专利名称：新型旋臂式机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机器人，特别是注塑行业专用的旋臂式机器人。
背景技术：
目前，注塑行业所用的机器人绝大多数为线性机械人，亦即框架式直角坐标机器 人。其好处是技术较全自由度关节机器人简单，成本较全自由度关节机器人低，安装、调试 和日常维护也方便，性能基本能满足整个注塑行业的需求。然而，在现代注塑领域中，在生 产中小型塑料产品时，因其开模周期短，开模频率高，对机器人也提出了更高的使用要求， 框架式直角坐标机器人取产品过程动作较多，包括从待机位下降至模具中心，前进取产品， 后退一定的安全距离，上升一定的安全距离，横出至安全门外，下降放产品，手臂上升一定 的安全距离，横入至待机位等基本动作或更多，有些场合已经满足不了现代高频率短周期 高效率注塑的需要。
发明内容本实用新型主要目的是针对上述生产实际的需求和不足，从而研发一种结构紧 凑，取产品动作较框架式直角坐标机器人减少，满足现代高效率注塑需要的新型旋臂式机 器人。本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种旋臂机器 人，具有电气控制系统，其特征在于由基座部，与基座部相连的引拔箱部，连接在引拔箱部 上的引拔部，与引拔部相连的主动臂部，连接在主动臂部上的从动臂部(包含侧姿部)组成； 所述基座部包括直立设置的基座本体，所述基座本体前端面两侧装有直线导轨一，基座本 体的腔体中间装有轴向布置的梯形螺杆，所述梯形螺杆上端穿出基座本体，下端与本体底 板相接，所述基座本体的腔体内装有电控元件安装板；所述引拔箱部包括由引拔箱板组装 而成的引拔箱体，在引拔箱体上装有用于安装梯形螺杆传动套的安装法兰，和与直线导轨 一配合的滑块一，滑块一与滑块二分别安装于引拔箱体背向的组板上，引拔箱体两侧装有 用于与基座部连接的箱体锁紧板，在引拔箱体部分装有气动或电动传动机构；所述引拔部 包括由引拔板组装而成的引拔体，引拔体外侧面上下装有轴向布置的直线导轨二，所述滑 块二与直线导轨二配合，在直线导轨二两端装有引拔线轨锁紧块或防撞头，在引拔体内装 有伺服电机和与伺服电机相连的减速机，位于引拔体外的减速机轴上连接有主动臂，引拔 体外面装有引拔罩壳；所述主动臂部包括主动臂前支撑和与前支撑配合的主动臂后支撑， 在前后支撑内装有与同步带轮一配合的同步带轮二和同步带；所述从动臂部包括手臂梁， 安装在手臂梁上端两侧的前固定板和后固定板，在手臂梁的下端装有与手臂梁铰接的侧姿 旋转板，在侧姿旋转板上部的手臂梁上装有侧姿缸，侧姿缸下面的活塞杆端部与侧姿旋转 板相接。本实用新型的技术方案还可以进一步完善作为优选，基座本体顶部装有吊装环，梯形螺杆两端由深沟球轴承支承，下面设有调节法兰，上面装有手轮，在直线导轨下面安装有防撞头一和安装防撞头的防撞座一，基座 本体后端面安装有快插接头和基座后封板。作为优选，所述引拔体由引拔板一、引拔板二、引拔板三、引拔板四，用螺钉二二锁 紧在一起，形成一个箱体状的矩形立方体，箱体的上端面有引拔箱上封板；梯形螺杆安装法 兰则由螺钉锁紧在引拔板三上，梯形螺杆安装法兰下面装有梯形螺杆传动套。作为优选，所述气动传动机构包括引拔气缸，和与引拔气缸相连的缓冲器，所述缓 冲器安装于缓冲器安装块内。作为优选，所述电动传动机构包括伺服电机和与伺服电机安装连接为一体的减速 机，所述减速机安装在安装法兰上，所述减速机的输出轴上装有斜齿轮。作为优选，所述引拔线轨锁紧块上安装连接有可调位紧定手柄。作为优选，所述引拔体外侧面装有感应铁片和与斜齿轮配合的斜齿条，所述斜齿 条安装在齿条垫板上。作为优选，所述手臂梁上装有侧姿缸固定块，所述侧姿缸固定块与侧姿缸耳环铰 接，所述侧姿缸耳环与侧姿缸上端部连接。本实用新型有益效果是同框架式直角坐标机器人相比，本实用新型结构简单紧凑，模块化程度高；较框架式直角坐标机器人小巧灵活，便于吊装、安装调试；取产品过程中，每个取物周期内动作较框架式直角坐标机器人动作减少三个以 上，且其动作更加灵敏迅速，生产效率的大幅提高；在中小型产品注塑时可满足高频率开模取产品的需求。
