一种四自由度关节工业机器人结构的制作方法

本实用新型涉及工业机器人结构技术领域，尤其涉及一种四自由度关节工业机器人结构。

背景技术：

随着人工生产成本的提高，制造业的升级转型，工业机器人作为智能装备的重要设备，越来越多的企业选择工业机器人代替人工。目前工业机器人主要运用在汽车制造等高端行业，随着工业技术发展，越来越多重复性高、劳动强度大的低端行业开始使用工业机器。

但是由于低端行业大部分企业规模不大、资金不够雄厚，目前市场上主流的六自由度机器人价格昂贵，产品对于低端应用场合来说性能过剩，造成企业不必要的花费。由于有些场合生产节拍较快，所以要求机器人有较快的关节速度，同时还要求具有很高定位精度。

现有的机器人的管线大多裸露在机器人外部，一方面影响到了机器人的美观度，另一方面会给机器人的运动带来一定影响，外露的管线造成机器人运动过程中与外界设施的拉扯与摩擦，管线会出现一定程度磨损，则定期需要维护和更换，维护成本较高，使用寿命相对较短。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、运动速度快、使用简单方便，适用于各种自动化生产场合的轻型高速的一种四自由度关节工业机器人结构。

本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种四自由度关节工业机器人结构，包括底座、转座、二轴电机座、大臂杆、三轴电机座、小臂杆、四轴电机座、法兰连接板、末端法兰，所述底座上部安装有转座和二轴电机座，所述二轴电机座可以绕底座旋转运动，所述二轴电机座的侧面安装有大臂杆，所述大臂杆可以绕二轴电机座旋转运动，所述大 臂杆另一端固定安装三轴电机座，所述三轴电机座的侧面与小臂杆连接，所述小臂杆可以绕三轴电机座旋转运动，所述小臂杆另一端固定安装四轴电机座，所述法兰连接板与四轴电机座连接，并且可以绕四轴电机座旋转运动，所述法兰连接板上固定有末端法兰。

在底座内部缠绕有分别与底座、二轴电机座、三轴电机座、四轴电机座相连的电气缆线，电气缆线从底座内部引出后穿过大臂杆内部后再引出，然后再穿过小臂杆内部。

电气缆线除在大、小臂旋转部位外，所有电气缆线及I/O信号线和气路皆采用内部走线，隐藏安装方式，且无外露接头。

所述底座上安装第一驱动电机和第一减速器，所述第一减速器与转座连接，所述第一驱动电机通过驱动第一减速器来驱动转座带动二轴电机座旋转。

所述二轴电机座上安装第二驱动电机和第二减速器，所述第二减速器与大臂杆连接，所述第二驱动电机通过驱动第二减速器来驱动大臂杆旋转。

所述三轴电机座上安装第三驱动电机和第三减速器，所述第三减速器与小臂杆连接，所述第三驱动电机通过驱动第三减速器来驱动小臂杆旋转。

所述四轴电机座安装第四驱动电机和第四减速器，所述第四减速器与法兰连接板连接，所述第四驱动电机通过驱动第四减速器来驱动法兰连接板旋转。

电气缆线分别与第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机相连。

所述第一驱动电机安装在底座内部，所述第二驱动电机用第一电机罩包裹在二轴电机座内部,所述第三驱动电机用第二电机罩包裹在三轴电机座内部，所述第四驱动电机用第三电机罩包裹在四轴电机座内部，避免第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机遭受外界因素的破坏，同时使机器人整体结构更为美观。

电气缆线外部包裹一层柔软耐磨材质的防护层。

所述小臂杆两侧分别设有I/O信号输出口和气路输出口，每个I/O信号输出口和气路输出口四周设有安装孔，信号接头或者气路接头可以直接安装在小臂杆上，另外可以外接一过渡零件，用户可根据自身需要选择安装其它信号接头和气路接头。

所述二轴电机座上安装有管线固定板，所述管线固定板上设有管线固定卡，电气缆线在底座引出后，穿过管线固定板弯折后用管线固定卡固定在管线固定板上，所述大臂杆一侧开有大臂缆线引入口，然后电气缆线通过大臂缆线引入口引进大臂杆内部。

所述大臂杆另一侧面开有大臂缆线引出口，大臂杆内部电气缆线通过大臂缆线引出口引出，再经过小臂杆上的开设的小臂缆线引入口引入小臂杆内部。

所述大臂缆线引入口、大臂缆线引出口和小臂缆线引入口上均安装有成对使用的将电气缆线夹紧的夹紧元件，以防止电气缆线窜动。

所述管线固定板上设有用来走线并夹紧电气缆线的走线开口。

成对使用的夹紧元件之间通过螺栓连接固定。

所述底座上设有电气接口安装板，所述电气接口安装板上安装有I/O信号输入接口、气路输入接口，用于内部电气缆线及I/O信号线和气路的输入连接。

所述底座、转座、二轴电机座、大臂杆、三轴电机座、小臂杆、四轴电机座、法兰连接板均采用铝合金材质。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用新型的结构，各关机采用驱动电机和减速器直接连接传动，减少传动误差累积，可以实现机器人各关节高速运动，并且具有很高的定位精度。本体内部适配I/O信号线和气路，客户使用时无需另外添加，方便使用。特别适合搬运、码垛等生产节奏快的自动化生产线。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的主视结构示意图；

