可供搬运物件的自动化机器人的制作方法

本实用新型涉及一种自动化机器人，特别是涉及一种可供搬运物件的自动化机器人。

背景技术：

SCARA（平面关节型机器人）工业机器人是一种圆柱坐标型的工业机器人。它依靠两个旋转关节实现X-Y平面内的快速定位，依靠一个移动关节和一个旋转关节在Z方向上做伸缩和旋转运动。这种结构特性 使得SCARA机器人擅长从一点抓取物体，然后快速的安放到另一点，因此SCARA机器人在自动装配生产线上得到了广泛的应用。随着我国各行业尤其是制造业的飞速发展以及市场竞争的加剧，生产发展过程中迫切需要大量合适的装配、搬运机器人以提高生产效率及质量，降低生产成本，因此，对此类机器人的研究尤其是直接驱动高精度机器人，己成为我国当前工业机器人研究的当务之急，集合高校、研究所和企业的有利条件，以市场需求为导向，大力推进协同创新，不啻是一条捷径。可是，目前市面上绝大多数的工业四轴机器人都存在一定的问题。首先，大部分的工业四轴机器人的负载都不是很大，很多最大负载只有区区2Kg，完全不能满足现在的工业使用需求。其次，大部分的中小型工业四轴机器人的工作半径都过小，如果机床夹具位于机床的较深处，则很难胜任上下料的工作，最后，市面上的四轴机器人成本较高，且不容易调试，给采购和使用带来了极大的不便。目前市面上的小型工业四轴机器人负载过小，转动半径过小，不能完全满足工作要求。市面上的小型工业四轴机器人安装调试麻烦，给客户带来极大的不便。市面上的小型工业四轴机器人的成本较高，需要一定的门槛。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可供搬运物件的自动化机器人，其能够适用于不同环境和加工工件，降低成本，减少安装调试的难度。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种可供搬运物件的自动化机器人，其特征在于，其包括X轴伸出臂机构、可调节吸盘机构、基座大板、X轴直线模组、Z轴直线模组、导轨滑块、直线导轨、C轴谐波减速机、第一同步带轮、第二同步带轮，C轴谐波减速机通过螺钉和空配合安装于基座大板上，Z轴直线模组通过一个连接板的螺纹与C轴谐波减速机连接，X轴直线模组通过螺钉固定在Z轴直线模组上，X轴伸出臂机构通过螺钉、导轨滑块、直线导轨与X轴直线模组相连接，可调节吸盘机构与X轴伸出臂机构通过轴承连接，并使用同步带和第一同步带轮、第二同步带轮连接。

优选地，所述X轴直线模组包括内部丝、固定端和支持端，内部丝杆的两端通过固定端和支持端与一个底座相连接。

优选地，所述固定端和支持端的内部都装有滚动轴承。

优选地，所述内部丝杆的输入端和一个联轴器的一端相连接，联轴器的另外一端与一个伺服电机相连接。

优选地，所述内部丝杆上套有大螺母。

优选地，所述连接板与X轴伸出臂机构通过螺钉相连接，X轴伸出臂机构的侧面安装有直线导轨，直线导轨上配有导轨滑块。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型结构紧凑，易于搬运；增加了可调节的吸附机构，极大的提高了该实用新型装置的适用性；利用谐波减速机的高精密度和高刚性，使机械臂在旋转的时候能保证很高的旋转精度，避免旋转过度或不到位；改变以往人工上下料和搬运工件的现状；极大的减少了用人成本，提高了工作效率。

附图说明

图1所示为本发明具体实施例中工业四轴机器人的总装配图；

图2所示为本发明具体实施例中工业四周机器人的自由活动部分装配图；

图3所示为本发明具体实施例中工业四轴机器人所使用的谐波减速机的一部分结构示意图；

图4所示为本发明具体实施例中工业四轴机器人所使用的谐波减速机的另一部分结构示意图；

图5所示为本发明具体实施例中工业四轴机器人的X轴伸出臂的内部图；

图6所示为本发明具体实施例中工业四轴机器人的X轴伸出臂最前端自转吸盘机构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。

