一种水平多关节SCARA型协作吊装机器人制造技术

一种水平多关节SCARA型协作吊装机器人，包括吊装机座（1）、主臂（2）、头部（3）、滚珠丝杆花键轴（4）和执行机构（5），滚珠丝杆花键轴设在吊装机座上，吊装机座具有吊装机座壳体（11），其上设吊装安装孔，吊装机座壳体内设滚珠丝杆花键轴驱动电机和传动机构；伸出吊装机座壳体下部的滚珠丝杆花键轴端部固连主臂；伸出主臂壳体（21）下部主臂从动轴（201）端部固连头部，头部具有一头部壳体（31），头部壳体内有驱动电机（M8）、传动机构、头部工作轴（301），驱动电机的电机轴通过传动机构连接头部工作轴，头部工作轴一端伸出头部壳体的下部连接执行机构。本实用新型专利技术具有安装面积小，工作范围大（没有死点）等优点，轻便小巧，灵活高速。

【技术实现步骤摘要】
一种水平多关节SCARA型协作吊装机器人
本技术属于机器人
，尤其是提供一种水平多关节SCARA型协作吊装机器人。
技术介绍
SCARA（SelectiveComplianceAssemblyRobotArm）机器人，始于1980年，目的是为了能够高速、有效地解决自动化生产中的装配工序问题，由当时的日本山梨大学教授牧野洋为中心进行研发和产业化。所以，SCARA机器人也是装配机器人的典型代表。在大批量工业生产的时代，SCARA机器人以动作简洁，高速，低成本等特点，以3C电子产业（计算机、通讯和消费电子）为中心，取得了一定的应用成果。具体应用的工序有零件的抓取和摆放（插入），点胶，锁螺丝，锡焊等，替代人工实现重复，质量要求高的工作。随着以定制化为主的工业新时代的到来，人类需要以柔性化，智能化为标志的更高性能的机器人，在更加广泛的领域，更加灵活地替代人工工作。装配型机器人的应用范围，也从3c行业向3p（食品、药品和化妆品）等一般工业领域发展,具体地说，协作机器人和智能机器人是机器人的发展方向。协作机器人，能够与人配合进行混合作业，需要安全，灵活，方便等性能，是传统流水线实现自动化的一个有效途径；智能机器人，是由物联网和大数据云计算做支撑，一定程度上应用人工智能技术的机器人，是实现工业4.0的重要基础。现有技术中协作机器人和智能机器人存在一些共通的本体问题。现有技术中的SCARA机器人的结构参见图1至图3，包括底座01、主臂02和头部03。其中主臂02通过其上的连接轴RI连接在底座01上，由此主臂02可绕连接轴R1相对于底座01转动；该连接轴R1与安置在底座01中的主臂驱动电机M1上的减速机J1连接。头部03内设置头部驱动电机M2，其连接减速机J2，主臂02上设置连接轴R2连接头部中的减速机J2，头部03可绕连接轴R2相对于主臂02转动。头部上设置主轴031，在头部03内设置驱动电机M3、M4，其分别通过各自的传动机构和减速机J3连接主轴031上的花键螺母05和螺纹螺母06，花键螺母05与主轴031上的花键结构配合，在驱动电机M3和传动机构的作用下，可以带动主轴031绕主轴031的轴线R3转动，螺纹螺母06与主轴031上的螺纹配合，在驱动电机M4和传动机构的作用下，可以带动主轴沿Z方向上下移动，从而使得该主轴031做上下移动和转动的动作，在主轴031上一般可以安装动作装置，例如抓手031a（参见图3）。现有SCARA机器人存在以下缺陷：1.