一种具有强迫空气对流系统的水平关节机器人技术方案

本实用新型专利技术涉及一种具有强迫空气对流系统的水平关节机器人，包括：底座，其上设有第一转轴C1及驱动所述第一转轴C1旋转的伺服电机及相应的减速装置；大臂，其一端通过所述第一转轴C1可转动地与所述底座连接，另一端设有第二转轴C2；小臂，其一端通过所述第二转轴C2可转动地与所述大臂另一端连接，所述小臂另一端设有滚珠丝杠、滚珠花键；所述小臂还设有驱动所述第二转轴C2旋转的伺服电机及相应的减速装置、驱动所述滚珠花键的伺服电机M1及相应的同步带传动系统Ⅰ、以及驱动所述滚珠丝杠的伺服电机M2及相应的同步带传动系统Ⅱ；罩，用于覆盖所述小臂；所述底座、大臂、小臂共同构成一套强迫空气对流系统。采用本实用新型专利技术的水平关节机器人，具有结构简单、散热性能好、精度高、刚度好、可靠性强的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种具有强迫空气对流系统的水平关节机器人
本技术涉及一种水平关节机器人，尤其是涉及一种具有强迫空气对流系统的水平关节机器人。
技术介绍
水平关节机器人是目前得到广泛运用的一种实现高速、柔性分拣和装配的工业机器人，其具有三个转动自由度和一个移动自由度。目前传统的水平关节机器人中，驱动第一关节的伺服电机及减速器密闭在底座中，驱动第二至第四关节的伺服电机及传动装置密闭在小臂中，由于机器人长时间工作，散热条件差，尤其是小臂同时集聚了三个电机，加上伺服电机工作时要经常过载发热严重，在不利的条件下，小臂内的空气温度能上升至50°，甚至更高。小臂内温度的升高严重影响了伺服电机、同步带、滚珠丝杠及滚珠花键的性能及寿命，甚至造成滚珠丝杠或滚珠花键卡死的现象，此外对电缆的性能及寿命也存在威胁。申请号为201210125115.4的中国专利公开了一种关节型机器人，其通过在工作轴两端分别设置上部蛇腹状部件以及下部蛇腹状部件的方式，使工作轴在上下移动的过程中，分别压缩上部蛇腹状部件或下部蛇腹状部件，从而使得工作轴的轴向附近的内部空间中形成空气上下对流，以抑制马达过热。然而，上述专利却存在以下弊端:(1)结构复杂，且蛇腹状部件的设置必然会影响工作轴的运动精度和运动效率；(2)空气对流区域小，主要对旋转马达进行降温，不能对整个水平关节机器人进行全面有效的过热保护。
技术实现思路
鉴于目前水平关节机器人存在的上述问题，本技术要解决的技术问题是:提供一种结构简单、散热性能好、精度高、刚度好、可靠性强的水平关节机器人。为解决上述技术问题，本技术的技术方案为:一种水平关节机器人，包括:底座，其上设有第一转轴Cl及驱动所述第一转轴Cl旋转的伺服电机及相应的减速装置；大臂，其一端通过所述第一转轴Cl可转动地与所述底座连接，另一端设有第二转轴C2 ;小臂，其一端通过所述第二转轴C2可转动地与所述大臂另一端连接，所述小臂另一端设有滚珠丝杠、滚珠花键；所述小臂还设有驱动所述第二转轴C2旋转的伺服电机及相应的减速装置、驱动所述滚珠花键的伺服电机Ml及相应的同步带传动系统1、以及驱动所述滚珠丝杠的伺服电机Ml及相应的同步带传动系统II ;罩，用于覆盖所述小臂；其特征在于:所述底座、大臂、小臂共同构成一套强迫空气对流系统。采用本技术的技术方案，可以对水平关节机器人系统内部所有零部件进行全面有效的降温散热，从而有效提高各零部件的使用性能及寿命，最大程度地发挥机器人的最佳性能。