一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)制造及相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的機器人，也就是一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人，包括由基座組件、二軸組件、三軸組件和用于拿放工件的四軸組件組成的串聯(lián)型的機器結(jié)構(gòu)，二軸組件豎直固定在基座組件上，基底組件帶動二軸組件軸向旋轉(zhuǎn)，三軸組件水平設(shè)置，其一端滑動連接在二軸組件上，三軸組件可在二軸組件上垂直運動，四軸組件也水平設(shè)置，其一端轉(zhuǎn)動連接在三軸組件遠離二軸組件的一端上，四軸組件圍繞四軸組件與三軸組件的連接處為軸水平轉(zhuǎn)動，本實用新型解決了傳統(tǒng)四軸機器人在工作時安全系數(shù)低、軸與軸之間的通信線路容易損壞、機器人工作地方狹窄無法正常工作，以及在低價產(chǎn)品流水線上生產(chǎn)作業(yè)時，成本過高不宜推廣的問題。
【專利說明】一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種工業(yè)機器人，特別涉及一種應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)制造及相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的機器人，也就是一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人。

【背景技術(shù)】
[0002]市場上的四軸機器人，具有結(jié)構(gòu)簡單、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、效率較高等優(yōu)點，被各行業(yè)廣泛應(yīng)用，其末端要實現(xiàn)豎直方向上下移動與水平自旋，使得末端手指實現(xiàn)裝配、輕型搬運的功能，在現(xiàn)有技術(shù)中，這種關(guān)鍵功能依賴于采用復合型絲桿、中空減速機來實現(xiàn)。采用復合型絲桿和中空電機結(jié)合的技術(shù)缺點在于成本高、工藝復雜、加工時間長。當需要應(yīng)用于一些低價產(chǎn)品的流水線上生產(chǎn)作業(yè)時，若使用六軸擺臂關(guān)節(jié)機器人或一般的四軸機器人，則成本過高，不利于推廣應(yīng)用；而且現(xiàn)有的四軸機器人缺少必要的安全措施，無論對其本身或外界操作人員、生產(chǎn)設(shè)備來說安全系數(shù)較低。一方面，因為四軸機器人設(shè)置在較為寬敞的地方工作，導致在垂直面較為狹窄的地方無法正常工作；還有一方面，現(xiàn)有的四軸機器人軸與軸之間設(shè)有通信線路，當四軸機器人運動時，很容易因為外部環(huán)境對通信線路造成干擾，嚴重時可能影響四軸機器人的正常運轉(zhuǎn)。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供是一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人，用于克服傳統(tǒng)的四軸機器人在工作時安全系數(shù)低、軸與軸之間的通信線路容易損壞、機器人工作地方狹窄無法正常工作，以及在低價產(chǎn)品的流水線上生產(chǎn)作業(yè)時，成本過高不宜推廣的問題。
[0004]本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人，包括由基座組件、二軸組件、三軸組件和用于拿放工件的四軸組件組成的串聯(lián)型的機器結(jié)構(gòu)，所述二軸組件豎直的固定在基座組件上，所述基底組件帶動二軸組件軸向旋轉(zhuǎn)，所述三軸組件水平設(shè)置，其一端滑動連接在二軸組件上，所述三軸組件可在所述二軸組件上垂直運動，所述四軸組件也水平設(shè)置，其一端轉(zhuǎn)動連接在所述三軸組件遠離所述二軸組件的一端上，所述四軸組件圍繞所述四軸組件與所述三軸組件的連接處為軸水平轉(zhuǎn)動。
