吊装型关节臂机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是涉及一种吊装型关节臂机器人。

背景技术：

scara机器人是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人，也被称作关节机器人或关节手臂机器人或关节机械手臂，是当今工业领域中最常见的工业机器人形态之一，一般有4个自由度，可在包括沿x、y、z方向的平移和绕z轴的旋转，其广泛应用于塑料工业、汽车工业、电子产品工业、药品工业和食品工业等领域，主要职能是搬取零件和装配工作，它的第一个轴和第二个轴具有转动特性，第三和第四个轴可以根据工作的需要的不同，制造成相应多种不同的形态。

目前，如图1所示，市场上的普通scara机器人采用直接在普通型scara机器人的大臂或小臂加大竖直方向尺寸，从而使小臂可达到全圆周工作范围，但是此种结构会导致大臂或小臂的轴上的负载，影响大臂或小臂加减速性能，进而影响到了工作效率，并且，当大臂或小臂在竖直方向尺寸过大时，不利于在狭小空间环境中工作，导致工作效率低下，甚至无法工作。

技术实现要素：

基于此，本实用新型提供一种吊装型关节臂机器人，以解决现有的scara机器人大臂或小臂设计不合理以致影响机器人工作效率的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种吊装型关节臂机器人，包括：基座，基座内部中空且底部开口；升降机构，升降机构设置于基座内，升降机构包括第一驱动机构和升降组件，第一驱动机构驱动升降组件从底部开口进入或退出基座；第一关节机构，第一关节机构的一端与升降机构的底端连接，升降组件运动时，带动第一关节机构运动；第二关节机构，第二关节机构的一端与第一关节机构的另一端通过第一转轴连接，第一转轴转动时带动第二关节机构绕第一转轴的中轴线旋转。

作为本实用新型的进一步改进，升降组件包括套筒、安装架、支架、丝杠和与丝杠匹配的螺母件，安装架设置于套筒上，支架设置于基座的内壁，丝杠设置于支架上，螺母件与安装架固定连接且套设于丝杠上，支架上设置有导轨，安装架上设置有与导轨匹配的卡扣部且卡合在导轨上，第一驱动机构与丝杠的顶端连接，第一驱动机构驱动丝杠旋转时，螺母件带动安装架在导轨上滑动，以带动套筒上下运动。

作为本实用新型的进一步改进，第一驱动机构包括第一电机、第一传动机构，第一电机设置于基座的内壁上，第一传动机构的输入端与第一电机的输出端连接，第一传动机构的输出端与丝杠的顶端连接。

作为本实用新型的进一步改进，安装架活动设置于套筒的顶端，第一驱动机构还包括第二电机、第二传动机构，第二电机设置于安装架上，第二传动机构的输入端与第二电机的输出端连接，第二传动机构的输出端设置于套筒上且位于套筒的中心轴线处，第二电机驱动第二传动机构时，第二传动机构带动套筒绕套筒的中心轴线旋转。

作为本实用新型的进一步改进，第一关节机构包括第一关节臂、第三电机、第三传动机构，第一关节臂的一端与套筒固定连接，第一关节臂的另一端活动设置第一转轴，第三电机设置于套筒内，第三传动机构的输入端与第三电机的输出端连接，第三传动机构的输出端与第一转轴连接，第三电机驱动第三传动机构时，第三传动机构带动第一转轴旋转。

作为本实用新型的进一步改进，第二关节机构包括第二关节臂、第四电机、第四传动机构，第二关节臂一端与第一转轴固定连接，第二关节臂的另一端活动设置第二转轴，第四电机设置于套筒内，第四传动机构包括一级传动部、传动轴和二级传动部，一级传动部的输入端与第四电机的输出端连接，一级传动部的输出端与传动轴连接，传动轴设置于第一转轴内，二级传动部的输入端与传动轴连接，二级传动部的输出端与第二转轴连接。

作为本实用新型的进一步改进，其还包括多轴扩展模块，多轴扩展模块与第二转轴固定连接。

作为本实用新型的进一步改进，多轴扩展模块包括壳体，壳体上设置有第一支撑部和第二支撑部，第一支撑部和第二支撑部构成一凹槽区；第一旋转轴，第一旋转轴的两端分别与第一支撑部、第二支撑部活动连接；第二旋转轴，第一旋转轴设置于第一旋转轴的外侧壁上，且第二旋转轴的中心轴线与第一旋转轴的中心轴线不平行且不重合。