根据本技术的一种实施方式，所述强迫空气对流系统包括:通风孔，位于所述罩的靠近所述滚珠丝杠、滚珠花键一端的前上方；空气强迫对流装置，设置于所述底座的后下方；连接关节I，为中空结构，位于所述小臂与所述大臂的关节连接处；连接关节II，为中空结构，位于所述大臂与所述底座的关节连接处；中空结构I，位于所述小臂内部，用于连通所述通风孔与所述连接关节I ;中空结构II，位于所述大臂内部，用于连通所述连接关节I与所述连接关节II ;中空结构III，位于所述底座内部，用于连通所述连接关节II与所述空气强迫对流装置。采用本技术的上述实施方式，不仅结构简单、有利于在整个机器人内部形成空气对流，从而对机器人内部各零部件进行全面有效的降温散热；而且，底座、大臂、小臂以及各连接关节的中空结构能够进一步降低机器人的惯量，提高机器人响应速度。根据本技术的一种实施方式，所述水平关节机器人的配线、配管与所述强迫空气对流系统共用同一通道。这样做的目的是，使配线、配管从中空结构中穿过，使得结构更加紧凑的同时，还能减少工作过程中配线、配管的弯曲程度和弯曲次数，并降低配线、配管的振动对机器人整体稳定性的影响。根据本技术的一种实施方式，所述通风孔可拆卸地设有防尘过滤网和/或空气除湿器。这样做的目的是，能够有效避免空气中的灰尘、水汽对机器人内部部件的腐蚀、污染，并避免威胁电路安全。可拆卸的连接方式使得便于即使更换、清理和维护。根据本技术的一种实施方式，所述空气强迫对流装置为排气扇。根据本技术的一种实施方式，所述空气强迫对流装置外接清洁气源，并且能够双向换气。这样做的目的是，当机器人处于充满易燃易爆气体的工作环境中时，该强迫空气对流系统可作为防爆系统，从外界吸入清洁空气，有效提高机器人的安全性能。根据本技术的一种实施方式，所述小臂还设有温度传感器。这样做的目的是，实时检测小臂内部温度，及时控制空气对流速度。根据本技术的一种实施方式，所述水平关节机器人还包括空心管，所述空心管为两根，且和所述滚珠丝杠呈三角形分布；两根所述空心管和所述滚珠丝杠通过一个V字形铝块进行连接，所述V字形铝块与所述滚珠丝杠之间通过两个背对背安装的角接触球轴承连接。这样做的目的是，利用与滚珠丝杠呈三角形布置的两根空心管对滚珠丝杠进行看护，有效增强滚珠丝杠的刚度；两个背对背安装的角接触球轴承连接，能够增加滚珠丝杆的看护长度，减少其等效长度，从而进一步降低其挠曲变形程度。根据本技术的一种实施方式，其中一根所述空心管上安装有用于位置检测的光栅尺，所述滚珠花键上安装有用于角度检测的光电码盘。这样做的目的是，实现闭环控制，有效补偿由于同步带传动系统弹塑性变形、滚珠丝杠传动间隙引起的滚珠花键的位移误差以及转角误差。根据本技术的一种实施方式，所述同步带传动系统II的带轮与所述滚珠丝杠之间通过设置胀紧套实现胀紧连接；所述滚珠丝杠通过两个面对面安装的角接触球轴承与所述小臂相连接；所述滚珠花键通过两个背对背安装的角接触球轴承与所述小臂相连接。这样做的目的是，避免在滚珠丝杠上加工键槽，提高滚珠丝杠和滚珠花键的刚度，从而进一步提闻机器人末端的精度和性能。【附图说明】附图1为本技术的具有强迫空气对流系统的水平关节机器人的机器人本体结构示意图。附图2为本技术的强迫空气对流系统作为散热系统使用时的空气对流示意图。附图3为本技术的强迫空气对流系统作为防爆系统使用时的空气对流示意图。【具体实施方式】首先介绍该水平关节机器人的本体结构，参照图1，水平关节机器人100a，包括底座2，其上设有第一转轴Cl ;大臂4，其一端通过所述第一转轴Cl可转动地与所述底座2连接，另一端设有第二转轴C2 ;小臂11，其一端通过所述第二转轴C2可转动地与所述大臂4另一端连接；第二转轴C2与第一转轴Cl平行。驱动大臂4相对底座2旋转的伺服电机及相应的减速装置安装在底座2内部。