂底座支架9與主傳動(dòng)連接盤7通過螺紋連接。
[0021]在大臂底座支架9上安裝有水平設(shè)置的大臂轉(zhuǎn)軸10，大臂轉(zhuǎn)軸10與大臂底座支架9之間設(shè)置有軸承。大臂轉(zhuǎn)軸10的一端設(shè)置有第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)11，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)11由第二減速機(jī)12減速后，再通過大臂轉(zhuǎn)軸10驅(qū)動(dòng)大臂3和電機(jī)安裝掛板14同步擺動(dòng)。第二編碼器26通過安裝支架30固定在大臂轉(zhuǎn)軸10上用于獲取大臂3的擺動(dòng)位移。大臂3和電機(jī)安裝掛板14分別向上延伸且相互平行，且大臂3位于電機(jī)安裝掛板14和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)11之間。電機(jī)安裝掛板14上水平設(shè)有第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)15，電機(jī)安裝掛板14用于安裝第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)15，第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)15由第三減速機(jī)16減速后驅(qū)動(dòng)連桿4擺動(dòng)，連桿4的上端與小臂3的后端鉸接。最好是，連桿4由從上到下依次連接的上連桿4a、連桿夾板4b和下連桿4c組成，且上連桿4a與連接夾板4b之間、連接夾板4b與下連桿4c之間通過螺栓螺母緊固，供螺栓螺母通過的孔為可調(diào)節(jié)孔，從而實(shí)現(xiàn)了連桿4長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)。連桿4也可采用其它可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的分體式結(jié)構(gòu)或不可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的一體式結(jié)構(gòu)。
[0022]小臂3的前端用于安裝機(jī)械爪(圖中未示出)，大臂2的上端鉸接在小臂3上靠近后端的位置處。第三編碼器27安裝在大臂2與小臂3的鉸接軸上用于獲取小臂3的擺動(dòng)位移。最好是，大臂2的上端固設(shè)有大臂法蘭盤17，大臂法蘭盤17與小臂支架18固連在一起，大臂法蘭盤17用于安裝小臂支架18。小臂3與大臂2鉸接的位置處固設(shè)有水平的小臂轉(zhuǎn)軸19，小臂支架18通過軸承活動(dòng)套裝在小臂轉(zhuǎn)軸19上，從而實(shí)現(xiàn)了大臂2與小臂3的鉸接。
[0023]小臂3的后端設(shè)置有機(jī)械爪電機(jī)安裝法蘭盤23，小臂3為空心桿，可根據(jù)需要選擇是否在機(jī)械爪電機(jī)安裝法蘭盤23安裝機(jī)械爪電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械爪。
[0024]本實(shí)用新型中的機(jī)器人工作分三部分:第一部分為第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)由第一減速機(jī)減速后，通過主傳動(dòng)連接盤驅(qū)動(dòng)大臂轉(zhuǎn)盤做360°回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在大臂轉(zhuǎn)盤上固設(shè)有大臂底座支架，在大臂底座支架上安裝有大臂轉(zhuǎn)軸、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第二減速機(jī)、電機(jī)安裝掛板和大臂；第二部分為第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)由第二減速機(jī)減速后，再通過大臂轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)大臂和電機(jī)安裝掛板同步擺動(dòng)，電機(jī)安裝掛板上安裝有第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第三減速機(jī)；第三部分為第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)由第三減速機(jī)減速后驅(qū)動(dòng)連桿擺動(dòng)，連桿和大臂共同作用帶動(dòng)小臂俯仰運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)小臂前端的機(jī)械爪運(yùn