四轴机器人的制作方法

1.本实用新型涉及机器人技术领域，特别是涉及一种四轴机器人。


背景技术：

2.随着自动化、智能化技术的发展，机器人在工业、餐饮等领域有着非常广泛的应用。其中，四轴机器人具有体积小、动作灵活等优势，在搬运、加工、装配等场合起到非常重要的作用。然而，传统的四轴机器人的摆臂活动范围较小，有效行程较短，导致四轴机器人的作业范围较小。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述问题，提供一种四轴机器人，该四轴机器人结构紧凑、占用空间小、动作灵活，且摆臂的活动范围更大，有效行程更长，能够有效拓展四轴机器人的作业范围，适用性更好。
4.一种四轴机器人，包括：
5.第一摆臂组件，包括第一摆臂和设于所述第一摆臂一端的执行驱动件，所述执行驱动件用于与执行器连接；
6.第二摆臂组件，连接于所述第一摆臂的另一端，所述第二摆臂组件用于驱动所述第一摆臂在xy平面内旋转；
7.升降组件，与所述第二摆臂组件连接，所述升降组件用于驱动所述第二摆臂组件沿z轴升降；以及
8.旋转组件，与所述升降组件连接，所述旋转组件用于驱动所述升降组件绕z轴旋转。
9.上述四轴机器人通过在第一摆臂的一端设置执行驱动件，通过执行驱动件可带动执行器运动，通过第二摆臂组件能够驱动第一摆臂在xy平面内旋转，通过升降组件能够驱动第二摆臂组件沿z轴进行升降运动，通过旋转组件能够驱动升降组件绕z轴自转，如此，使得四轴机器人具备四轴功能，能够带动执行器在三维空间内完成相应的动作。该四轴机器人整体结构紧凑、占用空间小、动作灵活。并且第一摆臂与第二摆臂组件连接，使得第一摆臂的臂长能够沿水平方向得到有效拓展，第一摆臂能够在第二摆臂组件的驱动下旋转，同时由于升降组件能够绕z轴自转，在相同的空间下，可使第一摆臂的活动范围更大，有效行程更长，从而能够使得四轴机器人具有更大的作业范围，适用性更好。
10.在其中一个实施例中，所述旋转组件包括第一旋转动力件和第一传动单元，所述第一旋转动力件与所述升降组件沿水平方向并排布置，所述第一旋转动力件通过所述第一传动单元与所述升降组件连接。
11.在其中一个实施例中，所述第一传动单元包括第一主同步轮、第一从同步轮和第一同步带，所述第一主同步轮与所述第一从同步轮间隔布置，所述第一同步带绕设于所述第一主同步轮和所述第一从同步轮的外围，所述第一旋转动力件的旋转输出轴与所述第一
主同步轮连接，所述升降组件与所述第一从同步轮连接。
12.在其中一个实施例中，所述升降组件包括支架、升降驱动件和升降传动单元，所述支架与所述旋转组件连接，所述升降驱动件和所述升降传动单元均安装于所述支架，所述升降驱动件通过所述升降传动单元与所述第二摆臂组件连接。
13.在其中一个实施例中，所述第二摆臂组件包括第二摆臂、第二旋转动力件和第二传动单元，所述第二旋转动力件和所述第二传动单元均安装于所述第二摆臂，所述第二旋转动力件通过所述第二传动单元与所述第一摆臂连接。
14.在其中一个实施例中，所述第二传动单元包括第二主同步轮、第二从同步轮和第二同步带，所述第二主同步轮与所述第二从同步轮间隔布置，所述第二同步带绕设于所述第二主同步轮和所述第二从同步轮的外围，所述第二旋转动力件的旋转输出轴与所述第二主同步轮连接，所述第二从同步轮与所述第一摆臂连接。
15.在其中一个实施例中，所述第二传动单元还包括轴承和连接轴，所述轴承安装于所述第二摆臂，所述连接轴穿接于所述轴承内，所述第二从同步轮和所述第一摆臂分别连接于所述连接轴的两端。
16.在其中一个实施例中，所述连接轴呈中空设置，所述第二摆臂对应所述连接轴的端部设有过线架，所述过线架上设有导电滑环。
17.在其中一个实施例中，所述执行驱动件采用无刷电机，所述无刷电机设有供所述执行器安装的安装孔。
18.在其中一个实施例中，所述四轴机器人还包括底座组件，所述旋转组件安装于所述底座组件。
附图说明
19.构成本申请的一部分的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。
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型一实施例的四轴机器人的结构示意图；
22.图2为图1中的四轴机器人省去外壳后的结构示意图；
23.图3为图1中的四轴机器人的剖面结构示意图；
24.图4为图3中a处的局部放大示意图。
具体实施方式
25.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
