SCARA机器人的三、四轴关节结构和SCARA机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种SCARA机器人的三、四轴关节结构，包括：第二机械臂、滚珠花键轴、第三轴驱动单元、以及第四轴驱动单元。滚珠花键轴位于执行端；第三轴驱动单元包括：底座和直驱电机；直驱电机包括：螺母、电机轴、转子、定子、以及第一轴承；第四轴驱动单元包括：伺服电机、主动带轮、花键母、从动带轮、同步带、以及第二轴承。本实用新型专利技术还提供一种SCARA机器人。在本实用新型专利技术中，在保持整体紧凑性的前提下，降低安装和维护的难度，保证机器人的小巧，压缩成本和保证散热能力。在小臂展的情况下，满足三、四轴的机械臂的电机空间布局的需求，提高第三轴关节的传动精度和传动效率。

【技术实现步骤摘要】
SCARA机器人的三、四轴关节结构和SCARA机器人
本技术涉及机器人设计
，特别是涉及一种SCARA机器人的三、四轴关节结构，以及一种SCARA机器人。
技术介绍
SCARA(SelectiveComplainceAssemblyArm，选择顺应性装配机器手臂)机器人，是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人。SCARA机器人具有四个轴和四个运动自由度，包括：沿X、Y、Z方向的平移和绕Z轴的旋转自由度。SCARA机器人的第三轴为实现Z方向的平移的关节结构，一般称为Z轴。而SCARA机器人的第四轴为实现绕Z轴的旋转运动的关节结构，一般称为R轴。目前，市场上的SCARA机器人的三、四轴的传动方式主要是采用同步带传动，其要求三、四轴的电机均为侧边安装在同一机械臂上，并且还会设置减速机、制动器，使得小臂展的SCARA机器人的结构显得十分紧凑，有利于压缩设备的空间，起到小型化的作用。目前这种同步带传动的方式的缺陷在于：1、紧凑设置，导致安装和维护变得困难；2、在设置小臂展的情况下，三、四轴的机械臂存在空间不足的可能性，无法在有限的空间上布置两台电机，因为同步带的节线长度有国际规范，在紧凑布置三、四轴的电机的同时，会出现同步带缺少合适的节线长度的问题，而非标制的同步带则不利于后期的更换维护；3、同步带的传动方式属于非直驱方式，会降低传动精度和传动效率；4、对于小臂展的SCARA机器人，为了保证机器人的小巧，需要将电机、减速机、以及制动器更加小型化，成本提高，并且散热困难。技术内容基于此，本技术提供一种SCARA机器人的三、四轴关节结构，将第三轴驱动单元与第四轴驱动单元错位布局于第二机械臂上，并且第三轴驱动单元采用与花键母组合的直驱式结构设置，在保持整体紧凑性的前提下，拉开第三轴驱动单元与第四轴驱动单元之间的安装距离，降低安装和维护的难度，并且在无需对各零件进行小型化改良的情况下，保证机器人的小巧，压缩成本和保证散热能力。第三轴的直驱式设计免去同步带的运用，在小臂展的情况下，满足三、四轴的机械臂的电机空间布局的需求，同时，提高第三轴关节的传动精度和传动效率。该SCARA机器人的三、四轴关节结构，包括：第二机械臂，第二机械臂的一端为执行端，第二机械臂的相对的另一端为连接端；垂直穿设在第二机械臂上的滚珠花键轴，滚珠花键轴位于执行端；安装在第二机械臂上的第三轴驱动单元，第三轴驱动单元包括：位于执行端的底座和安装在底座上的直驱电机；直驱电机包括：套接滚珠花键轴的螺母、套接螺母的电机轴、套接电机轴的转子、套接转子的定子、以及套接电机轴的第一轴承；第一轴承位于电机轴与底座之间；以及安装在第二机械臂上的第四轴驱动单元，第四轴驱动单元包括：位于执行端与连接端之间的伺服电机、连接伺服电机的主动带轮、位于执行端的花键母、套接花键母的从动带轮、套接在主动带轮与从动带轮之间的同步带、以及连接在花键母与执行端之间的第二轴承；花键母套接滚珠花键轴。上述SCARA机器人的三、四轴关节结构，第三轴驱动单元采用直驱式结构设计，通过底座将直驱电机安装在第二机械臂的执行端，该直驱电机为无刷直流力矩结构设置，当直驱电机运转时，定子通电后，驱动转子转动，进而带动电机轴转动，而电机轴在转动时，带动螺母转动。随着螺母的转动，带动滚珠花键轴沿轴向移动，即实现Z轴方向的运动。第四轴驱动单元采用同步带传动式结构设计，伺服电机安装在第二机械臂的执行端与连接端之间，通过主动带轮、从动带轮、同步带、以及花键母，带动滚珠花键转动，从而实现R轴方向的运动。通过上述设计，将第三轴驱动单元与第四轴驱动单元错位布局于第二机械臂上，并且第三轴驱动单元采用与花键母组合的直驱式结构设置，在保持整体紧凑性的前提下，拉开第三轴驱动单元与第四轴驱动单元之间的安装距离，降低安装和维护的难度，并且在无需对各零件进行小型化改良的情况下，保证机器人的小巧，压缩成本和保证散热能力。第三轴的直驱式设计免去同步带的运用，在小臂展的情况下，满足三、四轴的机械臂的电机空间布局的需求，同时，提高第三轴关节的传动精度和传动效率。在其中一个实施例中，第三轴驱动单元还包括连接直驱电机的刹车轴和连接刹车轴的制动器；刹车轴套接电机轴。通过制动器带动刹车轴实现对电机轴的刹车控制，提高第三轴的动作精度。在其中一个实施例中，第三轴驱动单元还包括连接底座的护罩；护罩套收容定子和电机轴。护罩用于保护直驱电机，提高设备的抗干扰能力和运作稳定性。在其中一个实施例中，护罩包括：套接定子的外壳、连接外壳的上盖、连接电机轴的第一压板、以及位于上盖与第一压板之间的第三轴承。第一压板用于对电机轴进行限位，提高电机轴的运作稳定性，外壳和上盖用于形成保护性的罩体。在其中一个实施例中，第四轴驱动单元还包括连接伺服电机的减速机。减速机用于提高伺服电机的输出力矩。在其中一个实施例中，第四轴驱动单元还包括连接减速机的机座；伺服电机和减速机通过机座安装在第二机械臂上。伺服电机和减速机通过机座堆叠式安装在第二机械臂上，可以压缩对第二机械臂在长度方向上的空间占用，有利于部件布局和散热。在其中一个实施例中，第二机械臂开设有收容同步带的容置槽。容置槽可以将同步带隐藏于第二机械臂内，使得部件的布局更加紧凑，稳定性更好，有利于小型化设计。在其中一个实施例中，底座、直驱电机、伺服电机均位于第二机械臂的上方，减少对第二机械臂的下方的空间占用，为机器人的抓手让出更多的操作空间。在其中一个实施例中，第二机械臂设有供滚珠花键轴穿过的第二压板；第二压板位于执行端的下方。第二压板用于遮蔽滚珠花键与第二机械臂的连接处，起到防护的作用，并且可以起到Z向承托的作用。同时，本技术还提供一种SCARA机器人。该SCARA机器人，包括上述任一实施例的SCARA机器人的三、四轴关节结构。上述SCARA机器人，其三、四轴关节结构进行了改良设置，第三轴驱动单元采用直驱式结构设计，通过底座将直驱电机安装在第二机械臂的执行端，该直驱电机为无刷直流力矩结构设置，当直驱电机运转时，定子通电后，驱动转子转动，进而带动电机轴转动，而电机轴在转动时，带动螺母转动。随着螺母的转动，带动滚珠花键轴沿轴向移动，即实现Z轴方向的运动。第四轴驱动单元采用同步带传动式结构设计，伺服电机安装在第二机械臂的执行端与连接端之间，通过主动带轮、从动带轮、同步带、以及花键母，带动滚珠花键转动，从而实现R轴方向的运动。通过上述设计，将第三轴驱动单元与第四轴驱动单元错位布局于第二机械臂上，并且第三轴驱动单元采用与花键母组合的直驱式结构设置，在保持整体紧凑性的前提下，拉开第三轴驱动单元与第四轴驱动单元之间的安装距离，降低安装和维护的难度，并且在无需对各零件进行小型化改良的情况下，保证机器人的小巧，压缩成本和保证散热能力。第三轴的直驱式设计免去同步带的运用，在小臂展的情况下，满足三、四轴的机械臂的电机空间布局的需求，同时，提高第三轴关节的传动精度和传动效率。附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SCARA机器人的三、四轴关节结构，其特征在于，包括：/n第二机械臂，所述第二机械臂的一端为执行端，所述第二机械臂的相对的另一端为连接端；/n垂直穿设在所述第二机械臂上的滚珠花键轴，所述滚珠花键轴位于所述执行端；/n安装在所述第二机械臂上的第三轴驱动单元，所述第三轴驱动单元包括：位于所述执行端的底座和安装在所述底座上的直驱电机；所述直驱电机包括：套接所述滚珠花键轴的螺母、套接所述螺母的电机轴、套接所述电机轴的转子、套接所述转子的定子、以及套接所述电机轴的第一轴承；所述第一轴承位于所述电机轴与所述底座之间；以及/n安装在所述第二机械臂上的第四轴驱动单元，所述第四轴驱动单元包括：位于所述执行端与所述连接端之间的伺服电机、连接所述伺服电机的主动带轮、位于所述执行端的花键母、套接所述花键母的从动带轮、套接在所述主动带轮与所述从动带轮之间的同步带、以及连接在所述花键母与所述执行端之间的第二轴承；所述花键母套接所述滚珠花键轴。/n

