一种关节臂机器人地轨及其制作方法与流程

技术领域：

本发明涉及关节臂机器人领域，具体讲是一种具有减震效果的关节臂机器人地轨及其制作方法。

背景技术：
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现有的关节臂机器人地轨都是由方管焊接，通过热处理方式去应力，再上cnc加工中心打孔、铣削等一系列操作加工成型，再配以线轨加齿轮齿条作为传动机构。

由于现有的地轨都是由方管焊接，在运动过程会产生很大震动，吸震性能只有整体矿物铸件地轨的1/20，现有的地轨加工工序多，加工时间长，效率不高且成本高，现有的地轨会因机械手臂运行过程中产生的震动导致精度不稳定，传统齿轮齿条的传动方式移动速度受限且定位精度不高。

技术实现要素：
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本发明所要解决的技术问题是，提供一种解决现有关节臂机器人地轨震动大导致精度不稳定、噪音大等问题以提高吸震性能和刚性的关节臂机器人地轨，该具有减震效果的关节臂机器人地轨省去焊接、热处理等工序，大大提高了效率，节约了成本，并且符合节能环保的需求。

本发明的技术解决方案是，提供一种关节臂机器人地轨，包括大理石地轨，所述大理石地轨由高分子矿物材料制作而成。

作为优选的技术方案，所述高分子矿物材料包括填充物和粘接剂，其中，填充物由不同尺寸的鹅卵石、玄武石、石英砂组成，粘接剂包括液体环氧树脂以及固化剂，按质量百分比计，填充物占比为66-85％。

作为优选的技术方案，所述填充剂中，鹅卵石粒径为10-20mm,玄武石粒径为5-12mm，石英砂粒径为1-5mm。

作为优选的技术方案，还包括增强材料，增强材料为玻纤短纤，按质量百分比计，玻纤短纤占比为1-10％。

作为优选的技术方案，所述大理石地轨的内部安装有电机预埋螺母，所述大理石地轨与所述电机预埋螺母固定连接，所述电机预埋螺母的外侧安装有线缆预装螺母，所述大理石地轨与所述线缆预装螺母固定连接，所述电机预埋螺母的顶部安装有直线电机，所述直线电机与所述电机预埋螺母固定连接，所述线缆预装螺母的顶部安装有线缆，所述线缆预装螺母与所述线缆固定连接，所述大理石地轨的顶部安装有机器人固定架，所述机器人固定架滑动连接于所述大理石地轨的表面，所述机器人固定架的顶部安装有关节臂机器人本体，所述机器人固定架与所述关节臂机器人本体固定连接。

作为优选的技术方案，所述大理石地轨与所述线缆预装螺母呈一体式设计，所述大理石地轨与所述电机预埋螺母呈一体式设计。

作为优选的技术方案，所述关节臂机器人本体的一侧安装有机器人控制柜，所述关节臂机器人本体与所述机器人控制柜固定连接，所述关节臂机器人本体与所述机器人控制柜呈一体式设计。

作为优选的技术方案，所述机器人固定架的底部安装有底架，所述底架滑动连接于所述大理石地轨的内部，所述底架的内部安装有限制块，所述底架与所述限制块转动连接，所述底架的内部对应所述限制块的位置安装有划入槽，所述划入槽与所述底架呈一体式设计，所述划入槽的轴截面形状为直角梯形，所述限制块的轴截面形状为等腰三角形，所述底架的内部对应所述大理石地轨的位置安装有限制槽，所述限制槽与所述大理石地轨呈一体式设计，所述限制槽的轴截面形状为等腰三角形。

本发明还提供一种关节臂机器人地轨的制作方法，包括以下步骤，

第一步、根据地轨结构，设计制作出一逆向的导轨安装面及直线电机安装面的拼装模具；

第二步、将模具组装到位，并装好预埋插件；

第三步、倒入混合均匀的高分子矿物材料以及粘接剂；

第四步、通过振动方式将第三步中的混合物的气孔消除；

第五步、固化成型后脱模，并在大理石地轨上装配直线电机。

进一步的，为提高耐磨性和耐腐蚀性，模具组装到位后，模具成型腔内壁涂抹脱模剂后再在起表面预涂特氟龙涂层。

采用以上方案后与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明的关节臂机器人地轨其整体结构刚性大大提高，吸震性是铸铁的20倍以上；

(2)本发明所采用的关节臂机器人地轨热稳定性好，随着温度变化而产生形变量是铸铁的1/20。

(3)精度保持性好，震动而导致移位的可能性为零。

(4)耐腐蚀，对油、冷却液、和其他的腐蚀性液体有很好的抗腐蚀性.

