末端线性升降式多关节机器人的制作方法

[0001]
本实用新型属于工业机器人领域，涉及一种多关节机器人，尤其是一种末端线性升降式多关节机器人。


背景技术：

[0002]
工业机器人广泛应用于工业生产的各个环节中，例如：塑胶制造、金属制品、包装、搬运、码垛、装配、工艺制造等领域。上述工业机器人主要为六自由度或四自由度工业机器人和坐标式机械手类工业机器人，前者包括固定端和活动部，固定端通过螺栓、焊接等方式固定或可拆卸的设置在地面、底座或平台等处，在固定端上以转动或摆转的方式设置活动部一端，该活动部另一端能够完成多个维度的运动；后者也包括固定端和活动部，活动部的另一端同样能完成多个维度的运动。上述六自由度或四自由度的工业机器人安装时需要较稳定的底座，不仅占地面积较大，而且底座的施工较为复杂，另外，活动端成本高，效率低，安全性不足；上述坐标式机械手类工业机器人存在适用范围低，专机转配，效率低，耗时长的缺陷。综上所述，目前亟需一种成本低，占地面积小，适用范围广，高效节能的工业机器人。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供具有快速、精确摆转功能且占地面积小，适用范围广，高效节能的一种末端线性升降式多关节机器人。
[0004]
本实用新型采取的技术方案是：
[0005]
一种末端线性升降式多关节机器人，包括固定端和活动部，其特征在于：所述活动部包括升降臂单元和至少两个摆转臂单元，第一个摆转臂单元的首端与固定端连接，最后一个摆转臂单元的尾端设置所述升降臂单元，所有摆转臂单元依次尾首摆转连接。
[0006]
其中，所述摆转臂单元为两个，第一个摆转臂单元的首端与固定端摆转连接，第一个摆转臂单元的尾端与第二个摆转臂单元的首端摆转连接，第二个摆转臂单元的尾端设置所述升降臂单元。
[0007]
其中，所有摆转臂单元的协同运动用于实现升降臂单元的精确移动；升降臂单元能竖向往复运动。
[0008]
再有，所述摆转臂单元包括摆转臂、摆转模块，摆转模块设置在每个摆转臂的首端处；
[0009]
第一个摆转臂单元的摆转臂的首端套设在固定端上并在摆转模块的驱动下摆转，第二个摆转臂单元的摆转臂的首端套设在第一个摆转臂单元的摆转臂的尾端上并在摆转模块的驱动下摆转。
[0010]
再有，所述升降臂单元包括升降臂以及升降模块，所述升降臂竖向往复升降的设置在第二个摆转臂单元的摆转臂的尾端，在升降臂下端设置法兰。
[0011]
还有，所述摆转模块包括电机和减速机。
[0012]
本实用新型的优点和积极效果是：
[0013]
本实用新型中，采用多个摆转臂模块与升降臂模块的结合，通过摆转臂模块的快速摆转，大大提升了机器人运作效率，且相对多自由度机器人或坐标式机械手，
[0014]
1.本机器人设置有两个摆转臂单元，第一个摆转臂单元围绕固定端摆转，第二个摆转臂单元围绕第一个摆转臂单元的尾端摆转，两个摆转臂单元的协同转动实现了升降臂单元在某一平面内的快捷移动以及精确定位，而且两个摆转臂单元之间的相对运动使其整体上在静态或动态上占地面积均较小。
[0015]
2.本机器人中，固定端、摆转臂单元、升降臂单元可以依据其驱动的负载来决定各自的机械强度，既具体使用的材料及用量，在整体成本上比现有技术更低，也不需要驱动沉重的机械臂，能耗大大降低，摆转臂单元的摆动速度更快，效率更高。
[0016]
3.在升降臂模块一端安装有法兰输出，可实现多自由度作业，更能适应不同环境不同需求的作业，可根据实际需要更换不同的法兰输出，适应性大大提高。
[0017]
4.本实用新型，采用结构较为简单的机械部件，降低了成本，提高了稳定性和维护的便利性。
附图说明
[0018]
图1是本实用新型实施例示意图。
具体实施方式
[0019]
下面结合实施例，对本实用新型进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本实用新型的保护范围。
[0020]
一种末端线性升降式多关节机器人，如图1所示，包括固定端和活动部，本实用新型的创新在于：活动部包括升降臂单元和至少两个摆转臂单元，第一个摆转臂单元的首端与固定端连接，最后一个摆转臂单元的尾端设置所述升降臂单元，所有摆转臂单元依次尾首摆转连接。