其他三个电机均安装在小臂11内部，其中驱动小臂11相对大臂旋转的伺服电机及相应的减速装置位于小臂11的后端，即，靠近大臂4的一端。小臂11外覆盖有罩14。小臂11上还安装有伺服电机M16、伺服电机M27、同步带传动系统I 9、同步带传动系统II 10，此外，在小臂11的前端还安装有滚珠丝杠8、滚珠花键13。伺服电机M16与同步带传动系统I 9连接，通过同步带传动系统I 9驱动滚珠花键13。伺服电机M27通过固定支架16安装在小臂11上，且尽量靠近大臂4以降低整个小臂11及其上零部件相对于第一、第二关节的惯量。所述固定支架16与安装电机的平板共同构成了同步带传动系统I 9的张紧机构，该张紧机构通过弹簧设置张紧力，一次性安装，不需要不定时调节，能够提供同步带所需的恒定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平关节机器人，包括： 底座（2），其上设有第一转轴C1及驱动所述第一转轴C1旋转的伺服电机及相应的减速装置； 大臂（4），其一端通过所述第一转轴C1可转动地与所述底座（2）连接，另一端设有第二转轴C2； 小臂（11），其一端通过所述第二转轴C2可转动地与所述大臂（4）另一端连接，所述小臂（11）另一端设有滚珠丝杠（8）、滚珠花键（13）；所述小臂（11）还设有驱动所述第二转轴C2旋转的伺服电机及相应的减速装置、驱动所述滚珠花键（13）的伺服电机M1（6）及相应的同步带传动系统Ⅰ（9）、以及驱动所述滚珠丝杠（8）的伺服电机M2（7）及相应的同步带传动系统Ⅱ（10）； 罩（14），用于覆盖所述小臂（11）； 其特征在于： 所述底座（2）、大臂（4）、小臂（11）共同构成一套强迫空气对流系统。

【技术特征摘要】
1.一种水平关节机器人，包括: 底座(2)，其上设有第一转轴Cl及驱动所述第一转轴Cl旋转的伺服电机及相应的减速装置； 大臂(4)，其一端通过所述第一转轴Cl可转动地与所述底座(2 )连接，另一端设有第二转轴C2 ； 小臂(11 )，其一端通过所述第二转轴C2可转动地与所述大臂(4)另一端连接，所述小臂(11)另一端设有滚珠丝杠(8)、滚珠花键(13);所述小臂(11)还设有驱动所述第二转轴C2旋转的伺服电机及相应的减速装置、驱动所述滚珠花键(13)的伺服电机Ml (6)及相应的同步带传动系统I (9)、以及驱动所述滚珠丝杠(8)的伺服电机M2 (7)及相应的同步带传动系统II (10); 罩(14)，用于覆盖所述小臂(11)； 其特征在于: 所述底座(2)、大臂(4)、小臂(11)共同构成一套强迫空气对流系统。2.如权利要求1所述的水平关节机器人，其特征在于所述强迫空气对流系统包括: 通风孔(12)，位于所述罩(14)的靠近所述滚珠丝杠(8)、滚珠花键(13) —端的前上方； 空气强迫对流装置(1)，设置于所述底座(2)的后下方； 连接关节I (5)，为中空结构，位于所述小臂(11)与所述大臂(4)的关节连接处； 连接关节II (3)，为中空结构，位于所述大臂(4)与所述底座(2)的关节连接处； 中空结构I，位于所述小臂(11)内部，用于连通所述通风孔(12)与所述连接关节I(5)； 中空结构II，位于所述大臂(4)内部，用于连通所述连接关节I (5)与所述连接关节II(3)； 中空结构III，位于所述底座(2)内...

【专利技术属性】
技术研发人员：银双贵，刘会英，林建林，巩相峰，姚庭，
申请(专利权)人：威海正棋机电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37