一种类SCARA四轴工业机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体为一种类SCARA四轴工业机器人。

背景技术

近年来，随着劳动力成本不断上涨，传统制造业正逐渐向智能化转型，工业机器人因其低成本、高效率等优点，被应用至各个领域，呈现出强劲的发展态势。

目前3C行业高度发展，各类电子产品层出不穷。3C电子产品要求便于携带，同时又追求强大的功能，因此内部的结构越来越精细，装配难度越来越高。另一方面，随着我国制造业转型，靠以往人工为主的装配方式越来越难以为继，因此特别需要高精度高智能的工业机器人完成精密复杂零件的装配工作；需要工业机器人能方便安装在产线中，便于与产线集成在一起，且机器人能适用于不同的产线和极限的运动姿态。

在笔电和手机装配线中，SCARA是常用的平面机器人。目前，针对小负载机器人，其线缆通常内置于本体内部，机器人线缆状态的好坏，直接影响着机器人本体能否稳定运行。针对中空式走线场合，其线缆需穿过高速中空轴，若线缆与高速中空轴发生直接接触，减速机在运行时，其内部线缆极易发生磨损，当线缆磨损至一定程度时，机器人便会停机、甚至发生危险，进而产生高昂的维护成本。为解决该难题，可在机器人关节传动中引入双曲面齿轮结构，准双曲面齿轮加工制造成本低于谐波减速机，具有经济性优势，且提高了机器人的刚度和整机传动精度。

发明内容

至少针对现有技术的不足，本发明提供了一种类SCARA四轴工业机器人，具备降低磨损且提高使用寿命的优点，解决了上述中问题。

至少为实现上述降低磨损且提高使用寿命的目的，本发明采用了如下技术方案：一种类SCARA四轴工业机器人，包括两个上下对称设置的基座，所述基座之间固定安装有C形壳体，所述C形壳体的外侧套装有升降台，所述升降台的顶部通过螺栓可拆卸连接有升降台连接板，所述升降台连接板的顶部与升降台的底部均固定安装有风琴罩，所述升降台的外侧活动安装有大臂壳，所述大臂壳的另一端活动安装有小臂壳，所述小臂壳的前端固定安装有小臂前端，所述C形壳体的开口端固定安装有线性导轨，所述C形壳体开口端中部固定安装有滚珠丝杠，所述升降台的内部固定安装有升降轴电机和大臂驱动电机，所述滚珠丝杠的外侧螺纹连接有丝杆螺母，丝杆螺母外侧套设有轴承座，轴承座外壁安装有轴承、弹簧、锁紧螺母，所述升降台的内顶壁固定安装有大臂减速机，所述大臂壳尾端的内部嵌设有与小臂壳相连接的小臂减速机，所述大臂壳的内壁固定安装有小臂驱动电机，所述小臂壳前端的内部嵌设有末端驱动电机，所述端驱动电机的输出端通过齿轮D和同步链带与准双曲面主动齿轮的尾端传动连接，所述准双曲面主动齿轮的外侧设置有嵌设在小臂壳前端的安装壳，所述准双曲面主动齿轮的外侧并在安装壳的内部由左至右分别安装有双列圆柱滚子轴承、推力球轴承、弹簧、深沟球轴承、卡簧和油封，所述准双曲面主动齿轮的首端啮合连接有准双曲面从动齿轮，所述准双曲面从动齿轮的顶部和底部均固定安装有末端法兰。

