一种无减速器四轴SCARA机械臂的制作方法

本申请提出一种无减速器四轴scara机械臂，具体涉及机械臂制造技术领域。

背景技术：

现在四轴scara机械臂技术大多采用小力矩电机输入轴动力带动减速器，然后由减速器带动输出轴实现机械臂运作，现今各种减速器存在着制造复杂装配精度高，减速器一旦发生故障普通厂家难以排除，另外，在四轴scara机械臂的z轴上通常设置有可以实现上下运作的丝杆，丝杆运行带动在丝杆上动连接的机械臂组件运行，让减速器和电机一起在丝杆上上下运作以达到机械臂需要的运行高度。

公开号为cn108312132a的一种多关节机械臂国家专利，包括底座，所述底座的顶部安装有竖直设置的安装筒，安装筒的内壁活动安装有丝杆，丝杆上螺纹连接有螺纹套，螺纹套的一侧固定有连接块，连接块的一端延伸至安装筒的外部并固定有安装座，安装腔的内底壁安装有旋转气缸，旋转气缸的输出轴朝下设置并延伸至安装座的下方，旋转气缸的输出轴下端固定有水平设置的第一节活动臂，第一节活动臂远离安装座的一端内部安装有减速电机，减速电机的输出轴朝下设置并固定有第二节活动臂，第二节活动臂的底面通过螺栓固定有水平设置的电动滑台，电动滑台的滑动端安装有调节筒，调节筒上安装有夹持装置。上述机械臂采用丝杆调节连接块的高度，采用丝杆存在运作噪音高，制造安装复杂的缺点。

技术实现要素：

针对现有机械臂技术中存在的缺点，本申请要解决的技术问题在于提供了一种无减速器四轴scara机械臂，包括有底座、x轴关节、y轴关节、r轴关节、z轴关节和输出轴，所述的r轴关节包括有r轴扭力电机，其特征在于，本申请还包括有支撑座，所述支撑座连接固定有上固定座、下固定座和方形滑槽，所述的支撑座固定在y轴关节具有的后臂上，所述的下固定座支撑输出轴，所述输出轴穿出上固定座，所述的输出轴上部设置有键槽，所述的r轴关节和z轴关节设置在上固定座和下固定座之间，所述的r轴关节和z轴关节设置在输出轴上，所述的方形滑槽具有垂直设置的滚动滑轨。

上述r轴关节还具有转轴，所述r轴扭力电机具有r轴电机端盖、r轴电机下端盖和r轴电机定子组件，所述r轴电机定子组件的上部设置r轴电机端盖，所述r轴电机定子组件的下部设置r轴电机下端盖，所述的r轴电机端盖、r轴电机下端盖和r轴电机定子组件固定在支撑座上，所述的转轴固定穿设在r轴扭力电机内部，所述的转轴具有穿过输出轴的通孔，所述转轴通孔上具有方向键，所述转轴的方向键设置在输出轴上部的键槽上，所述r轴电机定子组件与r轴电机端盖之间设置有r轴电机码盘，所述r轴电机码盘与转轴连接固定，所述的r轴电机读头固定在支撑座和/或固定在r轴扭力电机上，

上述z轴关节包括有z轴关节直线电机、直线光栅和轴承座，所述z轴关节直线电机具有直线电机定子和直线电机磁瓦，所述的直线电机定子固定在支撑座上，所述的直线电机磁瓦套设在输出轴上，轴承座具有轴套、读头、轴承和连接轴，所述轴承座套设在输出轴上，所述轴承座具有的轴承和连接轴用以固定轴承座的运作位置，所述轴承座的轴承与方形滑槽的滚动滑轨匹配，所述的读头读取直线光栅，所述的直线光栅垂直固定在支撑座上，

对于x轴扭力电机、y轴扭力电机和r轴扭力电机的设置的线速度是0.01到0.5m/s，对于z轴关节的设置的角速度是1到500rad/s。

进一步地，所述x轴关节具有的前臂固定在底座上，所述的x轴关节包括有x轴扭力电机，所述y轴关节具有的后臂固定在x轴关节的前臂上，所述的y轴关节包括有y轴扭力电机。

上述上固定座固定在支撑座的上部，所述的下固定座固定在后臂的下部，所述的输出轴穿出上固定座和下固定座，所述的输出轴穿过后臂。

上述x轴扭力电机为无减速器设置，所述底座与前臂之间有十字交叉轴承支撑，所述的y轴关节的转动动力为y轴扭力电机，所述y轴扭力电机为减速器设置，所述前臂的另一端与后臂的连接端设置有十字交叉轴承，所述的r轴扭力电机为无减速器设置。