[0021]
在本实施例中，如图1所示，摆转臂单元为两个，第一个摆转臂单元的首端与固定端摆转连接，第一个摆转臂单元的尾端与第二个摆转臂单元的首端摆转连接，第二个摆转臂单元的尾端设置所述升降臂单元。所述固定端为一机座9，固定在地面上，机座一侧壁上设有控制线缆插头8和信号线插头7，控制线缆插头用于向机器人提供电力，并对机器人输入程序或指令控制机器人运作，信号线插头用于监测机器人的工作状态。
[0022]
在本实施例中，所述固定端也可以固定在墙面等固定平面上，固定端具有多个插头，可以连接线缆向机器人提供电力，并对机器人输入程序或指令控制机器人运作，以及监测机器人的工作状态。
[0023]
在本实施例中，摆转臂单元包括摆转臂2、5和摆转模块，摆转模块设置在每个摆转臂的首端处，摆转模块包括摆转关节4和驱动部件3，摆转关节设置在驱动部件的输出轴上，驱动部件包括电机和减速机。
[0024]
第一个摆转臂单元如图1右侧所示结构：包括摆转臂5、摆转关节4和驱动部件3，驱动部件的底部可以固定在机座、平台或任意坚固的地方，在摆转臂首端(图1中的第一个摆转臂单元中摆转臂5的右侧)和尾端(图1中的第一个摆转臂单元中摆转臂5的左侧)分别设
置一个摆转关节，位于图1中右侧的摆转关节4套装在驱动部件内设置的减速机构的输出轴上，位于图1中左侧的摆转关节4套装在第二摆转臂单元的驱动部件的减速机构的输出轴上。
[0025]
第二个摆转臂单元如图1中部所示，其中的摆转模块仅包括驱动部件，具体结构是：包括摆转臂2和驱动部件3，驱动部件的减速机构的输出轴上套装第一个摆转臂单元中的位于摆转臂左侧(即尾端)的摆转关节4，驱动部件外表面与另一个摆转臂的右侧(即首端)连接，该另一个摆转臂的左侧(即尾端)连接上述升降臂单元。
[0026]
第一、二个摆转臂单元驱动部件中的减速机为rv减速机。驱动部件中的减速机还可以为行星减速机。每个减速机均由驱动部件中设置的电机来驱动。
[0027]
两个摆转模块的驱动部件之间设置有传输线缆6，传输线缆外部包裹柔性波纹管用于保护线缆，该传输线缆用于数据和控制指令的传输以及为电机等供应电力。
[0028]
上述的摆转臂的截面形状可以任意，可根据现场加工所需的机械强度要求来选择使用的材料及形状。
[0029]
升降臂单元包括升降臂14和升降模块，其中升降臂可以是一个长条形的结构件，在升降臂朝向或靠近第二个摆转臂单元中摆转臂左侧(即尾端)的表面上设置一竖向的导轨1，该导轨为线性滑轨。升降模块包括滑动板11和升降驱动部件12，滑动板与上述另一个摆转臂的左侧(即尾端)固定连接，升降臂与滑动板之间为竖向限位滑动配合。升降驱动部件内设置有电机和减速机，电机带动减速机转动，减速机的输出轴通过齿条机构、涡轮蜗杆机构、丝杠丝母机构等带动升降臂，比如：在升降臂上设置竖向的齿条，在减速机输出轴上设置齿轮，齿轮转动并驱动齿条竖向运动，齿条同时带动升降臂竖向限位滑动，升降臂的竖向限位滑动带动其下端的法兰10竖向限位滑动。法兰连接不同的功能部件以实现不同的功能，由此增加了机器人的适用范围，使机器人可以更加灵活的参与到生产制造环节中。
[0030]
升降模块与升降臂之间具有一柔性拖链13，柔性拖链内设置有传输线缆。
[0031]
升降驱动部件中的减速机为行星减速机，升降驱动部件中的减速机还可以为rv减速机。
[0032]
本实用新型的工作过程是：
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1.摆转臂5在电机的驱动下在平面内摆转或旋转，并带动摆转臂2一起运动。
[0034]
2.同时，摆转臂2在电机的驱动下也在平面内摆转或旋转，并带动升降臂及法兰一起运动。
[0035]
3.两个摆转臂的配合运动，使法兰处能够快速的到达平面内某个位置，同时升降臂的升降运动可以在摆转臂的摆转或旋转时完成或在平面内摆转或旋转定位后再升降。当然平面运动和升降运动同时进行时会进一步缩短法兰到达预定位置的时间。
[0036]
4.法兰连接的其他功能部件可以完成更复杂的维度或方向上运动及动作。