一种经济型scara机器人腕部结构的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于工业机器人领域，更具体涉及一种经济型SCARA机器人腕部结构。
【背景技术】
[0002]SCARA机器人是一种平面关节型机器人，具有优良的刚度和柔顺性，因而被广泛应用于工业生产领域。SCARA机器人经过长期发展和改进，其结构基本成熟稳定，但其腕部结构对其末端运动平稳性、快速性影响较大。
[0003]目前，SCARA机器人腕部结构主要采用THK生产的滚珠丝杠花键一体轴，精度高、刚性好，但滚珠丝杠花键一体轴成本高、货期长，无法满足SCARA机器人大面积推广应用。为改善此现状，国内众多学者也对SCARA机器人腕部结构进行改进设计。例如，专利CN203003891 U公开了一种经济型SCARA机器人，为避免使用滚珠丝杠花键一体轴，其腕部采用滚珠丝杠和滚珠花键并随末端一起进行升降运动，末端负载大、动态响应较差。
【发明内容】
[0004]为了解决现有SCARA机器人腕部关键配件货期长、成本高等问题，本发明提供了一种SCARA机器人腕部结构紧凑、精度高、动态响应好。
[0005]本发明解决上述问题的技术方案是:一种经济型SCARA机器人腕部结构，包含升降机构、驱动装置、小臂;所述升降机构主要包含滚珠丝杠、滚珠丝杠螺母、连接件1、滚珠花键螺母、滚珠花键、安装法兰、直线轴承、导柱、连接件2;所述滚珠丝杠设置在所述小臂上，并可绕其轴线转动;所述导柱与所述小臂固接，所述滚珠花键螺母与所述小臂连接，并可绕其轴线转动;所述安装法兰固接在所述滚珠花键末端，所述滚珠花键与所述滚珠花键螺母配合，其顶部与所述连接件I连接，并可做旋转运动;所述的滚珠丝杠螺母与所述连接件I固接，所述直线轴承与所述连接I固接，并穿套在所述导柱上;所述的滚珠丝杠顶部与所述连接件2连接，两者可相对转动，所述连接件2与所述导柱顶端固接。
[0006]所述驱动装置主要包含旋转伺服电机、升降伺服电机、电机安装板、电机安装座以及同步带轮组。所述升降伺服电机经所述电机安装板与所述小臂固接，所述升降伺服电机轴端安装升降同步带轮2，所述升降同步带轮I固接在所述滚珠丝杠末端;所述旋转伺服电机经所述电机安装座固接在所述小臂上，其轴端安装旋转同步带轮主动轮，所述旋转同步带轮从动轮与所述滚珠花键螺母相连接。
[0007]本发明提供的SCARA机器人腕部结构，利用滚珠丝杠实现末端升降运动，利用滚珠花键调整末端姿态，利用导柱确保机器人在竖直方向上刚度;腕部结构紧凑、末端重量小，降低了造价成本、缩短了货期，为其推广应用提供了便利。
【附图说明】
[0008]图1为本发明SCARA机器人结构示意图
[0009]图2为本发明SCARA机器人腕部结构示意图
[0010]图中:1、机座(第一旋转关节)；I1、大臂；II1、第二旋转关节;IV、腕部结构；1、滚珠丝杠;2、滚珠丝杆螺母;3、连接件(I);4、旋转同步带轮(I);5、滚珠花键螺母;6、滚珠花键；
7、安装法兰;8、升降同步带轮(I); 9、电机安装座；10、电机安装板；11、升降同步带轮(2);
12、小臂；13、升降伺服电机;14、旋转伺服电机;15、直线轴承;16、导柱;17、连接件(2)
【具体实施方式】
[0011]参照图1至图2，本发明涉及的是一种经济型SCARA机器人腕部结构，其较佳的实施方式是:
[0012]SCARA主要拥有机座1、大臂11、第二旋转关节II1、腕部结构IV;机座I内设置有伺服电机+减速机动力输出装置可实现对大臂11的转动;第二旋转关节III与机座I具有相同的动力输出装置，在平面内可实现对其腕部结构IV位置调整。本发明的提供SCARA机器人腕部结构主要包含升降机构、驱动装置、小臂12;升降机构主要包含滚珠丝杠1、滚珠丝杠螺母