驱动头部03相对于主臂02转动的电机M2设置在头部03内，使得主臂02和头部03两个运动部件的重量很重，由此，阻碍机器人动作速度的提升。2.主臂02和头部03两个运动部件相对于底座01呈悬臂支撑形式，质量偏心，难于提升机器人的运动速度和运动精度。3.为了使得头部03的电机接电，设置外部配线电缆管04连接底座01和头部03，外部配线电缆造成运动阻力，也影响机器人速度的提升。4.主臂驱动电机M1上的减速机J1连接的连接轴承受着头部的全部重量，减速机J1内定制的轴承较小，能够满足传递力矩的要求，但其承载力不足，使得该结构刚性低，往往造成机器人的早期损坏。5.现有机器人以底座01支撑在工作台上，操作者在机器人的侧面，机器人安装要占据一定的安装面积，而且在机械手工作区域内存在死点。而如果对现有的机器人简单地将底座01改为吊装结构，如图4所示，由于头部03的重量太大，会出现动作速度不能提升等问题。
技术实现思路
本技术的目的在于改进现有技术的不足，提供一种吊装式结构，减小安装面积，使得工作面积增大，工作区域内不存在死点，同时，使得运动部件轻量化、整机质量平衡、能够提供高速度、高精度运动的一种水平多关节SCARA型协作吊装机器人。本技术采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种水平多关节SCARA协作吊装机器人，包括吊装机座、主臂、头部、滚珠丝杆花键轴和执行机构，所述滚珠丝杆花键轴设置在吊装机座上，吊装机座具有一个吊装机座壳体，吊装机座壳体上设置有吊装安装孔，吊装机座壳体内设有滚珠丝杆花键轴驱动电机和传动机构，滚珠丝杆花键轴驱动电机包括滚珠丝杆花键轴旋转电机和滚珠丝杆花键轴位移电机，滚珠丝杆花键轴旋转电机与滚珠丝杆花键轴位移电机的电机轴通过传动机构连接滚珠丝杆花键轴，使得所述滚珠丝杆花键轴实现设定的动作，滚珠丝杆花键轴的一端伸出吊装机座壳体的下部；所述主臂位于吊装机座的下部，伸出所述吊装机座壳体下部的所述滚珠丝杆花键轴的端部固定连接在主臂上，可带动主臂整体运动，主臂具有一主臂壳体，主臂壳体内设有头部驱动电机、传动机构以及主臂从动轴，头部驱动电机的电机轴通过传动机构连接主臂从动轴，主臂从动轴的一端伸出主臂壳体的下部；所述头部位于主臂的下部，伸出所述主臂壳体下部的所述主臂从动轴的端部固定连接在头部上，可带动头部整体运动，头部具有一头部壳体，头部壳体内设有驱动电机、传动机构以及头部工作轴，驱动电机的电机轴通过传动机构连接头部工作轴，头部工作轴的一端伸出头部壳体的下部与执行机构连接。优选地，所述主臂从动轴与头部壳体之间设有主臂轴承装置。优选地，连接所述主臂的所述滚珠丝杆花键轴、连接所述头部的所述主臂从动轴、连接所述执行机构的所述头部工作轴以及所述主臂轴承装置均为空心结构，吊装机座中还设有动力源，动力源引出的动力来接线通过滚珠丝杆花键轴、主臂从动轴、头部工作轴的空心轴结构走线，进入主臂壳体和头部壳体内，与相应电机及执行结构连通，为相应部件提供动力。优选地，所述头部工作轴的旋转轴线到所述主臂从动轴的旋转轴线的距离不小于所述滚珠丝杆花键轴的旋转轴到所述主臂从动轴的旋转轴线的距离。优选地，所述执行机构上设置有动力驱动装置，该动力驱动装置至少为以下动力之一：电力、气压或液压动力。