图1为本实用新型的一种(一轴)整体外观图；图2为本实用新型的另一种(二轴)整体外观图；图3为本实用新型的基座部结构分解图；图4为图1的(一轴)引拔箱部结构分解图；图5为图2的(二轴)引拔箱部结构分解图；图6为图1的(一轴)引拔部结构分解图；图7为图2的(二轴)引拔部结构分解图；图8为本实用新型的主动臂部结构分解图；图9为本实用新型的从动臂部结构分解图；图10为旋臂机器人的待机位；图11为旋臂机器人旋入模内到位动作示意图；图12为旋臂机器人在模内前进/后退取物动作示意图；图13为旋臂机器人旋出模外放产品动作示意图。图14为旋臂机器人旋入至待机位动作示意图。附图标记说明旋臂式机器人A，定模板B，模具C，基座部1，引拔箱部2，引拔部3， 主动臂部4，从动臂部5，梯形螺杆上端轴承压盖11，深沟球轴承12，基座本体13，直线导轨14，梯形螺杆15，防撞头16，撞头座17，吊装环18，梯形螺杆下调解法兰19，手轮110，护管 接头固定板111，电控元件安装板112，基座后封板113，快插接头安装板114，引拔箱上封板 21，引拔箱板一 22，引拔箱板二 23，引拔箱板三M，引拔箱板四25，滑块一沈，引拔箱体锁紧 板27，梯形螺杆安装法兰观，梯形螺杆传动套四，缓冲器210，引拔气缸211，缓冲器安装块 212，滑块二 213，伺服电机214，减速机215，减速机法兰216，斜齿轮217，斜齿轮压盖218， 近接传感器219，引拔罩壳31，引拔板一 32，引拔板二 33，引拔板三34，引拔板四35，伺服电 机36，减速机37，近接传感器38，同步带轮一 39，同步带轮法兰310，引拔线轨锁紧块311， 直线导轨二 312，感应铁片313，斜齿条314安装在齿条垫板315上，防撞头二 316，撞头座二 317，连接轴41，深沟球轴承42，同步带轮二 43，主动臂前支撑44，封闭式同步带45，感应铁 片46，主动臂后支撑47，原点感应铁片48，置物铁片调节环49，胀套410，减速机压盖411， 连接轴垫片412，张紧调节块413，护管接头固定座51，手臂梁后固定板52，手臂梁53，手臂 梁前固定板M，侧姿缸卡簧阳，耳环轴56，调速接头57，侧姿旋转板58，工程塑料轴承59， 侧姿连接轴510，侧姿拉紧块511，侧姿缸固定块512，侧姿缸耳环513，侧姿缸514，侧姿旋转 轴 515。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。实施例图1所示为一轴旋臂机器人，图2所示为二轴旋臂机器人，包括基座部1，引拔箱 部2，引拔部3，主动臂部4，从动臂部5。如图3所示，基座部结构包括基座本体13，吊装环18，梯形螺杆15，深沟球轴承 12，梯形螺杆上端轴承压盖11，梯形螺杆下调解法兰19，基座后封板113，护管，护管接头， 护管接头固定板111，快插接头安装板114，电控元件安装板112，手轮110，直线导轨14，撞 头座一 17，防撞头一 16。其相互间的安装位置关系为基座本体13为整个基座部的装配基 础，吊装环18安装于基座本体上端面便于吊装，直线导轨14、防撞头一 16和撞头座一 17安 装于基座本体13的前端面；电控元件安装板112安装于基座本体13腔体内；快插接头安 装板114和基座后封板113均位于基座本体13后端面；梯形螺杆15两端由深沟球轴承12 铰连，上面的深沟球轴承12装于基座本体13上端面，另一深沟球轴承和梯形螺杆下调节法 兰19 一起安装于基座本体13底板的上端；手轮110则位于梯形螺杆15的上端，亦即基座 本体13的顶端。