一种Scara机器人的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种Scara机器人，包括第一旋转关节、第二旋转关节、旋转移动复合运动关节和花键丝杠，第一旋转关节和第二旋转关节相连接，第二旋转关节另一端连接旋转移动复合运动关节，所述旋转移动复合运动关节分为旋转关节和移动关节两部分，所述旋转关节通过第三伺服电机输出经过第三谐波减速器减速、同步带传动至滚珠花键内圈，所述第三谐波减速器增加深沟球轴承作为辅助支撑，本发明机器人通过在旋转移动复合运动关节内谐波减速器内增加深沟球轴承，有效地提高了机器人的运行刚度，结构紧凑，精度高。
【专利说明】—种Scara机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可以在平面内抓取的机器人，尤其涉及一种Scara机器人。
【背景技术】
[0002]在目前工业领域，包括汽车行业、电子电器行业、工程机械行业等已使用大量工业机器人自动化生产线。工业机器人是集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进制造技术于一体，通过对过程实施检测、控制、优化、调度、管理和决策，实现增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和环境污染，是工业自动化水平的最高体现。
[0003]Scara机器人属于一种圆柱坐标型的特殊种类的工业机器人，有3个旋转关节，其轴线互相平行，在平面内进行定位和定向。另一个关节式移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动。这类机器人结构轻便、响应快，但是存在着刚度不够高，整体结构布局不够紧凑的缺陷。
[0004]有鉴于上述现有的Scara机器人存在的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的Scara机器人，使其更具有实用性。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于，克服现有的Scara机器人存在的缺陷，而提供一种新型结构的Scara机器人，所要解决的技术问题是提高机器人的刚度，同时整体布局紧凑，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
[0006]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种Scara机器人，包括第一旋转关节、第二旋转关节、旋转移动复合运动关节和花键丝杠，第一旋转关节和第二旋转关节相连接，第二旋转关节另一端连接旋转移动复合运动关节，所述旋转移动复合运动关节分为旋转关节和移动关节两部分，所述旋转关节通过第三伺服电机输出经过第三谐波减速器减速、同步带传动至滚珠花键内圈，所述第三谐波减速器增加深沟球轴承作为辅助支撑。
[0007]前述的Scara机器人，所述第一旋转关节采用一节伺服电机驱动，所述一节伺服电机通过电机连接法兰与第一谐波减速器钢轮连接，所述第一谐波减速器钢轮固定于第一旋转关节基座上，螺钉固定。
[0008]前述的Scara机器人，所述第一谐波减速器自带交叉滚子轴承，二节臂与所述交叉滚子轴承内圈固定输出。
[0009]前述的Scara机器人，所述的第二旋转关节采用二节伺服电机驱动，所述二节伺服电机固定于三节臂水平基面，通过电机转接头与第二谐波减速器连接，所述第二谐波减速器钢轮固定于三节臂底面。
[0010]前述的Scara机器人，所述第二谐波减速器自带交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承固定于二节臂上，使得所述三节臂绕所述二节臂旋转输出。
[0011]前述的Scara机器人，所述移动关节通过第四伺服电机输出经过同步带传动至丝杠螺母内圈，将丝杠螺母内圈的旋转运动转变为花键丝杠轴沿旋转运动轴线的移动。
