一种四轴工业机器人的制作方法

1.本发明涉及工业机器人领域，特别是涉及一种四轴工业机器人。


背景技术：

2.工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能，工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。
3.传统的平面关节型机器人scara主要采用丝杆花键轴或者丝杆轴和花键轴配合使用，来实线机器人第三关节的上下升降直线运动和第四关节的旋转运动，平面关节型机器人scara的线缆和电机都集中在机器人头部，头重脚轻不利于重物的抓取。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对四轴工业机器人重心不稳问题，提供一种四轴工业机器人。
5.一种四轴工业机器人，包括：
6.竖直设置的一轴旋转组件，所述一轴旋转组件的外壳一侧设置电气连接线接口，外壳内部设置线缆护罩，外壳底部与机器人固定架连接；
7.竖直设置的二轴升降组件，与一轴旋转组件的顶部连接，相对于所述一轴旋转组件做旋转运动，所述二轴升降组件背部设置二轴电气接线盒，二轴电气接线盒上方设置拖链；
8.水平设置的三四轴旋转组件，与二轴升降组件的前部设置的滑台模组连接，相对于所述二轴升降组件做升降运动，所述三四轴旋转组件顶部设置三轴电气接线盒，三轴电气接线盒上方设波纹管；
9.其中，外部线缆与所述电气连接线接口连接，所述电气连接线接口与第一内部线缆连接，第一内部线缆穿过线缆护罩与所述二轴电气接线盒连接，所述二轴电气接线盒与第二内部线缆连接，第二内部线缆固定于拖链并与所述三轴电气接线盒连接，所述三轴电气接线盒与第三内部线缆连接，第三内部线缆穿过波纹管与三四轴旋转组件的四轴电气接线盒连接。
10.进一步的，所述二轴升降组件包括二轴电机和二轴底座，滑台模组安装于二轴底座上，二轴电机与滑台模组连接从而驱动滑台模组内的滚珠丝杠上下移动。
11.进一步的，一轴旋转组件包括一轴减速机与一轴电机，一轴电机与一轴减速机连接，一轴减速机的输出端与二轴底座连接。
12.进一步的，一轴旋转组件包括一轴底座，一轴电机安装于一轴底座上。
13.进一步的，三四轴旋转组件(300)还包括三轴手臂、三轴减速机、四轴手臂、四轴减速机、三轴手臂上靠近滑台模组位置设置三轴电机和四轴电机，三轴手臂一端与滑台模组固定连接，三轴手臂另一端安装三轴减速机，三轴减速机连接四轴手臂，三轴电机通过同步带带动三轴减速机旋转，四轴电机通过同步带带动四轴减速机旋转。
14.进一步的，所述三四轴组件还包括三轴主动轮、三轴同步带、三轴从动轮，所述三轴主动轮、三轴从动轮固定于三轴手臂底部，所述三轴主动轮通过三轴同步带与三轴从动轮连接，所述三轴从动轮带动三轴减速机转动。
15.进一步的，所述三四轴组件还包括四轴一级主动轮、四轴一级同步带、四轴一级从动轮、四轴二级主动轮、四轴二级同步带和四轴二级从动轮，所述四轴一级主动轮、四轴一级从动轮固定于三轴手臂底部，所述四轴二级主动轮、四轴二级从动轮固定于四轴手臂底部，所述四轴一级主动轮通过四轴一级同步带与四轴一级从动轮连接，四轴一级从动轮与四轴二级主动轮固定连接，四轴二级主动轮通过四轴二级同步带与四轴二级从动轮连接，所述四轴二级从动轮带动四轴减速机转动。
16.进一步的，所述四轴一级同步带的松紧度通过四轴一级同步带张紧螺丝进行调节，四轴二级同步带通过四轴二级同步带轴承张紧结构进行调节，保证同步带处于合适的张紧度。
17.进一步的，所述四轴电气接线盒设置于四轴手臂上靠近三轴减速机一端上部。
18.进一步的，所述四轴电气接线盒包括第二气管接头、第二用户连接器、第二lan口和波纹管连接口。
19.上述四轴工业机器人，通过一轴旋转组件的电气连接线接口、线缆护罩、二轴升降组件背部设置二轴电气接线盒、拖链、三四轴旋转组件顶部设置三轴电气接线盒、四轴电气接线盒都集中于重心位置，即采用内置走线缆和气管的结构，走线与一轴旋转组件扫过的范围没有物理上的干涉，作业范围大，二轴升降组件通过电机加滑台模组的型式来实现，三轴和四轴电机布置于远离机器人末端的位置，增加了四轴工业机器人刚性和负载，四轴机器人末端重心靠后，可进一步提高末端负载能力。
附图说明
20.图1为一个实施例中四轴工业机器人结构示意图；
21.图2为一个实施例中一轴旋转组件立体图；
22.图3为一个实施例中一轴旋转组件剖视图；
23.图4为一个实施例中二轴升降组件立体图；
24.图5为一个实施例中三四轴旋转组件立体图；
25.图6为另一个实施例中三四轴旋转组件立体图；
26.图7为另一个实施例中三四轴旋转组件立体图；
