適用于狹小運(yùn)動(dòng)空間的scara機(jī)械手臂群的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種簡(jiǎn)潔外形，適用于狹小運(yùn)動(dòng)空間的SCARA機(jī)械手臂群。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場(chǎng)上主流的SCARA機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)如圖1所示，大多數(shù)SCARA機(jī)械手臂的R軸和Z軸為分別兩套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并平行排列設(shè)置。分別設(shè)置的一根旋轉(zhuǎn)R軸和一根Z軸直線移動(dòng)滾珠絲杠使得其重量和占空體積均較大。Y軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于大臂與小臂結(jié)合部的上方，同樣增大了該平行臂機(jī)器人的占空體積。而且其體積較大的上部罩殼和輸電線及導(dǎo)氣管等將大臂、小臂上部空間盡數(shù)占掉。導(dǎo)致此類型的平行臂機(jī)器人在工作時(shí)其大、小平行臂上部空間不能有任何機(jī)構(gòu)和物體存在，其只能在相對(duì)寬松的空間環(huán)境中工作。
[0003]當(dāng)在相對(duì)狹小或小圓環(huán)形生產(chǎn)線的空間環(huán)境中，由多個(gè)大小不同的SCARA機(jī)械手臂協(xié)同工作時(shí)，則需要一種外形簡(jiǎn)潔且運(yùn)動(dòng)空間少障礙的SCARA機(jī)械手臂。特別是該機(jī)械手臂的大臂上部留出充足的空間，以讓交叉于其大臂之上的另一個(gè)SCARA機(jī)械手臂在其上部運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)共同協(xié)作完成特定的工作任務(wù)。這是需要著重改善的地方。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是要提供一種能夠在空間相對(duì)狹小的或小圓形生產(chǎn)線的環(huán)境中，可采用多個(gè)大小不同的SCARA機(jī)械手臂協(xié)同工作的SCARA機(jī)械手臂群。
[0005]為了解決以上的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種適用于狹小運(yùn)動(dòng)空間的SCARA機(jī)械手臂群，至少包括一個(gè)SCARA機(jī)械手臂，所述一個(gè)SCARA機(jī)械手臂包括
基座，驅(qū)動(dòng)大臂旋轉(zhuǎn)和小臂旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)組件同軸位于基座的內(nèi)腔；為了減小體積將X軸中空伺服電機(jī)和Y軸中空伺服電機(jī)均設(shè)置于基座的空腔中，并由這兩個(gè)共軸的空心伺服電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)X軸和Y軸；
大臂，垂直于基座軸心線01平面內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)小臂及前端的執(zhí)行部進(jìn)行位置移動(dòng)；
小臂，垂直于大臂軸心線02平面內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與基座內(nèi)的驅(qū)動(dòng)組件連接，帶動(dòng)前端的執(zhí)行部做位移運(yùn)動(dòng)；
執(zhí)行部，其將R軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和Z軸直線驅(qū)動(dòng)同軸共線設(shè)置，R軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)位于Z軸直線驅(qū)動(dòng)的下方，中空滾珠絲杠及花鍵一體軸穿過(guò)R軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)中心和Z軸直線驅(qū)動(dòng)中心做旋轉(zhuǎn)和上下的直線移動(dòng)；
柔性管路組件，其一端與基座連接，另一端與執(zhí)行部連接，提供執(zhí)行部的電源及氣源；上述多個(gè)大小不同的SCARA機(jī)械手臂協(xié)同工作構(gòu)成SCARA機(jī)械手臂群。其中，Y軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)由基座中的Y軸中空伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并由帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)傳遞給小臂。去除了所有大臂上部空間和部分小臂上部空間的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使得該SCARA機(jī)械手臂可用于多平行臂SCARA機(jī)械手臂交叉共同作業(yè)的非常狹小的空間環(huán)境或小圓形生產(chǎn)線環(huán)境中。
