一种SCARA型机器人的制作方法

专利2022-05-09  8


本实用新型涉及工业机器人技术领域,具体涉及一种scara型机器人。



背景技术:

现有pcb线路板制备行业搬运板类零件时主要使用垂直六关节机器人,垂直六关节机器人被设置于生产线的顶部,对板状零件进行收放作业。分析pcb板收放工位作业,主要为水平面内搬运,pcb板实际上只需做4自由度动作,使用垂直六关节机器人搬运自由度富余,且六关节机器人制造成本高、控制复杂,使用成本高。

scara机器人是一种应用于装配作业的机器人手臂,它有3个旋转关节,最适用于平面定位。用scara机器人手臂替代垂直六关节机器人搬运板类零件可降低使用成本,且控制简单,但现有scara机器人运动范围小、动作速度慢、负载惯量低,不适用于生产节奏快的pcb线路板生产线的使用,以及大惯量零件的搬运。



技术实现要素:

为解决现有技术中scara机器人运动范围小、动作速度慢、负载惯量低的技术问题,本实用新型提供一种scara型机器人。

本实用新型采用的技术方案是:

一种scara型机器人,所述scara型机器人具有底座,底座的下方连接有第一臂,第一臂的前端下方连接有第二臂;底座内设有j1轴、驱动j1轴上下运动的第一驱动装置及驱动j1轴旋转的第二驱动装置;第一臂的前端设有j2轴及驱动j2轴旋转的第三驱动装置;第二臂的前端设有j3轴及驱动j3轴旋转的第四驱动装置;j1轴、j2轴及j3轴相互平行;第一臂的后端固定在j1轴上,第一臂在j1轴的带动下上下移动或绕j1轴水平旋转;第二臂的后端固定在j2轴上,第二臂在j2轴的带动下绕j2轴旋转。

进一步地,底座内设有基座,基座上安装有第一行星减速机及第二驱动装置;第一行星减速机的出力轴为j1轴,j1轴下端同轴固定连接有第一臂筒,第一臂筒的下端可活动伸出底座连接第一臂;第一驱动装置包括第一电动机、第一同步带轮、第二同步带轮、第一同步带、螺杆及螺母;基座固定在螺母上,螺母螺旋套装在螺杆上,螺杆轴端连接第一同步带轮,第一电动机轴端连接第二同步带轮,第二同步带轮与第一同步带轮通过第一同步带连接;第二驱动装置包括第二电动机、第三同步带轮、第四同步带轮及第二同步带;第一减速机的入力轴上端连接第三同步带轮,第二电动机轴端连接第四同步带轮,第四同步带轮与第三同步带轮通过第二同步带连接。以上设计可实现底座的第一关节上下和第二关节旋转动作。该动作不同于普通scara机器人,适合与pcb板搬运工况应用。

进一步地,底座内还对称设有两个导轨,两导轨设于螺杆的两侧,导轨上滑动连接有滑块;基座固定在两滑块上。两导轨主要承受机器人本体重量及倾覆力矩,螺杆起到提升整体结构作用,这样设计结构受力较为均衡,结构紧凑。

进一步地,底座体的外侧设有底座罩壳,第一电动机设于底座罩壳内,第一电动机轴线与螺杆轴线平行。第一电机与螺杆平行折叠设置,可有效降低机器人底座高度,结构紧凑。

进一步地,第一臂设有中空扁平矩形体结构的第一臂体,第三驱动装置及j2轴设于第一臂体内,j2轴采用第二中空行星减速机;第三驱动装置包括第三电动机、第五同步带轮、第六同步带轮及第三同步带;第二减速机的入力轴轴端套装第六同步带轮,第三电动机轴端套装第五同步带轮,第六同步带轮与第五同步带轮通过第三同步带连接。扁平矩形臂体可使机器人高低更低,机器人手臂可伸入更狭窄空间。各驱动电机与减速机就近设置可有效减少传动链,提高传动精度,简化传动结构。