如图4、图5的引拔箱部结构包括梯形螺杆安装法兰观，梯形螺杆传动套四，引 拔箱板一、二、三、四，引拔箱上封板21，引拔箱体锁紧板27，护管，护管接头，以上为一轴和 二轴旋臂机器人引拔箱部的通用件。一轴旋臂机器人则在此部分的基础上另加引拔气缸 211、缓冲器安装块212、缓冲器210 ；二轴旋臂机器人则在此部分的基础上另加伺服电机 214、减速机215、减速机法兰216、斜齿轮217、斜齿轮压盖218、近接传感器219。其相互间 的安装位置关系为引拔箱板一 22、二 23、三M、四25由螺钉两两锁紧在一起，形成一个箱 体状的矩形立方体；梯形螺杆安装法兰观则由螺钉锁紧在引拔箱板二 23上，其下锁有梯形 螺杆传动套四；引拔箱上封板21安装于引拔箱体上端面；护管接头则安装于引拔箱上封板 的护管接头孔中；引拔箱体锁紧板27位于引拔箱的两侧，由此锁紧板27将整个引拔箱部与基座部连接牢固；一轴旋臂机器人所用的引拔气缸211安装于引拔箱板二 23的内侧面；缓 冲器安装块212安装于引拔箱板一 2的外侧面；缓冲器210则由螺纹牙旋紧于缓冲器安装 块212中；二轴旋臂机器人在此部分所用的减速机法兰216位于引拔箱组板M外侧面；伺 服电机214与减速机215安装连接为一体，由螺钉将减速机215紧定在减速机安装法兰216 上；斜齿轮217装于减速机215的输出轴；斜齿轮压盖218将斜齿轮217压紧，由平头螺钉 连接于减速机215的轴端；三颗近接传感器219安装于引拔箱组板一 22上，上端分布二颗 作为感应两极限位使用，下端分布一颗作为感应原点位使用。如图6、图7所示，引拔部结构包括引拔板一 32、二 33、三34、四35，直线导轨312， 伺服电机36，减速机37，同步带轮一 39，同步带轮法兰310，近接传感器38，引拔罩壳31，负 压表及气压检知组，电磁阀组，相关型号的护管和护管接头，以上为一轴和二轴旋臂机器人 引拔部的通用件。一轴旋臂机器人在此部分的基础上另加引拔线轨锁紧块311，可调位紧 定手柄；二轴旋臂机器人在此部分的基础上另加齿条垫板313，齿条312，感应铁片311，防 撞头二 314，撞头座二 315。其相互间的安装位置关系为引拔板一 32、二 33、三34、四35两 两之间由螺钉连接紧固；直线导轨312安装于引拔组板二 3的外侧面，伺服电机36和减速 机37安装连接为一体经螺钉紧固安装于引拔板三34内侧面；同步带轮法兰310安装于引 拔组板三34外侧面；同步带轮一 39安装于法兰310上；近接传感器38根据手臂旋转动作 及位置的需要亦安装于引拔组板三34上，感应端向外侧；负压表、气压检知组、电磁阀组均 安装在引拔组板四35的上端；引拔罩壳31安装于由引拔组板所构成的引拔框架上，将其所 形成的缺口处包裹住；护管接头则安装于引拔板二 33的安装孔中；两条直线导轨二 312安 装于引拔组板一 32的外侧面；一轴旋转机器人所用的两个引拔线轨锁紧块311分别安装于 直线导轨312的两端，可调位紧定手柄则安装连接在引拔线轨锁紧块311上；二轴旋臂机器 人所用的齿条垫板315、撞头座二 317及感应铁片313均安装在引拔组板一 32外侧面，斜齿 条314安装在齿条垫板315上，防撞头二 316安装在撞头座二 317上。如图8所示，主动臂部结构包括主动臂前支撑44，主动臂后支撑47，同步带轮二 43，同步带轮二连接轴41，连接轴垫片412，张紧调节块413，感应铁片46，原点感应铁片48， 置物铁片调节环49，减速机压盖411，封闭式同步带45，胀套410，深沟球轴承42。