作为本实用新型的进一步改进，第三电机和第四电机并排设置于套筒的底部。

作为本实用新型的进一步改进，丝杠的底端还设置有限位部。

本实用新型的吊装型关节臂机器人通过在基座内设置一升降机构，通过该升降机构实现关节臂在竖直方向上的运动，从而不需要将scara机器人的大臂或小臂在竖直方向上的尺寸设置很大，其同样能够覆盖到大面积的范围上的加工处理，并且，由于本实施例的第一关节机构和第二关节机构在结构上更为精简小巧，其在运动时产生的负载更小，使得对第一关节机构、第二关节机构的加减速更容易控制，进而能够提升加工的效率，而且第一关节机构和第二关节机构更为精简小巧的结构也使得本实用新型的吊装型关节臂机器人能够适应更为狭小空间范围内的作业，适用范围更广。

附图说明

图1为现有的scara机器人的结构示意图；

图2为本实用新型吊装型关节臂机器人一个实施例的结构示意图；

图3为图2所示的吊装型关节臂机器人的分解结构示意图；

图4为图3所示的吊装型关节臂机器人的升降机构的结构示意图；

图5为图3所示的吊装型关节臂机器人的升降机构的顶端结构示意图；

图6为图3所示的吊装型关节臂机器人的升降机构的局部结构示意图；

图7为图3所示的吊装型关节臂机器人的关节臂的分别结构示意图；

图8为本实用新型吊装型关节臂机器人另一个实施例的结构示意图；

附图中各标号的含义为：

1-基座，2-升降机构，3-第一关节机构，4-第二关节机构，5-第一转轴，6-第二转轴，7-多轴扩展模块，21-第一驱动机构，22-升降组件，211-第一电机，212-第一传动机构，213-第二电机，214-第二传动机构，221-套筒，222-安装架，223-支架，224-丝杠，225-螺母件，226-导轨，227-卡扣部，228-限位部，31-第一关节臂，32-第三电机，33-第三传动机构，41-第二关节臂，42-第四电机，43-第四传动机构，431-一级传动部，432-传动轴，433-二级传动部，71-壳体，72-第一旋转轴，73-第二旋转轴。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

图2和图3展示了本实用新型吊装型关节臂机器人一个实施例的结构示意图。如图2和图3所示，该吊装型关节臂机器人包括基座1、升降机构2、第一关节机构3、第二关节机构4和第一转轴5。其中，基座1内部中空且底部开口，该底部开口能够让升降机构2的升降组件22进入或退出基座1；升降机构2设置于基座1内，升降机构2包括第一驱动机构21和升降组件22，第一驱动机构21用于驱动升降组件22运动，以从底部开口进入或退出基座1；第一关节机构3的一端与升降机构2的底端连接，升降组件22运动时，带动第一关节机构3运动；第二关节机构4的一端与第一关节机构3的另一端通过第一转轴5连接，第一转轴5转动时带动第二关节机构4绕第一转轴5的中轴线旋转。

具体地，本实施例中，通过第一驱动机构21驱动升降组件22进行上下运动，从而升降组件22可以通基座1的底部开口进入或退出基座，实现在竖直方向上的运动，而升降组件22作上下运动时，带动第一关节机构3、第二关节机构4进行上下运动，从而实现了关节臂在竖直方向上的运动。

本实施例的吊装型关节臂机器人通过在基座1内设置一升降机构2，通过该升降机构2实现关节臂在竖直方向上的运动，从而不需要将scara机器人的大臂或小臂在竖直方向上的尺寸设置很大，其同样能够覆盖到大面积的范围上的加工处理，并且，由于本实施例的第一关节机构3和第二关节机构4在结构上更为精简小巧，其在运动时产生的负载更小，使得对第一关节机构3、第二关节机构4的加减速更容易控制，进而能够提升加工的效率，而且第一关节机构3和第二关节机构4更为精简小巧的结构也使得本实用新型的吊装型关节臂机器人能够适应更为狭小空间范围内的作业，适用范围更广。

进一步的，本实施例中，如图4和图5所示，升降组件22包括套筒221、安装架222、支架223、丝杠224和与丝杠224匹配的螺母件225，安装架222设置于套筒221上，支架223固定设置于基座1的内壁，丝杠224设置于支架223上，丝杠224在竖直方向上固定不能移动但能够旋转，螺母件225与安装架222固定连接且套设于丝杠224上，支架223上设置有导轨226，安装架222上设置有与导轨226匹配的卡扣部227且卡合在导轨226上，第一驱动机构21与丝杠224的顶端连接。

具体地，当需要驱动升降组件22进行竖直方向上的运动时，利用第一驱动机构21驱动丝杠224旋转，在丝杠224上的螺纹与螺母件225的作用下，当丝杠224在竖直方向上固定不动时，螺母件225在丝杠224上进行竖直方向上的运动，从而通过螺母件225带动安装架222在沿着导轨226滑动，最终利用安装架222带动套筒221进行竖直方向上的运动。