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)關(guān)節(jié)機(jī)器人本體，其特征在于:包括基架(I)、大臂(2)、小臂(3)、連桿(4)和第一、第二、第三編碼器(25、26、27),所述基架(I)內(nèi)豎直設(shè)有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5),第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5)由第一減速機(jī)(6)減速后，再通過主傳動(dòng)連接盤(7)驅(qū)動(dòng)大臂轉(zhuǎn)盤(8)和大臂底座支架(9)做360°回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述主傳動(dòng)連接盤(7)的安裝盤上固定套裝有主動(dòng)同步帶輪(25)，主動(dòng)同步帶輪(28)帶動(dòng)從動(dòng)同步帶輪(29)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一編碼器(25)安裝在基架(I)上用于獲取大臂轉(zhuǎn)盤(8)的回轉(zhuǎn)位移，在大臂底座支架(9)上安裝有水平設(shè)置的大臂轉(zhuǎn)軸(10)，所述大臂轉(zhuǎn)軸(10)的一端設(shè)置有第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)(11)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)(11)由第二減速機(jī)(12)減速后，再通過大臂轉(zhuǎn)軸(10)驅(qū)動(dòng)大臂(3)和電機(jī)安裝掛板(14)同步擺動(dòng)，所述第二編碼器(26)通過安裝支架(30)固定在大臂轉(zhuǎn)軸(10)上用于獲取大臂(3)的擺動(dòng)位移，大臂(3)和電機(jī)安裝掛板(14)分別向上延伸且相互平行，且大臂(3)位于電機(jī)安裝掛板(14)和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)(11)之間，所述電機(jī)安裝掛板(14)上水平設(shè)有第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)(15)，第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)(15)由第三減速機(jī)(16)減速后驅(qū)動(dòng)連桿⑷擺動(dòng)，連桿⑷的上端與小臂(3)的后端鉸接，小臂(3)的前端用于安裝機(jī)械爪，所述大臂(2)的上端鉸接在小臂(3)上靠近后端的位置處，所述第三編碼器(27)安裝在大臂(2)與小臂(3)的鉸接軸上用于獲取小臂(3)的擺動(dòng)位移； 所述主傳動(dòng)連接盤(7)的桿體上通過軸承套裝有工作臺(tái)面(20)，工作臺(tái)面(20)位于大臂轉(zhuǎn)盤(8)與基架(I)之間，工作臺(tái)面(20)與大臂轉(zhuǎn)盤(8)之間設(shè)置有平面軸承(21)，工作臺(tái)面(20)與基架(I)之間設(shè)置有臺(tái)面支撐塊(22)，所述大臂轉(zhuǎn)盤(8)與主傳動(dòng)連接盤(7)通過花鍵(13)連接，大臂底座支架(9)與主傳動(dòng)連接盤(7)通過螺紋連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的工業(yè)關(guān)節(jié)機(jī)器人本體，其特征在于:所述連桿(4)由從上到下依次連接的上連桿(4a)、連桿夾板(4b)和下連桿(4c)組成，且上連桿(4a)與連接夾板(4b)之間、連接夾板(4b)與下連桿(4c)之間通過螺栓螺母緊固，供螺栓螺母通過的孔為可調(diào)節(jié)孔，從而實(shí)現(xiàn)了連桿(4)長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的工業(yè)關(guān)節(jié)機(jī)器人本體，其特征在于:所述大臂(2)的上端固設(shè)有大臂法蘭盤(17)，大臂法蘭盤(17)與小臂支架(18)固連在一起，所述小臂(3)與大臂(2)鉸接的位置處固設(shè)有水平的小臂轉(zhuǎn)軸(19)，小臂支架(18)通過軸承活動(dòng)套裝在小臂轉(zhuǎn)軸(19)上，從而實(shí)現(xiàn)了大臂(2)與小臂(3)的鉸接，所述小臂(3)的后端設(shè)置有機(jī)械爪回轉(zhuǎn)電機(jī)安裝法蘭盤(23)，所述大臂(2)和小臂(3)均為空心桿。
【文檔編號(hào)】B25J19/00GK203792343SQ201420224577
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】鄧效東, 吳良春 申請(qǐng)人:重慶優(yōu)楷科技有限公司