其相互 间的安装位置关系为深沟球轴承42分别嵌装在同步带轮二 43中心孔的两端，同步带轮二 43连接轴41穿过深沟球轴承42的内圈，连接轴垫片412由螺钉连接紧固在连接轴的伸出 端；将以上作为一个整体再经一平头螺钉将同步带轮二 43连接轴41与主动臂后支撑47连 接起来，位于主动臂后支撑47内侧面前部；极限位感应铁片46、原点感应铁片48亦安装于 主动臂后支撑，位于其外侧面后部；张紧调节块413由两颗螺钉连接于主动臂后支撑内侧 面前部；同步带45挂装于同步带轮二 43上，待安装调节张紧；以上所安装完成的部件作为 一整体与主动臂前支撑44经螺钉连接紧固；以上部分完成后，将其由主动臂前支撑44安装 在引拔部减速机输出轴上，胀套410嵌装于主动臂前支撑44后端的安装孔中，由胀套将主 动臂部和引拔部连接紧固。如图9所示，从动臂部结构包括手臂梁53，手臂梁前固定板M，手臂梁后固定 板52，侧姿缸514，侧姿缸耳环513，侧姿缸耳环轴56，侧姿缸固定块512，侧姿拉紧块511， 侧姿连接轴510，侧姿旋转板58，侧姿旋转轴515，卡簧55，工程塑料轴承59，调速接头，相 关型号的护管、护管接头及护管接头固定座51等。其相互间的安装位置关系为手臂梁后固定板52由螺钉紧固于主动臂中的同步带轮二 43的输出端；侧姿缸耳环513安装于侧姿 缸514后端；侧姿缸固定块512经侧姿缸耳环轴56将其与侧姿缸耳环513连接，同时在相 应位置装有工程塑料轴承59和卡簧55，便于减小摩擦和定位；两调速接头57则安装在侧 姿缸514的缸体上的接头孔中；以上所完成部分作为一整体通过螺钉将侧姿缸固定块连接 紧固于手臂梁53的相关位置；侧姿旋转板58经侧姿连接轴510将其与侧姿缸514的活塞 杆伸出端连接，同样在侧姿连接轴510的相应位置装有工程塑料轴承59和卡簧55，以上安 装到位后，两个侧姿拉紧块511由平头螺钉分别将其紧固在侧姿连接轴510的两端；侧姿旋 转板58的另一孔位由侧姿旋转轴515与手臂梁53下端的特征孔连接，同样，在侧姿旋转轴 515上的相应位置装有工程塑料轴承；以上完成的手臂梁组件部分作为一整体由螺钉与手 臂梁后固定板52连接紧固；手臂梁前固定板M将手臂梁53嵌住后锁紧在手臂梁后固定板 52上。本实用新型的动作过程和原理是由图10至图14我们可以看出，旋臂机器人A每个工作周期仅有5个动作，相对于 框架式直角坐标机器人取物的8个基本动作减少3个，且旋臂机器人动作更加迅速灵活。参照图10、图11、图12、图13、图14及对旋臂机器人结构的描述，我们可知，旋臂 机器人的传动原理为1)封闭式同步带由同步带轮一和同步带轮二挂住张紧；2)引拔部伺服电机带动减速机转动，由胀套将减速机输出轴与主动臂部连接紧 固，从而带动主动臂部做旋转运动；3)当主动臂部旋转时，由于同步带轮一为紧定状态不转动，且(封闭式同步带)呈 张紧状态，所以当封闭式同步带随主动臂部运动时，同步带轮二会随着同步带的动作而动 作；4)由于同步带轮一和同步带轮二的齿数、模数和齿形相同，所以主动臂部旋转的 角度总是等于同步带轮二的旋转角度，而从动臂部和同步带轮二的输出端连接紧固，之间 无相对运动，亦即同步带轮二的旋转运动可通过从动臂部的运动体现出来，即保证从动臂 部在安装时为垂直状态后，无论引拔部伺服电机带动主动臂部运动旋转多少度，从动臂部 总是保持垂直状态；5)旋臂机器人在模具C内前进/后退取物原理较简单，一轴旋臂机器人为引拔气 缸推动整个引拔部连同主动臂部、从动臂部前进/后退取物，二轴旋臂机器人为伺服电机 带动减速机通过斜齿轮和斜齿条传动来推动整个引拔部连同主动臂部、从动臂部前进/后 退取物。
