多功能适配型的SCARA机器人制造技术

本方案揭示了一种多功能适配型的SCARA机器人，包括底座及底座上依次连接的X轴手臂、Y轴手臂和Z轴手臂，且X轴手臂、Y轴手臂在水平面内定位可调，Z轴手臂在垂直于水平面的方向上定位可调，该SCARA机器人基于Y轴手臂接设有由R轴电机、花键套管、花键轴承和减速机组成的R轴适配单元，其中R轴电机与花键套管相接固定，花键套管通过连接板与Z轴手臂的丝杠螺母相接固定并受驱同步位移，花键轴承套接于花键套管的底部，减速机与R轴电机的转轴相接并基于花键轴承自由转动，减速机外接并与客用工具相适配。应用该机器人方案后，提高了此类机器人在外接各类客用工具的广泛适配性在保证机器人末端R轴精度的基础上也提高了刚性和整个机器人的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
多功能适配型的SCARA机器人
本技术涉及一种多功能适配型的机器人，尤其涉及一种装配精度和刚性大幅提高、机器人寿命也提升且能自适应装接各种客用工具完成不同作业需求的多用SCARA机器人。
技术介绍
SCARA机器人（英文全称：SelectiveComplianceAssemblyRobotArm，中文译名：选择顺应性装配机器手臂），由于SCARA机器人在X，Y方向上具有顺从性，而在Z轴方向具有良好的刚度，此特性特别适合于装配工作。从SCARA基础理论结构来看：SCARA机器人有三个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行X轴向和Y轴向的定位和定向。另一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动。现有市面此类常用的机器人的结构设计大致有如下两种：一者、Z轴丝杠和R轴花键一体化，通过同步带传动；再者、Z轴丝杠和R轴花键分体，中空电机驱动中空小减速机带动R轴小尺寸花键，花键与客户工具连接。当然也不限于此，也可能存在其它基于这两种方式的近似实施方式。然而，传统的SCARA机器人装配方式仅限于螺丝刀，而且R轴相关的电机、花键和减速机搭配方式不合理，大大限制了其应用范围。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本技术的目的是提出一种多功能适配型的SCARA机器人，通过对传统此类SCARA机器人的结构改良，在保持装配精度、刚性强度和使用寿命延长的同时，解决机器人多功能适配的问题，同时。本技术的上述目的，将通过以下技术方案得以实现：多功能适配型的SCARA机器人，包括底座及底座上依次连接的X轴手臂、Y轴手臂和Z轴手臂，且X轴手臂、Y轴手臂在水平面内定位可调，Z轴手臂在垂直于水平面的方向上定位可调，其特征在于：所述SCARA机器人基于Y轴手臂接设有由R轴电机、花键套管、花键轴承和减速机组成的R轴适配单元，其中R轴电机与花键套管相接固定，花键套管通过连接板与Z轴手臂的丝杠螺母相接固定并受驱同步位移，花键轴承套接于花键套管的底部，减速机与R轴电机的转轴相接并基于花键轴承自由转动，减速机外接并与客用工具相适配。进一步地，所述底座中设有X轴手臂、Y轴手臂、Z轴电机和R轴电机的控制总线，控制总线外接控制器分别驱动X轴手臂、Y轴手臂、Z轴电机和R轴电机的转动启停。进一步地，所述减速机在外向端部设有外接客用工具的夹头或螺纹孔，所述客用工具至少为砂盘、起子头、钻头或套管。进一步地，所述花键套管的内径增容至与R轴电机匹配相容，且R轴电机定位装接于花键套管的顶端、底端或内部。进一步地，所述Y轴手臂、Z轴手臂及花键套管外侧设有一体成型外壳，仅所述花键轴承和减速机的底部外露。进一步地，所述Z轴手臂由Z轴电机、丝杠和丝杠螺母构成，其中所述Z轴电机固接于Y轴手臂，丝杠受驱于Z轴电机的输出轴转动启停，丝杠螺母径向受限于连接板沿丝杠升降位移。本技术技术方案应用实施，较之于传统意义的此类机器人具备显著效果：该方案通过重构R轴适配单元中花键规格和减速机位置，提高了此类机器人在外接各类客用工具的广泛适配性，而且在各类作业过程中，不再对R轴关节产生反复的冲击载荷而将力矩直接传递到Y轴手臂，在未降低SCARA基础理论结构的基础上，实现了对包括表面打磨、装卸螺钉、定位打孔等专用SCARA机器人结构的简化，在保证机器人末端R轴精度的基础上也大大提高了刚性和整个机器人的使用寿命。附图说明图1是本技术SCARA机器人的总装结构及其各轴向示意图。图2是本技术SCARA机器人去外壳后的结构爆炸图。具体实施方式以下便结合实施例附图，对本技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本技术技术方案更易于理解、掌握。在详细介绍本技术专用SCARA机器人之前，为避免歧义有必要先对机器人的各运动轴有所了解。如图1所示，通常的SCARA机器人具有三个旋转关节和一个移动关节。其主要结构特征包括底座1及底座1上依次连接的X轴手臂2和Y轴手臂3。其中X轴手臂2直接装接在底座1顶部，并以与底座的连接轴为X转轴；Y轴手臂3进一步装接在X轴手臂2的顶部，并以与X轴手臂的连接轴为Y转轴；该X转轴和Y转轴并非通常意义上的正交轴，只是为了满足SCARA机器人手臂末端在水平面的定位、定向。再者，在Y轴手臂3的末端形成有垂直于水平面运动的Z轴手臂，并基于该Z轴手臂形成另一旋转关节R轴，因此一般并称Z/R轴。图示可见X转轴、Y转轴和R轴平行。如前述
