一种运动平稳且能延长减速器寿命的水平关节机器人的制作方法

本实用新型涉及工业机器人技术领域，特别是一种运动平稳且能延长减速器寿命的水平关节机器人。

背景技术：

水平关节机器人是一种圆柱坐标型的工业机器人，它依靠两个旋转关节完成x-y平面内的快速定位，依靠一个直线移动关节和一个旋转关节实现在z方向的升降和旋转运动。这一结构特性使得水平关节机器人擅长用执行机构在水平面上从一点快速移动物体至另一点。因此，水平关节机器人广泛的应用于自动化装配生产线。

然而，现有水平关节机器人还存在着如下不足，有待进行改进：

1、目前水平关节机器人的管线布置一般采用外部走线和内部走线两种方式，对于内部走线，采用中空减速器使线缆穿过，成本较高；对于外部走线，线缆穿过软管，软管接头固定在机器人本体上，这样的结构同样缺点明显，因为线缆是固定的，同时扭转位置和关节旋转轴线不同轴，关节运动会带动线缆运动，导致线缆产生较大扭转从而可使缆芯导体产生断裂，加快了电缆的损耗，缩短了线缆的使用寿命，同时线缆的扭力反过来影响机器人的运动，降低机器人的运动平稳性和精度、运行可靠性。

2、通常水平关节机器人的设计，对于第一机械臂，其首端下端面和减速器直连，首端上端面悬空，第一关节承载了水平关节机器人最大的负载，造成第一关节减速器受力不均，影响了减速器使用寿命。同时，由于第一机械臂的首端上端面悬空，当其下端面的减速器有磨损出现时，将影响第一机械臂的水平平稳运动，降低机器人的运动平稳性和精度、运行可靠性。

3、对于第二机械臂，通常采用三个关节电机集成一起的设置，这样的设置造成第二机械臂内部空间过于拥挤，同时体积大、质量大，出现所谓“头重脚轻”的情况，对其动力学性能影响较大。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种运动平稳且能延长减速器寿命的水平关节机器人，该运动平稳且能延长减速器寿命的水平关节机器人能避免线缆扭转对机器人运动平稳性和精度的影响，同时能延长减速器的使用寿命，进而使机器人平稳可靠运行。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种运动平稳且能延长减速器寿命的水平关节机器人，包括底座、第一机械臂、第二机械臂、第一关节驱动装置、第二关节驱动装置和线缆软管。

第一关节驱动装置和第二关节驱动装置的轴线相平行。

线缆软管用于驱动线缆布设，线缆软管的两端各设置一个能自由转动的活动转座，一个活动转座同轴设置在第一关节驱动装置的上方，另一个活动转座同轴设置在第二关节驱动装置的上方。

第一关节驱动装置安装在底座中，用于驱动第一机械臂的水平旋转。第一关节驱动装置包括第一关节旋转电机和第一关节减速器。第一关节减速器的输入端与第一关节旋转电机的输出端连接，第一关节减速器的输出轴上从下至上依次套设有第一机械臂的首端和回转支承。

第二关节驱动装置用于驱动第二机械臂的水平旋转。

第二关节驱动装置安装在第一机械臂的末端。

第二关节驱动装置包括第二关节旋转电机和第二关节减速器。第二关节减速器的输入端与第二关节旋转电机的输出端连接，第二关节减速器的输出轴上从下至上依次套设有第二机械臂的首端和回转支承。

底座上安装有底座罩壳，第二机械臂上安装有第二机械臂罩壳。线缆软管的两个活动转座分别安装在底座罩壳和第二机械臂罩壳上。

还包括主轴、主轴旋转电机和主轴升降电机，主轴旋转电机和主轴升降电机均安装在第二机械臂和第二机械臂罩壳围合形成的安装腔内。其中，主轴旋转电机用于驱动主轴的轴线旋转，主轴升降电机用于驱动主轴的轴向升降。

