高精定位式工業機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高精定位式工業機器人，包括回轉基座和手臂總成，手臂總成包括下臂總成、上臂總成和機械爪安裝總成；所述上臂總成包括上臂體和上臂驅動機構，上臂體包括沿其自身長向滑動連接的上臂體前段和上臂體后段；上臂體后段的后端設有用于驅動上臂體前段滑動的絲杠螺母副和用于驅動絲杠轉動的驅動裝置，本實用新型的高精定位式工業機器人，機械臂體的整體重量較輕、體積較小，機械臂體的轉動靈活性和彼此間的轉動適應性大大提高，制造和維護成本得到降低。
【專利說明】
高精定位式工業機器人
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種自動化機械部件，尤其涉及一種高精定位式工業機器人。
【背景技術】
[0002]機械手臂作為重要制造裝備中較為主要的關鍵裝備，在大型機床、大型生產線與設備組中得到廣泛應用。機械手臂主要包括座體、臂體總成和機械手腕，臂體總成一般包括兩節或多節通過類似人肘關節結構連接的機械臂體。
[0003]現有技術中，為提高機械手臂的定位精度和載荷能力，多在機械臂體之間設置較多的傳動和配合連接部件，造成傳動鏈較長，機械臂體負重較高，從而使得各個機械臂體的轉動靈活性較低，臂體與臂體之間、臂體與機械手腕之間的轉動適應性較低，而且需要提供較高的驅動力和較多的動力源才能滿足工作要求，增加了制造成本和維護成本。
[0004]因此，需要對現有機械手臂進行改進，減小機械臂體的整體重量和體積，提高機械臂體的轉動靈活性和彼此間的轉動適應性，并降低制造和維護成本。
【實用新型內容】
[0005]有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種高精定位式工業機器人，機械臂體的整體重量較輕、體積較小，機械臂體的轉動靈活性和彼此間的轉動適應性大大提高，制造和維護成本得到降低。
[0006]本實用新型的高精定位式工業機器人，包括回轉基座和手臂總成，手臂總成包括下臂總成、上臂總成和機械爪安裝總成;所述下臂總成包括下臂體和臂體安裝座，臂體安裝座固定設置于回轉基座，所述下臂體以沿豎直平面轉動的方式單自由度轉動連接于所述臂體安裝座;所述上臂總成包括上臂體和上臂驅動機構，所述上臂驅動機構包括依次鉸接的下連桿、中間連桿I和上連桿，所述下連桿通過驅動電機I驅動沿豎直平面轉動，所述上連桿中部鉸接設置于所述下臂體上端形成杠桿結構，所述上臂體固定設置于所述上連桿并可隨所述上連桿沿豎直平面轉動，上臂體包括沿其自身長向滑動連接的上臂體前段和上臂體后段;所述上臂體前段套裝于上臂體后段內，上臂體后段的后端設有用于驅動上臂體前段滑動的絲杠螺母副和用于驅動絲杠轉動的驅動裝置，絲杠螺母副的螺母固定于上臂體前段的內壁，絲杠螺母副的絲杠設于上臂體后段的內部，驅動裝置固定于上臂體后段的后端;所述機械爪安裝總成包括連接架和機械爪安裝盤，所述機械爪安裝盤以可繞自身軸線轉動的方式安裝于連接架，所述連接架以可沿豎直平面轉動的方式連接于所述上臂體前端;所述連接架上設有用于安裝機械爪安裝盤的安裝塊，所述安裝座通過水平十字交叉式布置的兩個絲杠連接于連接架;兩個絲杠的兩端分別通過滑塊沿垂直于相應絲杠軸線的方向單自由度滑動連接于連接架。
[0007]進一步，所述機械爪安裝總成還包括連接架驅動機構，所述連接架驅動機構依次鉸接的前連桿、中間連桿Π和后連桿，所述后連桿下端鉸接于臂體安裝座，所述前連桿前端鉸接于連接架。