[0005]本實用新型的有益效果:通過機座組件、二軸組件、三軸組件與四軸組件的配合，基座組件帶動二軸組件做軸向運動旋轉(zhuǎn)，二軸組件帶動三軸組件在豎直方向上自由滑動，四軸組件圍繞所述四軸組件與所述三軸組件的連接處為軸水平轉(zhuǎn)動，從而形成串聯(lián)型的機器人，通過搭配U形管與限位塊，不僅提升了機器人旋轉(zhuǎn)的精度，還提高了防撞的安全系數(shù)。
[0006]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還做如下改進。
[0007]進一步，所述基座組件包括基座、第一伺服電機、第一減速機、旋轉(zhuǎn)臺與兩個限位塊，所述基座內(nèi)部安裝有第一伺服電機，所述第一伺服電機的輸出端連接有第一減速機，所述第一減速機的輸出端上安裝有旋轉(zhuǎn)臺，所述旋轉(zhuǎn)臺的下方設(shè)置有控制所述旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)角度的一個限位塊，所述基座的頂端上設(shè)置有與上述限位塊配合的另一個限位塊。
[0008]采用上述進一步方案的有益效果是:可以支撐整個機器人在水平方向旋轉(zhuǎn)，而通過旋轉(zhuǎn)臺與基座頂端上的兩個限位塊的配合，可以為整個機器人在水平旋轉(zhuǎn)時定位，提高了其水平旋轉(zhuǎn)的精度。
[0009]進一步，所述旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的角度范圍為O?300度。
[0010]進一步，在所述基座的一側(cè)設(shè)置有用于外接電源的電源線接頭。
[0011]采用上述進一步方案的有益效果是:通過電源線接頭提升了整個機器人的電機旋轉(zhuǎn)與信號傳輸運轉(zhuǎn)的方便度。
[0012]進一步，所述二軸組件包括第二伺服電機、聯(lián)軸器、絲桿傳動機構(gòu)、導軌傳動機構(gòu)、立柱與導軌副，所述立柱底端固定在所述旋轉(zhuǎn)臺上，所述第二伺服電機安裝在所述立柱的頂端，所述絲桿傳動機構(gòu)貫穿于所述立柱內(nèi)部，所述第二伺服電機的輸出端通過聯(lián)軸器與所述絲桿傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動連接，并帶動所述絲桿傳動機構(gòu)軸向旋轉(zhuǎn)，所述立柱的一側(cè)上設(shè)置有供所述三軸組件上下滑動的導軌副，所述導軌傳動機構(gòu)安裝在所述導軌副上。
[0013]采用上述進一步方案的有益效果是:所述導軌傳動機構(gòu)通過絲桿傳動機構(gòu)帶動所述三軸組件垂直運動，為整個機器人上升與下降操作提供動力。
[0014]進一步，所述立柱遠離所述三軸組件的一側(cè)上固定有用于安裝通信線路和電源線的拖鏈。
[0015]采用上述進一步方案的有益效果是:通過所述拖鏈固定安裝在二軸組件上的通信線路與電源線，這樣外形更美觀，運轉(zhuǎn)更方便。
[0016]進一步，所述三軸組件包括三軸大臂、第三伺服電機、第三減速機、走線管，所述三軸大臂一端固定在所述導軌傳動機構(gòu)上，所述三軸大臂的另一端上安裝有第三伺服電機，所述第三減速機的輸出端與所述四軸組件轉(zhuǎn)動連接，所述走線管為U型管，所述走線管的一端固定在所述三軸大臂下表面，所述走線管的另一端與所述四軸組件靠近所述三軸組件的一端下表面懸空連接。
[0017]采用上述進一步方案的有益效果是:通過在三軸組件與四軸組件之間的走線管，解決了機器人在工作時，因為通信線路容易損壞或阻礙，影響機器人正常工作。
[0018]進一步，在所述三軸大臂下表面上靠近所述走線管的兩側(cè)還各安裝一個用于限制所述四軸組件水平旋轉(zhuǎn)角度的限位塊。
[0019]采用上述進一步方案的有益效果是:用于定位所述四軸組件在水平方向旋轉(zhuǎn)的角度，同時限制四軸大臂在水平旋轉(zhuǎn)的位置。
[0020]進一步，所述四軸組件包括四軸小臂、第四伺服電機、第四減速機、電機支架、同步帶輪與電機鎖緊塊，所述四軸小臂的一端通過第三減速器與所述走線管懸空連接，另一端水平的并列安裝有第四伺服電機與第四減速機，所述第四伺服電機與所述第四減速機通過電機支架固定在所述四軸小臂上，且所述第四伺服電機的輸出端與所述第四減速機輸出端之間通過同步帶輪連接，所述電機鎖緊塊固定在靠近所述第四伺服電機的四軸小臂上。
[0021]采用上述進一步方案的有益效果是:通過電機鎖緊塊保證了第四伺服電機與所述第四減速機之間傳動的緊湊性，拉緊同步帶輪，使得四軸組件在拿放工件時，更穩(wěn)定。