图2为本实用新型的俯视结构示意图；

图3为本实用新型的电气缆线与管线固定板、大臂杆的安装示意图；

图4为本实用新型的电气缆线与管线固定板的连接结构示意图；

图5为本实用新型的电气缆线与小臂杆连接的结构示意图；

图6为本实用新型的电气缆线与夹紧元件连接的结构示意图；

图7为本实用新型的小臂杆的左视图；

图8为本实用新型的小臂杆的右视图；

图9为本实用新型的底座的立体结构示意图；

图10为本实用新型的管线固定板的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段和创作特征易于明白了解，下面对本实用新型进一步阐述。

如图1至图10所示，一种四自由度关节工业机器人结构，包括底座2、转座4、二轴电机座5、大臂杆12、三轴电机座11、小臂杆23、四轴电机座19、法兰连接板18、末端法兰17，所述底座2上部安装有转座4和二轴电机座5，所述二轴电机座5可以绕底座2旋转运动，所述二轴电机座5的侧面安装有大臂杆12，所述大臂杆12可以绕二轴电机座5旋转运动，所述大臂杆12另一端固定安装三轴电机座11，所述三轴电机座11的侧面与小臂杆23连接，所述小臂杆23可以绕三轴电机座11旋转运动，所述小臂杆23另一端固定安装四轴电机座19，所述法兰连接板18与四轴电机座19连接，并且可以绕四轴电机座19旋转运动，所述法兰连接板18上固定有末端法兰17。

在底座2内部缠绕有分别与底座2、二轴电机座5、三轴电机座11、四轴电机座19相连的电气缆线14，电气缆线14从底座2内部引出后穿过大臂杆12内部后再引出，然后再穿过小臂杆23内部。

电气缆线14除在大、小臂旋转部位外，所有电气缆线14及I/O信号线和气路皆采用内部走线，隐藏安装方式，且无外露接头。

所述底座2上安装第一驱动电机1和第一减速器3，所述第一减速器3与转座4连接，所述第一驱动电机1通过驱动第一减速器3来驱动转座4带动二轴电机座5旋转。

所述二轴电机座5上安装第二驱动电机6和第二减速器13，所述第二减速器13与大臂杆12连接，所述第二驱动电机6通过驱动第二减速器13来驱动大臂杆12旋转。

所述三轴电机座11上安装第三驱动电机10和第三减速器8，所述第三减速器8与小臂杆23连接，所述第三驱动电机10通过驱动第三减速器8来驱动小臂杆23旋转。

所述四轴电机座19安装第四驱动电机20和第四减速器15，所述第四减速器15与法兰连接板18连接，所述第四驱动电机20通过驱动第四减速器15来驱动法兰连接板18旋转。

电气缆线14分别与第一驱动电机1、第二驱动电机6、第三驱动电机10、第四驱动电机20相连。

本实用新型所有的传动结构采用驱动电机直接驱动减速器的方式来带动转动，传动结构简单，传动链少，传动误差小，从而可以得到精确的定位精度。

所述第一驱动电机1安装在底座2内部，所述第二驱动电机6用第一电机罩7包裹在二轴电机座5内部,所述第三驱动电机10用第二电机罩9包裹在三轴电机座11内部，所述第四驱动电机20用第三电机罩21包裹在四轴电机座19内部，避免第一驱动电机1、第二驱动电机6、第三驱动电机10、第四驱动电机20遭受外界因素的破坏，同时使机器人整体结构更为美观。

在所用电气缆线14外部包裹一层柔软耐磨材质的防护层。

所述小臂杆23两侧分别设有I/O信号输出口16和气路输出口22，每个I/O信号输出口16和气路输出口22四周设有安装孔，信号接头或者气路接头可以直接安装在小臂杆23上，另外可以外接一过渡零件，用户可根据自身需要选择安装其它信号接头和气路接头。

所述二轴电机座5上安装有管线固定板24，所述管线固定板24上设有管线固定卡25，电气缆线14在底座2引出后，穿过管线固定板24弯折后用管线固定卡25固定在管线固定板24上，所述大臂杆12一侧开有大臂缆线引入口，然后电气缆线14通过大臂缆线引入口引进大臂杆12内部，上安装有将电气缆线14夹紧的夹紧元件26。

所述大臂杆12另一侧面开有大臂缆线引出口，大臂杆12内部电气缆线14通过大臂缆线引出口引出，再经过小臂杆23上的开设的小臂缆线引入口引入小臂杆23内部。

所述大臂缆线引入口、大臂缆线引出口和小臂缆线引入口上均安装有成对使用的将电气缆线14夹紧的夹紧元件26。

所述管线固定板24上设有用来走线并夹紧电气缆线14的走线开口24a。

成对使用的夹紧元件26之间通过螺栓连接固定。

所述底座2上设有电气接口安装板27，所述电气接口安装板27上安装有I/O信号输入接口28、气路输入接口29，用于内部电气缆线及I/O信号线和气路的输入连接。

所述底座2、转座4、二轴电机座5、大臂杆12、三轴电机座11、小臂杆23、四轴电机座19、法兰连接板18均采用铝合金材质，具有质量轻、结构强度高等优点。

工作时，转座4做旋转运动，大臂杆12、小臂杆23和法兰连接板18上下摆动运动，从而满足实际的机器人工作需求。

本实用新型内部走线的方式有利于机器人自身线缆防护，防止线缆磨损及破环，同时使外形结构更加紧凑美观；并减少由于外露管线造成机器人运动过程中与外界设施的拉扯与摩擦，延长了机器人线缆的使用寿命，降低了机器人维护所耗费的成本。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附件内容所作的等效结构或未经改变直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利范围内。