[0008]進一步，手臂總成的工作半徑為1350mm-3150mm。
[0009]進一步，所述中間連桿Π為倒三角結構，中間連桿Π的前端鉸接于前連桿，中間連桿Π的后端鉸接于后連桿，中間連桿Π的下端鉸接于下臂體的上端。
[0010]進一步，所述中間連桿Π和所述上連桿通過同一鉸接軸實現與下臂體上端的鉸接。
[0011]進一步，所述臂體安裝座為U形結構，其一端側壁設置所述驅動電機I，驅動電機I通過一減速齒輪副I驅動下臂體轉動，下臂體固定連接于減速齒輪副I的從動齒輪軸，減速齒輪副I的主動齒由所述驅動電機I帶動轉動；所述臂體安裝座另一端側壁設置驅動電機Π，驅動電機Π通過一減速齒輪副Π驅動下連桿轉動，下連桿固定連接于減速齒輪副π的從動齒輪軸，減速齒輪副π的主動齒由所述驅動電機Π帶動轉動。
[0012]進一步，所述回轉基座包括驅動電機m、驅動箱和回轉盤，所述驅動箱包括箱體和設置于箱體內的減速齒輪副m，所述回轉盤設置于驅動箱上方固定連接于減速齒輪副m的從動齒輪軸，減速齒輪副m的主動齒由驅動電機π帶動轉動。
[0013]本實用新型的有益效果是:本實用新型的高精定位式工業機器人，上臂體通過上連桿與下臂體形成杠桿結構，通過電機驅動下連桿帶動上連桿轉動，從而帶動上臂體繞上連桿與下臂體鉸接點轉動，不僅具有相當高的運動靈活性，較好的轉動適應性，而且杠桿結構可在較小驅動力的情況下就使上臂體具有較高的承載力，達到省力的目的，采用伸縮式的上臂體大大提高了活動半徑，具有更大的覆蓋面積，結合上臂驅動機構實現連接架和機械爪安裝盤的多方位控制，提高定位精度，適應性強。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的結構不意圖；
[0015]圖2為本實用新型中連接架的剖視圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1為本實用新型的結構示意圖，圖2為本實用新型中連接架的剖視圖，如圖所示:本實施例的高精定位式工業機器人，包括回轉基座和手臂總成，手臂總成包括下臂總成、上臂總成和機械爪安裝總成;所述下臂總成包括下臂體I和臂體安裝座2，臂體安裝座2固定設置于回轉基座，所述下臂體I以沿豎直平面轉動的方式單自由度轉動連接于所述臂體安裝座2;所述上臂總成包括上臂體和上臂驅動機構，所述上臂驅動機構包括依次鉸接的下連桿
4、中間連桿15和上連桿6，所述下連桿4通過驅動電機117驅動沿豎直平面轉動，所述上連桿6中部鉸接設置于所述下臂體I上端形成杠桿結構，下臂體1、上連桿6、中間連桿15和下連桿4連接形成平面四連桿機構;所述上臂體固定設置于所述上連桿6并可隨所述上連桿6沿豎直平面轉動，上臂體3包括沿上臂體3自身長向滑動連接的上臂體前段18和上臂體后段19;所述上臂體前段18套裝于上臂體后段19內，上臂體后段19的后端設有用于驅動上臂體前段18滑動的絲杠螺母副和用于驅動絲杠轉動的驅動裝置20，絲杠螺母副的螺母固定于上臂體前段18的內壁，絲杠螺母副的絲杠設于上臂體后段19的內部，驅動裝置20固定于上臂體后段19的后端，采用伸縮式的上臂體大大提高了活動半徑，具有更大的覆蓋面積，結合上臂驅動機構實現機械爪的多方位控制，提高定位精度，適應性強，絲杠螺母副具有較好的自鎖性能，因此能實現上臂體前段18與上臂體后段19之間的相對定位，使用性能好;所述機械爪安裝總成包括連接架7和機械爪安裝盤8，所述機