[0022]進一步，在所述四軸小臂上遠離三軸組件的一端上安裝有用于檢測外部環(huán)境的傳感器。
[0023]采用上述進一步方案的有益效果是:通過傳感器安裝在所述四軸小臂的前端，可以對整個外部環(huán)境進行檢測，當外部條件不能滿足其安全工作時，系統(tǒng)將對機器人自動控制，立即停止運行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型的四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人結(jié)的構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本實用新型的四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人的側(cè)視圖；
[0026]圖3為本實用新型的四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人的側(cè)視圖；
[0027]圖4為本實用新型的四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人的仰視圖。
[0028]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0029]1、基底組件，2、二軸組件，3、三軸組件，4、四軸組件，5、基座，6、第一伺服電機，7、第一減速機，8、旋轉(zhuǎn)臺，9、限位塊，10、電源線接頭，11、第二伺服電機，12、聯(lián)軸器，13、絲桿傳動機構(gòu)，14、導軌傳動機構(gòu)，15、立柱，16、導軌副，17拖鏈，18、三軸大臂，19、第三伺服電機，20、第三減速機，21、走線管，22、四軸小臂，23、第四伺服電機，24、第四減速機，25、電機支架，26、同步帶輪，27、電機鎖緊塊，28、傳感器，29、氣管接頭。

【具體實施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[0031]如圖1所示，為本實用新型四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人結(jié)的構(gòu)示意圖。包括由基座組件1、二軸組件2、三軸組件3和用于拿放工件的四軸組件4組成的串聯(lián)型的機器結(jié)構(gòu)，所述二軸組件2豎直的固定在基座組件I上，所述基底組件I帶動二軸組件2軸向旋轉(zhuǎn)，所述三軸組件3水平設(shè)置，其一端滑動連接在二軸組件2上，所述三軸組件3可在所述二軸組件2上垂直運動，所述四軸組件4也水平設(shè)置，其一端轉(zhuǎn)動連接在所述三軸組件3遠離所述二軸組件2的一端上，所述四軸組件4圍繞所述四軸組件4與所述三軸組件3的連接處為軸水平轉(zhuǎn)動。
[0032]如圖2至圖3所示，為四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人的側(cè)視圖。其中，所述基座組件I包括基座5、第一伺服電機6、第一減速機7、旋轉(zhuǎn)臺8與兩個限位塊9，所述基座5內(nèi)部安裝有第一伺服電機6，所述第一伺服電機6的輸出端連接有第一減速機7，所述第一減速機7的輸出端上安裝有旋轉(zhuǎn)臺8，所述旋轉(zhuǎn)臺8的下方設(shè)置有控制所述旋轉(zhuǎn)臺8旋轉(zhuǎn)角度的一個限位塊9，所述基座5的頂端上設(shè)置有與所述限位塊9配合的另一個限位塊9。
[0033]在本實例中，所述第一伺服電機6豎直安裝基座5內(nèi)部，且輸出端向上，所述可以支撐整個機器人在水平方向旋轉(zhuǎn)，而通過旋轉(zhuǎn)臺8與基座5頂端上的兩個限位塊9的配合，可以為整個機器人在水平旋轉(zhuǎn)時定位，同時縱向第一伺服電機6的安裝提高了其水平旋轉(zhuǎn)的精度。
[0034]優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)臺8旋轉(zhuǎn)的角度范圍為O?300度。
[0035]優(yōu)選的，在所述基座5的一側(cè)設(shè)置有用于外接電源的電源線接頭10。
[0036]通過電源線接頭10提升了整個機器人的電機旋轉(zhuǎn)與信號傳輸運轉(zhuǎn)的方便度。
