一种机器人两自由度关节模块制造技术

本发明专利技术属于工业机器人技术领域，具体涉及一种机器人两自由度关节模块，包括升降组件、旋转组件和花键，升降组件包括升降驱动结构、偏置轴、轴承摆动连杆和升降导向连接板，升降驱动结构的输出轴与偏置轴固定连接，偏置轴的偏置端通过第一轴承连接在轴承摆动连杆的一个圆槽内，升降导向连接板一端设有小轴，另一端开有花键连接孔，小轴通过第一轴承连接在轴承摆动连杆的另一个圆槽内，在花键连接孔内设有第二轴承，花键的上端穿过第二轴承与升降导向连接板转动连接；旋转组件包括带轮和花键套。本发明专利技术优化了各个元器件布局，使其厚度降低；且利用结构中空使线路气路可以置于关节内部，进一步提升机器人整体的防护性。进一步提升机器人整体的防护性。进一步提升机器人整体的防护性。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人两自由度关节模块


[0001]本专利技术属于工业机器人
，具体涉及一种机器人两自由度关节模块，适用于小行程的水平搬运机器人。

技术介绍

[0002]在分拣搬运领域，工业搬运机器人以其高效、稳定、持久运作的性能以及成本优势逐渐替代人工操作。但随着细分行业各种需求的涌现，对机器人的构型，性能以及成本提出了更多的要求。某些作业场合对机器人的体积要求较高，但是对行程要求并不高，现有的水平搬运机器人以scara为例，多是以滚珠丝杠花键轴配合同步带作为末端的传动结构以实现末端执行器的旋转和升降，其他的同类型的机器人结构大同小异，往往因为丝杠的长度和电机高度限制造成末端关节的厚度增加，无法应用在对高度有限制的较为狭小的空间；且这种结构使末端执行器的线路气管走向一般都需要置于机器人外部，防护性有所下降。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种机器人两自由度关节模块，对机器人的末端关节部分设计了新的传动结构组合，并优化了各个元器件布局，使其厚度降低；且利用结构中空使线路气路可以置于关节内部，进一步提升机器人整体的防护性。
[0004]本专利技术是这样实现的，提供一种机器人两自由度关节模块，包括升降组件、旋转组件和花键，升降组件包括升降驱动结构、偏置轴、轴承摆动连杆和升降导向连接板，升降驱动结构的输出轴与偏置轴固定连接，轴承摆动连杆为“8”形结构，偏置轴的偏置端通过第一轴承连接在轴承摆动连杆的一个圆槽内，升降导向连接板一端设有小轴，另一端开有花键连接孔，小轴通过第一轴承连接在轴承摆动连杆的另一个圆槽内，在花键连接孔内设有第二轴承，花键的上端穿过第二轴承与升降导向连接板转动连接；旋转组件包括带轮和花键套，花键穿过带轮和花键套，带轮与花键套固定连接，花键可升降不可转动地连接在花键套内。
[0005]优选的，在所述第二轴承上方，设有第二轴承压盖，第二轴承压盖固定在所述升降导向连接板上，在第二轴承压盖上方、所述花键的外壁固定连接气管固定件，在第二轴承的下方、花键的外壁固定连接轴承顶盖，轴承顶盖下方的花键外壁固定设有定位挡圈，气管固定件上方固定连接气管接头。
[0006]进一步优选，还包括固定基础和两组导向组件，两组导向组件分别设置在所述偏置轴的两侧，每组导向组件包括轴端支架、直线轴承和导向轴，轴端支架下端固定在固定基础上，上端与导向轴连接，导向轴的下端也连接在固定基础上，直线轴承设置在导向轴上，所述升降导向连接板上设有导向孔，升降导向连接板通过导向孔套在导向轴上，且升降导向连接板与直线轴承连接。
[0007]进一步优选，还包括转接调整板，转接调整板上设有多个腰型孔，转接调整板通过腰型孔与所述固定基础连接，所述导向轴的下端连接在转接调整板上。
[0008]进一步优选，所述升降驱动结构包括均横向设置的电机和减速器，电机连接减速器，减速器远离电机的一端连接在固定法兰上，减速器的输出端与所述偏置轴固定连接。
[0009]进一步优选，所述花键内部中空。
[0010]进一步优选，在所述小轴的端部固定连接第一轴承压盖，在小轴远离第一轴承压盖的一端设有小轴止动面，小轴上的第一轴承压盖配合小轴止动面将所述第一轴承压紧固定；在所述偏置轴的偏置端的端部，也设有一个第一轴承压盖，在偏置端远离第一轴承压盖的一端设有偏置端止动面，偏置轴上的第一轴承压盖配合偏置端止动面，将第一轴承压紧。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0012]1、驱动端以轴扭矩输出的形式，与偏置轴紧固在一起。偏置轴与驱动力输出轴的轴线不在一条直线上，两者之间间距的两倍作为末端升降的最大行程。连杆采用截面为“8”的构型，利用反对称装配的两组轴承与连杆组合成摆动组件，用来传递扭矩。摆动组件与花键之间用导向升降板连接在一起，通过结构之间配合链的限制，使驱动力输出的扭矩转换成竖直方向的升降正反力。同时导向升降连接板在花键一侧内置轴承，可以为花键增加旋转自由度。