械爪安裝盤8以可繞自身軸線轉動的方式安裝于連接架7，所述連接架7以可沿豎直平面轉動的方式連接于所述上臂體前端;機械爪安裝盤通過驅動電機16驅動轉動;所述連接架7上設有用于安裝機械爪安裝盤8的安裝塊22，所述安裝塊22通過水平十字交叉式布置的兩個絲杠連接于連接架7;兩個絲杠的兩端分別通過滑塊23沿垂直于相應絲杠軸線的方向單自由度滑動連接于連接架7，兩個絲杠上下錯位布置，驅動電機16固定于安裝塊22，其中一個絲杠兩端的兩個滑塊23的滑動平面與另外一個絲杠兩端的兩個滑塊23的滑動平面平行，兩個絲杠均與安裝塊22連接形成絲杠螺母副，因此安裝塊22對應兩個絲杠的連接孔均為相匹配的螺紋孔，兩個絲杠分別通過一個伺服電機21驅動轉動，伺服電機21固定于相應絲杠任意一端的滑塊23外側，連接架7為框架式結構，連接架7上設有用于安裝滑塊23并對滑塊23進行滑動導向的導軌，所述軌道上設有用于沿垂直于滑動方向對相應滑塊23進行限位的軌道槽，所述滑塊23上對應軌道槽設有定位凸塊，使其中一個絲杠轉動時能帶動安裝塊22及另外一個絲杠同步滑動，能實現安裝塊22在連接架7內小范圍平移，提高機械爪的控制精度和適應性。
[0017]本實施例中，所述機械爪安裝總成還包括連接架7驅動機構，所述連接架7驅動機構依次鉸接的前連桿9、中間連桿Π 10和后連桿11，所述后連桿11下端鉸接于臂體安裝座2，所述前連桿9前端鉸接于連接架7。
[0018]本實施例中，手臂總成的工作半徑為1350mm-3150mm;即本機械臂前端可在半徑為1350mm的圓和半徑為3150mm的圓間形成的環形區域內工作，活動半徑較大，工作范圍更廣。
[0019]本實施例中，所述中間連桿Π10為倒三角結構，中間連桿Π 10的前端鉸接于前連桿9，中間連桿Π 10的后端鉸接于后連桿11，中間連桿Π 10的下端鉸接于下臂體I的上端;下臂體1、臂體安裝座2、后連桿11和中間連桿Π 10連接形成平面四連桿機構；中間連桿Π 10、上臂體3、連接架7和前連桿9連接形成平面四連桿機構。
[0020]本實施例中，所述中間連桿Π10和所述上連桿6通過同一鉸接軸實現與下臂體I上端的鉸接，鉸接方式采用現有鉸接軸結構，屬于現有技術，在此不再贅述;可對連接架7驅動機構形成轉動支點，提供力度支撐，達到穩定平順的運行，而且結構簡單緊湊，安裝拆卸及維護簡單方便。
[0021]本實施例中，所述臂體安裝座2為U形結構，其一端側壁設置所述驅動電機117，驅動電機117通過一減速齒輪副I驅動下臂體I轉動，下臂體I固定連接于減速齒輪副I的從動齒輪軸，減速齒輪副I的主動齒由所述驅動電機117帶動轉動;所述臂體安裝座2另一端側壁設置驅動電機Π 12，驅動電機Π 12通過一減速齒輪副Π驅動下連桿4轉動，下連桿4固定連接于減速齒輪副Π的從動齒輪軸，減速齒輪副Π的主動齒由所述驅動電機Π 12帶動轉動；所述回轉基座包括驅動電機ΙΠ13、驅動箱和回轉盤14，所述驅動箱包括箱體15和設置于箱體15內的減速齒輪副m，所述回轉盤14設置于驅動箱上方固定連接于減速齒輪副m的從動齒輪軸，減速齒輪副m的主動齒由驅動電機Π 12帶動轉動;在臂體安裝座2上的有限空間內實現下臂體I和下連桿4兩個部件及其驅動部件的安裝，較好的控制了尺寸和整體重量，使得結構緊湊，達到了運轉平衡;另外，減速齒輪副1、減速齒輪副π和減速齒輪副m的齒輪結構也可通過現有的RV減速機或諧波減速器的的齒輪結構實現，驅動電機16、驅動電機117、驅動電機Π 12和驅動電機ΙΠ13與對應的減速齒輪副裝配后，在保證裝配精度要求下，機械手臂的重復定位精度能達到0.05_，重復循環精度能達到0.25_，另外，回轉盤14和機械爪安裝盤8可以達到±400°的旋轉。