26.请参阅图1和图2，本实用新型一实施例提供的四轴机器人包括第一摆臂组件10、第二摆臂组件20、升降组件30和旋转组件40。其中，第一摆臂组件10包括第一摆臂11和设于第一摆臂11一端的执行驱动件12，执行驱动件12用于与执行器70连接；第二摆臂组件20连接于第一摆臂11的另一端，第二摆臂组件20用于驱动第一摆臂11在xy平面内旋转；升降组件30连接于第二摆臂组件20远离第一摆臂11的一端，升降组件30用于驱动第二摆臂组件20沿z轴升降；旋转组件40与升降组件30连接，旋转组件40用于驱动升降组件30绕z轴旋转。
27.具体地，如图1所示，建立空间直角坐标系，其中，x轴方向与y轴方向所组成的平面为xy平面，z轴方向与xy平面相垂直或者存在一定的倾斜角度。例如，在本实施例中，xy平面为水平面，z轴方向为竖直方向。其中，第一摆臂组件10和第二摆臂组件20均沿水平方向延伸，升降组件30沿竖直方向延伸，旋转组件40与升降组件30的底部连接，整体结构紧凑、占用空间小。第一摆臂组件10通过执行驱动件12与执行器70连接，执行驱动件12能够驱动执行器70进行相应的运动。例如，在本实施例中，执行驱动件12具体可为用于驱动执行器70绕z轴进行旋转的旋转电机。可选地，执行驱动件12采用无刷电机，无刷电机上设有供执行器70安装的安装孔。采用无刷电机带动执行器70进行旋转运动，相较于其他驱动方式而言，结构更为简单，且旋转精度更高，使得四轴机器人的重复定位精度更高。其中，执行器70具体可根据实际情况配置为不同类型的夹具或者其他执行部件。
28.上述四轴机器人通过在第一摆臂11的一端设置执行驱动件12，通过执行驱动件12可带动执行器70运动，通过第二摆臂组件20能够驱动第一摆臂11在xy平面内旋转，通过升降组件30能够驱动第二摆臂组件20沿z轴进行升降运动，通过旋转组件40能够驱动升降组件30绕z轴自转，如此，使得四轴机器人具备四轴功能，能够带动执行器70在三维空间内完成相应的动作。该四轴机器人整体结构紧凑、占用空间小、动作灵活。并且第一摆臂11与第二摆臂组件20连接，使得第一摆臂11的臂长能够沿水平方向得到有效拓展，第一摆臂11能够在第二摆臂组件20的驱动下旋转，同时由于升降组件30能够绕z轴自转，在相同的空间下，可使第一摆臂11的活动范围更大，有效行程更长，从而能够有效拓展四轴机器人的作业范围，适用性更好。
29.进一步地，如图2所示，在本实施例中，旋转组件40包括第一旋转动力件41和第一传动单元，第一旋转动力件41与升降组件30沿水平方向并排布置，第一旋转动力件41通过第一传动单元与升降组件30连接。如此，可避免将第一旋转动力件41与升降组件30沿z轴直接相连，能够有效降低四轴机器人的整体高度，从而能够很好地适用于一些安装高度有限的场合。其中，第一传动单元包括但不限于采用齿轮传动结构、同步带轮传动结构等。
30.进一步地，在本实施例中，第一传动单元包括第一主同步轮42、第一从同步轮43和第一同步带44，第一主同步轮42与第一从同步轮43间隔布置，第一同步带44绕设于第一主同步轮42和第一从同步轮43的外围，第一旋转动力件41的旋转输出轴与第一主同步轮42连接，升降组件30与第一从同步轮43连接。具体地，当四轴机器人接收到升降组件30绕z轴旋转的信号后，第一旋转动力件41启动，第一旋转动力件41驱动第一主同步轮42转动，第一主同步轮42通过第一同步带44将动力传递至第一从同步轮43，以使第一从同步轮43转动，进而第一从同步轮43带动升降组件30旋转，整体结构紧凑，传动可靠。
31.进一步地，在本实施例中，升降组件30包括支架31、升降驱动件32和升降传动单元33，支架31与旋转组件40连接，升降驱动件32和升降传动单元33均安装于支架31，升降驱动
件32通过升降传动单元33与第二摆臂组件20连接。具体地，如图2所示，支架31沿竖向延伸，支架31的底部固定于旋转组件40的第一从同步轮43的顶面。升降传动单元33安装于支架31的一侧，升降驱动件32通过安装座34固定于支架31的顶部，升降驱动件32与升降传动单元33连接，升降传动单元33与第二摆臂组件20连接。当四轴机器人接收到沿z轴升降信号后，升降驱动件32启动，升降驱动件32驱动升降传动单元33运动，进而可带动第二摆臂组件20沿z轴升降。