[0006]所述的執(zhí)行部包括電磁離合器、中空滾珠絲杠副、Z軸伺服電機(jī)、Z軸控制旋變、R軸控制旋變、R軸伺服電機(jī)、R軸諧波齒輪減速器和中空花鍵副；電磁離合器的靜鐵芯組件下端外圓止口與Z軸電機(jī)機(jī)殼上端的內(nèi)圓止口定位安裝；電磁離合器的A轉(zhuǎn)軸下端內(nèi)圓止口與滾珠絲杠副螺母的外圓定位安裝在一起轉(zhuǎn)軸中心部位設(shè)有與滾珠絲杠副的中空滾珠絲杠及花鍵一體軸上的直凹槽相配的凸鍵，該B轉(zhuǎn)軸沿中空滾珠絲杠及花鍵一體軸2c的直凹槽上下自由滑動(dòng)，且周向間隙很小。
[0007]所述電磁離合器B轉(zhuǎn)軸的上下兩端面各設(shè)有一圈滾珠溝道；上滾珠溝道中設(shè)置了一組鋼球及保持架組件，并與滾珠溝道支架組合成一端面的軸向軸承結(jié)構(gòu)；下滾珠溝道中也設(shè)置了一組鋼球及保持架組件，并與A轉(zhuǎn)軸上端面的滾珠溝道組成另一端面的軸向軸承結(jié)構(gòu)，雙軸向軸承結(jié)構(gòu)限制B轉(zhuǎn)軸上下的軸向移動(dòng)，且不限制其周向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0008]所述雙軸向軸承結(jié)構(gòu)的軸向力預(yù)加力機(jī)構(gòu)包括罩殼、彈性波紋墊圈、罩殼蓋板和滾珠溝道支架，置于滾珠溝道支架上部的彈性波紋墊圈及罩殼蓋板在所述雙軸向軸承結(jié)構(gòu)上施加壓力，確保B轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的軸向零位移。
[0009]所述B轉(zhuǎn)軸的中間為帶有與滾珠絲杠直凹槽相配合的凸鍵圓孔，凸鍵及圓孔的兩端面進(jìn)行倒圓，B轉(zhuǎn)軸上、下兩端面各設(shè)有一圈滾珠溝道，其下端面外圈設(shè)置有一放置彈簧片e的淺槽。
[0010]所述Z軸伺服電機(jī)的Z軸電機(jī)轉(zhuǎn)子組件為中空型轉(zhuǎn)子，其一端設(shè)有與中空滾珠絲杠及花鍵一體軸的螺母2b外圓相配合的內(nèi)圓，其內(nèi)圓表面開(kāi)有數(shù)圈儲(chǔ)膠槽；其另一端設(shè)有與Z軸控制旋變的Z軸旋變內(nèi)轉(zhuǎn)子組件配合的外圓止口和安裝螺釘孔。
[0011]所述的R軸電機(jī)轉(zhuǎn)子組件為中空型轉(zhuǎn)子，其一端設(shè)有與R軸控制旋變R軸旋變內(nèi)轉(zhuǎn)子組件配合的外圓止口和安裝螺釘孔，另一端設(shè)有與R軸諧波齒輪減速器的R軸減速器波發(fā)生器相配合的軸伸安裝外圓止口和外螺紋，R軸減速器波發(fā)生器安裝于R軸電機(jī)轉(zhuǎn)子組件上，并用波發(fā)生器緊固螺母固緊。
[0012]所述R軸諧波齒輪減速器上的R軸減速器剛輪與花鍵副上的花鍵轂的薄壁聯(lián)軸器為圓環(huán)薄壁結(jié)構(gòu)，其圓環(huán)薄壁厚度直徑為0.003?0.0lOcm,圓環(huán)薄壁的軸向長(zhǎng)度L為圓環(huán)薄壁厚度t的24t?32t。
[0013]所述基座內(nèi)腔中驅(qū)動(dòng)大臂旋轉(zhuǎn)和小臂旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)組件包括X軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和Y軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，X軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和Y軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同軸共線設(shè)置，X軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)位于Y軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的上方或下方。
[0014]Y軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)由基座中的Y軸伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并由帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)傳遞給小臂，去除了所有大臂上部空間和部分小臂上部空間的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使得該SCARA機(jī)械手臂可用于多平行臂SCARA機(jī)械手臂交叉共同作業(yè)的非常狹小的空間環(huán)境或小圓形生產(chǎn)線環(huán)境中。