[0037]優(yōu)選的，所述二軸組件2包括第二伺服電機11、聯(lián)軸器12、絲桿傳動機構(gòu)13、導軌傳動機構(gòu)14、立柱15與導軌副16，所述立柱15底端固定在所述旋轉(zhuǎn)臺8上，所述第二伺服電機11安裝在所述立柱15的頂端，所述絲桿傳動機構(gòu)13貫穿于所述立柱15內(nèi)部，所述第二伺服電機11的輸出端通過聯(lián)軸器12與所述絲桿傳動機構(gòu)13轉(zhuǎn)動連接，并帶動所述絲桿傳動機構(gòu)13軸向旋轉(zhuǎn)，所述立柱15的一側(cè)上設(shè)置有供所述三軸組件3上下滑動的導軌副16，所述導軌傳動機構(gòu)14安裝在所述導軌副16上。
[0038]在本實例中，所述第二伺服電機11的輸出端是垂直向下的，且所述導軌傳動機構(gòu)14通過絲桿傳動機構(gòu)13帶動導軌傳動機構(gòu)14垂直運動，所述三軸組件3固定軌傳動機構(gòu)14上隨其做垂直運動，為整個機器人上升與下降操作提供動力。
[0039]優(yōu)選的，所述立柱15遠離所述三軸組件3的一側(cè)上固定有用于安裝通信線路和電源線的拖鏈17。
[0040]通過所述拖鏈17固定安裝在二軸組件2上的通信線路與電源線，這樣外形更美觀，運轉(zhuǎn)更方便。
[0041]優(yōu)選的，所述三軸組件3包括三軸大臂18、第三伺服電機19、第三減速機20、走線管21，所述三軸大臂18 —端固定在所述導軌傳動機構(gòu)14上，所述三軸大臂18的另一端上安裝有第三伺服電機19，所述第三伺服電機19的輸出端連接有所述第三減速機20，所述第三減速機19的輸出端與所述四軸組件4轉(zhuǎn)動連接，所述走線管21為U型管，所述走線管21的一端固定在所述三軸大臂18下表面，所述走線管21的另一端與所述四軸組件4靠近所述三軸組件3的一端下表面懸空連接。
[0042]在本實例中，所述走線管21的另一端是呈喇叭狀，包裹連接在第三減速機20上的四軸組件4，并與四軸組件4該端上的旋轉(zhuǎn)中心并懸空連接，實現(xiàn)效果為三軸組件3、四軸組件5相對運動而使四軸組件4相關(guān)通訊線路相對靜止，從而避免相對運動對通訊線路損害。該設(shè)計實現(xiàn)全封閉式布線，完全避免外部環(huán)境對通訊線干擾，是機器人完全適應(yīng)惡劣工況。
[0043]優(yōu)選的，所述走線管21的兩側(cè)還各安裝一個用于限制所述四軸組件4水平旋轉(zhuǎn)角度的限位塊9。兩個所述限位塊9用于定位所述四軸組件在水平方向旋轉(zhuǎn)的角度，定位水平旋轉(zhuǎn)的角度。
[0044]優(yōu)選的，所述四軸組件4包括四軸小臂22、第四伺服電機23、第四減速機24、電機支架25、同步帶輪26與電機鎖緊塊27，所述四軸小臂22的一端通過第三減速器20與所述走線管21懸空連接，另一端水平的并列安裝有第四伺服電機23與第四減速機24，所述第四伺服電機23與所述第四減速機24通過電機支架25固定在所述四軸小臂22上，且所述第四伺服電機23的輸出端與所述第四減速機24輸出端之間通過同步帶輪26連接，所述電機鎖緊塊27固定在靠近所述第四伺服電機24的四軸小臂22上。
[0045]在本實例中，所述第四伺服電機23與第四減速機24的輸出端垂直向上，通過電機支架25固定它們外形，呈現(xiàn)水平向上形態(tài)，通過電機鎖緊塊27保證了第四伺服電機23與所述第四減速機24之間傳動的緊湊性，拉緊同步帶輪，使得四軸組件4在拿放工件時，更穩(wěn)定。
[0046]優(yōu)選的，還包括傳感器28，所述傳感器28安裝在所述四軸小臂22上遠離三軸組件3的一端上。在四軸小臂22下端靠近第四伺服電機23的位置上還設(shè)置有用于安裝電源線與通信線路及控制線路的氣管接頭29。
[0047]在本實例中，所屬傳感器28的安裝位置優(yōu)選安裝在四軸小臂22靠近工件一端的兩側(cè)上與所述四軸小臂22的前端，所述傳感器28優(yōu)選為電容式接近開關(guān)傳感器，可以對整個外部環(huán)境進行檢測，當外部條件不能滿足其安全工作時，系統(tǒng)將對機器人自動控制，立即停止運行。
