本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种水平多关节工业机器人。
背景技术：
scara水平多关节工业机器人适用于平面定位，目前已广泛应用于需要高效率的装配、焊接、密封和搬运等众多应用领域，具有高刚性、高精度、高速度、安装空间小、工作空间大等优点，同时由于组成的部件少，因此工作更加可靠，维护简单。
scara水平多关节机器人最大特点是高速和高精度。因此，其本体结构的轻量化是结构设计的重点和难点。由于scara机器人运行速度快，定位精度高，为保证机器人具有良好的运动学与动力学性能，需要解决好机器人结构设计与传动链设计。在设计机械本体结构时，要求结构轻盈且紧凑，同时也要使机器人本体重量轻、刚性好和惯性小。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种水平多关节工业机器人，以解决现有技术中的水平多关节机器人的体积大、重量大、惯性大的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种水平多关节工业机器人，包括：基座；水平摆臂组件，水平摆臂组件可旋转地安装在基座上；滚珠花键丝杠定位组件，滚珠花键丝杠定位组件包括滚珠花键丝杠轴和用于驱动滚珠花键丝杠轴水平转动和\或沿水平摆臂组件的高度方向上下运动的驱动装置，驱动装置包括从动组件，从动组件安装在滚珠花键丝杠轴上，并通过支撑架固定在水平摆臂组件远离基座的一端，其中，支撑架包括支撑板和支撑杆，支撑杆支撑在支撑板的底部，滚珠花键丝杠轴穿设在支撑板和水平摆臂组件上，从动组件位于支撑板、支撑杆以及水平摆臂组件围设形成的空间内。
进一步地，滚珠花键丝杠定位组件还包括套设在滚珠花键丝杠轴上的滚珠丝杠螺母，滚珠丝杠螺母通过第一紧固件直接固定在支撑板上。
进一步地，滚珠花键丝杠定位组件还包括套设在滚珠花键丝杠轴上的滚珠花键螺母，水平摆臂组件上设置有凹槽，滚珠花键螺母通过第二紧固件固定在凹槽内。
进一步地，支撑架采用铝合金材料制作而成。
进一步地，支撑板为三角板，滚珠丝杠螺母内接固定在三角板上，三角板的三个角均设置有倒圆角。
进一步地，水平摆臂组件包括：大臂，大臂的第一端可转动地安装在基座上；小臂，小臂的第一端可转动地安装在大臂的远离基座的一端，支撑架和凹槽均设置在小臂的远离大臂的一端。
进一步地，小臂包括长条板和围设在长条板外周的加强筋，加强筋和长条板之间设置有斜筋。
进一步地，驱动装置还包括主动组件，主动组件包括第一电机和第二电机，从动组件包括第一带轮和第二带轮，第一电机通过第一同步带与第一带轮驱动连接，第二电机通过第二同步带与第二带轮驱动连接。
进一步地，第一电机和第二电机均安装在小臂靠近大臂的一端。
进一步地，水平多关节工业机器人还包括精密行星轮减速机，精密行星轮减速机用于对第二电机进行减速。
应用本发明的技术方案，由于本发明中的滚珠花键丝杠轴是穿设在支撑架的支撑板和水平摆臂组件上的，且用于驱动滚珠花键丝杠轴转动的驱动装置的从动部件安装在由支撑板、支撑杆以及水平摆臂组件围设形成的空间内的，在实际组装的过程中，支撑架镂空空间大，重量小，相对于以往将从动组件安装在支撑架的外部的结构而言，本发明中的水平多关节工业机器人更加容易组装，且结构紧凑，重量轻，惯性小，容易加工，便于实现水平多关节工业机器人的轻量化，节约水平多关节工业机器人的加工制造成本。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示意性示出了本发明的水平多关节工业机器人的第一立体图；
图2示意性示出了本发明的水平多关节工业机器人的第二立体图；
图3示意性示出了本发明的水平多关节工业机器人的主视图；
图4示意性示出了本发明的水平多关节工业机器人的侧视图；
图5示意性示出了本发明的水平多关节工业机器人的俯视图；
图6示意性示出了本发明的水平多关节工业机器人的末端的主视图；以及