上述所述的r轴关节安装在输出轴的上部，所述的z轴关节安装在输出轴的下部，进一步将所述的支撑座为金属材质。

具体在所述的轴承座的轴套内部具有轴承套。所述的方形滑槽用螺钉固定在支撑座上。

进一步的，所述轴承座的轴承还设置有与轴承连接的连接轴，所述的连接轴将轴承座与连接轴连成一体，所述轴承座的轴承设置有数个。

相对于现有技术，本申请的有益效果是：本申请的利用直线电机作为机械臂上下活动的z轴动力源，有效实现了机械臂末端轴旋转运动，x轴关节y轴关节r轴关节采用无减速器电机，直接用电机扭矩带动的机械臂，选取大力矩、超低转速电机配合直线电机一起运行。本发明与传统减速器机械臂相比，结构简单，安装维修方便，避免了因减速器间接造成的故障，本发明的机械臂具有概念新，设计灵活的特点，具有较高的发展空间。

附图说明

图1是本申请一种无减速器四轴scara机械臂的结构图；

图2是本申请一种无减速器四轴scara机械臂的示意图；

图3是本申请一种无减速器四轴scara机械臂的r轴关节和z轴关节示意图；

图4是本申请一种无减速器四轴scara机械臂的r轴关节示意图；

图5是本申请一种无减速器四轴scara机械臂的z轴关节爆炸示意图；

图6是本申请一种无减速器四轴scara机械臂z轴关节的轴承座爆炸图。

结合附图在其上标记以下附图标记：1.底座；2.x轴关节；21.x轴扭力电机；22.前臂；3.y轴关节；31.y轴扭力电机；32.后臂；5.支撑座；51.上固定座；52.下固定座；53.方形滑槽；54.滚动滑轨；6.输出轴；61.键槽；7.r轴关节；71.r轴扭力电机；72.r轴电机端盖；73.r轴电机读头；74.r轴电机下端盖；75.r轴电机定子组件；76.r轴电机码盘；77.转轴；78.方向键；8.z轴关节；81.z轴关节直线电机；82.直线电机定子；83.直线电机磁瓦；84.直线光栅；9.轴承座；91.轴套；92.读头；93.轴承；94.连接轴；95.轴承套。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的优选实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围做出更为清楚明确的界定。

在图1图2，本发明是一种无减速器四轴scara机械臂，包括有底座1、x轴关节2、y轴关节3、r轴关节7和z轴关节8，x轴关节2固定在底座1上，y轴关节3固定在x轴关节2上，还具有,所述的x轴扭力电机21、y轴扭力电机31、r轴扭力电机71和z轴关节直线电机81，所述的x轴关节2包括有x轴扭力电机21、所述的y轴关节3包括有y轴扭力电机31，本申请还包括有支撑座5，所述支撑座5连接有上固定座51、下固定座52和方形滑槽53，所述的支撑座5固定在y轴关节3具有的后臂32上，所述的上固定座51固定在支撑座5的上部，所述的下固定座52固定在后臂32的下部，上述上固定座51和下固定座52设置有输出轴6，所述的输出轴6穿出上固定座51和下固定座52，输出轴6穿过后臂32，所述的下固定座52支撑输出轴6，所述输出轴6穿出上固定座51，输出轴6下部设置的较细端穿过下固定座52，输出轴6上设置的较粗部分则被下固定座52所支撑，所述的输出轴6上部设置有键槽61。所述的r轴关节7和z轴关节8设置在上固定座51和下固定座52之间，所述的r轴关节7和z轴关节8设置在输出轴6上,本申请的x轴扭力电机21、y轴扭力电机31和r轴扭力电机71的线速度是0.01到0.5m/s，z轴关节电机81的角速度是1到500rad/s，上述电机的超低速运行使得机械臂各个电机满足机械传动的要求。