27.图8为一个实施例中三轴手臂上张紧螺丝示意图；
28.图9为一个实施例中四轴手臂上张紧结构示意图；
29.图10为一个实施例中四轴一级从动轮与四轴二级主动轮连接结构剖视图。
30.附图标记：100-一轴旋转组件；110-电气连接线接口；111-重载连接器；112-第一气管接头；113-第一lan口；114-第一用户连接器；115-编码器电池组件；120-线缆护罩；130-一轴底座；140-一轴电机；150-一轴减速机；200-二轴升降组件；210-二轴底座；220-滑台模组；230-二轴电气接线盒；231-拖链；240-二轴电机；300-三四轴旋转组件；301-三轴电气接线盒；302-三轴电机；303-四轴电机；304-三轴手臂；305-四轴手臂；306-三轴减速机；3061-三轴传动衬套；3062-深沟球轴承；3063-四轴传动杆；307-四轴减速机；308-波纹管；
309-机器人法兰；310-三四轴安装件；311-三轴主动轮；312-三轴同步带；3121-三轴同步带张紧螺丝；313-三轴从动轮；314-四轴一级主动轮；315-四轴一级同步带；3151-四轴一级同步带张紧螺丝；316-四轴一级从动轮；317-四轴二级主动轮；318-四轴二级同步带；3181-四轴二级同步带轴承张紧结构；319-四轴二级从动轮；320-四轴电气接线盒；3201-第二气管接头；3202-第二用户连接器；3203-第二lan口；3204-波纹管连接口。
具体实施方式
31.为了使本领域的技术人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
33.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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技术和简化描述，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技术的限制。
34.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一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
36.如图1-图10所示，提供了一种四轴工业机器人，包括：竖直设置的一轴旋转组件100，所述一轴旋转组件100的外壳一侧设置电气连接线接口110，外壳内部设置线缆护罩120，外壳底部与机器人固定架连接；竖直设置的二轴升降组件200，与一轴旋转组件100的顶部连接，相对于所述一轴旋转组件100做旋转运动，所述二轴升降组件100背部设置二轴电气接线盒230，二轴电气接线盒230上方设置拖链231；水平设置的三四轴旋转组件300，与二轴升降组件200的前部设置的滑台模组220连接，相对于所述二轴升降组件200做升降运动，所述三轴旋转组件300顶部设置三轴电气接线盒301，三轴电气接线盒301上方设波纹管308；其中，外部线缆(未示出)与所述电气连接线接口110连接，所述电气连接线接口110与第一内部线缆(未示出)连接，第一内部线缆穿过线缆护罩120与所述二轴电气接线盒连接230，所述二轴电气接线盒230与第二内部线缆(未示出)连接，第二内部线缆固定于拖链231并与所述三轴电气接线盒301连接，所述三轴电气接线盒301与第三内部线缆(未示出)连
接，第三内部线缆穿过波纹管308与三四轴旋转组件300的四轴电气接线盒320连接。
37.其中，电气连接线接口包括重载连接器111、第一气管接头112、第一lan口113、第一用户连接器114、编码器电池组件115。所述重载连接器用于将四轴机器人的电机动力线、编码器线和各轴限位开关的信号线引出；第一用户连接器为端拾器的io端口；第一气管接口用于给端拾器提供空气源；第一lan口用于工业相机通讯和供电；编码器电池组件用于编码器供电。
38.其中，波纹管和三轴电气接线盒用于机器人线缆和气管的走线，机器人端拾器线缆、气管和工业相机的通讯和供电线路插入对应接口即可。
39.上述四轴工业机器人，通过一轴旋转组件的电气连接线接口、线缆护罩、二轴升降组件背部设置二轴电气接线盒、拖链、三四轴旋转组件顶部设置三轴电气接线盒、四轴电气接线盒都集中于重心位置，即采用内置走线缆和气管的结构，走线与一轴旋转组件扫过的范围没有物理上的干涉，作业范围大，二轴升降组件通过电机加滑台模组的型式来实现，三轴和四轴电机布置于远离机器人末端的位置，增加了四轴工业机器人刚性和负载，四轴机器人末端重心靠后，可进一步提高末端负载能力。