图7示意性示出了本发明的水平多关节工业机器人的末端的分解图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、基座；20、水平摆臂组件；21、大臂；22、小臂；221、凹槽；23、第三电机；30、滚珠花键丝杠定位组件；31、滚珠花键丝杠轴；32、驱动装置；321、第一带轮；322、第二带轮；323、第一电机；324、第二电机；325、第一同步带；326、第二同步带；33、滚珠花键螺母；34、滚珠丝杠螺母；40、支撑架；41、支撑板；42、支撑杆；50、精密行星轮减速机；60、线缆；70、线缆支架。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
参见图1至图7所示，根据本发明的实施例，提供了一种水平多关节工业机器人，本发明的水平多关节工业机器人包括基座10、水平摆臂组件20以及滚珠花键丝杠定位组件30。
水平摆臂组件20可旋转地安装在基座10上；滚珠花键丝杠定位组件30包括滚珠花键丝杠轴31和用于驱动滚珠花键丝杠轴31水平转动和\或沿水平摆臂组件20的高度方向上下运动的驱动装置32，驱动装置32包括从动组件，从动组件安装在滚珠花键丝杠轴31上，并通过支撑架40固定在水平摆臂组件20远离基座10的一端，其中，支撑架40包括支撑板41和支撑杆42，支撑杆42支撑在支撑板41的底部，滚珠花键丝杠轴31穿设在支撑板41和水平摆臂组件20上，从动组件位于支撑板41、支撑杆42以及水平摆臂组件20围设形成的空间内。
由于本实施例中的滚珠花键丝杠轴31是穿设在支撑架40的支撑板41和水平摆臂组件20上的，且用于驱动滚珠花键丝杠轴31转动的驱动装置32的从动部件安装在由支撑板41、支撑杆42以及水平摆臂组件20围设形成的空间内的，在实际组装的过程中，支撑架40镂空空间大，重量小，相对于以往将从动组件安装在支撑架40的外部的结构而言，本实施例中的水平多关节工业机器人更加容易组装，且结构紧凑，重量轻，惯性小，容易加工，便于实现水平多关节工业机器人的轻量化，节约水平多关节工业机器人的加工制造成本。
本实施例中的滚珠花键丝杠定位组件30还包括套设在滚珠花键丝杠轴31上的滚珠丝杠螺母34，安装时，滚珠丝杠螺母34通过第一紧固件直接固定在支撑板41上，进而将滚珠花键丝杠轴31安装在支撑板41上，结构紧凑，便于降低整个水平多关节工业机器人的体积。优选地，本实施例中的第一紧固件可以是螺钉、销钉或者螺栓等结构。
为了便于将本实施例中的滚珠花键丝杠轴31固定在水平摆臂组件20上，本实施例中的滚珠花键丝杠定位组件30还包括套设在滚珠花键丝杠轴31上的滚珠花键螺母33，水平摆臂组件20上设置有凹槽221，滚珠花键螺母33通过第二紧固件直接固定在凹槽221内，进而将滚珠花键丝杠轴31安装在水平摆臂组件20上，本实施例中通过将滚珠花键螺母33通过第二紧固件直接固定在凹槽221内，能够进一步提高本实施例中的水平多关节工业机器人的结构紧凑性，同时降低了整个水平多关节工业机器人的重量，便于降低整个水平多关节工业机器人的体积和重量，降低水平多关节工业机器人的惯性，提高本实施例中的水平多关节工业机器人精度。同样地，本实施例中的第二紧固件也可以是螺钉、销钉或者螺栓等结构。
本实施例中的支撑架40采用铝合金材料制作而成，不仅体积相较传统要轻，而且零件本身结构简单，方便加工制造。
优选地，本实施例中的支撑板41为三角板，滚珠丝杠螺母34内接于三角板上，且该三角板的三个角均设置有倒圆角，能够在满足滚珠丝杠螺母34的安装需求的同时，最大限度地降低整个支撑板41的重量。可见，本实施例中的滚珠花键丝杠轴31采用三角形支撑板41的轻量化支撑结构，滚珠花键螺母33直接安装固定在水平摆臂组件20上。水平摆臂组件20上端面固定有3件支撑杆42，支撑杆42上端面与支撑板41连接。滚珠丝杠螺母34安装在支撑板41上。本发明的滚珠花键丝杠轴31支撑结构简单，占用空间很小，且重量很轻，安装简单、方便。