优选地，所述滚珠丝杆花键轴包括一个配合主轴上花键结构的花键螺母和一个配合主轴螺纹结构的螺纹螺母，花键螺母和螺纹螺母分别通过传动机构连接滚珠丝杆花键轴旋转电机和滚珠丝杆花键轴位移电机，所述滚珠丝杆花键轴旋转电机驱动所述花键螺母使得所述滚珠丝杆花键轴旋转，所述滚珠丝杆花键轴位移电机驱动所述螺纹螺母使得所述滚珠丝杆花键轴上下移动。优选地，所述螺纹螺母位于所述花键螺母的上部。优选地，所述花键螺母与所述滚珠丝杆花键轴旋转电机之间的传动机构包括二级带传动机构。优选地，所述螺纹螺母与所述滚珠丝杆花键轴位移电机之间的传动机构为一级带传动机构。优选地，所述吊装机座中，驱动所述滚珠丝杆花键轴的两个电机均位于所述滚珠丝杆花键轴的旋转轴的同一侧。优选地，驱动所述滚珠丝杆花键轴的两个电机均位于所述滚珠丝杆花键轴的旋转轴的外侧。优选地，所述主臂中，所述头部驱动电机与所述主臂从动轴之间的传动机构包括二级带传动机构。优选地，所述头部中，所述驱动电机与所述头部工作轴之间为一级带传动机构。优选地，所述主臂中，所述头部驱动电机与所述主臂从动轴位于所述滚珠丝杆花键轴的旋转轴两侧。优选地，所述花键螺母与所述滚珠丝杆花键轴旋转电机之间的二级带传动机构中，第一级带传动机构中的从动轴和第二级带传动机构中的主动轴共轴。优选地，所述花键螺母和所述滚珠丝杆花键轴旋转电机之间的传动机构中还包括主臂减速机，所述主臂减速机的输入轴连接第一级带传动机构，所述主臂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水平多关节SCARA型协作吊装机器人，包括吊装机座（1）、主臂（2）、头部（3）、滚珠丝杆花键轴（4）和执行机构（5），其特征在于：所述滚珠丝杆花键轴（4）设置在吊装机座（1）上，吊装机座（1）具有一个吊装机座壳体（11），吊装机座壳体（11）上设置有吊装安装孔，吊装机座壳体（11）内设有滚珠丝杆花键轴驱动电机和传动机构，滚珠丝杆花键轴驱动电机包括滚珠丝杆花键轴旋转电机（M5）和滚珠丝杆花键轴位移电机（M6），滚珠丝杆花键轴旋转电机（M5）与滚珠丝杆花键轴位移电机（M6）的电机轴通过传动机构连接滚珠丝杆花键轴（4），使得所述滚珠丝杆花键轴（4）实现设定的动作，滚珠丝杆花键轴（4）的一端伸出吊装机座壳体（11）的下部；所述主臂（2）位于吊装机座（1）的下部，伸出所述吊装机座壳体（11）下部的所述滚珠丝杆花键轴（4）的端部固定连接在主臂（2）上，可带动主臂（2）整体运动，主臂（2）具有一主臂壳体（21），主臂壳体（21）内设有头部驱动电机（M7）、传动机构以及主臂从动轴（201），头部驱动电机（M7）的电机轴通过传动机构连接主臂从动轴（201），主臂从动轴（201）的一端伸出主臂壳体（21）的下部；所述头部（3）位于主臂（2）的下部，伸出所述主臂壳体（21）下部的所述主臂从动轴（201）的端部固定连接在头部（3）上，可带动头部（3）整体运动，头部（3）具有一头部壳体（31），头部壳体（31）内设有驱动电机（M8）、传动机构以及头部工作轴（301），驱动电机（M8）的电机轴通过传动机构连接头部工作轴（301），头部工作轴（301）的一端伸出头部壳体（31）的下部与执行机构（5）连接。...

