用于关节型工业机器人的摇杆及关节型工业机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及关节型工业机器人制造领域，尤其涉及一种刚度、强度等力学性能优异且加工工艺简单的用于关节型工业机器人的摇杆(或称腰部件)，及其具有该摇杆的关节型工业机器人。
【背景技术】
[0002]现今，信息化时代的全球合作与交流更趋紧密，生产力水平与科学技术不断进步，新的智能制造生产方式呼之欲出；工业机器人凭借其灵活、高效、高精度的智能化作业方式，为世界制造业所瞩目。在当前的冶金、汽车、物流等工业环节中，重载型工业机器人(或称关节型工业机器人)应用愈趋广泛。然而，重载型工业机器人必须具备有更好的负载能力和运动稳定性，即更佳的速度、加速度特性以及相当高的位姿准确度，所以这对于重载型工业机器人的本体结构而言，随着应用层次的深入和应用范围的拓宽，对重载型机器人的整体刚性要求越发提高。
[0003]其中，连接机器人第一关节和第二关节的摇杆(或称腰部件)是机器人本体结构中受力情况最为复杂、本体集成功能颇多的关键零部件，摇杆部件的结构设计是否合理关乎关节型机器人的整机性能。在满足刚度、强度以及功能性要求的同时，铸造和加工的工艺性是否良好也关乎到是否能够有效控制机器人的模具、刀具、工装治具等加工制造成本的问题。
[0004]第CN102029607A中国专利申请涉及一种具有重力平衡系统的工业机器人，其中机器人的摇杆设计紧凑精巧，具备可靠的重力平衡装置支承结构。然而，该摇杆大部分表面为曲面，定限位等凸台特征采用内部型芯成形或者直接实心铸件，摇杆整体的轮廓特征呈内部大，开口收敛的设计，外表面连贯。一方面，摇杆整体设计上采用非开放式的外包络结构，增加了铸造工艺的难度，即增加了内部砂芯的设计难度和成本，同时也增加了脱模的难度，影响生产效率。另一方面，定限位凸台位于摇杆与大臂连接一侧的上下两处，凸台突兀出的体积较大，采用外包络设计或者实心块设计，同样增加内部成形砂芯设计难度，另外，实心块会降低此处局部的铸件性能，厚度变化较大，易造成缩孔、疏松等铸造缺陷；此处是摇杆部件受力的关键区域，铸造性能的缺陷会削弱摇杆的强度和刚度性能。
[0005]有鉴于此，有必要提供一种用于关节型工业机器人的摇杆及具有该摇杆的关节型工业机器人以解决上述问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于一种刚度、强度等力学性能优异且加工工艺简单的用于关节型工业机器人的摇杆(或称腰部件)，及具有该摇杆的关节型工业机器人。
[0007]为实现上述发明目的，本发明提供了一种用于关节型工业机器人的摇杆，具有与RV减速机连接的第一侧、与所述第一侧相对的用以与伺服电机配合连接的第二侧，所述摇杆还具有位于前部且用以固联所述伺服电机和所述RV减速机的前横柱、与所述前横柱相对的位于后部的后横柱、位于所述前横柱和所述后横柱之间的中立柱、设于所述摇杆第一侧的筋板加强型定限位;所述筋板加强型定限位于所述摇杆的第一侧向背离所述第二侧的方向向外凸伸。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述前横柱包括中空的安装法兰、从所述安装法兰的周缘同时向第一侧和第二侧均凸伸形成从周缘包覆所述安装法兰的第一筋板增强结构，所述前横柱通过所述第一筋板增强结构与所述中立柱连接。
[0009]作为本发明的进一步改进，所述第一筋板增强结构呈具有一个缺口的圆形，所述缺口位于所述前横柱上靠近所述中立柱的一侧;所述筋板加强型定限位包括与所述缺口的上端连接的呈〉型的第一筋板加强型定限位、与所述第一筋板增强结构的缺口的下端连接的呈〉型的第二筋板加强型定限位，所述第一筋板加强型定限位和第二筋板加强型定限位成上下间隔设置。
[0010]作为本发明的进一步改进，所述筋板加强型定限位的壁板自所述摇杆的第一侧向外逐渐减薄。
