本發(fā)明涉及機器人設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，能夠精確控制角度的直驅(qū)的水平關(guān)節(jié)四軸機器人。

[

背景技術(shù)：
]

水平關(guān)節(jié)四軸機器人目前已經(jīng)被非常廣泛應(yīng)用，在搬運、加工、裝配等環(huán)境中有非常重要的作用，它本身具有動作靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、空間要求小、重復(fù)定位精度高等特點，能夠精確、快速達(dá)到空間的一點。水平關(guān)節(jié)四軸機器人相對于六軸工業(yè)機器人來說具有體積小，靈活，成本低等優(yōu)勢，在未來工業(yè)流水線中被大量使用將會是必然趨勢。加大對水平關(guān)節(jié)四軸機器人的研究也非常必要，目前國內(nèi)外水平關(guān)節(jié)四軸機器人的主要品牌包括愛普生、雅馬哈、庫卡等企業(yè)。

目前市場上現(xiàn)有的水平關(guān)節(jié)四軸機器人大多數(shù)都采用交流伺服電機作為動力源，采用RV減速器或者諧波減速器實現(xiàn)末端固定法蘭高精度的定位。RV減速器和諧波減速器目前是主流的減速器，具有傳動扭矩大、傳動比大、耐沖擊，回差小或者零回差等特點，因而被廣泛應(yīng)用在工業(yè)機器人上。然而RV減速器和諧波減速器加工工藝復(fù)雜，傳動精度高，價格非常昂貴。

為了解決減速器成本高的問題，本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)行了大量的研發(fā)和實驗，比提出了一種直驅(qū)水平關(guān)節(jié)四軸機器人。

[

技術(shù)實現(xiàn)要素：
]

為克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，能夠精確控制角度的直驅(qū)的水平關(guān)節(jié)四軸機器人。

本發(fā)明解決技術(shù)問題的方案是提供一種直驅(qū)的水平關(guān)節(jié)四軸機器人，包括控制器、底座、第一機器人關(guān)節(jié)、第二機器人關(guān)節(jié)、一端與第一機器人關(guān)節(jié)活動連接且另一端與第二機器人關(guān)節(jié)連接的第一臂體以及一端與第二機器人關(guān)節(jié)連接的第二臂體；所述第二臂體中設(shè)置Z和R軸傳動機構(gòu)；

所述第二機器人關(guān)節(jié)包括轉(zhuǎn)子、定子軸以及設(shè)置于定子軸內(nèi)部用于保證轉(zhuǎn)子相對定子軸穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的第一軸承和第二軸承，第一軸承和第二軸承背靠背接觸設(shè)置；所述轉(zhuǎn)子邊緣設(shè)置凸臺，凸臺插入到定子軸內(nèi)；第二軸承設(shè)置于轉(zhuǎn)子軸底部，且第二軸承內(nèi)圈與轉(zhuǎn)子軸過盈配合；所述第一軸承和第二軸承的外圈與定子軸過盈配合；定子軸下側(cè)設(shè)置有與該所述定子軸過盈配合的定子；所述轉(zhuǎn)子內(nèi)表面環(huán)狀均勻設(shè)置有若干個磁鐵；

所述Z和R軸傳動機構(gòu)包括傳動固定架、固定設(shè)置于傳動固定架上的第一電機與第二電機、由第一電機驅(qū)動的花鍵軸以及由第二電機驅(qū)動的滾珠絲杠；所述花鍵軸與滾珠絲杠同軸設(shè)置且在滾珠絲桿內(nèi)部軸向開設(shè)有用于插入花鍵軸的深沉孔。

優(yōu)選地，所述第二軸承上側(cè)安裝有軸套，且所述軸套和第一軸承均與轉(zhuǎn)子的軸過盈配合；所述轉(zhuǎn)子的軸的頂端安裝有光電編碼器。

優(yōu)選地，所述定子軸外側(cè)還設(shè)置有關(guān)節(jié)上部出線口，且定子軸的中間位置還安設(shè)有壓線板，壓線板上側(cè)安裝有PCB板固定板，PCB板固定板上開設(shè)有若干個螺紋孔，通過緊定螺絲將PCB板固定板固定到定子軸上；所述定子和定子軸之間還設(shè)置有限定定子軸向移動的定子軸向固定擋圈。

