机器人连接臂及具有其的机器人的制作方法

本实用新型涉及智能制造领域，具体而言，涉及一种机器人连接臂及具有其的机器人。

背景技术：

随着工业自动化的普及应用，机械手的使用已经越来越广泛，涉及到各行各业。SCARA机器人为高速高、精度平面关节机器人。如图1至图3所示，传统的SCARA机器人的末端结构在小臂1上设有滚珠丝杠花键轴4、电机2a、电机2b、行星减速器5、同步带轮6、同步带7，且小臂1上设有用于固定滚珠丝杠花键轴4、电机2a和电机2b的电机丝杠支座3。机器人末端结构通过电机2c和减速器结构固定在机器人大臂上，电机2c驱动机器人末端结构在水平面内做旋转运动，末端结构整体质量会影响电机2c的使用性能。

末端结构的重量对机器人整体性能影响很大。图2至图4b所示的小臂1和电机丝杠支座3本身重量为重要影响因素。另外小臂1上的电机2、同步带轮6、同步带7、行星减速器5、滚珠丝杠花键轴4等结构布局对机器人整体运行的性能也会有影响。

如图2和图3所示的电机丝杠支座3为一个整体结构，结构复杂，加工不便，重量大，且丝杠螺母8和花键螺母9安装距离大，导致滚珠丝杠花键轴4的丝杠轴的长度增加，小臂1的末端整体结构增大，使末端整体的重心偏向滚珠丝杠花键轴4的丝杠轴，增大了图1中电机2c的输出力矩，使得小臂1的运动不平稳，从而降低整体性能。

针对上述问题，授权公告号为CN 206036162U的中国专利公开了一种丝杠安装座及具有其的机器人，具体地，在上述文件中为了解决现有机器人用于对电机、滚珠丝杠花键进行支撑的安装支座难以加工的问题，在连接臂上设置有支撑管体和支撑管体相连接的连接板。

但是，上述结构不能减轻小臂结构的末端重量，导致机器人的小臂在运动过程中出现不平稳的情况。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种机器人连接臂及具有其的机器人，以解决现有技术中连接臂结构末端重量重的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种机器人连接臂，包括：臂体；第一支撑杆，第一端设置在臂体上，机器人的第一电机通过与第一支撑杆的第二端连接而固定在臂体上；第二支撑杆，第一端设置在臂体上，第二支撑杆与第一支撑杆位于臂体的同侧，机器人的升降件通过与第二支撑杆的第二端连接而固定在臂体上。

进一步地，机器人连接臂还包括：第三支撑杆，第一端设置在臂体上，第三支撑杆与第一支撑杆位于臂体的同侧，第三支撑杆位于第一支撑杆和第二支撑杆之间，机器人的第二电机通过与第三支撑杆的第二端连接而固定在臂体上。

进一步地，第一支撑杆、第二支撑杆及第三支撑杆与臂体为一体成型结构。

进一步地，第三支撑杆的高度高于第一支撑杆的高度。

进一步地，第二支撑杆的高度高于第一支撑杆的高度。

进一步地，第一支撑杆为多个，多个第一支撑杆的中心的连线限定出一个矩形；和/或第二支撑杆为多个，多个第二支撑杆的中心的连线限定出一个矩形。

进一步地，第一支撑杆的横截面为正方形，正方形的边长a满足：8mm＜a＜10mm.

进一步地，第一支撑杆的高度b1满足：30mm≤b1≤40mm。

进一步地，升降件包括升降轴、第一螺母以及第二螺母，第一螺母通过第二支撑杆固定在臂体上。

进一步地，臂体上设置有安装通孔，第二螺母安装在安装通孔内。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种机器人，包括机器人连接臂，所述机器人连接臂为上述的机器人连接臂。