权利要求1.一种新型旋臂式机器人，具有电气控制系统，其特征在于由基座部，与基座部相连 的引拔箱部，连接在引拔箱部上的引拔部，与引拔部相连的主动臂部，连接在主动臂部上的 从动臂部组成；所述基座部包括直立设置的基座本体，所述基座本体前端面两侧装有直线 导轨一，基座本体的腔体中间装有轴向布置的梯形螺杆，所述梯形螺杆上端穿出基座本体， 下端与本体底板相接，所述基座本体的腔体内装有电控元件安装板；所述引拔箱部包括由 引拔箱板组装而成的引拔箱体，在引拔箱体上装有用于安装梯形螺杆传动套的法兰，和与 直线导轨一配合的滑块一，在滑块一的背向装有滑块二，引拔箱体两侧装有用于与基座部 连接的箱体锁紧板，在引拔箱体侧面装有气动或电动传动机构；所述引拔部包括由引拔板 组装而成的引拔体，引拔体外侧面上下装有轴向布置的直线导轨二，所述滑块二与直线导 轨二配合，在直线导轨二两端装有引拔线轨锁紧块或防撞头，在引拔体内装有伺服电机和 与伺服电机相连的减速机，位于引拔体外的减速机轴上连接有主动臂部，引拔体外面装有 引拔罩壳；所述主动臂部包括主动臂前支撑和与前支撑配合的主动臂后支撑，在前后支撑 内装有与同步带轮一配合的同步带轮二和同步带；所述从动臂部包括手臂梁，安装在手臂 梁上端两侧的前固定板和后固定板，在手臂梁的下端装有与手臂梁铰接的侧姿旋转板，在 侧姿旋转板上部的手臂梁上装有侧姿缸，侧姿缸下面的活塞杆端部与侧姿旋转板相接。
2.根据权利要求1所述的新型旋臂式机器人，其特征在于基座本体顶部装有吊装环， 梯形螺杆两端由深沟球轴承支承，下面设有调节法兰，上面装有手轮，在直线导轨下面安装 有防撞头一和安装防撞头的防撞座一，基座本体后端面安装有快插接头和基座后封板。
3.根据权利要求1或2所述的新型旋臂式机器人，其特征在于所述引拔体由引拔板 一、引拔板二、引拔板三、引拔板四，用螺钉二二锁紧在一起，形成一个箱体状的矩形立方 体，箱体的上端面有引拔箱上封板；梯形螺杆安装法兰则由螺钉锁紧在引拔板三上，梯形螺 杆安装法兰下面装有梯形螺杆传动套。
4.根据权利要求1或2所述的新型旋臂式机器人，其特征在于所述气动传动机构包 括引拔气缸，和与引拔气缸相连的缓冲器，所述缓冲器安装于缓冲器安装块内。
5.根据权利要求1或2所述的新型旋臂式机器人，其特征在于所述电动传动机构包 括伺服电机和与伺服电机安装连接为一体的减速机，所述减速机安装在安装法兰上，所述 减速机的输出轴上装有斜齿轮。
6.根据权利要求1或3所述的新型旋臂式机器人，其特征在于所述引拔线轨锁紧块 上安装连接有可调位紧定手柄。
7.根据权利要求1或3所述的新型旋臂式机器人，其特征在于所述引拔体外侧面装 有感应铁片和与斜齿轮配合的斜齿条，所述斜齿条安装在齿条垫板上。
8.根据权利要求1所述的新型旋臂式机器人，其特征在于所述手臂梁上装有侧姿缸 固定块，所述侧姿缸固定块与侧姿缸耳环铰接，所述侧姿缸耳环与侧姿缸上端部连接。
专利摘要本实用新型公开了一种旋臂机器人，具有电气控制系统，其特征在于具有基座部，包括基座本体，基座本体前端面两侧装有直线导轨一，腔体中间装有梯形螺杆；引拔箱部包括引拔箱体，箱体上装有梯形螺杆传动套安装法兰，和与直线导轨一配合的滑块一；引拔部包括引拔体，引拔体一外侧面上装有直线导轨二，在引拔体内装有伺服电机和减速机；主动臂部包括主动臂前后支撑，支撑内装有同步带轮二和同步带；从动臂部包括手臂梁，前后固定板，在手臂梁的下端装有侧姿旋转板，在侧姿旋转板上部的手臂梁上装有侧姿缸，侧姿缸下面的活塞杆端部与侧姿旋转板相接。本实用新型结构简单紧凑，模块化程度高，动作更加灵敏迅速，生产效率大幅提高。
文档编号B29C45/40GK201931462SQ20112000080
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者裘洪立 申请人:宁波伟立机器人科技有限公司