【技术特征摘要】
1.一种SCARA机器人的三、四轴关节结构，其特征在于，包括：
第二机械臂，所述第二机械臂的一端为执行端，所述第二机械臂的相对的另一端为连接端；
垂直穿设在所述第二机械臂上的滚珠花键轴，所述滚珠花键轴位于所述执行端；
安装在所述第二机械臂上的第三轴驱动单元，所述第三轴驱动单元包括：位于所述执行端的底座和安装在所述底座上的直驱电机；所述直驱电机包括：套接所述滚珠花键轴的螺母、套接所述螺母的电机轴、套接所述电机轴的转子、套接所述转子的定子、以及套接所述电机轴的第一轴承；所述第一轴承位于所述电机轴与所述底座之间；以及
安装在所述第二机械臂上的第四轴驱动单元，所述第四轴驱动单元包括：位于所述执行端与所述连接端之间的伺服电机、连接所述伺服电机的主动带轮、位于所述执行端的花键母、套接所述花键母的从动带轮、套接在所述主动带轮与所述从动带轮之间的同步带、以及连接在所述花键母与所述执行端之间的第二轴承；所述花键母套接所述滚珠花键轴。


2.根据权利要求1所述的SCARA机器人的三、四轴关节结构，其特征在于，所述第三轴驱动单元还包括连接所述直驱电机的刹车轴和连接所述刹车轴的制动器；所述刹车轴套接所述电机轴。


3.根据权利要求1所述的SCARA机器人的三、四轴关节结构，其特征在于，所述第三轴驱动单元还包括连接所述底座的护罩；护罩套收容所述定子...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡明，陈汉辉，
申请(专利权)人：深圳市卓博机器人有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44