一种混联型机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于工业自动化设备技术领域，特别涉及一种混联型机器人。
【背景技术】
[0002]目前，在企业转型升级和“机器换人”大背景下，工业机器人作为制造装备行业中较为主要的关键装备而被广泛研宄。在我国金属加工等行业中广泛采用的传统桁架机器人普遍使用直角坐标结构，虽然其直线运动空间较大，但是末端运动不够灵活，很难进入特定的、狭小的空间进行取件、搬运、切割等动作。而且，传统多关节机器人还存在着工作空间拓展成本较高，空间布局较为困难等问题。为此，结合传统的桁架机器人与关节机器人各自优点，开发线性+关节的混联型机器人，可满足上述特定应用，以达到提高生产效率，降低成本的目的。
[0003]现有的直角坐标机器人主要存在以下不足:较多采用4个自由度，很少有实现6个自由度的结构。因此其动作简单，末端不够灵活，较难到达特定的应用空间，完成狭小空间内的取出任务或者复杂轨迹要求的动作。而现有的多关节机器人虽然动作灵活但对于工作空间大的应用，这种机器人无法满足，并且其价格较高。
[0004]在中国专利公布号为:CN103707292A的文献中公开了一种基于XYZ直角坐标关节和姿态腕的6自由度工业机器人，包括直角坐标关节和姿态腕，其中，直角坐标关节实现三个方向的移动自由度，姿态腕实现三个旋转自由度。该工业机器人虽然具有6自由度，但是结构复杂，灵活不够。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种具有6自由度、直线运动范围广、末端动作灵活、性价比高的混联型机器人，特别适用于金属加工上下料、激光切割等具有特定应用空间动作要求的使用场合。
[0006]本实用新型是这样实现的，提供一种混联型机器人，包括水平直线运动部、上下垂直运动部以及关节运动部，上下垂直运动部安装在水平直线运动部上，水平直线运动部带动上下垂直运动部以及关节运动部作横向水平运动，关节运动部连接于上下垂直运动部的末端，上下垂直运动部带动关节运动部作上下竖直运动；关节运动部主要包括第一中空箱体、三轴伺服电机、三轴RV减速机、四轴伺服电机、四轴RV减速机、四轴输出法兰、连接轴、第二中空箱体、五轴伺服电机、第一同步带传动组件、第一谐波减速器、第三中空箱体、六轴伺服电机、第二同步带传动组件、轴线相互垂直的锥齿轮传动组件、第二谐波减速器以及六轴输出法兰，三轴伺服电机安装在第一中空箱体内部，三轴RV减速机则固定在第一中空箱体外部，三轴伺服电机的电机轴连接到三轴RV减速机的轴输入端，三轴RV减速机输出端连接于上下垂直运动部上，通过三轴伺服电机的旋转带动整个关节运动部沿着三轴RV减速机输出端轴线作摆转运动；四轴伺服电机同样安装在第一中空箱体内部，其电机轴与四轴RV减速机输入端连接在一起，四轴输出法兰连接在四轴RV减速机的输出轴上，并通过连接轴连接第二中空箱体；通过四轴伺服电机以及四轴RV减速机带动连接轴及其上的部件沿着四轴RV减速机的输出轴轴线作回转运动；五轴伺服电机固定安装在第二中空箱体的内部，五轴伺服电机通过第一同步带传动组件与第一谐波减速器的输入轴联接，而第一谐波减速器的输出端又固定联接着第三中空箱体；通过五轴伺服电机最终传动第一谐波减速器，使得连接在其上面的第三中空箱体作回转运动；六轴伺服电机同样安装在第二中空箱体内部，并通过第二同步带传动组件与轴线相互垂直的锥齿轮传动组件联接，锥齿轮传动组件深入到第三中空箱体内部；锥齿轮传动组件的另一端与第二谐波减速器的输入端联接，六轴输出法兰作为最终的输出端固定在第二谐波减速器的输出端上，六轴伺服电机运转，通过第二同步带传动组件以及锥齿轮传动组件配合带动六轴输出法兰作回转运动。
[0007]进一步地，第一同步带传动组件包括第一主动同步带轮、第一同步带以及第一被动同步带轮，第一主动同步带轮通过键连接于五轴伺服电机的电机轴上，并与第一同步带以及第一被动同步带轮组成带传动连接，第一被动同步带轮又固定连接在第一谐波减速器的输入轴上；锥齿轮传动组件包括第一锥齿轮轴以及第二锥齿轮轴；第二同步带传动组件包括第二主动同步带轮、第二同步带以及第二被动同步带轮，第二主动同步带轮通过键连接于六轴伺服电机的电机轴上，并与第二同步带以及第二被动同步带轮组成带传动连接，第二被动同步带轮又固定连接在第一锥齿轮轴的前端上。
[0008]进一步地，关节运动部还包括若干轴承、套筒、锁紧法兰以及罩板，套筒固定在第三中空箱体上，若干轴承则安装在套筒内部两端，用来支撑第一锥齿轮轴，第一锥齿轮轴同时与第二被动同步带轮采用键连接的方式进行传动，并深入第三中空箱体内部；第二锥齿轮轴同样布置在第三中空箱体内部，第二锥齿轮轴末端采用花键连接着锁紧法兰，锁紧法兰与固定在第三中空箱体上的第二谐波减速器的输入端采用螺钉连接。