[0022]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種高精定位式工業機器人，其特征在于:包括回轉基座和手臂總成，手臂總成包括下臂總成、上臂總成和機械爪安裝總成;所述下臂總成包括下臂體和臂體安裝座，臂體安裝座固定設置于回轉基座，所述下臂體以沿豎直平面轉動的方式單自由度轉動連接于所述臂體安裝座;所述上臂總成包括上臂體和上臂驅動機構，所述上臂驅動機構包括依次鉸接的下連桿、中間連桿I和上連桿，所述下連桿通過驅動電機I驅動沿豎直平面轉動，所述上連桿中部鉸接設置于所述下臂體上端形成杠桿結構，所述上臂體固定設置于所述上連桿并可隨所述上連桿沿豎直平面轉動，上臂體包括沿其自身長向滑動連接的上臂體前段和上臂體后段;所述上臂體前段套裝于上臂體后段內，上臂體后段的后端設有用于驅動上臂體前段滑動的絲杠螺母副和用于驅動絲杠轉動的驅動裝置，絲杠螺母副的螺母固定于上臂體前段的內壁，絲杠螺母副的絲杠設于上臂體后段的內部，驅動裝置固定于上臂體后段的后端;所述機械爪安裝總成包括連接架和機械爪安裝盤，所述機械爪安裝盤以可繞自身軸線轉動的方式安裝于連接架，所述連接架以可沿豎直平面轉動的方式連接于所述上臂體前端;所述連接架上設有用于安裝機械爪安裝盤的安裝塊，所述安裝座通過水平十字交叉式布置的兩個絲杠連接于連接架;兩個絲杠的兩端分別通過滑塊沿垂直于相應絲杠軸線的方向單自由度滑動連接于連接架。2.根據權利要求1所述的高精定位式工業機器人，其特征在于:所述機械爪安裝總成還包括連接架驅動機構，所述連接架驅動機構依次鉸接的前連桿、中間連桿Π和后連桿，所述后連桿下端鉸接于臂體安裝座，所述前連桿前端鉸接于連接架。3.根據權利要求2所述的高精定位式工業機器人，其特征在于:所述手臂總成的工作半徑為 1350mm-3150mm。4.根據權利要求3所述的高精定位式工業機器人，其特征在于:所述中間連桿Π為倒三角結構，中間連桿Π的前端鉸接于前連桿，中間連桿Π的后端鉸接于后連桿，中間連桿Π的下端鉸接于下臂體的上端。5.根據權利要求4所述的高精定位式工業機器人，其特征在于:所述中間連桿Π和所述上連桿通過同一鉸接軸實現與下臂體上端的鉸接。6.根據權利要求5所述的高精定位式工業機器人，其特征在于:所述臂體安裝座為U形結構，其一端側壁設置所述驅動電機I，驅動電機I通過一減速齒輪副I驅動下臂體轉動，下臂體固定連接于減速齒輪副I的從動齒輪軸，減速齒輪副I的主動齒由所述驅動電機I帶動轉動;所述臂體安裝座另一端側壁設置驅動電機Π，驅動電機Π通過一減速齒輪副Π驅動下連桿轉動，下連桿固定連接于減速齒輪副Π的從動齒輪軸，減速齒輪副Π的主動齒由所述驅動電機π帶動轉動。7.根據權利要求6所述的高精定位式工業機器人，其特征在于:所述回轉基座包括驅動電機m、驅動箱和回轉盤，所述驅動箱包括箱體和設置于箱體內的減速齒輪副m，所述回轉盤設置于驅動箱上方固定連接于減速齒輪副m的從動齒輪軸，減速齒輪副m的主動齒由驅動電機π帶動轉動。
【文檔編號】B25J9/10GK205614670SQ201620398948
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】鄧社平
【申請人】重慶社平科技有限公司