[0013]2、为实现结构整体刚性的强化，上述用来传递扭矩的摆动连杆每个轴承槽采用双轴承的支撑方式。并且为末端的升降运动引入两个冗余约束：直线导向组件，例如导轨加滑块或者直线轴承加导向轴等组合形式。导向组件固定在机械臂上，与升降连接板配合在一起。导向组件通过一转接板与机械臂固定，转接板加工腰孔特征为装配提供调整空间。通过固定机构与导向组件的约束限制，使整体刚性进一步加强。
[0014]3、带轮固定在法兰型滚珠花键轴上，而后花键插入法兰型滚珠花键轴内，利用皮带控制带轮转动，进而带动花键的旋转，为其旋转提供驱动力。
[0015]4、花键加工成中空的结构，可用来走线走气管。设计一摇摆气管紧固件，其上固定气管接头，可方便接入气管，其可通过螺钉或顶丝压紧在花键顶端。当花键旋转时，中空内部气管和线路也会跟着旋转，两者是相对静止的关系，避免了气管与花键之间的磨损。
[0016]5、通过控制电机的转动模式可以实现末端执行器的升降。当单向连续运转时，可以实现快速且连续的升降往复运动，此时运动行程为最大值，且往复运动的速度最快。当要求达到指定行程时，通过控制减速器输出端在规定的控制零点附近某个指定角度的正反转，来实现指定行程的往复运动。
附图说明
[0017]图1为本专利技术提供的关节整体剖面图；
[0018]图2为本专利技术提供的关节整体立体图；
[0019]图3为升降组件的结构示意图；
[0020]图4为导向组件的结构示意图；
[0021]图5为偏置轴结构图；
[0022]图6六轴承摆动连杆结构图；
[0023]图7为升降导向连接板结构图；
[0024]图8为气管固定件的结构图。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]参考图1
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图8，本专利技术提供一种机器人两自由度关节模块，包括升降组件、旋转组件和花键10，升降组件包括升降驱动结构、偏置轴4、轴承摆动连杆6和升降导向连接板8，升降驱动结构的输出轴与偏置轴4固定连接，轴承摆动连杆6为“8”形结构，偏置轴4的偏置端401通过第一轴承7连接在轴承摆动连杆6的一个圆槽601内，升降导向连接板8一端设有小轴801，另一端开有花键连接孔802，小轴801通过第一轴承7连接在轴承摆动连杆6的另一个圆槽601内，在花键连接孔802内设有第二轴承12，花键10的上端穿过第二轴承12与升降导向连接板8转动连接；旋转组件包括带轮15和花键套16，花键10穿过带轮15和花键套16，带轮15与花键套16固定连接，花键10可升降不可转动地连接在花键套16内。
[0027]在本专利技术中，偏置轴4的轴线与升降驱动结构的输出端的轴线不共线，两轴线之间距离的2倍即为此机构的最大行程，当偏置轴4转动到竖直方向最高点时，若规定此时为机械零点，此时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人两自由度关节模块，其特征在于，包括升降组件、旋转组件和花键(10)，升降组件包括升降驱动结构、偏置轴(4)、轴承摆动连杆(6)和升降导向连接板(8)，升降驱动结构的输出轴与偏置轴(4)固定连接，轴承摆动连杆(6)为“8”形结构，偏置轴(4)的偏置端(401)通过第一轴承(7)连接在轴承摆动连杆(6)的一个圆槽(601)内，升降导向连接板(8)一端设有小轴(801)，另一端开有花键连接孔(802)，小轴(801)通过第一轴承(7)连接在轴承摆动连杆(6)的另一个圆槽(601)内，在花键连接孔(802)内设有第二轴承(12)，花键(10)的上端穿过第二轴承(12)与升降导向连接板(8)转动连接；旋转组件包括带轮(15)和花键套(16)，花键(10)穿过带轮(15)和花键套(16)，带轮(15)与花键套(16)固定连接，花键(10)可升降不可转动地连接在花键套(16)内。2.根据权利要求1所述的机器人两自由度关节模块，其特征在于，在所述第二轴承(12)上方，设有第二轴承压盖(11)，第二轴承压盖(11)固定在所述升降导向连接板(8)上，在第二轴承压盖(11)上方、所述花键(10)的外壁固定连接气管固定件(9)，在第二轴承(12)的下方、花键(10)的外壁固定连接轴承顶盖(13)，轴承顶盖(13)下方的花键(10)外壁固定设有定位挡圈(14)，气管固定件(9)上方固定连接气管接头(22)。3.根据权利要求1所述的机器人两自由度关节模块，其特征在于，还包括固定基础(18)和两组导向组件，两组导向组件分别设置在所述偏置轴(4)的两侧，每组导向组件包括轴端支架(21)、直线轴承(20)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹤，王瑞，刘祥，陈立博，王成龙，李晓乐，马爽，陈为廉，
申请(专利权)人：沈阳飞鱼特种机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：