应用本实用新型的技术方案，第一支撑杆的第一端设置在臂体上，机器人的第一电机通过与第一支撑杆的第二端连接而固定在臂体上。第二支撑杆的第一端设置在臂体上，第二支撑杆与第一支撑杆位于臂体的同侧，机器人的升降件通过与第二支撑杆的第二端连接而固定在臂体上。在本申请中，通过上述的第一支撑杆和第二支撑杆代替了现有技术中的电机丝杠支座，第一支撑杆和第二支撑杆质量更轻，这样减轻了臂体结构的末端重量，因此本申请的技术方案有效地解决了机器人连接臂结构末端重量重的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术的机器人的整体结构示意图；

图2示出了图1的机器人的小臂和末端结构的结构示意图；

图3示出了图1的机器人的小臂的结构示意图；

图4a和图4b示出了图1的机器人的电机丝杠支撑座的立体结构示意图；

图5示出了根据本实用新型的机器人连接臂的实施例的结构示意图；

图6示出了图5的机器人连接臂与第一电机、第二电机以及升降件配合结构示意图；

图7示出了图6的机器人连接臂与第一电机、第二电机以及升降件配合结构的剖视示意图；以及

图8示出了图6的机器人连接臂与第一电机、第二电机以及升降件配合结构的另一位置的剖视示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、小臂；2a、电机；2b、电机；2c、电机；3、电机丝杠支座；4、滚珠丝杠花键轴；5、行星减速器；6、同步带轮；7、同步带；8、丝杠螺母；9、花键螺母；10、臂体；11、安装通孔；100、第一电机；20、第一支撑杆；200、升降件；210、升降轴；220、第一螺母；230、第二螺母；30、第二支撑杆；300、第二电机；40、第三支撑杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图5至图7所示，本实施例的机器人连接臂包括：臂体10、第一支撑杆20和第二支撑杆30。其中，第一支撑杆20的第一端设置在臂体10上，机器人的第一电机100通过与第一支撑杆20的第二端连接而固定在臂体10上。第二支撑杆30的第一端设置在臂体10上，第二支撑杆30与第一支撑杆20位于臂体10的同侧，机器人的升降件200通过与第二支撑杆30的第二端连接而固定在臂体10上。

应用本实施例的技术方案，机器人的第一电机100通过与第一支撑杆20的第二端连接而固定在臂体10上。第二支撑杆30与第一支撑杆20位于臂体10的同侧，机器人的升降件200通过与第二支撑杆30的第二端连接而固定在臂体10上。在本实施例中，通过上述的第一支撑杆20和第二支撑杆30代替了现有技术中的电机丝杠支座，第一支撑杆20和第二支撑杆30质量更轻，这样减轻了臂体10结构的末端重量，本实施例的技术方案有效地解决了机器人连接臂结构末端重量重的问题。

如图5至图7所示，在本实施例中，机器人连接臂还包括第三支撑杆40。第三支撑杆40的第一端设置在臂体10上，第三支撑杆40与第一支撑杆20位于臂体10的同侧，第三支撑杆40位于第一支撑杆20和第二支撑杆30之间，机器人的第二电机300通过与第三支撑杆40的第二端连接而固定在臂体10上。在本实施例中，第三支撑杆40用于固定第二电机300。第三支撑杆40的质量也很轻，因此，第一支撑杆20、第三支撑杆40和第二支撑杆30共同代替了现有技术中的电机丝杠支座，实现了对第一电机100、第二电机300以及升降件200的固定。此外，相对于现有技术中的电机丝杠支座，第一支撑杆20和第三支撑杆40使得第一电机100和第二电机300的固定位置更靠近机器人连接臂的旋转中心，也就是图7的左端。因此，本实施例的技术方案在解决机器人连接臂结构末端重量重问题的情况下，还能够使得末端结构的整体重心向该机器人连接臂的旋转中心偏移，这样能够减少电机带动臂体10转动的输出力矩，可以提高机器人整体性能。

如图6所示，第一支撑杆20、第二支撑杆30及第三支撑杆40与臂体10为一体成型结构。上述结构加工简单，容易实现。优选地，可以采用铸造的方式制造臂体10、第一支撑杆20、第二支撑杆30及第三支撑杆40。