32.其中，升降传动单元33包括但不限于采用丝杆螺母传动结构或者齿轮齿条传动结构等。例如，在本实施例中，升降传动单元33为丝杆螺母副组成的线性模组，结构简单，且具有较高的传动精度。具体地，支架31包括沿竖向相对设置的顶板和底板，以及连接于顶板和低板之间的侧板，升降传动单元33包括竖向延伸的丝杆，以及套设于丝杆上的螺母，丝杆的两端分别与顶板和底板可转动连接，升降驱动件32与丝杆的一端连接以驱动丝杆转动，第二摆臂组件20的一端与螺母连接。可选地，支架31还安装有沿竖向延伸的直线导轨，第二摆臂组件20与直线导轨滑动连接，可进一步提升第二摆臂组件20的升降稳定性。
33.进一步地，在本实施例中，第二摆臂组件20包括第二摆臂21、第二旋转动力件22和第二传动单元，第二旋转动力件22和第二传动单元均安装于第二摆臂21，第二旋转动力件22通过第二传动单元与第一摆臂11连接。第二旋转动力件22将旋转动力经由第二传动单元传递至第一摆臂11，从而可实现第一摆臂11的旋转运动。其中，第二传动单元包括但不限于采用齿轮传动结构、同步带轮传动结构等。
34.进一步地，请结合图2和图3，在本实施例中，第二传动单元包括第二主同步轮23、第二从同步轮24和第二同步带25，第二主同步轮23与第二从同步轮24间隔布置，第二同步带25绕设于第二主同步轮23和第二从同步轮24的外围，第二旋转动力件22的旋转输出轴与第二主同步轮23连接，第二从同步轮24与第一摆臂11连接。具体地，当四轴机器人接收到第一摆臂11绕xy平面旋转的信号后，第二旋转动力件22启动，第二旋转动力件22驱动第二主同步轮23转动，第二主同步轮23通过第二同步带25将动力传递至第二从同步轮24，以使第二从同步轮24转动，进而第二从同步轮24带动第一摆臂11旋转，整体结构紧凑，传动可靠。
35.进一步地，如图4所示，在本实施例中，第二传动单元还包括轴承26和连接轴27，轴承26安装于第二摆臂21，连接轴27穿接于轴承26内，第二从同步轮24和第一摆臂11分别连接于连接轴27的两端。通过设置轴承26，能够使得第一摆臂11的转动更为平稳。可选地，轴承26可采用交叉滚子轴承26，具有较高的刚度，同时还能够保证较高的旋转精度。
36.进一步地，在本实施例中，连接轴27呈中空设置，第二摆臂21对应连接轴27的端部设有过线架28，过线架28上设有导电滑环29。具体地，第一摆臂11包括臂骨架111和盖板112，臂骨架111与盖板112围合形成有供执行驱动件12的线路容置的空腔，执行驱动件12的线路穿过连接轴27后可通过导电滑环29与控制电路进行连接，从而能够避免外部走线，防止发生线路缠绕。
37.在上述实施例中，第一旋转动力件41、第二旋转动力件22和升降驱动件32包括但不限于采用电机、气缸等。可选地，第一旋转动力件41、第二旋转动力件22和升降驱动件32均采用步进电机加驱动器，如此，能够在运动精度影响不大的前提下，极大地降低生产成本。
38.请参照图1和图2，在上述实施例的基础上，四轴机器人还包括底座组件50，旋转组
件40安装于底座组件50。通过底座组件50能够将四轴机器人平稳地放置于工作台上。具体地，在本实施例中，底座组件50包括座本体51和设置于座本体51上的安装板52，旋转组件40的第一传动单元固定于安装板52上，第一旋转动力件41通过安装架45固定于安装板52上。
39.进一步地，四轴机器人还包括外壳60，外壳60罩设于升降组件30和第二旋转动力件22的外围，外壳60的侧部设有可供第二摆臂21升降的避让口。通过设置外壳60能够对升降组件30和第二旋转动力件22起到很好的防护作用，同时还能够提升四轴机器人的整体外观效果。
40.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
41.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
42.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，因此不能理解为对本实用新型的限制。
43.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
44.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
45.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
46.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。