再次结合图1至图7所示，本实施例中的水平摆臂组件20包括大臂21和小臂22，大臂21的第一端可转动地安装在基座10上，为了驱动大臂21转动，本实施例中的基座10上设置有驱动电机(图中未示出)，结构简单，稳定可靠。小臂22的第一端可转动地安装在大臂21的远离基座10的一端，便于提高本实施例中的水平多关节工业机器人的运动范围，具体设置时，支撑架40和凹槽221均设置在小臂22的远离大臂21的一端，防止水平多关节工业机器人工作过程中发生干涉。
优选地，本实施例中小臂22包括长条板和围设在长条板外周的加强筋，加强筋和长条板之间设置有斜筋(图中未示出)，这样的结构，可以使得小臂22呈一个内部空心的结构，降低整个小臂22的重量，便于对小臂22进行精准控制，并通过加强筋和斜筋的作用，提高整个小臂22的强度。
本实施例中的驱动装置32还包括主动组件，该主动组件包括第一电机323和第二电机324，第一电机323和第二电机324均安装在小臂22靠近大臂21的一端，从动组件包括第一带轮321和第二带轮322，第一电机323通过第一同步带325与第一带轮321驱动连接，第二电机324通过第二同步带326与第二带轮322驱动连接。
工作时，当第一电机323带动第一同步带325转动，进而带动第一带轮321转动，驱动滚珠花键丝杠轴31转动，当第二电机324带动第二同步带326转动，进而带动第二带轮322转动，驱动滚珠花键丝杠轴31沿小臂22的高度方向上下运动，当第一电机323和第二电机324同步转动时，便于驱动滚珠花键丝杠轴31转动的同时带动滚珠花键丝杠轴31上下运动，实现对其他结构的高效率的装配、焊接、密封和搬运。
本实施例中将第一电机323和第二电机324均通过电机架安装在小臂22靠近大臂21的一端，使第一电机323和第二电机324的重心距离基座10旋转中心最近，能够能承受较大载荷、提高刚度和保证高的定位精度，减小由于自重对精度、速度的影响。
优选地，水平多关节工业机器人还包括精密行星轮减速机50，该精密行星轮减速机50用于对第二电机324进行减速，提供更大的扭矩，保证运行的可靠性。
本实施例中的第一带轮321和第二带轮322采用面对面方式安装在支撑板41、支撑杆42以及水平摆臂组件20围设形成的空间内，替代传统的背对背安装结构，缩短了安装高度尺寸l，节省安装空间，特别适合于水平多关节工业机器人对末端安装空间有特殊要求的场合。
本实施例中的水平多关节工业机器人还包括线缆60和线缆支架70，安装时，线缆支架70安装在小臂22靠近大臂21的一端，并将线缆60连接在线缆支架70和基座10之间，便于给第一电机323、第二电机324以及第三电机23供电。
本发明水平多关节工业机器人末端结构可以作为模块，直接应用于相同系列的产品之中，由于其良好的刚性和轻量化，只需要重新设计大臂结构，无需重新设计末端结构，就可以满足相同系列产品的性能。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、本发明的水平多关节工业机器人的末端结构紧凑、轻量化、安装零部件小、零部件加工容易；
2、滚珠花键丝杠轴采用三角形支架结构，结构简单、重量轻、安装方便。
3、第一电机和第二电机及带轮安装位置靠近大臂的一端，使其重心距离基座旋转中心最近，能够能承受较大载荷、提高刚度和保证高的定位精度；
4、本发明的水平多关节工业机器人的末端模块化设计、通用性强。可以实现不同的大臂与该发明末端结构的搭配。可用于相同系列scara机器人性能参数相差不大，但总臂长要求不同的相近型号产品，节约研发成本。
综上所述，本发明的水平多关节工业机器人能够满足轻量化，结构紧凑，较小安装所需空间，零部件数量少，容易加工，节约加工制造成本。水平多关节工业机器人末端还能够实现模块化，能够用于不同臂长要求的相同系列产品，节约研发成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。