[發明專利]平面關節四軸機械臂

在審

• 申請號: 201911070212.6
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN112757271A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 董春祿
• 申請（專利權）人: 南京立邁勝機器人有限公司
• 主分類號: B25J9/04
• 分類號: B25J9/04;B25J9/12
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 王秀娟

本發明公開了一種平面關節四軸機械臂，包括底座，底座上安裝有第一電機和滾珠絲桿模組，第一電機與滾珠絲桿模組通過同步帶連接，螺母組件上安裝有第二電機和大臂，大臂的前端安裝有第三電機和前臂，前臂的前端安裝有第四電機和末端執行器；第一、第二、第三、第四電機通過EtherCAT線纜與PLC控制器連接。本申請通過采用一體化低壓伺服電機作為機械臂關節軸，采用滾珠絲杠模組為第一軸，使用EtherCAT線纜連接各關節，使得機械臂質量輕，慣量小，集成度高，運動速度快，通訊帶寬提升，響應性、穩定性增強。

技術領域

本發明涉及工業機器人技術領域，具體涉及一種平面關節四軸機械臂。

背景技術

Scara機器人是一種應用于裝配作業的機器人手臂，一般有2～3個軸線平行的旋轉關節，結構簡單，占地面積小，運動速度快，在生產領域得到廣泛應用。現有SCARA四軸機械臂由4個電機分別驅動大臂和前臂的水平方向旋轉，以及末端機構的水平方向旋轉和豎直方向運動。其中用于驅動大臂水平方向旋轉的電機位于基座內，其余三個電機位于前臂內。現有SCARA四軸機械臂在帶載運行工況的主要質量集中在第四軸，轉動慣量大，且剛性相對較弱，不能進行快速旋轉，限制了機械臂的運轉效率，成為提高工作效率的瓶頸。另一方面，現有SCARA機械臂由電控箱和機械臂兩大部分組成，占用體積大，裝配復雜，現場防護困難；線纜是在防護罩外由基座引至前臂，造成機器人在運動過程中易造成線纜彎折，限制了機器人的運動范圍。

發明內容

為解決現有現有SCARA四軸機械臂，轉動慣量大、剛性弱、運轉效率低，以及占用體積大、裝配復雜、運動范圍小，通訊帶寬低的技術問題，本發明提供一種平面關節四軸機械臂。

本發明采用的技術方案是：

一種平面關節四軸機械臂，包括底座，底座上安裝有第一電機和滾珠絲桿模組，所述滾珠絲桿模組包括絲桿和螺母組件，第一電機與絲桿通過同步帶連接，第一電機驅動絲桿做平面旋轉運動從而帶動螺母組件做直線運動；螺母組件上安裝有第二電機和大臂，第二電機驅動大臂繞第二軸做平面轉動；大臂的前端安裝有第三電機和前臂，第三電機驅動前臂繞第三軸做平面轉動；前臂的前端安裝有第四電機和末端執行器，第四電機驅動末端執行器做平面轉動；第一、第二、第三、第四電機均采用一體化低壓伺服電機，通過EtherCAT線纜與PLC控制器連接。

進一步地，所述一體化低壓伺服電機連接有行星減速器。

進一步地，第二電機輸出軸穿過大臂安裝在螺母組件上且通過預緊螺母鎖緊定位，大臂與螺母組件之間設有第一推力球軸承。

進一步地，第三電機輸出軸穿過大臂、前臂安裝在大臂上且通過預緊螺母鎖緊定位，大臂與前臂之間設有第二推力球軸承。

進一步地，第四電機和末端執行器通過同步帶連接。

進一步地，滾珠絲杠模組的型號為1610，有效行程為200mm。

本發明的有益效果：

1、機械臂的第一軸采用滾珠絲杠模組，將機械臂大部分質量移動到第一軸上，使得機械臂輕量化，慣量小，運動速度更快，效率更高。

2、采用一體化低壓伺服電機作為機械臂關節軸，使用EtherCAT線纜連接各關節，使得機械臂體積縮小，結構緊湊，集成度高，功率密度大，散熱效果好；省去電纜連接，提高擴大了機械臂的運動范圍，提高了電機和控制器之間的通訊帶寬，使得機械臂系統增強了響應性、穩定性等方面性能。

附圖說明

圖1是示出本發明一種實施例的平面關節四軸機械臂的結構示意圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。

實施方式1