进一步地,第二减速机的出力轴轴端套装有第二臂筒,第二臂筒的下端可活动伸出第一臂体连接第二臂。该设计可是第二臂最大旋转范围,增加机器人灵活性。

进一步地,第一臂体的前端上侧设有第一臂罩壳,第一臂罩壳用于封闭第三电动机。封闭的罩壳可以提升外观及机器人防护性能。

进一步地,第二臂设有中空扁平矩形体结构的第二臂体,第四驱动装置及j3轴设于第一臂体内,j3轴采用第三行星减速机;第四驱动装置包括第四电动机、第七同步带轮、第八同步带轮及第四同步带,第四电动机输出轴端套装第七同步带轮,第三减速机的入力轴轴端套装第八同步带轮,第七同步带轮与第八同步带轮通过第四同步带连接。电动机靠近设置可简化结构,中空孔可以方便内外部走线。

进一步地,第二臂体的前端上侧设有第二臂罩壳,第二臂罩壳用于封闭第四电动机。罩壳可以提升外观及机器人防护性能。

本实用新型的有益效果:

1、第一臂及第二臂为扁平结构,可伸入较为狭窄的区域,应该范围广。

2、第一臂体及第二臂体为中空扁平矩形体结构,末端夹具上的连接线缆可布置于机器人内部,减少电缆外露。

3、第一臂及第二臂可360°全角度旋转,使机器人运动范围为圆形,动作范围内无死角。

4、第二臂体的末端设置有减速器,可以承受更大惯量负载。

附图说明

图1是本实用新型的scara型机器人的轴测图。

图2是图1的纵向剖视图。

图3是图1的底座的横向剖视图。

图4是本实用新型的scara型机器人的底座基座的外形图。

图5是本实用新型的scara型机器人的第一臂体及第二臂体的横截面示意图。

附图标记:

1、机器人;

2、底座;21、底座体;22、底座底板;23、底座罩壳;211、第一电动机;212、螺杆;213、导轨;214、滑块;215、第一同步带轮;217、第二同步带轮;216、第一同步带;218、螺母;

221基座;222、第二电动机;223、第一减速机;224、第三同步带轮;225、第四同步带轮;226、第二同步带;227、第一臂筒;

3、第一臂;31、第一臂体;32、第三电动机;33、第五同步带轮;34、第六同步带轮;35、第三同步带;36、第二减速机;37、第二臂筒;38、第一臂罩壳;

4、第二臂;41、第二臂体;42、第四电动机;43、第七同步带轮;44、第八同步带轮;45、第四同步带;46、第三减速机;47、第二臂罩壳。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及一种优选的实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

参阅图1~图5,本实施例提供一种广泛应用于pcb板生产线及大惯量零部件搬运的倒装机器人,本实施例的scara型机器人1具有底座2,底座2的下方连接有第一臂3,第一臂3的前端下方连接有第二臂4;底座2内设有j1轴、驱动j1轴上下运动的第一驱动装置及驱动j1轴旋转的第二驱动装置;第一臂3的前端设有j2轴及驱动j2轴旋转的第三驱动装置;第二臂4的前端设有j3轴及驱动j3轴旋转的第四驱动装置;j1轴、j2轴及j3轴相互平行;第一臂的后端固定在j1轴上,第一臂3在j1轴的带动下上下移动或绕j1轴水平旋转;第二臂的后端固定在j2轴上,第二臂4在j2轴的带动下绕j2轴旋转。以下对各部分详细说明。

如图1及图2所示,底座2位于机器人1的最上方,底座2的顶部设有底座底板22,底座底板22上设有安装孔,安装孔用于将机器人1倒置固定在生产线顶部的天花板设置面上,底座底板22的下方连接有底座体21。