主轴的底部设置有丝杆花键组件。

第一关节减速器和第二关节减速器均为谐波减速器。

第一关节减速器和第二关节减速器的输出轴均为中空结构，能用于线缆布设。

本实用新型具有如下有益效果：

1、将电缆扭转位置和第一二关节驱动装置、第二关节驱动装置同轴，同时设置活动转座，减小了关节运动对线缆产生扭转力的影响，提升了水平关节机器人的运动平稳性和精度。

2、在第一机械臂上端设置回转支承，改善了第一关节减速器的受力状况，提升了减速器的使用寿命。

3、将第二关节旋转电机设置在第一机械臂上，减轻了第二机械臂的重量，第二机械臂结构更加紧凑，运动灵活性大大提升，提高了水平关节机器人的动力学性能，同时大大降低了对线缆的柔性性能要求。

附图说明

图1是本实用新型一种运动平稳且能延长减速器寿命的水平关节机器人的结构示意图。

其中有：1.底座；2.第一机械臂；3.第二机械臂；4.底座罩壳；5.第二机械臂罩壳；6.第一关节旋转电机；7.第一关节减速器；8.第二关节减速器；9.第二关节减速器；10.主轴旋转电机；11.主轴升降电机；12.同步带；13.同步带轮；14.丝杆花键组件；15.回转支承；16.线缆软管；17.活动转座；18.主轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种运动平稳且能延长减速器寿命的水平关节机器人，包括底座1、第一机械臂2、第二机械臂3、线缆软管6、主轴18、第一关节驱动装置、第二关节驱动装置、主轴旋转电机10和主轴升降电机11。

底座，用于水平关节机器人的安装固定，底座顶部罩设有底座罩壳4。

第一关节驱动装置和第二关节驱动装置的轴线分别与主轴相平行。

第一关节驱动装置安装在底座中，用于驱动第一机械臂的水平旋转。第一关节驱动装置包括第一关节旋转电机6和第一关节减速器7。第一关节减速器的输入端与第一关节旋转电机的输出端连接，第一关节减速器的输出轴上从下至上依次套设有第一机械臂的首端和回转支承15。

也即，第一机械臂首端的下端面与第一关节减速器相接触，承担第一机械臂和第二机械臂的重量；第一机械臂首端的上端面与回转支承相接触，回转支承的外圈安装在底座中。回转支承的设置，改善了第一关节减速器的受力状况，提升了第一关节减速器的使用寿命。

第一机械臂的末端优选设置有中空腔，用于安装第二关节驱动装置。本申请将第二关节旋转电机设置在第一机械臂上，减轻了第二机械臂的重量，第二机械臂结构更加紧凑，运动灵活性大大提升，提高了水平关节机器人的动力学性能，同时大大降低了对线缆的柔性性能要求。

第二关节驱动装置用于驱动第二机械臂的水平旋转，其包括第二关节旋转电机8和第二关节减速器9。第二关节减速器的输入端与第二关节旋转电机的输出端连接，第二关节减速器的输出轴上优选从下至上依次套设有第二机械臂的首端和回转支承。此处的回转支承可以根据需要进行设置。

上述第一关节减速器和第二关节减速器均优选为谐波减速器。

进一步，第一关节减速器和第二关节减速器的输出轴均优选为中空结构，能用于线缆布设。

第二机械臂上安装有第二机械臂罩壳5，主轴旋转电机和主轴升降电机均安装在第二机械臂和第二机械臂罩壳围合形成的安装腔内。其中，主轴旋转电机用于驱动主轴的轴线旋转，主轴升降电机用于驱动主轴的轴向升降。

进一步，主轴旋转电机和主轴升降电机均优选通过对应的同步带轮13和同步带12与主轴相连接。

主轴，安装在第二机械臂的末端，主轴的底部优选设置有丝杆花键组件14，用于安装机械手或测量杆件等。

线缆软管用于驱动线缆布设，线缆软管的两端各设置一个能自由转动的活动转座。

一个活动转座同轴设置在第一关节驱动装置的上方，优选安装在底座罩壳上；另一个活动转座同轴设置在第二关节驱动装置的上方，优选安装在第二机械臂罩壳上。

活动转座为现有技术，包括能相互转动的内圈和外圈，其中内圈同轴套设在线缆软管的两端，内圈与线缆软管间为紧配合或过盈配合等；外圈与底座罩壳或第二机械臂罩壳优选螺纹连接。

本申请中，将电缆扭转位置和第一二关节驱动装置、第二关节驱动装置同轴，同时活动转座的设置，减小了关节运动对线缆产生扭转力的影响，提升了水平关节机器人的运动平稳性和精度。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。