優(yōu)選地，所述定子軸下側(cè)邊緣開設(shè)有若干個螺紋孔，采用緊定螺絲將定子擰緊在定子軸上；PCB板固定板上設(shè)置有PCB板以及光電編碼器讀頭；

所述PCB板通過鎖緊螺絲固定在PCB板固定板上；所述PCB板上側(cè)安裝有上蓋，且上蓋通過緊定螺絲固定在定子軸上。

優(yōu)選地，所述Z和R軸傳動機構(gòu)還包括設(shè)置于花鍵軸上、與滾珠絲杠一端匹配的花鍵螺母組件；所述花鍵螺母組件包括花鍵螺母以及用于固定花鍵螺母的花鍵螺母固定套；第一電機驅(qū)動花鍵軸轉(zhuǎn)動時，通過花鍵螺母組件的傳動，帶動滾珠絲杠同時轉(zhuǎn)動；

還包括與滾珠絲杠匹配、由第二電機驅(qū)動的滾珠絲杠螺母；所述第二電機驅(qū)動滾珠絲杠螺母旋轉(zhuǎn)時，由滾珠絲杠螺母與滾珠絲杠配合并驅(qū)動滾珠絲杠產(chǎn)生軸向移動。

優(yōu)選地，所述第一電機與花鍵軸之間以及第二電機與滾珠絲杠通過齒輪傳動；所述第一電機上設(shè)置第一主動齒輪，花鍵軸上固定設(shè)置第一從動齒輪，由第一主動齒輪與第一從動齒輪齒合傳動；所述第二電機上設(shè)置第二主動齒輪，滾珠絲杠上固定設(shè)置第二從動齒輪，由第二主動齒輪與第二從動齒輪齒合傳動；

第一主動齒輪與第一從動齒輪以及第二主動齒輪與第二從動齒輪具有同樣的傳動比。

優(yōu)選地，所述定子軸上表面邊緣還開設(shè)有若干個鎖緊螺絲孔，通過鎖緊螺絲與定子軸上的鎖緊螺絲孔配合，實現(xiàn)第一機器人關(guān)節(jié)和第一臂體活動連接；所述轉(zhuǎn)子下表面邊緣位置同樣設(shè)置有若干個鎖緊螺絲孔，通過鎖緊螺絲鎖緊，實現(xiàn)第一機器人關(guān)節(jié)與第一臂體活動連接。

優(yōu)選地，所述第二臂體外部設(shè)置起保護作用的保護外殼，且保護外殼上部連接有與保護外殼內(nèi)部的控制器電性連接的控制線。

優(yōu)選地，所述傳動固定架與花鍵軸之間設(shè)置至少一個用于防止花鍵軸軸向竄動的花鍵軸角接觸軸承；所述臂體與滾珠絲杠之間設(shè)置至少一個用于防止?jié)L珠絲杠軸向竄動的滾珠絲杠角接觸軸承；滾珠絲杠角接觸軸承固定于臂體上；各花鍵軸角接觸軸承以及滾珠絲杠角接觸軸承由軸承端蓋固定；

所述滾珠絲杠螺母一側(cè)設(shè)置有用于固定所述滾珠絲杠螺母的絲杠螺母固定套；花鍵軸角接觸軸承通過鎖緊螺母固定于花鍵軸軸承端蓋上；滾珠絲杠角接觸軸承通過鎖緊螺母固定于臂體上，并通過滾珠絲杠軸承端蓋固定。

優(yōu)選地，所述滾珠絲杠相對花鍵螺母組件的另一端固定設(shè)置有法蘭盤，且在臂體底部設(shè)置有與滾珠絲杠匹配、用于防止灰塵進(jìn)入臂體內(nèi)部滾珠絲杠角接觸軸承內(nèi)部空間的防塵端蓋。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種直驅(qū)的水平關(guān)節(jié)四軸機器人通過同時設(shè)置底座、第一機器人關(guān)節(jié)、第二機器人關(guān)節(jié)、一端與第一機器人關(guān)節(jié)活動連接且另一端與第二機器人關(guān)節(jié)連接的第一臂體以及一端與第二機器人關(guān)節(jié)連接的第二臂體，且第二臂體中設(shè)置Z和R軸傳動機構(gòu)，Z和R軸傳動機構(gòu)可實現(xiàn)三種不同的運行模式，第一機器人關(guān)節(jié)、第二機器人關(guān)節(jié)中的轉(zhuǎn)子和定子軸在足夠預(yù)緊力的情況下穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，更精確地控制關(guān)節(jié)上下部分所轉(zhuǎn)過的角度，簡化用戶布線，安裝方便，第一機器人關(guān)節(jié)和第二機器人關(guān)節(jié)可以作為標(biāo)準(zhǔn)件直接裝配到第一臂體和第二臂體中，結(jié)構(gòu)緊促，能夠精確控制角度，通過更改轉(zhuǎn)子和定子的長度，可以實現(xiàn)各種不同扭矩的直驅(qū)機器人關(guān)節(jié)，應(yīng)用到不同負(fù)載的機器人上，性價比高。