2、连接件(1)3、滚珠花键螺母5、滚珠花键6、安装法兰7、直线轴承15、导柱16、连接件(2)17;滚珠丝杠I设置在12小臂上，并可绕其轴线转动;导柱16与小臂12固接，滚珠花键螺母5与小臂12连接，并可绕其轴线转动;安装法兰7固接在滚珠花键6末端，滚珠花键6与滚珠花键螺母5配合，其顶部与连接件(1)3连接，并可做旋转运动;滚珠丝杠螺母2与所述连接件(1)3固接，直线轴承15固接在连接(1)3，并穿套在导柱16上;滚珠丝杠I顶部与连接件(2)17连接，两者可相对转动，连接件(2)与导柱16顶端固接。通过转动滚珠丝杠I，可实现连接件(1)3升降运动，进而实现了滚珠花键6升降运动，转动滚珠花键螺母5可实现对末端安装法兰7的姿态调整。
[0013]驱动装置主要包含旋转伺服电机14、升降伺服电机13、电机安装板10、电机安装座9以及同步带轮组。升降伺服电机13经电机安装板10与小臂12固接，升降伺服电机13轴端安装升降同步带轮(2)11，升降同步带轮(1)8固接在滚珠丝杠I末端，通过旋转滚珠丝杠I，实现了滚珠丝杠螺母2的升降运动;旋转伺服电机14经电机安装9座固接在小臂12上，其轴端设有同步带轮带动旋转同步带轮(1)4转动;旋转同步带轮(I)与滚珠花键螺母5相连接，以此实现滚珠花键6的空转运动。
[0014]本发明的有益效果是采用了普通的滚珠丝杠、滚珠花键替代了滚珠丝杠花键一体轴，在保证SCARA机器人腕部结构刚度和精度前提下，有效较低SCARA机器人造价成本，同时腕部结构紧凑、重量轻，大大提高了末端运行平稳性和动态响应特性。
【主权项】
1.一种经济型SCARA机器人腕部结构，其特征在于包含升降机构、驱动装置、小臂12;升降机构主要包含滚珠丝杠1、滚珠丝杠螺母2、连接件(1)3、滚珠花键螺母5、滚珠花键6、安装法兰7、直线轴承15、导柱16、连接件(2)17;滚珠丝杠I设置在12小臂上，并可绕其轴线转动；导柱16与小臂12固接，滚珠花键螺母5与小臂12连接，并可绕其轴线转动;安装法兰7固接在滚珠花键6末端，滚珠花键6与滚珠花键螺母5配合，其顶部与连接件(I) 3连接，并可做旋转运动;滚珠丝杠螺母2与所述连接件(1)3固接，直线轴承15固接在连接(1)3，并穿套在导柱16上;滚珠丝杠I顶部与连接件(2)17连接，两者可相对转动，连接件(2)与导柱16顶端固接。通过转动滚珠丝杠1，可实现连接件(1)3升降运动，进而实现了滚珠花键6升降运动，转动滚珠花键螺母5可实现对末端安装法兰7的姿态调整。驱动装置主要包含旋转伺服电机14、升降伺服电机13、电机安装板10、电机安装座9以及同步带轮组。升降伺服电机13经电机安装板10与小臂12固接，升降伺服电机13轴端安装升降同步带轮(2)11，升降同步带轮(1)8固接在滚珠丝杠I末端，通过旋转滚珠丝杠I，实现了滚珠丝杠螺母2的升降运动;旋转伺服电机14经电机安装9座固接在小臂12上，其轴端设有同步带轮带动旋转同步带轮(1)4转动;旋转同步带轮(I)与滚珠花键螺母5相连接，以此实现滚珠花键6的空转运动。2.根据权利要求1所述的一种经济型SCARA机器人腕部结构，其特征是滚珠丝杠设置于小臂上，利用同步轮传动转动滚珠丝杠实现SCARA机器人末端升降运动。3.根据权利要求1所述的一种经济型SCARA机器人腕部结构，其特征是利用导柱和直线轴承保证末端在竖直方向的刚度以及末端精度，末端结构紧凑、负载小。
【专利摘要】本发明公开了一种经济型SCARA机器人腕部结构，主要包含了升降机构I、驱动装置II及小臂III；升降机构I主要包含滚珠丝杠副、滚珠花键副、导柱、直线轴承，利用滚珠丝杠实现末端升降运动、利用滚珠花键调整末端位姿、利用导柱确保机器人末端刚度和精度；驱动装置II主要由同步带轮组、伺服电机构成。与现有一种滚珠丝杠花键一体轴的SCARA机器人相比，成本低、货期短。在保证SCARA机器人腕部结构刚度和精度前提下，有效较低SCARA机器人造价成本，同时腕部结构紧凑、重量轻，大大提高了末端运行平稳性和动态响应特性。
【IPC分类】B25J9/04, B25J9/10
【公开号】CN105619395
【申请号】CN201610128511
【发明人】单家正
【申请人】单家正
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月7日