[0012]前述的Scara机器人，所述第四伺服电机倒置通过电机连接座固定于三节臂，所述第四伺服电机轴末端为第二同步带轮，与所述第二同步带轮相匹配的第一同步带轮固定于丝杠螺母内圈，所述丝杠螺母倒置固定于三节臂上。
[0013]前述的Scara机器人,所述旋转关节中通过固定于所述三节臂的滚珠花键安装座，使得滚珠花键同轴心安装于丝杠螺母之上，第二同步带轮固定在滚珠花键内圈，与所述第二同步带轮相匹配的第一同步带轮固定于第三谐波减速器输出端，第三伺服电机和深沟球轴承支撑的第三谐波减速器安装于连接架上作为悬臂结构整体固定于滚珠花键安装座侧平面。
[0014]前述的Scara机器人,所述的花键丝杠中花键丝杠轴采用空心结构。
[0015]借由上述技术方案，本发明的Scara机器人至少具有下列优点:
[0016]本发明机器人通过在旋转移动复合运动关节内谐波减速器内增加深沟球轴承，有效地提高了机器人的运行刚度；结构紧凑，第一和第二旋转关节直接通过伺服电机经过高精谐波减速器驱动，使得具有很高的机械效率和良好动态响应能力，能高速高精的在工作平面内运动，旋转移动复合运动关节结构紧凑，同样，其中旋转关节采用伺服电机经过高精谐波减速器驱动，移动关节伺服电机通过同步带传动，在Scara负载要求内能够高速运转，完全满足Scara的使用功能要求和精度要求。
[0017]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明Scara机器人的结构示意图；
[0019]图2为本发明Scara机器人沿A-A方向剖视图；
[0020]图3为本发明Scara机器人第一旋转关节结构示意图；
[0021]图4为本发明Scara机器人第二旋转关节结构示意图；
[0022]图5为本发明Scara机器人旋转移动复合运动关节结构示意图；
[0023]图6为图5中D部分放大图。
[0024]图中:1、第一旋转关节；2、第二旋转关节；3、旋转移动复合运动关节；4、花键丝杠；5、末端连接法兰；6、基座；7、一节伺服电机；8、第一谐波减速器；9、交叉滚子轴承；10、二节臂；11、电机连接法兰；12、二节伺服电机；13、电机转接头；14、第二谐波减速器；15、三节臂；16、交叉滚子轴承；17、第三谐波减速器部件；18、连接架；19、第一同步轮；20、第二同步轮；21、滚珠花键；22、花键丝杠轴；23、滚珠花键安装座；24、第一同步带轮；25、丝杠螺母；26、第二同步带轮；27、输出轴；28、深沟球轴承；30、谐波减速器安装座；31、电机连接架；32、第三伺服电机；33、第四伺服电机；34、电机连接座。
【具体实施方式】
[0025]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的【具体实施方式】详细说明如后。
[0026]如图1?6所示的Scara机器人，采用绝对编码器式全伺服驱动，主体结构包括第一旋转关节1、第二旋转关节2、旋转移动复合运动关节3和花键丝杠4及末端工作装置。
[0027]第一旋转关节I采用一节伺服电机7驱动，一节伺服电机7通过电机连接法兰11与第一谐波减速器8钢轮连接，第一谐波减速器8钢轮固定于第一旋转关节I基座6上，采用钢轮固定，柔轮输出式安装结构，第一谐波减速器8自带交叉滚子轴承9，二节臂10与交叉滚子轴承9内圈固定输出。
[0028]第二旋转关节2采用二节伺服电机12驱动，二节伺服电机12固定于三节臂15水平基面，通过电机转接头13与第二谐波减速器14连接，第二谐波减速器14钢轮固定于三节臂15底面，第二谐波减速器14自带交叉滚子轴承16，交叉滚子轴承16固定于二节臂10上，为柔轮固定，钢轮输出式结构，使得三节臂15绕二节臂10旋转输出。