图1中的1001是大吸力吸盘，可以牢牢吸附工件；1002是旋转吸附机构的回零开关，通过挡片和光电开关来确定零点的位置； 1006是存放线路和气路的坦克链，使得线材不会过于凌乱；1007是旋转吸附机构的伺服电机，用于驱动吸盘的来回旋转； 1009也是坦克链； 1011是底座的地脚，用于推动或者固定四轴机器人的安放位置；1015是电控部分的电控柜，用于安装四轴机器人的伺服驱动器、空气开关、24V电源等元器件。

图2中的2003是伸出机构，同图1中的X轴伸出臂机构能够做伸出和收缩的动作，加大了工作范围；2007是伸缩防护件，内部装有可拉伸和收缩的防护挡板；2008是A轴旋转轴（谐波减速机）的伺服驱动电机，用于控制整个四轴机器人的来回旋转运动；2010是用于安装光电开关的铝型材；2011是光电开关，用于丝杆运动的回零和限位；2012是挡片，用于触发光电开关； 2014是模组坦克链的连接板，用于规整线材。

图3中的3006是谐波减速机的止口配合，用于配合连接板上的安装孔。

图4中的4001是轴承固定块，用于固定轴承的位置；4005是伺服驱动电机的连接板，可前后调节位置，控制同步带的松紧。

图5中的5006是旋转轴止口定位，用于稳定旋转吸附机构的旋转动作，提高旋转精度。

在上述的机器人装置中，所述谐波减速机的输入端还安装有另外加工的伺服电机端盖，两者通过螺钉相连接。电机端盖通过螺钉和止口和伺服电机相连接。谐波减速机的输出端则为一个自转的平面，上面带有螺纹孔，与旋转垫板相连接。

结合图1和2所示，本实用新型可供搬运物件的自动化机器人包括X轴伸出臂机构1003、可调节吸盘机构1004、基座大板1012、X轴直线模组1013、Z轴直线模组1014、导轨滑块2001、直线导轨2002、C轴谐波减速机2009、第一同步带轮4002、第二同步带轮4004，C轴谐波减速机2009通过螺钉和空配合安装于基座大板1012上，Z轴直线模组1014通过一个连接板2013的螺纹与C轴谐波减速机2009连接，X轴直线模组1013通过螺钉固定在Z轴直线模组1014上，X轴伸出臂机构1003通过螺钉、导轨滑块2001、直线导轨2002与X轴直线模组1013相连接，可调节吸盘机构1004与X轴伸出臂机构通过轴承连接，并使用同步带4003和第一同步带轮4002、第二同步带轮4004连接，如此即实现了X、Z两个方向的运动和两个C轴方向的旋转运动。

参图2所示，X轴直线模组1013的结构如下：X轴直线模组1013包括内部丝杆2004、固定端2006和支持端2005，内部丝杆2004的两端通过固定端2006和支持端2005与一个底座1010相连接。固定端2006和支持端2005的内部都装有滚动轴承，保证内部丝杆的稳定高精度运行。内部丝杆的输入端和一个联轴器的一端相连接，联轴器的另外一端与一个驱动伺服电机1008相连接。内部丝杆上套有大螺母，大螺母可以把内部丝杆的滚动转变成大螺母的平动，大螺母的上表面与连接板之间通过螺钉相连接。连接板与X轴伸出臂机构1003通过螺钉相连接，X轴伸出臂机构1003的侧面安装有直线导轨2002，直线导轨上配有导轨滑块2001。这样，X轴直线模组1013的内部丝杆的转动最后变成X轴伸出臂机构1003的前后运动，同时保证了精度的要求。丝杆和外部的伺服电机通过联轴器相连接，该联轴器通过顶丝与伺服电机的输出轴抱紧，联轴器可以大大减少丝杆在转动时传递的扭矩，保护电机的稳定运行。所述Y轴丝杆上套有螺母座，螺母座可以将丝杆的旋转运动转变成平移运动，螺母座通过螺钉和螺母座垫块相连接，螺母座垫块上带有螺纹孔，通过螺钉和安装平面板相连接。这样。丝杆的转动就可以带动安装平面板的平移，并且保证很高的精度。