所述x轴关节2的转动动力为大扭力x轴扭力电机21，x轴扭力电机21为无减速器设置，底座1与前臂22之间有十字交叉轴承支撑。y轴关节3的转动动力为y轴扭力电机31，y轴扭力电机31也没有减速器设置，前臂22的另一端与后臂32的连接端设置有十字交叉轴承。

所述的支撑座5是r轴关节7和z轴关节的固定基座，所述支撑座5的上固定座51和下固定座52之间安装有机械臂圆周运作的r轴关节7和机械臂上下运作的z轴关节8，所述的r轴关节7安装在输出轴6的上部，所述的z轴关节8安装在输出轴6的下部，保持输出轴6一直在上固定座51和下固定座52之间移动与旋转。

在图3图4中，本申请的r轴关节7具有r轴扭力电机71和转轴77，r轴扭力电机71具有r轴电机端盖72、r轴电机下端盖74和r轴电机定子组件75，所述的r轴电机定子组件75的上部设置r轴电机端盖72，下部设置r轴电机下端盖74，所述的r轴电机端盖72、r轴电机下端盖74和r轴电机定子组件75固定在支撑座5上，所述的转轴77固定穿设在r轴扭力电机71内部，所述的转轴77具有穿过输出轴6的通孔，输出轴6穿过转轴77中心且带润滑性，转轴77通孔上具有方向键78，所述转轴77的方向键78设置在输出轴6上部的键槽61上，起到径向固定作用，r轴扭力电机71运行带动转轴77，方向键78再带动输出轴6。再有，r轴电机定子组件75与r轴电机端盖72之间设置有r轴电机码盘76，所述r轴电机码盘76与转轴77连接固定，所述与r轴电机码盘76匹配的有r轴电机读头73，所述的r轴电机读头73固定在支撑座5(或者固定在r轴扭力电机71)上，r轴关节7实现机械臂的轴向运作。

当输出轴6轴向移动时，输出轴6在转轴77里面上下滑动而不影响r轴电机码盘76的径向追踪，而当输出轴6做径向转动的时候，键槽61带动转轴77与r轴电机码盘76转动，则r轴电机读头73追踪到r轴电机码盘76刻度，实现r轴的精确旋转动作。

在图3图5中，本申请的z轴关节8具有z轴关节直线电机81、直线光栅84和轴承座9，z轴关节直线电机81具有直线电机定子82和直线电机磁瓦83，所述的直线电机定子82固定在支撑座5上，所述的直线电机磁瓦83套设在输出轴6上，直线电机定子82与直线电机磁瓦83相匹配，直线电机磁瓦83在直线电机定子82上运行，z轴关节直线电机81实现机械臂的上下运作。

在图3图5图6中，本申请的z轴关节8的z轴关节直线电机81运行时需要记录运行数据，需要设置一个上下运转的数据读取，所述的直线光栅84具有垂直设置的直线光栅84，直线光栅84垂直固定在金属材质的支撑座5上，轴承座9的轴套91内部具有轴承套95，轴承座9套设在输出轴6上。轴承座9具有轴套91、读头92、轴承93和连接轴94，所述的轴套91用于将轴承座9套设在输出轴6上，所述的读头92与直线光栅84相匹配，所述的读头92读取直线光栅84，所述的读头92在z轴关节直线电机81上下运作下读取直线光栅84的数据，直线光栅84对应起来实时反馈z轴关节直线电机81上下活动信号。轴承座9具有的轴承93和连接轴94用以固定轴承座9的运作位置，所述的方形滑槽具有垂直设置的53滚动滑轨54，所述的轴承座9的轴承93与方形滑槽53滚动滑轨54匹配，轴承93被限定在方形滑槽53形成精密直线运动上下运作限位，所述的方形滑槽53用螺钉固定在支撑座5上，上述轴承座9的轴承93设置有数个，所述的轴承93还设置有与轴承93连接的连接轴94，所述的连接轴94将轴承座9与连接轴94连成一体。

当输出轴6只是转动时，z轴关节8的检测读头92与直线光栅84不运动，不产生z轴信号；输出轴6轴向运动的时候则会带动检测读头92读取z轴数据，而直线光栅84就起到让读头92不发生转动，只做轴向跟踪。

以上所述仅为本申请的优选实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。