[0011]作为本发明的进一步改进，所述中立柱包括向上开放的上腔，所述上腔呈变异圆柱体结构，前半部分的截面弯曲半径小于后半部分的截面弯曲半径;所述上腔的前半部分与所述前横柱和所述筋板加强型定限位相连。
[0012]作为本发明的进一步改进，所述中立柱还包括位于所述上腔下方的下腔，所述下腔为由位于上部的盖体、位于下部的固定法兰、连接所述盖体与所述固定法兰的侧壁围成的向下开放的圆柱体，所述盖体的中间部位具有连通所述上腔与所述下腔的中孔，且所述盖体上设有实现下腔中的润滑脂的注入和排出的注/排脂孔。
[0013]作为本发明的进一步改进，所述摇杆还具有位于所述中立柱后侧的后腔，所述后腔与所述中立柱之间的壁板自下向上逐渐变薄;形成所述后腔的结构体支撑所述后横柱，所述后横柱为自所述第二侧向所述第一侧贯通的中空柱。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述后横柱自所述第一侧向背离所述第二侧的方向向外凸伸，且所述后横柱在所述后腔内呈分段式布置，靠近所述第一侧的柱体的长度为另一段靠近所述第二侧的柱体长度的5?6倍。
作为本发明的进一步改进，所述摇杆还包括设置于所述摇杆外侧面上的若干多用筋板、若干所述定位凸台、分列于所述中立柱第一侧和第二侧的一对管线包布置窗口、分列于所述中立柱第一侧和第二侧的翼板。
[0015]为实现上述发明目的，本发明还提供一种关节型工业机器人，包括底座、连接所述关节型工业机器人的第一关节和第二关节的上述摇杆、连杆、位于连杆上的操作手。
[0016]本发明的有益效果是:本发明优化了关节型工业机器人的摇杆，筋板加强型定限位于所述摇杆的第一侧向背离所述第二侧的方向向外凸伸，在满足功能性设计的基础上，采用筋板增强型结构，增强其强度和刚度性能，继而提升其适用的关节型工业机器人的整机性能；同时提尚该摇杆的铸造和加工工艺性能，便于t旲具和型芯的制造，降低制造成本。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的关节型工业机器人的结构示意图。
[0018]图2是图1所示的关节型工业机器人于另一角度的结构示意图。
[0019]图3是图1所示的关节型工业机器人的摇杆的立体结构示意图。
[0020]图4是图3所示的摇杆于另一角度的立体结构示意图。
[0021]图5是图3所示的摇杆的第二侧的结构示意图。
[0022]图6是图5所示的摇杆于A视角的结构示意图。
[0023]图7是图5所示的摇杆的俯视图。
[0024]图8是图5所示的摇杆的左视图。
[0025]图9是图8所示的摇杆沿B-B方向的剖视图。
[0026]图10是图8所示的摇杆沿C-C方向的剖视图。
[0027]图11是图5所示的摇杆的后视图，也即摇杆的第一侧的结构示意图。
[0028]图12是图11所示的摇杆沿D-D方向的局部剖视图。
[0029]图13是图11所示的摇杆沿E-E方向的局部剖视图。
[0030]图14是图11所示的摇杆沿F-F方向的局部剖视图。
【具体实施方式】
[0031]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
[0032]如图1?图2所示，关节型工业机器人100包括底座1、连接所述关节型工业机器人100的第一关节和第二关节的摇杆2(或称腰部件)、连杆3(或称大臂)、位于连杆3上的操作手4等结构。为清楚地表达本申请内所描述的位置与方向，以关节型工业机器人100作为参照，上臂上设有操作手4的一端为前，相对另一端为后端;且上臂位于底座I的上部。
[0033]关节型工业机器人100的本体结构摇杆2的一侧需要连接伺服电机5，另一侧需要连接RV减速机6和连杆3;其中伺服电机5用以第二关节的动力输入，驱动大臂以上部件及负载;RV减速机6用以传递伺服电机5输入的动力，起到减速增矩的作用。
[0034]请参阅图3?图14所示，本发明的摇杆2具有用以与所述RV减速机6配合连接