进一步地，所述轴承座嵌设在升降台的底部并采用轴承联接，所述轴承座的底部与升降轴电机的输出端均固定安装有齿轮A，两个齿轮A之间采用同步链带啮合连接。

进一步地，所述大臂减速机底部的输入端与大臂驱动电机的输出端均固定安装有齿轮B，两个齿轮B之间采用同步链带啮合连接。

进一步地，所述小臂减速机的顶部输入端与小臂驱动电机的输出端均固定安装有齿轮C，两个齿轮C之间采用同步链带啮合连接。

进一步地，所述准双曲面从动齿轮位于小臂前端且设有油封结构。

进一步地，所述风琴罩的另一端与基座固定连接。

进一步地，所述线性导轨的外侧滑动连接有滑块，所述滑块与升降台固定连接。

有益效果：该类SCARA四轴工业机器人，通过采用两个基座方式，保证底部和顶部都可以安装，轻松实现倒挂、正装，无需对机器人本体做设计更改。同时双面法兰设计使夹具既可以装于上部也可以装下部，适用于不同环境，同时双法兰设计使夹具设计更为简化，复杂工况可以同时使用上下法兰；中空法兰设计有效保护夹具线缆，双法兰设计另一端可以对线缆固定，进一步提高线缆寿命。小臂前端四轴分体式设计，使前端轻松拆解，维护便捷。该类SCARA四轴工业机器人，机器人采用中空型结构手臂，手臂重量轻便、结构紧凑，在工程应用中便于布置工具管线，最大程度减少末端管线干涉，增大了末端运动范围，小臂防护等级可达到IP67；机器人采用内部走线，小臂采用外旋设计，增大了末端运动范围；小臂末端使用准双曲面齿轮传动提高了机器人的刚度和整机传动精度；准双曲面齿轮加工制造成本低于谐波减速机，具有经济性优势；关节布置简单，有助于减小大臂、小臂体积，从而减小了机器人的重量；便于机器人内部布线，降低了线缆运动磨损，可以延长机器人线缆的使用寿命。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明剖切立体结构示意图；

图3为本发明剖切左侧立体结构示意图；

图4为本发明侧视剖切结构示意图；

图5为本发明结小臂壳剖切构示意图。

图中：1-基座、2-C形壳体、3-升降台、4-风琴罩、5-大臂壳、6-小臂壳、7-线性导轨、8-滚珠丝杠、9-升降轴电机、10-大臂驱动电机、11-轴承座、12-大臂减速机、13-小臂减速机、14-小臂驱动电机、15-末端驱动电机、16-准双曲面主动齿轮、17-安装壳、18-双列圆柱滚子轴承、19-推力球轴承、20-弹簧、21-深沟球轴承、22-油封、23-准双曲面从动齿轮、24-末端法兰、25-滑块、26-卡簧、27-小臂前端、28-升降台连接板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种类SCARA四轴工业机器人，包括两个上下对称设置的基座1，两个基座1设计，顶部和底部都可以安装，轻松实现倒挂、正装，无需对机器人做更改；同时基座1的侧面开设有开口，方便动力编码重载线的安装；基座1之间固定安装有C形壳体2，C形壳体2的外侧套装有升降台3，升降台3的顶部通过螺栓可拆卸连接有升降台连接板28，升降台连接板28的顶部与升降台3的底部均固定安装有风琴罩4，风琴罩4的另一端与基座1固定连接，风琴罩4采用IP65设计，防尘防水。

请参阅图1-4，升降台3的外侧活动安装有大臂壳5，大臂壳5的另一端活动安装有小臂壳6，小臂壳6的前端固定安装有小臂前端27，小臂壳6前端采用四轴分体式设计，使前端轻松插接，维护便捷；大臂壳5与小臂壳6的内部中空，方便线路的安装和走线；C形壳体2的开口端固定安装有线性导轨7，线性导轨7可以采用滚柱型线性导轨，也可以采用滚珠型线性导轨；线性导轨7的外侧滑动连接有滑块25，滑块25与升降台3固定连接。C形壳体2开口端中部固定安装有滚珠丝杠8，滚珠丝杠8的外侧螺纹连接有丝杆螺母，丝杆螺母外侧套设有轴承座11，轴承座11外壁安装有轴承、弹簧、锁紧螺母，此结构中弹簧可施加预载荷，提高轴承刚性，减少轴承径向及轴向游隙。