其中，第一驱动机构21包括第一电机211、第一传动机构212，第一电机211设置于基座1的内壁上，第一传动机构212的输入端与第一电机211的输出端连接，第一传动机构212的输出端与丝杠224的顶端连接，该第一传动机构212的输出端用于带动丝杠224旋转。需要说明的是，第一传动机构212的传动方式包括带传动、齿轮传动、链传动、蜗杆传动、螺杆传动等中的一种。本实施例中，第一传动机构212的传动方式优选为带传动，第一传动机构212的输入端与输出端之间通过皮带连接。

进一步的，本实施例中，丝杠224的底端还设置有限位部228，当螺母件225运动到丝杠224的底端时，通过该限位部228限制螺母件225继续向下运动，避免对吊装型关节臂机器人整体结构造成损伤。

本实施例中，利用了丝杠224和螺母件225的匹配，从而实现了控制套筒221在竖直方向上的运动。

进一步，为了进一步方便控制第一关节机构3在水平方向上的运动，如图6所示，安装架222活动设置于套筒221的顶端，第一驱动机构21还包括第二电机213、第二传动机构214，第二电机213设置于安装架222上，第二传动机构214的输入端与第二电机213的输出端连接，第二传动机构214的输出端设置于套筒221上且位于套筒221的中心轴线处，该第二传动机构214的输出端为一轴轮，该轴轮的中轴线与套筒221的中心轴线重合，第二电机213驱动第二传动机构214时，第二传动机构214带动套筒221绕套筒221的中心轴线旋转，从而实现对套筒221在水平方向上的运动进行控制。

进一步的，本实施例中，第一关节机构3包括第一关节臂31、第三电机32、第三传动机构33，第一关节臂31的一端与套筒221固定连接，第一关节臂31的另一端活动设置第一转轴5，第一转轴5可进行旋转运动，第三电机32设置于套筒221内，第三传动机构33的输入端与第三电机32的输出端连接，第三传动机构33的输出端与第一转轴5连接，第三电机32驱动第三传动机构33时，第三传动机构33带动第一转轴5旋转，而第二关节机构4通过第一转轴5与第一关节机构3连接，因此，当第一转轴5旋转时，即可带动第二关节机构4在水平方向上进行旋转。

进一步的，如图7所示，第二关节机构4包括第二关节臂41、第四电机42、第四传动机构43，第二关节臂41一端与第一转轴5固定连接，第二关节臂41的另一端活动设置第二转轴6，第四电机42设置于套筒221内，第四传动机构43包括一级传动部431、传动轴432和二级传动部433，一级传动部431的输入端与第四电机42的输出端连接，一级传动部431的输出端与传动轴432连接，传动轴432设置于第一转轴5内，二级传动部433的输入端与传动轴432连接，二级传动部433的输出端与第二转轴6连接。

需要理解的是，通过将第三电机32和第四电机42设置在套筒中，从而避免将第三电机32设置在第一关节臂31上、将第四电机42设置在第二关节臂41上的情况，进而降低第一关节臂31和第二关节臂41旋转时产生的转动惯量，即降低第一关节臂31和第二关节臂41的负载，使得第一关节臂31和第二关节臂41更易于控制。

优选地，第三电机32和第四电机42并排设置于套筒221的底部，且两者分设于套筒221的中心轴线的两侧，其能够降低套筒221的重心，并且在套筒221旋转时，并排设置在中心轴线两侧能够使得第三电机32产生的转动惯量与第四电机产生的转动惯量相互抵消，避免长时间的转动对套筒221的整体结构造成影响，同样也有利于整个吊装型关节臂机器人的结构稳固，延长其使用寿命。

进一步的，为了增强该吊装型关节臂机器人的实用性，使其能够适应更复杂的加工环境，上述实施例的基础上，其他实施例中，该吊装型关节臂机器人还包括多轴扩展模块7，多轴扩展模块7与第二转轴6固定连接。

具体地，该多轴扩展模块7包括壳体71，壳体71上设置有第一支撑部和第二支撑部，第一支撑部和第二支撑部构成一凹槽区；第一旋转轴72，第一旋转轴72的两端分别与第一支撑部、第二支撑部活动连接；第二旋转轴73，第一旋转轴72设置于第一旋转轴72的外侧壁上，且第二旋转轴73的中心轴线与第一旋转轴72的中心轴线不平行且不重合。

本实施例中，通过该多轴扩展模块7能够增加两个可以作用与不同平面的旋转轴，从而将吊装型关节臂机器人由四轴扩展到六轴，满足更多复杂的工作要求，能够适应更多复杂的工作环境。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。