[0009]进一步地，水平直线运动部主要包括横行梁、上横行滑板、侧横行滑板、若干横行滑块、横行线轨、第一伺服电机、第一减速机、横行斜齿轮、横行齿条、横行拖链、警告灯以及横行梁支架，横行线轨分别平行安装在横行梁的顶面和侧面，横行齿条同样安装在横行梁的顶面上且与横行线轨平行布置，第一伺服电机连同第一减速机一起安装在上横行滑板上，上横行滑板又与侧横行滑板相互垂直固定连接在一起，在上横行滑板以及侧横行滑板上分别固定有若干横行滑块，若干横行滑块分别与横行线轨配合；第一伺服电机通过第一减速机带动横行斜齿轮转动，横行斜齿轮与横行齿条配合带动由上横行滑板和侧横行滑板组成的整体以及其上安装的零部件一起作横向直线运动。
[0010]进一步地，上下垂直运动部主要包括第二伺服电机、第二减速机、减速机法兰、手臂梁滑块固定板、手臂梁、若干滑块、手臂直线导轨、手臂斜齿轮、手臂斜齿条以及关节支架板，第二伺服电机固定连接第二减速机，第二减速机通过减速机法兰安装在手臂梁滑块固定板上，手臂直线导轨以及手臂斜齿条相互平行地设置在手臂梁的内侧面上，手臂直线导轨嵌入到若干滑块中，手臂斜齿轮安装在第二减速机的输出轴上，并与手臂斜齿条进行配合传动，在手臂梁的末端固定安装有关节支架板，用来连接下面的关节运动部；第二伺服电机作为动力输出源驱动第二减速机，再通过手臂斜齿轮以及手臂斜齿条带动手臂梁以及关节运动部一起沿着手臂直线导轨的长度方向作上下直线运动。
[0011]进一步地，上下垂直运动部还包括油壶，油壶用来给若干滑块注油。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的混联型机器人，提供一种6自由度混联型机器人，不仅具有传统直角坐标机器人大跨度工作区间，而且具有关节型工业机器人结构灵活、高柔性特点，同时具备较高的性价比，以此来满足特定应用空间的任务动作。本实用新型具有4个关节轴，因而使得机器人末端运动更加地灵活，通用性更高、实用性和可操作性更强，应用范围更加地广泛。
[0013]本实用新型具有以下特点:
[0014]1、兼具大工作空间与更高的末端灵活性，能够适应大部分金属加工上下料、取件、搬运、激光切割等任务。
[0015]2、性价比高。大部分零件采用钣金件或者结构件，具有高度的结构模块化与标准化。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型一较佳实施例的立体示意图；
[0017]图2为图1中水平直线运动部的立体示意图；
[0018]图3为图1中上下垂直运动部的立体示意图；
[0019]图4为图1中关节运动部的平面示意图；
[0020]图5为图4中A-A剖面示意图；
[0021]图6为图5中M部放大示意图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0023]请参照图1所示，本实用新型混联型机器人的较佳实施例，包括水平直线运动部1、上下垂直运动部2以及关节运动部3。上下垂直运动部2安装在水平直线运动部I上，水平直线运动部I带动上下垂直运动部2以及关节运动部3作横向水平运动，关节运动部3连接于上下垂直运动部2的末端，上下垂直运动部2带动关节运动部3作上下竖直运动。水平直线运动部I和上下垂直运动部2实现机器人两个相互垂直方向的平移自由度，关节运动部3实现机器人的四个旋转自由度。
[0024]请同时参照图1以及图2所示，水平直线运动部I主要包括横行梁1-1、上横行滑板1-2、侧横行滑板1-3、若干横行滑块1-4、横行线轨1-5、第一伺服电机1-6、第一减速机1-7、横行斜齿轮1-8、横行齿条1-9以及横行梁支架(图中未给出)。横行梁1-1固定于横行梁支架上。横行线轨1-5分别平行安装在横行梁1-1的顶面和侧面，横行齿条1-9同样安装在横行梁1-1的顶面上且与横行线轨1-5平行布置。第一伺服电机1-6连同第一减速机1-7 一起安装在上横行滑板1-2上，上横行滑板1-2又与侧横行滑板1-3相互垂直固定连接在一起，在上横行滑板1-2以及侧横行滑板1-3上分别固定有若干横行滑块1-4。若干横行滑块1-4分别与横行线轨1-5配合。运动时，第一伺服电机1-6通过第一减速机1-7带动横行斜齿轮1-8转动，横行斜齿轮1-8与横行齿条1-9配合带动由上横行滑板1-2和侧横行滑板1-3组成的整体以及上面安装的零部件一起作横向直线运动。
[0025]请同时参照图1以及图3所示，上下垂直运动部2主要包括第二伺服电机2-1、第二减速机2-2、减速机法兰2-3、手臂梁滑块固定板2-4、手臂梁2-5、若干滑块2-6、手臂直线导轨2-7、手臂斜齿轮2-8、手臂斜齿条2-9、关节支架板2-10以及油壶2_11。第二伺服电机2-1固定连接第二减速机2-2，第二减速机2-2通过减速机法兰2-3安装在手臂梁滑块固定板2-4上。手臂直线导轨2-7以及手臂斜齿条2-9相互平行地设置在手臂梁2-5的内侧面上，手臂直线导轨2-7嵌入到若干滑块2-6中。手臂斜齿轮2-8采用键连接安装在第二减速机2-2的输出轴上，并与手臂斜齿条2-9进行配合传动。在手臂梁2-5的末端固定安装有关节支架板2-10，用来连接下面的关节