请参阅图1-4，升降台3的内部固定安装有升降轴电机9和大臂驱动电机10，轴承座11的底部与升降轴电机9的输出端均固定安装有齿轮A，两个齿轮A之间采用同步链带啮合连接。

请参阅图1-4，升降台3的内顶壁固定安装有大臂减速机12，大臂减速机12底部的输入端与大臂驱动电机10的输出端均固定安装有齿轮B，两个齿轮B之间采用同步链带啮合连接。

请参阅图1-4，大臂壳5尾端的内部嵌设有与小臂壳6相连接的小臂减速机13，大臂壳5的内壁固定安装有小臂驱动电机14，小臂减速机13的顶部输入端与小臂驱动电机14的输出端均固定安装有齿轮C，两个齿轮C之间采用同步链带啮合连接。

请参阅图4-5，小臂壳6前端的内部嵌设有末端驱动电机15，端驱动电机15的输出端通过齿轮D和同步链带与准双曲面主动齿轮16的尾端传动连接，准双曲面主动齿轮16的外侧设置有嵌设在小臂壳6前端的安装壳17，准双曲面主动齿轮16的外侧并在安装壳17的内部由左至右分别安装有双列圆柱滚子轴承18、推力球轴承19、弹簧20、深沟球轴承21、卡簧26和油封22，利用弹簧20的推力可以消除或降低齿隙。

请参阅图4-5，准双曲面主动齿轮16的首端啮合连接有准双曲面从动齿轮23，准双曲面从动齿轮23位于小臂前端27且设有油封结构，准双曲面从动齿轮23的顶部和底部均固定安装有末端法兰24，末端法兰24两面设计使夹具既可以安装在上部也可以安装在下部，适用于不同环境，同时双法兰设计，使夹具设计更为简化，复杂工况可以同时使用上下法兰，中空法兰设计有效保护夹具线缆，双法兰设计另一端可以对线缆固定，进一步提高线缆寿命。

工作原理：在使用时，通过升降轴电机9驱动滚珠丝杆8的丝杆螺母进行转动，轴承座11就会进行上下移动，保证了升降台3的上升或下降，同时风琴罩4也会跟随变动，而大臂壳5和小臂壳6则会被带着上下位移，通过大臂驱动电机10带着大臂减速机12运行，大臂壳5则实现在角度范围内进行左右转动；通过小臂驱动电机14带着小臂减速机13运行，小臂壳6则实现进行三百六十度水平旋转；通过末端驱动电机15带着准双曲面主动齿轮16转动，准双曲面主动齿轮16则驱动准双曲面从动齿轮23转动，准双曲面从动齿轮23则会带着安装在末端法兰24上的夹具进行转动。

综上所述，该类SCARA四轴工业机器人，通过采用两个基座方式，保证底部和顶部都可以安装，轻松实现倒挂、正装，无需对机器人本体做设计更改。同时双面法兰设计使夹具既可以装于上部也可以装下部，适用于不同环境，同时双法兰设计使夹具设计更为简化，复杂工况可以同时使用上下法兰；中空法兰设计有效保护夹具线缆，双法兰设计另一端可以对线缆固定，进一步提高线缆寿命。小臂前端四轴分体式设计，使前端轻松拆解，维护便捷。

机器人采用中空型结构手臂，手臂重量轻便、结构紧凑，在工程应用中便于布置工具管线，最大程度减少末端管线干涉，增大了末端运动范围，小臂防护等级可达到IP67；机器人采用内部走线，小臂采用外旋设计，增大了末端运动范围；小臂末端使用准双曲面齿轮传动提高了机器人的刚度和整机传动精度；准双曲面齿轮加工制造成本低于谐波减速机，具有经济性优势；关节布置简单，有助于减小大臂、小臂体积，从而减小了机器人的重量；便于机器人内部布线，降低了线缆运动磨损，可以延长机器人线缆的使用寿命。