所述X轴丝杆通过螺钉和Y轴的安装平面板相连接，故X轴丝杆可以沿着Y轴丝杆的方向上下移动。X轴丝杆的内部同样具有联轴器，联轴器的两端分别抱紧电机输出轴和丝杆输入轴。X轴丝杆内部还具有两个限位开关和一个零点开关，零点开关可以在电机工作的时候让丝杆的螺母座回零，限位开关可以限制螺母座的运动范围，避免机械干涉，损坏丝杆及其他机械部件。

如图3所示，谐波齿轮传动也是由三个基本构件所组成：固定的内齿刚轮、柔轮、（即其基体与从动轴相连的弹性薄壁套杯“在柔轮开端的母线上做出齿圈”）和使柔轮发生径向变形的波发生器。C轴谐波减速机2009的结构如下：C轴谐波减速机2009包括电机输入口3005，电机输入口3005通过一个带抱闸伺服电机1005的输入轴和键传递动力，带抱闸伺服电机1005通过一个带抱闸伺服电机法兰和谐波减速机2009相连接。带抱闸伺服电机1005最外围的一圈螺纹孔3003和沉头孔3004交替配合，沉头孔3004和基座大板上的螺纹孔相连接，用来固定谐波减速机2009，螺纹孔3003与带抱闸伺服电机法兰的沉头孔相连接，使得电机能够方便安装和拆卸。谐波减速机2009的输出端为一个转台3007。转台3007上有一圈连接螺纹孔3001，连接螺纹孔3001和一个止口3002可以连接外部的连接板，最终使连接件随着谐波减速机2009的转动而运动。谐波减速机具有高刚性、高精度以及高耐用性等优点。所以使用谐波减速机，对于本实用新型专利非常有必要。

结合图2和图4所示，X轴伸出臂机构1003如下：X轴伸出臂机构1003包括驱动伺服电机1008，驱动伺服电机1008通过止口、螺钉与驱动伺服电机法兰连接，伺服电机法兰上打有一定长度的沉头孔，驱动伺服电机法兰与X轴伸出臂上盖板上的螺纹孔连接，可通过法兰上的沉头孔调整法兰的位置，控制同步带4003的松紧。驱动伺服电机1008的输出轴上套有第二同步带轮4004，第二同步带轮4004通过同步带4003与第一同步带轮4002相连接，第一同步带轮装在旋转轴5004上，旋转轴5004的上下均安装有滚动轴承。旋转轴5004的底部与可调节圆盘5007通过螺钉和止口连接。自此，带抱闸伺服电机1005可以通过同步带机构控制可调节圆盘的来回自转。第二同步带轮是主动轮。带抱闸伺服电机的输出轴与主动轮直接相连，并通过键和顶丝传递动力。主动轮套有同步带，并与从动轮相连接。从动轮套有从动轴，通过键和顶丝同步转动。从动轴的底部通过螺钉和止口定位，与可调节圆盘相连接，可调节圆盘上具有四个伸长的通孔，可以方便的调节四个吸盘的圆周位置，适应吸附工件的大小。

结合图5所示，可调节吸盘机构的结构如下：可调节吸盘机构包括吸盘5001、双螺帽5002、旋转轴5004、被从动轮5005、可调节圆盘5007，从动轴5004被从动轮5005带动，旋转轴5004的底部与可调节圆盘5007相连接，通过螺钉和止口已经定位销钉牢牢的固定住，彼此之间不会产生任何的相对位移，保证了旋转的精度和刚性。可调节圆盘5007上有四个通孔5003，这四个通孔可以和带有双螺帽5002和外螺纹的吸盘5001连接，同时，吸盘5001的位置并不是固定的，可以沿着通孔5003的位置进行调节，以此来适应工件的大小和尺寸。吸盘5001的吸力可以用真空发生器和来控制，增加上下料和搬运的稳定性。旋转轴5004可以是从动轴。自此，本实用新型的具体实施方式大体能够表示清楚了。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。