如图3所示,底座体21内一端轴向对称设有两个导轨213,导轨213上滑动连接有滑块214。两个导轨213之间轴向设有螺杆212,螺杆212轴端连接有第一同步带轮215,螺杆212上螺旋套装有螺母218,螺母218可在螺杆212的驱动下沿螺杆212上下移动。底座体21的外侧设有底座罩壳23,底座罩壳23内设有第一电动机211,第一电动机211轴线与螺杆212轴线平行,第一电动机211轴端连接有第二同步带轮217,第二同步带轮217与第一同步带轮215通过第一同步带216连接,第一电机机211通过第一同步带216驱动螺杆212转动,带动螺母218在螺杆212上下移动。第一电动机211、第一同步带轮215、第二同步带轮217及第一同步带216组成第一驱动装置。

底座2内另一端还设有基座221,如图4所示,基座221呈l型,l型基座221的竖直侧面固定连接在两滑块214及螺母218上;l型基座221的水平侧面的下侧连接有第一减速机223,第一减速机223为行星减速机。第一减速机223的出力轴为j1轴,j1轴下端同轴固定连接有第一臂筒227。第一减速机223的入力轴上端连接有第三同步带轮225,l型基座221的水平侧面的上侧连接有第二电动机222,第二电机动222的轴线与第一减速机223的轴线平行,第二电动机222的轴端连接有第四同步带轮224,第四同步带轮224与第三同步带轮225通过第二同步带226连接。第二电动机222通过第二同步带226驱动j1轴旋转。第二电动机222、第三同步带轮225、第四同步带轮224及第二同步带226组成第二驱动装置。

如图1及图2所示,第一臂3的一端固定连接在第一臂筒227的下方。第一臂3设有第一臂体31,如图5所示,第一臂体31为中空扁平矩形体结构,第一臂体31的前端上侧设有第一臂罩壳38,第一臂罩壳38用于封闭第三电动机32。第一臂体31内设有第三电动机32,第三电动机32的输出轴端套装有第五同步带轮33;第一臂体31的前端下侧设有第二减速机36,第二减速机36为中空行星减速机,第二减速机36的出力轴为j2轴,j2轴轴端套装有第二臂筒37。第二减速机36的入力轴竖直向上伸入第一臂体31的空腔内,轴端套装有第六同步带轮34,第六同步带轮34与第五同步带轮33通过第三同步带35连接。第三电动机32通过第三同步带35驱动j2轴旋转。第三电动机32、第五同步带轮33、第六同步带轮34及第三同步带35组成第三驱动装置。

如图1及图2所示,第二臂4的一端固定连接在第二臂筒37的下方。第二臂4设有第二臂体41,如图5所示,第二臂体41为中空扁平矩形体结构,第二臂体41与第一臂体31结构相同。第二臂体41的前端上侧设有第二臂罩壳47,第二臂罩壳47用于封闭第四电动机42。第四电动机42设有第二臂体41内,电机输出轴端套装有第七同步带轮43。第二臂体41前端下侧设有第三减速机46,第三减速机46为行星减速机,第三减速机46的出力轴为j3轴。第三减速机46的入力轴竖直向上伸入第二臂体41的空腔内,轴端套装有第八同步带轮44,第八同步带轮44与第七同步带轮43通过第四同步带45连接。第四电动机42通过第四同步带45驱动j3轴旋转,j3轴轴端可连接抓具等末端执行结构。第四电动机42、第七同步带轮43、第八同步带轮44及第四同步带45组成第四驱动装置。

本实用新型的工作原理是:

第一电机机211驱动螺杆212旋转,螺母218沿螺杆212上下移动,螺母218带动基座221及第一减速机223沿j1轴上下移动,第一减速机223带动第一臂筒227上下移动,从而带动第一臂3及第二臂4沿j1轴上下移动;

第二电动机222驱动第二减速机223的出力轴转动,带动第一臂筒227绕j1轴轴线旋转,从而带动第一臂3及第二臂4绕j1轴旋转;

第三电动机32驱动第二减速机36的出力轴转动,带动第二臂筒37绕j2轴轴线旋转,从而带动第二臂4绕j2轴旋转;

第四电动机42驱动第三减速机46的入力轴转动,带动抓具等末端执行结构绕j3轴轴线旋转。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

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