一种新型四自由度平面关节机器人结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于工业机器人技术领域，特别是涉及一种新型四自由度平面关节机器人结构。
【背景技术】
[0002]机器人技术是多学科的综合运用，工业机器人是通过机器人关节实现自主运动，在众多类型机器人中，平面关节型机器人体积小、传动原理简单，且在平面内的运动具有较大的柔性，沿升降轴的运动具有很强的刚性，非常适合应用于搬运、焊接和装配等重复性任务，因此在工业生产中得到广泛应用。工业机器人技术还综合了机械工程学、电气工程学、微电子工程学、计算机工程学、控制工程学、仿生学以及人工智能工程等多门尖端学科。将它和计算机辅助设计系统、计算机辅助制造系统结合在一起应用，是现代制造业自动化的最新发展趋势。
[0003]关节机器人，也称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的形态之一。适合用于诸多工业领域的机械自动化作业，比如，自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作。关节机器人按照工作性质可分为很多种，比如:搬运机器人，点焊机器人，弧焊机器人，喷漆机器人，激光切割机器人等等。
[0004]作为四自由度平面关节型机器人，一般地说，当然期望平面关节型机器人的制造成本低，同时也期望该平面关节型机器人可动范围较大、定位精度较高、结构简单和能够适应空间狭小的使用坏境。而传统的四自由度关节型机器人，结构复杂，其制造成本较高，价格仍是成为制约其在社会中广泛应用的要素。
【实用新型内容】
[0005]针对上述存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种新型四自由度平面关节机器人结构，能够使平面关节机器人的可动范围较大、定位精度较高、结构简单和能够适应空间狭小的环境，同时也降低了该平面关节机器人制造成本。
[0006]为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案:
[0007]—种新型四自由度平面关节机器人结构，包括:起支承和减震作用的底座；在丝杆及丝杆螺帽和导轨副的限位作用下沿Z轴方向上上下运动的升降座；第一机械臂，其以与Z轴平行的X轴为转动中心能够转动的安装在所述升降座上；Y轴盖子，被安装在第一机械臂上，支承Y轴减速装置一轴和Y轴减速装置二轴，且具有供Y轴伺服电机轴、Y轴减速装置一轴和Y轴减速装置二轴贯穿的通孔；第二机械臂，其以与X轴平行的Y轴为转动中心能够转动的安装在所述第一机械臂上；作业主轴，其以与Y轴平行的R轴为转动中心能够转动的安装在上述第二机械臂上；R轴盖子，被安装在第二机械臂上，支承作业主轴，且具有供所述作业主轴贯穿的通孔；
[0008]所述底座包括竖直平行设置的前竖直板、后竖直板，以及分别连接设置于前竖直板和后竖直板顶部和底部的顶板和底板，所述丝杆的下端与安装在底座轴承固定板中的第一角接触球轴承配合，所述底座轴承固定板固定在底板上，所述丝杆的上端通过联轴器与安装在顶板上的Z轴伺服电机相连接，所述丝杆上段还设置有通过轴承固定板固定在后竖直板内侧上段的第三角接触球轴承，所述升降座与升降座连接板相连接，所述丝杆螺帽通过螺帽固定板与升降座连接板固定连接；所述导轨副包括两竖直固定在轴承固定板和底座轴承固定板之间的导轨以及固定在升降座连接板上且与导轨滑动配合的滑块；
[0009]X轴伺服电机与X轴谐波减速器的输入端相连接，且通过第二螺钉固定第一机械臂上，所述X轴谐波减速器的输出端通过第一螺钉与升降座相连接，从而带动第一机械臂以及第一机械臂上的部件绕X轴转动；