[0029]旋转移动复合运动关节3结构上由两部分组成，为旋转关节A和移动关节B，旋转关节A通过第三伺服电机32输出经过第三谐波减速器17减速、同步带传动至滚珠花键21内圈，第三谐波减速器17增加深沟球轴承28作为辅助支撑以提高其刚性，丝杠花键轴22随着滚珠花键21转动而旋转。移动关节B通过第四伺服电机33输出经过同步带传动至丝杠螺母25内圈，将丝杠螺母25内圈的旋转运动转变为花键丝杠轴22沿旋转运动轴线的移动。在结构上旋转关节A和移动关节B相互错开倒置。其中移动关节B第四伺服电机33倒置通过电机连接架34固定于三节臂15，第四伺服电机33轴末端为第二同步带轮26，与之相匹配的第一同步带轮24固定于丝杠螺母25内圈，丝杠螺母25倒置固定于三节臂15上。旋转关节A中通过固定于三节臂15的滚珠花键安装座23，使得滚珠花键21同轴心安装于丝杠螺母25之上，第二同步带轮20固定在滚珠花键21内圈，与之相匹配的第一同步带轮19固定于第三谐波减速器17输出端。第三伺服电机32和深沟球轴承28作为辅助支撑的第三谐波减速器17安装于连接架18上作为悬臂结构整体固定于滚珠花键安装座23侧平面。以使得整体布局紧凑，并实现其旋转及移动两个自由度的功能。
[0030]花键丝杠4及末端工作装置中花键丝杠轴22采用空心结构，以方便布线，末端工作装置为末端连接法兰5，以方便各种气动装置以及机器人的安装。
[0031]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种Scara机器人,包括第一旋转关节(I)、第二旋转关节(2)、旋转移动复合运动关节(3)和花键丝杠(4)，第一旋转关节(I)和第二旋转关节(2)相连接，第二旋转关节(2)另一端连接旋转移动复合运动关节(3)，所述旋转移动复合运动关节(3)分为旋转关节(A)和移动关节(B)两部分，其特征在于:所述旋转关节(A)通过第三伺服电机(32)输出经过第三谐波减速器(17)减速、同步带传动至滚珠花键(21)内圈，所述第三谐波减速器(17)增加深沟球轴承(28)作为辅助支撑。
2.根据权利要求1所述的Scara机器人，其特征在于:所述第一旋转关节(I)采用一节伺服电机(7)驱动，所述一节伺服电机(7)通过电机连接法兰(11)与第一谐波减速器(8)钢轮连接，所述第一谐波减速器(8)钢轮固定于第一旋转关节(I)基座(6)上。
3.根据权利要求2所述的Scara机器人，其特征在于:所述第一谐波减速器(8)自带交叉滚子轴承(9)，二节臂(10)与所述交叉滚子轴承(9)内圈固定输出。
4.根据权利要求1所述的Scara机器人，其特征在于:所述的第二旋转关节(2)采用二节伺服电机(12)驱动，所述二节伺服电机(12)固定于三节臂(15)水平基面，通过电机转接头(13)与第二谐波减速器(14)连接，所述第二谐波减速器(14)钢轮固定于三节臂(15)
。
5.根据权利要求4所述的Scara机器人，其特征在于:所述第二谐波减速器(14)自带交叉滚子轴承(16)，所述交叉滚子轴承(16)固定于二节臂(10)上，使得所述三节臂(15)绕所述二节臂(10)旋转输出。
6.根据权利要求1所述的Scara机器人，其特征在于:所述移动关节B通过第四伺服电机(33)输出经过同步带传动至丝杠螺母(25)内圈，将丝杠螺母(25)内圈的旋转运动转变为花键丝杠轴(22)沿旋转运动轴线的移动。
7.根据权利要求6所述的Scara机器人，其特征在于:所述第四伺服电机(33)倒置通过电机连接座(34)固定于三节臂(15)，所述第四伺服电机(33)轴末端为第二同步带轮(26)，与所述第二同步带轮(26)相匹配的第一同步带轮(24)固定于丝杠螺母(25)内圈，所述丝杠螺母(25)倒置固定于三节臂(15)上。
8.根据权利要求1所述的Scara机器人，其特征在于:所述旋转关节A中通过固定于所述三节臂(15)的滚珠花键安装座(23)，使得滚珠花键(21)同轴心安装于丝杠螺母(25)之上，第二同步带轮(20)固定在滚珠花键(21)内圈，与所述第二同步带轮(20)相匹配的第一同步带轮(19)固定于第三谐波减速器(17)输出端，第三伺服电机(32)和深沟球轴承(28)支撑的第三谐波减速器(17)安装于连接架(18)上作为悬臂结构整体固定于滚珠花键安装座(23)侧平面。
9.根据权利要求1所述的Scara机器人，其特征在于:所述的花键丝杠(4)中花键丝杠轴(22)采用空心结构。
【文档编号】B25J17/00GK103624794SQ201310155496
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年4月27日 优先权日:2013年4月27日
【发明者】王振华, 杨志龙, 王晓强 申请人:张家港诺信自动化设备有限公司