械臂(23)，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(14)上；作业主轴(25)，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(23)上；R轴盖子(26)，被安装在第二机械臂(23)上，支承作业主轴(25)，且具有供所述作业主轴(25)贯穿的通孔； 所述底座(3)包括竖直平行设置的前竖直板(48)、后竖直板(49)，以及分别连接设置于前竖直板(48)和后竖直板(49)顶部和底部的顶板(47)和底板(54)，所述丝杆(6)的下端与安装在底座轴承固定板(4)中的第一角接触球轴承(2)配合，所述底座轴承固定板(4)固定在底板(54)上，所述丝杆(6)的上端通过联轴器(44)与安装在顶板(47)上的Z轴伺服电机(46 )相连接，所述丝杆(6 )上段还设置有通过轴承固定板(43 )固定在后竖直板(49 )内侧上段的第三角接触球轴承(45)，所述升降座(9)与升降座连接板(7)相连接，所述丝杆螺帽(I)通过螺帽固定板(5)与升降座连接板(7)固定连接；所述导轨副包括两竖直固定在轴承固定板43和底座轴承固定板(4)之间的导轨(51)以及固定在升降座连接板(7)上且与导轨(51)滑动配合的滑块(50)； X轴伺服电机(42)与X轴谐波减速器(10)的输入端相连接，且通过第二螺钉(11)固定第一机械臂(14)上，所述X轴谐波减速器(10)的输出端通过第一螺钉(8)与升降座(13)相连接，从而带动第一机械臂(14)以及第一机械臂(14)上的部件绕X轴转动； Y轴伺服电机(41)固定在Y轴盖子(37)上，所述Y轴盖子(37)安装在第一机械臂(14)上，Y轴伺服电机(41)与Y轴一级主动带轮(40)相连接，Y轴一级主动带轮(40)与设置在Y轴减速装置二轴(36)上的Y轴一级从动带轮(34)通过同步带驱动连接，设置在Y轴减速装置二轴(36)上的Y轴二级主动带轮(35)与设置在Y轴减速装置一轴(38)上Y轴二级从动带轮(39)通过同步带驱动连接，设置在Y轴减速装置一轴(38)上的Y轴三级主动带轮(12)与设置在关节轴(20)上的三级从动带轮(22)通过同步带驱动连接，从而带动第二机械臂(23)和第二机械臂(23)上的部件绕Y轴转动，所述Y轴减速装置一轴(38)及Y轴减速装置二轴(36)分别通过第一深沟球轴承(13)和第二深沟球轴承(15)平行设置在第一机械臂(14)和Y轴盖子(37)之间； 关节轴(20)下段与装在第一机械臂(14)中的第二角接触球轴承(18)通过轴肩配合，所述关节轴(20)与第二角接触球轴承(18)采用过盈配合，所述第一机械臂(14)上的安装孔与第二角接触球轴承(18)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(19)通过第三螺钉(16)与第一机械臂(14)紧密固定连接，所述第一机械臂(14)安装孔的上部有一轴承套盖(17)与第一机械臂(14)紧密固定连接，所述第二机械臂(23)和Y轴三级从动带轮(22)通过第一平键(21)与关节轴(20)连接，用于传递扭矩，所述关节轴(20)的上部通过第二平键(33)与第二机械臂(23)固定连接，同时关节轴(20)顶端安装有圆螺母，所述Y轴三级从动带轮(22 )与第二机械臂(23 )之间的关节轴(20 )上设置有套筒32用于第二机械臂(23)的轴向定位； 所述R轴盖子(26)与第二机械臂(23)固定连接，所述R轴伺服电机(31)通过电机架30固定在第二机械臂(23)上，所述作业主轴(25)与分别安装在R轴盖子(26)和第二机械臂(23)中的第三深沟球轴承(28)和第四深沟球轴承(24)相配合，R轴伺服电机(31)与R轴主动带轮(29 )驱动连接，R轴主动带轮(29 )通过同步带与固连在作业主轴(25 )上段的R轴从动带轮(27)驱动连接，从而带动作业主轴(25)和作业主轴(25)上的部件沿R轴转动。
2.根据权利要求1所述的新型四自由度平面关节机器人结构，其特征在于:所述Y轴三级主动带轮(12)、Y轴二级从动带轮(39)、Y轴二级主动带轮(35)、Y轴三级从动带轮(22)、R轴主动带轮(29)、R轴从动带轮(27)、Y轴一级从动带轮(34)、Y轴一级主动带轮(40)均采用圆弧齿同步带轮。
3.根据权利要求1所述的新型四自由度平面关节机器人结构，其特征在于:所述升降座连接板(7)上设置有同步移动的挡板(52)，所述底座(3)的后竖直板(49)上固定有与所述挡板(52)相配合的行程开关(53)。
4.根据权利要求1所述的新型四自由度平面关节机器人结构，其特征在于:所述X轴谐波减速器(10)的减速比为50:1 ;所述Y轴一级主动带轮(40)和Y轴一级从动带轮(34)的减速比为4:1，Y轴二级主动带轮(35)和Y轴二级从动带轮(39)的减速比为3:1，Y轴三级主动带轮(12)和Y轴三级从动带轮(22)的减速比为4:1 ;所述R轴从动带轮(27)和R轴主动带轮(29)的减速比为4:1。
5.根据权利要求1所述的新型四自由度平面关节机器人结构，其特征在于:所述导轨(51)上对称设置有四个与导轨(51)滑动配合的滑块(50)。
6.根据权利要求1所述的新型四自由度平面关节机器人结构，其特征在于:所述丝杆(6)和丝杆螺帽(I)的螺纹之间设置有滚珠，形成滚珠丝杆副。
7.根据权利要求1所述的新型四自由度平面关节机器人结构，其特征在于:所述第二机械臂(23)上设置有用于安装及调节电机架(30)与作业主轴(25)相对位置的长圆通孔。
8.根据权利要求1或7所述的新型四自由度平面关节机器人结构，其特征在于:所述Y轴盖子(37)侧面设置有长圆通孔，所述Y轴盖子(37)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(55)、固定在靠轮架(55)上的靠轮轴(56)、内圈固定在靠轮轴(56 )上且外圈设置有弹性挡圈(58 )的靠轮轴承(57 )。
9.根据权利要求1所述的新型四自由度平面关节机器人结构，其特征在于:所述Y轴三级从动带轮(22)、R轴从动带轮(27)、Y轴一级从动带轮(34)、Y轴二级从动带轮(39)上均设置有用于减少自重的若干圆形通孔。
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型四自由度平面关节机器人结构，包括底座，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。本实用新型所提供的新型四自由度平面关节机器人结构简单、成本低、具有较大的作业空间及较高的作业精度。
【IPC分类】B25J17-02, B25J9-08, B25J5-02
【公开号】CN204277999
【申请号】CN201420704379
【发明人】王念峰, 郑超超, 刘景辉, 张宪民
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月21日