专利名称：一种工业机器人的制作方法
技术领域：
本发明属自动化机械领域，涉及一种工业机器人。
背景技术：
随着生产自动化水平的不断提高和工业机器人的广泛应用，各种不同机械结构形式的工业机器人应运而生，如ABB、FANUC、Μ0Τ0ΜΑΝ等，国内也有一些产品化的机器人诞生， 但还没有形成能够产业化的产品。常见的串联机器人受结构及传动方式所限，所能实现的空间作业轨迹具有很大的局限性而且工作稳定性较低。
发明内容
本发明目的在于克服串联机器人作业死角、传动误差较大等问题，提供了一种作业可靠性较高、传动方式更为稳定且能实现任意作业轨迹的工业机器人。本发明的目的是通过以下措施实现的
一种工业机器人，包括底座、大臂、小臂、小臂支架，所述大臂与底座转动连接，所述小臂支架一端固定连接在小臂后部且另一端与大臂顶端转动连接，其特征在于所述小臂包括小臂壳体、第一电机、第二电机、第三电机、第一传动链、第二传动链、主轴、主轴第一外套、主轴第二外套、第一公转支架、第二公转支架、第一轴承座、第二轴、第二轴承座、第二俯仰支架、输出轴、输出轴承座、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第五锥齿轮，所述第一电机、第二电机及第三电机安装于小臂壳体后端，所述主轴与第三电机轴固定连接，所述主轴第二外套通过轴承套接于主轴，所述主轴第一外套通过轴承套接于主轴第二外套，所述第二电机通过第二传动链与主轴第二外套传动连接，所述第一电机通过第一传动链与第一外套传动连接；所述第一公转支架一端与主轴第一外套固定连接，另一端与第一轴承座固定连接，所述第三轴通过轴承安装在所述第一轴承座内，所述第四锥齿轮与第三轴固定连接；
所述第二公转支架一端与所述主轴第一外套固定连接，另一端与所述第二轴承座连接；所述第二轴通过轴承安装于第二轴承座内且一端与所述第三锥齿轮固定连接，所述第二锥齿轮与主轴第二外套固定连接且与第三锥齿轮啮合，所述第二轴通过轴承安装于第二轴承座内，第二轴一端与所述第三锥齿轮固定连接且另一端与第二俯仰支架固定连接；所述第二俯仰支架同与输出轴承座固定连接；
所述第一锥齿轮与主轴固定连接且与第四锥齿轮啮合，所述输出轴通过轴承安装在输出轴承座内且与第五锥齿轮固定连接，所述第五锥齿轮与所述第四锥齿轮啮合。所述工业机器人，其进一步设计，特征在于所述大臂包括大臂座、第四电机、第五电机、主承杆、随动杆、俯仰杆、第四轴、第五轴、第六轴、滑动销、滑槽杆，所述第四电机安装在所述大臂座左侧壁上，所述第六轴安装在大臂座右侧壁上且与第四电机轴同轴；所述第五电机安装在大臂座右侧壁上，所述主承杆一端与第四电机轴固定连接，另一端通过轴承与第四轴连接；所述小臂支架与所述第四轴固定连接，所述随动杆下端通过轴承套接于第六轴，所述随动杆上端通过轴承套接于第五轴。所述工业机器人，其进一步设计，特征在于所述滑槽杆一端与第六轴固定连接且另一端开设有一滑槽，所述滑动杆通过滑槽与滑槽杆滑动连接；所述俯仰杆一端与滑动杆固定连接且另一端与第六电机轴固定连接。所述工业机器人，其进一步设计，特征在于所述底座包括第六电机、第三传动链， 所述第六电机通过第三传动链与所述大臂座传动连接。所述工业机器人，其进一步设计，特征在于所述小臂支架包括左支架、右支架，所述左支架及右支架分别于所述第四轴及第五轴固定连接。所述第一轴承座上还装有第一轴，第一轴与所述第三轴同轴安装，所述第一轴上还固定连接有第一俯仰支架，所述第一俯仰支架另一端与输出轴承座固定连接且与所述第二俯仰支架关于所述输出轴对称。本发明的有益效果
1)本发明主要以齿轮进行传动，能保证传动精确。2)小臂的三个驱动电机安装与小臂后端，在主要作业场景下，小臂重心落于底盘， 结构较为稳定。3)自由度较高，可以实现任意轨迹，能适应不同作业场合。4)各电机的传动机构结构紧凑却又相互独立运作，作业可靠性较高。
图1为工业机器人主体结构主视图； 图2为工业机器人主体结构侧视图3为小臂内部结构图； 图4为工业机器人传动关系示意图中，1第一电机、2第二电机、3第三电机、4第一直齿轮、5第二直齿轮、6第三直齿轮、 7第四直齿轮、8主轴、9主轴第一外套、10主轴第二外套、11第一公转支架、12第二公转支架、13第二轴承座、14第二锥齿轮、15第一轴、16第一轴承座、17第二轴、18第二俯仰支架、 19第三锥齿轮、20第五锥齿轮、21第一锥齿轮、22第三轴、23输出轴承座、M输出轴、25第一俯仰支架、26第四锥齿轮、27、小臂、27小臂壳体、观大臂、四底座、30第六电机、31小臂支架、32第五轴、33滑槽杆、34随动杆、35俯仰杆、36大臂座、37第六轴、38第五电机、39第四电机、40主承杆、41第四轴、31a右支架、31b左支架。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的描述