需要说明的是，本申请中的第一、第二和第三支撑杆的横截面可以根据需要进行选择，可以是矩形、方形、圆形等。第一、第二和第三支撑杆可以为实心结构也可以为空心结构。

如图5和图6所示，第一电机100通过电机板与第一支撑杆20连接。同时，与第一电机100配合的同步带轮位于电机板的下方。第二电机300通过电机板与第三支撑杆40连接。同时，与第二电机300配合的同步带轮位于电机板的下方。在本实施例中，第三支撑杆40的高度b2高于第一支撑杆20的高度b1。上述结构使得与第一电机100配合的同步带轮和与第二电机300配合的同步带轮处于不同的高度，进而与上述两个同步带轮配合的两个传动带处于不同的高度，进而不会在传动时发生干涉。优选地，b2＝b1+16mm。

如图5和图6所示，为了便于传动，在本实施例中，第二支撑杆30的高度b3高于第一支撑杆20的高度b1。优选地，b3-b1≥3mm。

如图5和图6所示，第一支撑杆20为多个，多个第一支撑杆20的中心的连线限定出一个矩形。第二支撑杆30为多个，多个第二支撑杆30的中心的连线限定出一个矩形。在本实施例中，第一支撑杆20为四个，四个第一支撑杆20的中心的连线限制出一个矩形，第二支撑杆30为四个，四个第二支撑杆30的中心的连线限定出一个矩形，这样使得第一支撑杆20和第二支撑杆30能够更好地承受所支撑结构的重量，并且，所承受结构的重量能够处在中心位置，提高了结构的稳定性。

在图中未示出的其他实施例中，多个第一支撑杆的中心的连线也可以限定出其他形状，如圆形、梯形、平行四边形等形状。多个第二支撑杆的中心的连线也可以限定出其他形状，如圆形、梯形、平行四边形等形状。第一支撑杆和第二支撑杆的数量可以为一个、两个、三个或者五个以上。

在本实施例中，如图5和图6所示，第一支撑杆20的横截面为正方形，正方形的边长a满足：8mm＜a＜10mm。第一支撑杆20的高度b1满足：30mm≤b1≤40mm。上述尺寸能够较好地兼顾稳定性及重量。

如图5、图7和图8所示，升降件200包括升降轴210、第一螺母220以及第二螺母230，第一螺母220通过第二支撑杆30固定在臂体10上。第一螺母220可以直接与第二支撑杆30连接，或者通过螺母安装板与第二支撑杆30连接。在本实施例中，升降轴210为滚珠丝杠花键轴，第一螺母220为丝杠螺母，第二螺母230为花键螺母。

在本实施例中，本领域的技术人员可以知道，在第一电机100和/或第二电机300同时作用的情况下，升降轴210能够在第一螺母220和第二螺母230内可以实现直线运动、转动运动或者螺旋运动。

如图6所示，臂体10上设置有安装通孔11，第二螺母230安装在安装通孔11内。上述结构使得第二螺母230能够直接安装在臂体10上。优选地，安装通孔11为圆孔。

如图5所示，在本实施例中，机器人连接臂包括臂体10、第一支撑杆20、第二支撑杆30、第三支撑杆40和安装通孔11。该结构将原有的一体式电机丝杠支座简化成12根方形支撑杆件，用来支撑第一电机100、第一螺母220和第二电机300。第一电机100及其行星减速器、安装板和同步带轮固定在第一支撑杆20上。第二电机300及其安装板、同步带轮固定在第三支撑杆40上。第一螺母220、升降轴210的的同步带轮、第一螺母220的安装板固定在第二支撑杆30上。第二螺母230固定在臂体10上，具体在安装通孔11内。该机器人连接臂结构可以整体铸造，解决电机丝杠支座难以加工的问题，同时大大减少了电机丝杠支座的重量，减少末端整体结构质量。

本申请还提供了一种机器人，该机器人包括上述的机器人连接臂。连接臂的臂体结构的末端重量轻，本实施例的技术方案有效地解决了机器人连接臂结构末端重量重的问题。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。