[0010]Y轴伺服电机固定在Y轴盖子上，所述Y轴盖子安装在第一机械臂上，Y轴伺服电机与Y轴一级主动带轮相连接，Y轴一级主动带轮与设置在Y轴减速装置二轴上的Y轴一级从动带轮通过同步带驱动连接，设置在Y轴减速装置二轴上的Y轴二级主动带轮与设置在Y轴减速装置一轴上Y轴二级从动带轮通过同步带驱动连接，设置在Y轴减速装置一轴上的Y轴三级主动带轮与设置在关节轴上的三级从动带轮通过同步带驱动连接，从而带动第二机械臂和第二机械臂上的部件绕Y轴转动，所述Y轴减速装置一轴及Y轴减速装置二轴分别通过第一深沟球轴承和第二深沟球轴承平行设置在第一机械臂和Y轴盖子之间；
[0011]关节轴下段与装在第一机械臂中的第二角接触球轴承通过轴肩配合，所述关节轴与第二角接触球轴承采用过盈配合，所述第一机械臂上的安装孔与第二角接触球轴承采用过渡配合，所述第一机械臂安装孔的下部有一轴承挡板通过第三螺钉与第一机械臂紧密固定连接，所述第一机械臂安装孔的上部有一轴承套盖与第一机械臂紧密固定连接，所述第二机械臂和Y轴三级从动带轮通过第一平键与关节轴连接，用于传递扭矩，所述关节轴的上部通过第二平键与第二机械臂固定连接，同时关节轴顶端安装有圆螺母，所述Y轴三级从动带轮与第二机械臂之间的关节轴上设置有套筒用于第二机械臂的轴向定位；
[0012]所述R轴盖子与第二机械臂固定连接，所述R轴伺服电机通过电机架固定在第二机械臂上，所述作业主轴与分别安装在R轴盖子和第二机械臂中的第三深沟球轴承和第四深沟球轴承相配合，R轴伺服电机与R轴主动带轮驱动连接，R轴主动带轮通过同步带与固连在作业主轴上段的R轴从动带轮驱动连接，从而带动作业主轴和作业主轴上的部件沿R轴转动。
[0013]进一步地,所述Y轴三级主动带轮、Y轴二级从动带轮、Y轴二级主动带轮、Y轴三级从动带轮、R轴主动带轮、R轴从动带轮、Y轴一级从动带轮、Y轴一级主动带轮均采用圆弧齿同步带轮，相比较于梯型齿同步带轮和T型同步带轮的方形齿，圆弧齿同步带轮能够满足大功率的传动，其传动功率比梯型齿和T型齿大3— 5倍。
[0014]进一步地，所述升降座连接板上设置有同步移动的挡板，所述底座的后竖直板上固定有与所述挡板相配合的行程开关，自动限制升降座上下移动时的行程范围，预防过载。
[0015]进一步地，所述导轨上对称设置有四个与导轨滑动配合的滑块，大大提高了升降座和升降座上其它部件上下运动的平稳性，同时也提高了平面关节机器人的定位精度。
[0016]进一步地,所述X轴谐波减速器的减速比为50:1 ;所述Y轴一级主动带轮和Y轴一级从动带轮的减速比为4:1，Y轴二级主动带轮和Y轴二级从动带轮的减速比为3:1，Y轴三级主动带轮和Y轴三级从动带轮的减速比为4:1 ;所述R轴从动带轮和R轴主动带轮的减速比为4:1。
[0017]进一步地，所述丝杆和丝杆螺帽的螺纹之间设置有滚珠，形成滚珠丝杆副，滚珠丝杠副是利用滚珠运动，所以启动力矩极小，不会出现滑动运动那样的爬行现象，能保证实现精确的微进给。
[0018]进一步地，所述第二机械臂上设置有用于安装及调节电机架与作业主轴相对位置的长圆通孔，方便通过移动电机架来调节同步带的张紧度。
[0019]进一步地，所述Y轴盖子侧面设置有长圆通孔，所述Y轴盖子内侧设置有通过螺栓固定在长圆通孔上的同步带靠轮，所述同步带靠轮包括靠轮架、固定在靠轮架上的靠轮轴、内圈固定在靠轮轴且外圈设置有弹性挡圈的靠轮轴承，通过移动同步带靠轮，可方便实现对各个同步带轮的张紧度调节，杜绝安装过程中的松弛现象以及在运动过程中产生的振动和噪声。
[0020]进一步地,所述Y轴三级从动带轮、R轴从动带轮、Y轴一级从动带轮、Y轴二级从动带轮上均设置有用于减少自重的若干圆