如图广图4所示，本发明的工业机器人，包括底座四、大臂观、小臂27、小臂支架31， 其特征在于大臂28与底座四转动连接，小臂支架31 —端固定连接在小臂27后部，另一端与大臂观顶端转动连接；小臂27包括小臂壳体27a、第一电机1、第二电机2、第三电机3、 第一直齿轮4、第二直齿轮5、第三直齿轮6、第四直齿轮7、主轴8、主轴第一外套9、主轴第二外套10、第一公转支架11、第二公转支架12、第一轴15、第一轴承座16、第二轴17、第二轴承座13、俯仰支架18、输出轴M、输出轴承座23、第一锥齿轮21、第二锥齿轮14、第三锥齿轮19、第四锥齿轮沈、第五锥齿轮20。第一电机1、第二电机2及第三电机3安装于小臂壳体27a后端，主轴8与第三电机3轴固定连接，主轴第二外套10通过轴承套接于主轴8， 主轴第一外套9通过轴承套接于主轴第二外套10，第二电机2与第一直齿轮4固定连接，第二直齿轮5与主轴第二外套10固定连接，第一直齿轮4与第二直齿轮5啮合；第一电机1 与第三直齿轮6固定连接，主轴第一外套9与第四直齿轮7固定连接，第三直齿轮6与第四直齿轮7啮合；第一公转支架11 一端与主轴第一外套9固定连接，另一端与第一轴承座16 固定连接；第一轴15和第三轴22分别通过轴承同轴安装在第一轴承座16两侧，第一轴15 与第一俯仰支架25 —端固定连接；第二公转支架12 —端与主轴第一外套9固定连接，另一端与第二轴承座13固定连接；第一俯仰支架25另一端与输出轴承座23固定连接，第一锥齿轮21与主轴8固定连接且与第四锥齿轮沈啮合，第二锥齿轮14与主轴第二外套10固定连接且与第三锥齿轮19啮合，第二轴17通过轴承安装于第二轴承座13内且一端与第三锥齿轮19固定连接，另一端与第二俯仰支架18固定连接；第二俯仰支架18与输出轴承座 23固定连接，输出轴M通过轴承安装在输出轴承座23内且与第五锥齿轮20固定连接，第五锥齿轮20与第四锥齿轮沈啮合。大臂28包括大臂座36、第四电机39、第五电机38、主承杆40、随动杆34、俯仰杆 35、第四轴41、第五轴32、第六轴37、滑动销42、滑槽杆33，第四电机39安装在大臂座36左侧壁上，第六轴37安装在大臂座36右侧壁上且与第四电机39轴同轴；第五电机38安装在大臂座36右侧壁上，主承杆40 —端与第四电机39轴固定连接，另一端通过轴承与第四轴 40连接；小臂支架31与第四轴41固定连接，随动杆34下端通过轴承套接于第六轴37，随动杆34上端通过轴承套接于第五轴32。滑槽杆33 —端与第五轴32固定连接且另一端开设有一滑槽，滑动销42通过滑槽与滑槽杆33滑动连接；俯仰杆35 —端与滑动销42固定连接且另一端与第五电机38轴固定连接。底座上安装有以电机即第六电机30、第六电机30通过齿轮与大臂座36传动连接。小臂支架31包括左支架31b、右支架31a，左支架31b及右支架31a分别于第四轴 41及第五轴32固定连接。本发明的工作过程如下
作业时，通过与本发明相配套的控制系统驱动相应电机实现小臂27末端输出轴M在作业空间的各种位置变化。当第六电机30收到驱动电流作用时转动，通过齿轮传动带动大臂观在水平面内以大臂座36为圆心转动。当第四电机39与第五电机38配合转动时，可以实现大臂观和小臂27在竖直面内以第四电机39轴心为轨迹圆心的转动，当第四电机39停止转动而第五电机38转动时，俯仰杆35带动滑动销42在滑槽杆33内滑动使得滑槽杆33转动，从而使得小臂支架31相对于大臂观发生转动，实现小臂27与大臂观之间的角度变化。当第一电机1转动时，通过第三直齿轮6和第四直齿轮7带动主轴第一外套9转动，从而第一公转支架U与第二公转支架12转动带动第一轴承座16和第二轴承座13转动，从而带动第一俯仰支架25与第二俯仰支架18转动，从而实现输出轴27以主轴8圆心为转动中心的转动。当第二电机2转动时，通过第一直齿轮4和第二直齿轮5带动主轴第二外套10转