[0048]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人，其特征在于，包括由基座組件、二軸組件、三軸組件和用于拿放工件的四軸組件組成的串聯(lián)型的機器結(jié)構(gòu)，所述二軸組件豎直的固定在基座組件上，所述基底組件帶動二軸組件軸向旋轉(zhuǎn)，所述三軸組件水平設(shè)置，其一端滑動連接在二軸組件上，所述三軸組件可在所述二軸組件上垂直運動，所述四軸組件也水平設(shè)置，其一端轉(zhuǎn)動連接在所述三軸組件遠離所述二軸組件的一端上，所述四軸組件圍繞所述四軸組件與所述三軸組件的連接處為軸水平轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人，其特征在于，所述基座組件包括基座、第一伺服電機、第一減速機、旋轉(zhuǎn)臺與兩個限位塊，所述基座內(nèi)部安裝有第一伺服電機，所述第一伺服電機的輸出端連接有第一減速機，所述第一減速機的輸出端上安裝有旋轉(zhuǎn)臺，所述旋轉(zhuǎn)臺的下方設(shè)置有控制所述旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)角度的一個限位塊，所述基座的頂端上設(shè)置有與上述限位塊配合的另一個限位塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的角度范圍為O?300度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人，其特征在于，在所述基座的一側(cè)設(shè)置有用于外接電源的電源線接頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人，其特征在于，所述二軸組件包括第二伺服電機、聯(lián)軸器、絲桿傳動機構(gòu)、導軌傳動機構(gòu)、立柱與導軌副，所述立柱底端固定在所述旋轉(zhuǎn)臺上，所述第二伺服電機安裝在所述立柱的頂端，所述絲桿傳動機構(gòu)貫穿于所述立柱內(nèi)部，所述第二伺服電機的輸出端通過聯(lián)軸器與所述絲桿傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動連接，并帶動所述絲桿傳動機構(gòu)軸向旋轉(zhuǎn)，所述立柱的一側(cè)上設(shè)置有供所述三軸組件上下滑動的導軌畐O，所述導軌傳動機構(gòu)安裝在所述導軌副上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人，其特征在于，所述立柱遠離所述三軸組件的一側(cè)上固定有用于安裝通信線路和電源線的拖鏈。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人，其特征在于，所述三軸組件包括三軸大臂、第三伺服電機、第三減速機、走線管，所述三軸大臂一端固定在所述導軌傳動機構(gòu)上，所述三軸大臂的另一端上安裝有第三伺服電機，所述第三伺服電機的輸出端連接有所述第三減速機，所述第三減速機的輸出端與所述四軸組件轉(zhuǎn)動連接，所述走線管為U型管，所述走線管的一端固定在所述三軸大臂下表面，所述走線管的另一端與所述四軸組件靠近所述三軸組件的一端下表面懸空連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人，其特征在于，在所述三軸大臂下表面上靠近所述走線管的兩側(cè)還各安裝一個用于限制所述四軸組件水平旋轉(zhuǎn)角度的限位塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人，其特征在于，所述四軸組件包括四軸小臂、第四伺服電機、第四減速機、電機支架、同步帶輪與電機鎖緊塊，所述四軸小臂的一端通過第三減速器與所述走線管懸空連接，另一端上水平的并列安裝有第四伺服電機與第四減速機，所述第四伺服電機與所述第四減速機通過電機支架固定在所述四軸小臂上，且所述第四伺服電機的輸出端與所述第四減速機輸出端之間通過同步帶輪連接，所述電機鎖緊塊固定在靠近所述第四伺服電機的四軸小臂上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種四軸擺臂關(guān)節(jié)機器人，其特征在于，在所述四軸小臂上遠離三軸組件的一端上安裝有用于檢測外部環(huán)境的傳感器。
【文檔編號】B25J9/00GK204160477SQ201420618358
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】張開炫, 楊帆, 庹奎, 楊林 申請人:重慶華數(shù)機器人有限公司