[發(fā)明專利]一種水平關節(jié)機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410054862.2
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103934825A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 銀雙貴;劉會英;鞏相峰;林建林;姚庭
• 申請（專利權）人: 威海正棋機電技術有限公司
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J13/00
• 代理公司: 北京商專永信知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11400
• 代理人: 葛強;鄔玥

技術領域

本發(fā)明涉及一種兩自由度機構以及一種水平關節(jié)機器人，尤其是涉及一種用于水平關節(jié)機器人執(zhí)行末端的兩自由度機構以及具有該機構的水平關節(jié)機器人。

背景技術

水平關節(jié)機器人是目前廣泛運用的一種實現(xiàn)高速、柔性分揀和裝配的工業(yè)機器人。其具有三個轉動自由度和一個移動自由度，其中第一轉動自由度通過底座與大臂的相對旋轉實現(xiàn)，其旋轉軸垂直于水平工作面，第二轉動自由度通過大臂與小臂的相對旋轉實現(xiàn)，其旋轉軸平行于第一自由度旋轉軸，第一、第二轉動自由度共同完成機器人的執(zhí)行末端在水平工作平面的定位。第三自由度為相對小臂的上下移動自由度，用于實現(xiàn)執(zhí)行末端在垂直方向的上升或者下降，其運動方向垂直于水平工作平面，第四自由度為轉動自由度，用于調(diào)整執(zhí)行末端的方向，該旋轉軸與第一、第二旋轉軸平行。該類機器人的特點是具有較高的柔性，較短的工作周期，因此特別適合于復雜的裝配行業(yè)，例如電子元器件，此外，還可以運用于高速分揀及點膠等領域。

對于水平關節(jié)機器人而言，由于實現(xiàn)第三、第四自由度的機構位于小臂的末端遠離底座，且要直接作用于末端執(zhí)行結構，其慣量大小及精度高低直接影響整個機器人的性能。目前主要采用滾珠絲杠及滾珠花鍵實現(xiàn)，滾珠絲杠和滾珠花鍵之間要設置連接板以將滾珠絲杠的上下運動傳遞給滾珠花鍵。滾珠花鍵的旋轉由安裝在滾珠花鍵上方的第四電機及減速器驅動，機器人在工作時第四電機及減速器要隨著滾珠花鍵上下運動。為增加第四軸的剛度，通常需要在滾珠絲杠或花鍵處要安裝設計導軌。該類機器人實現(xiàn)起來結構復雜，剛度較差，而整個執(zhí)行組件都安裝在整個小臂的末端，使得整個機器人的慣量很大，提高了對第一、第二自由度的執(zhí)行電機的要求，造成整個機器人的慣量嚴重不匹配，直接降低了整個機器人的性能。

申請?zhí)枮?00910309065.3的中國專利公開了一種水平關節(jié)機器人，該機器人由基座，大臂及驅動大臂繞底座第一轉軸旋轉的第一馬達、小臂及驅動小臂繞大臂第二轉軸旋轉的第二馬達構成，其中，小臂上設有滾珠絲杠、套設于滾珠絲杠上的滾珠螺母及驅動該滾珠絲杠轉動的第三馬達，螺母通過連接板與第四馬達固連，第四馬達驅動第四轉軸轉動。與傳統(tǒng)水平關節(jié)機器人相比，上述專利中的水平關節(jié)機器人雖然在其第四自由度機構中省略了帶輪、花鍵等傳動機構，但是，由于驅動第四轉軸的第四馬達仍然需要隨著滾珠螺母在豎直方向上運動，不僅消耗能量較多，而且工作時易產(chǎn)生較大的傾覆力，對基座及大臂的電機也提出了較高的要求，嚴重影響整個機器人的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于目前水平關節(jié)機器人存在的上述問題，本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種高精度、質(zhì)量輕、結構簡單緊湊、可靠性高的兩自由度機構以及具有該機構的水平關節(jié)機器人。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為：一種兩自由度機構，包括驅動部件、傳動部件、執(zhí)行部件，以及封裝部件，其中，所述封裝部件包括套筒、固定板以及上蓋板，其特征在于：

所述執(zhí)行部件包括執(zhí)行軸、絲杠螺母、花鍵螺母，所述絲杠螺母和所述花鍵螺母共用所述執(zhí)行軸，其中，所述絲杠螺母和所述執(zhí)行軸配合能夠實現(xiàn)所述執(zhí)行軸沿Z軸方向的上下移動自由度，所述花鍵螺母和所述執(zhí)行軸配合能夠實現(xiàn)所述執(zhí)行軸繞Z軸方向的水平旋轉自由度；

所述驅動部件包括第一驅動部件和第二驅動部件，所述傳動部件包括第一傳動部件和第二傳動部件，其中，所述第一傳動部件一端連接所述第一驅動部件的輸出軸，另一端固定安裝于所述絲杠螺母的端面，所述第二傳動部件一端連接所述第二驅動部件的輸出軸，另一端固定安裝于所述花鍵螺母的端面；

所述絲杠螺母通過第一軸承部件固定安裝于所述套筒一端，所述第一軸承部件的外圈通過所述上蓋板固定，所述花鍵螺母通過第二軸承部件固定安裝于所述套筒另一端，所述第二軸承部件的外圈通過所述固定板固定；

與所述絲杠螺母相連的所述第一傳動部件提供所述第一軸承部件所需的預緊力，與所述花鍵螺母相連的所述第二傳動部件提供所述第二軸承部件所需的預緊力。

根據(jù)本發(fā)明的技術方案，可以實現(xiàn)以下有益效果：（1）絲杠螺母與花鍵螺母共用一根執(zhí)行軸，結構簡單緊湊；（2）用于實現(xiàn)水平旋轉自由度的驅動機構不必隨絲杠螺母進行上下升降運動，有利于提高運動精度和可靠性；（3）絲杠螺母及花鍵螺母的固定軸承通過安裝在絲杠螺母及花鍵螺母上的傳動部件直接進行定位和預緊，能夠有效增加整個機構的剛度，使得結構更加緊湊和可靠；（4）整個機構緊湊地封裝在上蓋板、套筒及固定板內(nèi)部，因此不會與附近的線纜及氣路等相互影響、干擾，可靠性強。