(5)节能环保，与铸铁相比，能耗只有铸铁的1％。

本发明的关节臂机器人地轨由尺寸不同的鹅卵石、玄武石、石英砂为填充物，环氧树脂、固化剂为粘接剂，将各种组成材料按一定的比例配制，通过搅拌机搅拌均匀后倒入模具，再通过振动平台振动将配料中的气孔消除，自然凝固后可获得致密的高分子矿物质材料，这种高分子矿物铸件具有良好的粘结性，极低的变形量，非常高的吸震性能，从而使关节臂机器人地轨的性能突破原有材料的约束，同样配置情况下精度等各项性能将远远超过传统方管焊接地轨，本发明设计合理，结构巧妙，通过结构之间的相互配合，解决现有关节臂机器人地轨震动大导致精度不稳定、噪音大等问题；配以直线电机，解决机械手移动速度有限且定位精度不高的问题。

附图说明：

图1为本发明的关节臂机器人地轨的结构示意图；

图2为本发明的关节臂机器人地轨脱模前的示意图；

图3为本发明的关节臂机器人地轨拆除模具侧边后示意图；

图4为本发明的关节臂机器人地轨拆除螺栓固定架后示意图；

图5为本发明的关节臂机器人地轨与关节臂机器人本体连接图；

图6为本发明的关节臂机器人地轨剖视图；

图7为本发明的关节臂机器人地轨局部剖视图；

图8为本发明的关节臂机器人地轨局部俯视剖视图。

图中：1、模具侧边；2、螺栓固定架；3、大理石地轨；4、模具底座；5、地脚螺母；6、直线电机；7、电机预埋螺母；8、缓冲器安装面；9、线缆预装螺母；10、油压缓冲器；11、线缆；12、机器人固定架；13、关节臂机器人本体；14、机器人控制柜；15、低架；16、限制槽；17、限制块；18、划入槽；19、转轴；20、弹簧；21、凸块。

具体实施方式：

下面结合附图就具体实施方式对本发明作进一步说明：

一种关节臂机器人地轨，包括大理石地轨，大理石地轨由高分子矿物材料制作而成。具体的，高分子矿物材料包括填充物和粘接剂，其中，填充物由不同尺寸的鹅卵石、玄武石、石英砂组成，粘接剂包括液体环氧树脂以及固化剂，按质量百分比计，填充物占比为66-85％。

一般的，所述填充剂中，鹅卵石粒径为10-20mm,玄武石粒径为5-12mm，石英砂粒径为1-5mm。通过不同粒径的不同材料的组合，实现性能的差异。

并且，为了进一步提高整体强度，还包括增强材料，增强材料为玻纤短纤，按质量百分比计，玻纤短纤占比为1-10％，玻纤短纤的长度为5-15mm。

将上述物料利用模具成型关节臂机器人地轨。

为进一步描述，本实施例以具体的关节臂机器人地轨做进一步阐述，如图1-8，该关节臂机器人地轨包括由上述物料利用模具成型的大理石地轨3，脱模前，大理石地轨3的底部安装有模具底座4，大理石地轨3的外表面安装有模具侧边1，模具侧边1与大理石地轨3之间安装有螺栓固定架2，螺栓固定架2的轴截面形状为z字形，并且，大理石地轨3中预埋有线缆预装螺母9和电机预埋螺母7，大理石地轨3成型后与线缆预装螺母9呈一体式设计，同样的，大理石地轨3与电机预埋螺母7呈一体式设计，使固定更加牢固。

大理石地轨3的内部对应螺栓固定架2的位置还安装有地脚螺母5，大理石地轨3与地脚螺母5呈一体式设计，地脚螺母5与螺栓固定架2相匹配，大理石地轨3的一端安装有缓冲器安装面8，大理石地轨3与缓冲器安装面8呈一体式设计，电机预埋螺母7的外侧安装有线缆预装螺母9，大理石地轨3与线缆预装螺母9固定连接，电机预埋螺母7的顶部用于安装直线电机6，直线电机6与电机预埋螺母7之间通过螺栓固定，直线电机6滑动连接于大理石地轨3的内部，缓冲器安装面8与线缆11之间通过螺栓固定，增加移动的稳定性，使移动更加稳固。