5动，从而使得第二锥齿轮14转动带动第三锥齿轮19转动，从而使得第二轴17转动，从而使得第二俯仰支架18转动，从而使得输出轴M实现以第二轴17轴心为转动中心的转动。当第三电机3转动时，主轴8转动，使得第一锥齿轮21转动带动第四锥齿轮沈转动，从而使得第五锥齿轮20转动带动输出轴M以输出轴M为转动中心的转动。输出轴M上可连接法兰，该法兰可与一吸盘连接，本发明提供的工业机器人便可以在任意轨迹内拾取并放下相关物品。
权利要求
1.一种工业机器人，包括底座、大臂、小臂、小臂支架，所述大臂与底座转动连接，所述小臂支架一端固定连接在小臂后部且另一端与大臂顶端转动连接，其特征在于所述小臂包括小臂壳体、第一电机、第二电机、第三电机、第一传动链、第二传动链、主轴、主轴第一外套、主轴第二外套、第一公转支架、第二公转支架、第一轴承座、第二轴、第二轴承座、第二俯仰支架、输出轴、输出轴承座、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第五锥齿轮，所述第一电机、第二电机及第三电机安装于小臂壳体后端，所述主轴与第三电机轴固定连接，所述主轴第二外套通过轴承套接于主轴，所述主轴第一外套通过轴承套接于主轴第二外套，所述第二电机通过第二传动链与主轴第二外套传动连接，所述第一电机通过第一传动链与第一外套传动连接；所述第一公转支架一端与主轴第一外套固定连接，另一端与第一轴承座固定连接，所述第三轴通过轴承安装在所述第一轴承座内，所述第四锥齿轮与第三轴固定连接；所述第二公转支架一端与所述主轴第一外套固定连接，另一端与所述第二轴承座连接；所述第二轴通过轴承安装于第二轴承座内且一端与所述第三锥齿轮固定连接，所述第二锥齿轮与主轴第二外套固定连接且与第三锥齿轮啮合，所述第二轴通过轴承安装于第二轴承座内，第二轴一端与所述第三锥齿轮固定连接且另一端与第二俯仰支架固定连接；所述第二俯仰支架同与输出轴承座固定连接；所述第一锥齿轮与主轴固定连接且与第四锥齿轮啮合，所述输出轴通过轴承安装在输出轴承座内且与第五锥齿轮固定连接，所述第五锥齿轮与所述第四锥齿轮啮合。
2.根据权利要求1所述工业机器人，其特征在于所述大臂包括大臂座、第四电机、第五电机、主承杆、随动杆、俯仰杆、第四轴、第五轴、第六轴、滑动销、滑槽杆，所述第四电机安装在所述大臂座左侧壁上，所述第六轴安装在大臂座右侧壁上且与第四电机轴同轴；所述第五电机安装在大臂座右侧壁上，所述主承杆一端与第四电机轴固定连接，另一端通过轴承与第四轴连接；所述小臂支架与所述第四轴固定连接，所述随动杆下端通过轴承套接于第六轴，所述随动杆上端通过轴承套接于第五轴。
3.根据权利要求2所述工业机器人，其特征在于所述滑槽杆一端与第六轴固定连接且另一端开设有一滑槽，所述滑动杆通过滑槽与滑槽杆滑动连接；所述俯仰杆一端与滑动杆固定连接且另一端与第六电机轴固定连接。
4.根据权利要求2所述工业机器人，其特征在于所述底座包括第六电机、第三传动链，所述第六电机通过第三传动链与所述大臂座传动连接。
5.根据权力要求2所述工业机器人，其特征在于所述小臂支架包括左支架、右支架， 所述左支架及右支架分别于所述第四轴及第五轴固定连接。
6.根据权利要求1所述工业机器人，其特征在于所述第一轴承座上还装有第一轴， 所述第一轴与所述第三轴同轴安装，所述第一轴上还固定连接有第一俯仰支架，所述第一俯仰支架另一端与输出轴承座固定连接且与所述第二俯仰支架关于所述输出轴对称。
全文摘要
本发明涉及工业机械领域，尤其为一种工业机器人，包括底座、大臂、小臂、小臂支架，所述大臂与底座转动连接，所述小臂支架一端固定连接在小臂后部且另一端与大臂顶端转动连接，所述底座上安装有一电机驱动大臂在水平面内旋转，所述大臂包括第四电机、第五电机用以实现大臂与小臂整体在竖直面内相对于底座的转动以及大臂与小臂之间的转动，所述小臂包括第一电机、第二电机、第三电机，分别通过轴连接、齿轮连接最终实现输出轴在工作空间内的三种转动。本发明提供的工业机器人，通过多个关节的转动能实现任意轨迹作业，作业适应性强，且各电机传动机构之间结构紧凑且互相独立工作，结构稳定，定位精确。
文档编号B25J9/08GK102211332SQ201110117150
公开日2011年10月12日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者丁德健, 倪受东 申请人:南京工业大学