技术介绍
介绍，现有两种机器人的结构设计均是围绕Z轴丝杠和R轴花键分体或一体化所提出的，然而现有此类机器人应用也仅限于拧紧螺丝刀之上。而本技术的创作人在长期的生产应用过程中认识到这些传统机器人的局限性，以下概述本技术针对传统SCARA机器人的创新改良。如图2所示，该SCARA机器人同样包括包括底座1及底座1上依次连接的X轴手臂2、Y轴手臂3和Z轴手臂，且X轴手臂2、Y轴手臂3在水平面内定位可调，Z轴手臂在垂直于水平面的方向上定位可调。区别于传统，该SCARA机器人基于Y轴手臂接设有由R轴电机7、花键套管9、花键轴承10和减速机11组成的R轴适配单元，其中R轴电机7与花键套管9相接固定，花键套管9通过连接板8与Z轴手臂的丝杠螺母6相接固定并受驱同步位移，花键轴承10套接于花键套管9的底部，减速机11与R轴电机7的转轴相接并基于花键轴承10自由转动，减速机11外接并与客用工具（未图示）相适配。而且Z轴手臂由Z轴电机4、丝杠5和丝杠螺母6构成，其中Z轴电机4固接于Y轴手臂3，丝杠5受驱于Z轴电机4的输出轴转动启停，丝杠螺母6径向受限于连接板8沿丝杠5升降位移。该结构下，在Z轴电机4的受驱转动下带动丝杠螺母6和连接板8沿丝杠5发生Z轴向的位移，并带动花键套管9做Z轴向的滑动，即机器人的移动关节。作为本技术机器人的主要应用功能，其可以应用于面向立体产品的全向打磨，也可以应用于面向产品的高精度定位钻孔或螺钉装配，而且各种工况下所需的操控转速是离散的，需要进行适度调节。为此，本创作通过增大花键套管的管径，内置R轴电机并在R轴向下的末端装接花键轴承和减速机，由此可以方便地与各类客用工具相对接。该集成结构能使得R轴转动能有效地限位于花键套管中而大幅降低实际作业时的机器人振动，而且能利用R轴外部的花键套管及SCARA机器人的Y轴手臂来承载螺钉拧紧的反作用力矩。而且底座中设有X轴手臂、Y轴手臂、Z轴手臂和R轴电机的控制总线，外接控制器分别驱动X轴手臂、Y轴手臂、Z轴手臂和R轴电机的转动启停。通过外接控制器编程实现各转轴的受控转动，由于这是电气控制领域的常规技术，不作为本技术申请保护的重点，故省略详述，也未在图2中具体图示。该SCARA机器人具体实施时：X轴手臂和Y轴手臂完成水平运动，可将机器人Z/R轴移动到待加工位置；Z轴电机通过丝杠及丝杠螺母和连接板使得花键套管上下运动，使之离开或接近待加工位置，并由对应的客用工具依托于R轴的转动能实施作业。作为上述方案进一步的细化与优化，本技术还可作如下扩展实施。一者、该减速机在外向端部设有外接客用工具的夹头或螺纹孔，根据客用工具的实际连接方式决定，而客用工具至少为砂盘、起子头、钻头或套管，当然不限于此。再者、该花键套管的内径增容至与R轴电机匹配相容，且R轴电机可以定位装接于花键套管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多功能适配型的SCARA机器人，包括底座及底座上依次连接的X轴手臂、Y轴手臂和Z轴手臂，且X轴手臂、Y轴手臂在水平面内定位可调，Z轴手臂在垂直于水平面的方向上定位可调，其特征在于：所述SCARA机器人基于Y轴手臂接设有由R轴电机、花键套管、花键轴承和减速机组成的R轴适配单元，其中R轴电机与花键套管相接固定，花键套管通过连接板与Z轴手臂的丝杠螺母相接固定并受驱同步位移，花键轴承套接于花键套管的底部，减速机与R轴电机的转轴相接并基于花键轴承自由转动，减速机外接并与客用工具相适配。

【技术特征摘要】
1.多功能适配型的SCARA机器人，包括底座及底座上依次连接的X轴手臂、Y轴手臂和Z轴手臂，且X轴手臂、Y轴手臂在水平面内定位可调，Z轴手臂在垂直于水平面的方向上定位可调，其特征在于：所述SCARA机器人基于Y轴手臂接设有由R轴电机、花键套管、花键轴承和减速机组成的R轴适配单元，其中R轴电机与花键套管相接固定，花键套管通过连接板与Z轴手臂的丝杠螺母相接固定并受驱同步位移，花键轴承套接于花键套管的底部，减速机与R轴电机的转轴相接并基于花键轴承自由转动，减速机外接并与客用工具相适配。2.根据权利要求1所述多功能适配型的SCARA机器人，其特征在于：所述底座中设有X轴手臂、Y轴手臂、Z轴电机和R轴电机的控制总线，控制总线外接控制器分别驱动X轴手臂、Y轴手臂、Z轴电机和R轴电机的转动启停。...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓毅，
申请(专利权)人：苏州铂电自动化科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32