40.在其中一个实施例中，如图4所示，所述二轴升降组件200包括二轴电机240和二轴底座210，滑台模组220安装于二轴底座210上，二轴电机240与滑台模组220连接从而驱动滑台模组220内的滚珠丝杠上下移动。
41.其中，二轴电机240安装于二轴升降组件背部，且靠近二轴电气接线盒，以便于通过二轴电气接线盒提供的电源供电。
42.在其中一个实施例中，如图3所示，一轴旋转组件100包括一轴减速机150与一轴电机140，一轴电机140与一轴减速机150连接，一轴减速机150的输出端与二轴底座210连接。
43.其中，一轴电机140和一轴减速机150位于一轴旋转组件100的外壳内部中间。
44.在其中一个实施例中，如图2所示，所述一轴旋转组件100包括一轴底座130，一轴电机140安装于一轴底座130上。其中，一轴底座130固定于机器人固定架。具体的，一轴底座130四个角的位置设置螺钉与机器人固定架连接。
45.在其中一个实施例中，如图5所示，三四轴旋转组件300还包括三轴手臂304、三轴减速机306、四轴手臂305、四轴减速机307、三轴手臂304上靠近滑台模组220位置设置三轴电机302和四轴电机303，三轴手臂304一端与滑台模组220固定连接，三轴手臂304另一端安装三轴减速机306，三轴减速机306连接四轴手臂305，三轴电机302通过同步带带动三轴减速机306旋转，四轴电机303通过同步带带动四轴减速机307旋转。
46.其中，三轴手臂304一端通过三四轴安装件310与滑台模组220固定连接。机器人法兰309安装在四轴减速机307的输出端，四轴电机的动力通过同步带传动机构传递到四轴减速机307的输入端，最终从机器人法兰输出。
47.在其中一个实施例中，如图6所示，所述三四轴组件300还包括三轴主动轮311、三轴同步带312、三轴从动轮313，所述三轴主动轮311、三轴从动轮313固定于三轴手臂304底部，所述三轴主动轮311通过三轴同步带312与三轴从动轮313连接，所述三轴从动轮313带动三轴减速机306转动。
48.在其中一个实施例中，如图6和图7所示，所述三四轴组件300还包括四轴一级主动轮314、四轴一级同步带315、四轴一级从动轮316、四轴二级主动轮317、四轴二级同步带318
和四轴二级从动轮319，所述四轴一级主动轮314、四轴一级从动轮316固定于三轴手臂304底部，所述四轴二级主动轮317、四轴二级从动轮319固定于四轴手臂305底部，所述四轴一级主动轮314通过四轴一级同步带315与四轴一级从动轮316连接，四轴一级从动轮316与四轴二级主动轮317固定连接，四轴二级主动轮317通过四轴二级同步带318与四轴二级从动轮319连接，所述四轴二级从动轮319带动四轴减速机307转动。
49.在其中一个实施例中，如图8和图9所示，所述四轴一级同步带315的松紧度通过四轴一级同步带张紧螺丝3151进行调节，四轴二级同步带318通过四轴二级同步带轴承张紧结构3181进行调节，保证同步带处于合适的张紧度。
50.其中，如图8所示，三轴同步带312的松紧度通过三轴同步带张紧螺丝3121进行调节。
51.在其中一个实施例中，如图7所示，所述四轴电气接线盒320设置于四轴手臂305上靠近三轴减速机306一端上部。
52.其中，四轴电气接线盒320通过支架固定于四轴手臂305一端。
53.在其中一个实施例中，如图7所示，所述四轴电气接线盒320包括第二气管接头3201、第二用户连接器3202、第二lan口3203和波纹管连接口3204。
54.其中，波纹管连接口3204与波纹管308连接。所述波纹管连接口3204、第二用户连接器和第二lan口通过第三内部线缆与三轴电气接线盒与连接。
55.第二用户连接器用于端拾器的io输入输出，第二气管接口用于给端拾器提供空气源，第二lan口用于工业相机通讯和供电。
56.在其中一个实施例中，如图10所示，四轴电机303安装在三轴手臂304上，利用三轴减速机306的中空结构，将三轴传动衬套3061与三轴减速机306输入端固定连接，以三轴传动衬套3061为轴承支座，四轴电机303的动力通过四轴一级同步带传动机构和四轴传动杆3063传递到四轴二轴同步带传动机构，最终从机器人法兰309输出。其中，通过深沟球轴承实现三轴传动衬套3061与四轴传动杆3063的连接。
57.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。
58.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。