【技术特征摘要】
2017.10.27 CN 20172140020881.一种水平多关节SCARA型协作吊装机器人，包括吊装机座（1）、主臂（2）、头部（3）、滚珠丝杆花键轴（4）和执行机构（5），其特征在于：所述滚珠丝杆花键轴（4）设置在吊装机座（1）上，吊装机座（1）具有一个吊装机座壳体（11），吊装机座壳体（11）上设置有吊装安装孔，吊装机座壳体（11）内设有滚珠丝杆花键轴驱动电机和传动机构，滚珠丝杆花键轴驱动电机包括滚珠丝杆花键轴旋转电机（M5）和滚珠丝杆花键轴位移电机（M6），滚珠丝杆花键轴旋转电机（M5）与滚珠丝杆花键轴位移电机（M6）的电机轴通过传动机构连接滚珠丝杆花键轴（4），使得所述滚珠丝杆花键轴（4）实现设定的动作，滚珠丝杆花键轴（4）的一端伸出吊装机座壳体（11）的下部；所述主臂（2）位于吊装机座（1）的下部，伸出所述吊装机座壳体（11）下部的所述滚珠丝杆花键轴（4）的端部固定连接在主臂（2）上，可带动主臂（2）整体运动，主臂（2）具有一主臂壳体（21），主臂壳体（21）内设有头部驱动电机（M7）、传动机构以及主臂从动轴（201），头部驱动电机（M7）的电机轴通过传动机构连接主臂从动轴（201），主臂从动轴（201）的一端伸出主臂壳体（21）的下部；所述头部（3）位于主臂（2）的下部，伸出所述主臂壳体（21）下部的所述主臂从动轴（201）的端部固定连接在头部（3）上，可带动头部（3）整体运动，头部（3）具有一头部壳体（31），头部壳体（31）内设有驱动电机（M8）、传动机构以及头部工作轴（301），驱动电机（M8）的电机轴通过传动机构连接头部工作轴（301），头部工作轴（301）的一端伸出头部壳体（31）的下部与执行机构（5）连接。2.根据权利要求1所述的水平多关节SCARA型协作吊装机器人，其特征在于：所述主臂从动轴（201）与头部壳体（31）之间设有主臂轴承装置（201a）；和/或，连接所述主臂（2）的所述滚珠丝杆花键轴（4）、连接所述头部（3）的所述主臂从动轴（201）、连接所述执行机构（5）的所述头部工作轴（301）以及所述主臂轴承装置（201a）均为空心结构，吊装机座（1）中还设有动力源（D），动力源（D）引出的动力来接线(A)通过滚珠丝杆花键轴（4）、主臂从动轴（201）、头部工作轴（301）的空心轴结构走线，进入主臂壳体（21）和头部壳体（31）内，与相应电机及执行机构（5）连通，为相应部件提供动力。3.根据权利要求1或2所述的水平多关节SCARA型协作吊装机器人，其特征在于：所述头部工作轴（301）的旋转轴线（R6）到所述主臂从动轴（201）的旋转轴线（R5）的距离不小于所述滚珠丝杆花键轴（4）的旋转轴（R4）到所述主臂从动轴（201）的旋转轴线（R5）的距离；和/或所述执行机构（5）上设置有动力驱动装置，该动力驱动装置至少为以下动力之一：电力、气压或液压动力；和/或，所述滚珠丝杆花键轴（4）包括一个配合主轴上花键结构的花键螺母（41）和一个配合主轴螺纹结构的螺纹螺母（42），花键螺母（41）和螺纹螺母（42）分别通过传动机构连接滚珠丝杆花键轴旋转电机（M5）和滚珠丝杆花键轴位移电机（M6），所述滚珠丝杆花键轴旋转电机（M5）驱动所述花键螺母（41）使得所述滚珠丝杆花键轴（4）旋转，所述滚珠丝杆花键轴位移电机（M6）驱动所述螺纹螺母（42）使得所述滚珠丝杆花键轴（4）上下移动。4.根据权利要求3所述的水平多关节SCARA型协作吊装机器人，其特征在于：所述螺纹螺母（42）位于所述花键螺母（41）的上部；和/或，所述花键螺母（41）与所述滚珠丝杆花键轴旋转电机（M5）之间的传动机构包括二级带传动机构；和/或，所述螺纹螺母（42）与所述滚珠丝杆花键轴位移电机（M6）之间的传动机构为一级带传动机构；和/或，所述吊装机座（1）中，驱动所述滚珠丝杆花键轴（4）的两个电机均位于所述滚珠丝杆花键轴（4）的旋转轴（R4）的同一侧；和/或，所述主臂（2）中，所述头部驱动电机（M7）与所述主臂从动轴（201）之间的传动机构包括二级带传动机构；和/或，所述头部（3）中，所述驱动电机（M8）与所述头部工作轴（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晶红，
申请(专利权)人：王晶红，
类型：新型
国别省市：北京,11