直线电机6与电机预埋螺母7固定连接，线缆预装螺母9的顶部安装有线缆11，线缆预装螺母9与线缆11固定连接，大理石地轨3的顶部还安装有机器人固定架12，机器人固定架12与关节臂机器人本体13之间通过焊机焊接或常规紧固连接件进行固定连接，机器人固定架12的底部安装有底架15，底架15滑动连接于大理石地轨3的内部，增加装置的稳定性，使装置更加稳固。

底架15的内部安装有限制块17，底架15与限制块17转动连接，底架15的内部对于限制块17的位置安装有划入槽18，划入槽18与底架15呈一体式设计，划入槽18的轴截面形状为直角梯形，限制块17的轴截面形状为等腰三角形，底架15的内部对于大理石地轨3的位置安装有限制槽16，限制槽16与大理石地轨3呈一体式设计，限制槽16的轴截面形状为等腰三角形，使移动更加稳定，且有效的防止脱轨。

限制块17的内部安装有凸块21，限制块17与凸块21呈一体式设计，限制块17与低架15之间安装有转轴19，低架15与限制块17通过转轴19转动连接，转轴19的内部对应凸块21的位置安装有弹簧20，凸块21与凸块21焊接，凸块21滑动连接于转轴19的内部，使固定更加方便，且移动更加稳固。

机器人固定架12滑动连接于大理石地轨3的表面，机器人固定架12的顶部安装有关节臂机器人本体13，机器人固定架12与关节臂机器人本体13固定连接，关节臂机器人本体的一侧安装有机器人控制柜14，关节臂机器人本体13与机器人控制柜14呈一体式设计，缓冲器安装面8的位置还可以安装有油压缓冲器10，缓冲器安装面8与油压缓冲器10通过螺栓固定。

鉴于本发明的关节臂机器人地轨的独特性，其制作方法也不同于传统制作，具体的，关节臂机器人地轨的制作方法，包括以下步骤，

第一步、根据地轨结构，设计制作出一逆向的导轨安装面及直线电机安装面的拼装模具，从而满足精度要求；

第二步、将模具组装到位，并装好预埋插件；

第三步、通过搅拌机将各物料搅拌均匀后，在模具中倒入混合均匀的高分子矿物材料以及粘接剂；

第四步、通过振动平台的振动将第三步中的混合物的气孔消除；

第五步、自然固化成型后脱模，然后在大理石地轨上装配直线电机。

为了对不同材料组合的性状做直观了解，下面分别以实施例1、实施例2，实施例3以及对比例进行对比，其中，

实施例1中，按质量百分比计，大理石地轨由16mm鹅卵石15％,8mm玄武石粒28％，3mm石英砂40％，液体环氧树脂16％，固化剂1％自然固化而成。

实施例2中，按质量百分比计，大理石地轨由16mm鹅卵石25％,8mm玄武石粒20％，3mm石英砂35％，液体环氧树脂19％，固化剂1％自然固化而成。

实施例3中，按质量百分比计，大理石地轨由16mm鹅卵石15％,8mm玄武石粒28％，3mm石英砂35％，液体环氧树脂16％，固化剂1％以及6％的长度为8mm的玻纤短纤自然固化而成。

对比例为背景技术中提及的现有焊接工艺而成的方管式地轨。

测量各实施例和对比例的弹性模量、抗拉强度、抗压强度、导热系数和震动系数，结果如表1所示：

并且，在对上述实施例和对比例进行耐磨性测试，在地轨表面用5kg砝码置于顶针，实施例1、实施例2、实施例3和对比例耐刮性分别为5732转、5755转、6543转和4756转。

本发明具有以下优点：由尺寸不同的鹅卵石、玄武石、石英砂为填充物，环氧树脂、固化剂为粘接剂，将各种组成材料按一定的比例配制，通过搅拌机搅拌均匀后倒入模具，再通过振动平台振动将配料中的气孔消除，自然凝固后可获得致密的高分子矿物质材料，这种高分子矿物铸件具有良好的粘结性，极低的变形量，非常高的吸震性能，从而使关节臂机器人地轨的性能突破原有材料的约束，同样配置情况下精度等各项性能将远远超过传统方管焊接地轨，本发明设计合理，结构巧妙，通过结构之间的相互配合，解决现有关节臂机器人地轨震动大导致精度不稳定、噪音大等问题；配以直线电机，解决机械手移动速度有限且定位精度不高的问题。

以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。凡是利用本发明说明书所做的等效结构或等效流程变换，均包括在本发明的专利保护范围之内。