[0015]所述Y軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)包括Y軸伺服電機(jī)和Y軸控制旋變，Y軸電機(jī)輸出軸與Y軸電機(jī)轉(zhuǎn)子組件上端的內(nèi)圓定位配合，底部凸臺(tái)上的螺釘緊固聯(lián)接成一體組合軸。
[0016]所述一體組合軸上端部分由Y軸電機(jī)輸出軸軸承支撐，下端部分由Y軸電機(jī)轉(zhuǎn)子組件下端的Y軸電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承支撐，軸向間隙由調(diào)整墊圈調(diào)合適后，用彈性卡圈卡住；在￥軸電機(jī)轉(zhuǎn)子組件下端的Y軸電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承周邊設(shè)置防止軸向超定位的彈性波紋環(huán)帶，在Y軸電機(jī)轉(zhuǎn)子組件下端的Y軸電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承的上方設(shè)置一軸承端面波紋墊。
[0017]所述彈性波紋環(huán)帶為一金屬薄鋼帶壓制的具有多彈性波紋特性的可彎曲鋼帶。
[0018]所述柔性管路組件包括螺固于Z軸電機(jī)機(jī)殼和R軸電機(jī)機(jī)殼上的引線盒、錐形管路接頭、錐形鎖緊螺母、柔性波紋管、柔性波紋管固定卡座、彎管接頭、彎管、錐形彎管鎖緊螺母和錐形彎管路接頭，柔性波紋管設(shè)置于大臂上方的帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)盒蓋上，并平行于大臂。
[0019]所述柔性波紋管中設(shè)有用于R軸和Z軸驅(qū)動(dòng)控制的電源和氣源管路，并用兩個(gè)柔性波紋管固定卡座固定于基座旋轉(zhuǎn)中心OjP小臂旋轉(zhuǎn)中心O2對(duì)應(yīng)的大臂上方的帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)盒蓋上，并用柔性波紋管固定卡座螺釘鎖緊。
[0020]所述柔性波紋管固定卡座的形狀為倒“U”形，并在內(nèi)腔兩端進(jìn)行大圓角倒圓。
[0021]本發(fā)明集旋轉(zhuǎn)與直線運(yùn)動(dòng)為一身，并帶有數(shù)條直槽的中空滾珠絲杠及花鍵一體軸實(shí)現(xiàn)R軸的旋轉(zhuǎn)和Z軸的直線移動(dòng)，并由共軸的R軸中空伺服電機(jī)和Z軸中空伺服電機(jī)分別作旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和直線驅(qū)動(dòng)。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)越功效在于:
1)本發(fā)明使得平行機(jī)械手臂群的更加緊湊、小巧，它是一種外形簡(jiǎn)潔且運(yùn)動(dòng)空間少障礙的SCARA機(jī)械手臂群；
2)本發(fā)明的電磁離合器解決了中空滾珠絲杠及花鍵一體軸的滾珠絲杠與其滾珠絲杠螺母的分離和聯(lián)動(dòng)的問(wèn)題，即:中空滾珠絲杠及花鍵一體軸與滾珠絲杠螺母既可各自單獨(dú)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又可兩者綁定旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中不影響中空滾珠絲杠及花鍵一體軸的上下位移運(yùn)動(dòng)；
3)本發(fā)明驅(qū)動(dòng)大、小臂運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)和裝置均同軸設(shè)置于基座中，其執(zhí)行部驅(qū)動(dòng)R軸旋轉(zhuǎn)和Z軸直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)和裝置均同軸設(shè)置于R軸電機(jī)機(jī)殼和Z軸電機(jī)機(jī)殼組成的空間中。大臂全部的上部空間和小臂部分的上部空間均無(wú)任何機(jī)構(gòu)存在。因此，本機(jī)械手臂非常適用于相對(duì)狹小或小圓環(huán)形生產(chǎn)線的空間環(huán)境中，且由多個(gè)大小不同的SCARA機(jī)械手臂協(xié)同工作的狹小環(huán)境中。
【附圖說(shuō)明】
[0023]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1為目前市場(chǎng)上的主流SCARA機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)分類簡(jiǎn)圖；
圖4為本發(fā)明SCARA機(jī)械手臂中的R軸及Z軸驅(qū)動(dòng)組合結(jié)構(gòu)圖；