[附圖說明]

圖1是本發(fā)明一種直驅(qū)的水平關(guān)節(jié)四軸機器人的立體狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明一種直驅(qū)的水平關(guān)節(jié)四軸機器人的爆炸狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明一種直驅(qū)的水平關(guān)節(jié)四軸機器人中第二機器人關(guān)節(jié)的爆炸狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明一種直驅(qū)的水平關(guān)節(jié)四軸機器人中Z和R軸傳動機構(gòu)的立體狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明一種直驅(qū)的水平關(guān)節(jié)四軸機器人中Z和R軸傳動機構(gòu)的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明一種直驅(qū)的水平關(guān)節(jié)四軸機器人中Z和R軸傳動機構(gòu)的爆炸狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

[具體實施方式]

為使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定此發(fā)明。

請參閱圖1至圖6，本發(fā)明一種直驅(qū)的水平關(guān)節(jié)四軸機器人1包括控制器、底座11、第一機器人關(guān)節(jié)12、第二機器人關(guān)節(jié)14、一端與第一機器人關(guān)節(jié)12活動連接且另一端與第二機器人關(guān)節(jié)14連接的第一臂體13以及一端與第二機器人關(guān)節(jié)14連接的第二臂體15；所述第二臂體15中設(shè)置Z和R軸傳動機構(gòu)；

所述第二機器人關(guān)節(jié)14包括轉(zhuǎn)子148、定子軸146以及設(shè)置于定子軸146內(nèi)部用于保證轉(zhuǎn)子148相對定子軸146穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的第一軸承144和第二軸承145，第一軸承144和第二軸承145背靠背接觸設(shè)置；所述轉(zhuǎn)子148邊緣設(shè)置凸臺，凸臺插入到定子軸146內(nèi)；第二軸承145設(shè)置于轉(zhuǎn)子軸1481底部，且第二軸承145內(nèi)圈與轉(zhuǎn)子軸1481過盈配合；所述第一軸承144和第二軸承145的外圈與定子軸146過盈配合；定子軸146下側(cè)設(shè)置有與該所述定子軸146過盈配合的定子147；所述轉(zhuǎn)子148內(nèi)表面環(huán)狀均勻設(shè)置有若干個磁鐵1481；

所述Z和R軸傳動機構(gòu)包括傳動固定架153、固定設(shè)置于傳動固定架153上的第一電機151與第二電機152、由第一電機151驅(qū)動的花鍵軸154以及由第二電機152驅(qū)動的滾珠絲杠156；所述花鍵軸154與滾珠絲杠156同軸設(shè)置且在滾珠絲杠156內(nèi)部軸向開設(shè)有用于插入花鍵軸154的深沉孔，用于避空花鍵軸154。

通過同時設(shè)置底座11、第一機器人關(guān)節(jié)12、第二機器人關(guān)節(jié)14、一端與第一機器人關(guān)節(jié)12活動連接且另一端與第二機器人關(guān)節(jié)14連接的第一臂體13以及一端與第二機器人關(guān)節(jié)14連接的第二臂體15，且第二臂體15中設(shè)置Z和R軸傳動機構(gòu)，Z和R軸傳動機構(gòu)可實現(xiàn)三種不同的運行模式，第一機器人關(guān)節(jié)12、第二機器人關(guān)節(jié)14中的轉(zhuǎn)子148和定子軸146在足夠預(yù)緊力的情況下穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，更精確地控制關(guān)節(jié)上下部分所轉(zhuǎn)過的角度，簡化用戶布線，安裝方便，第一機器人關(guān)節(jié)12和第二機器人關(guān)節(jié)14可以作為標(biāo)準(zhǔn)件直接裝配到第一臂體13和第二臂體15中，結(jié)構(gòu)緊促，能夠精確控制角度，通過更改轉(zhuǎn)子148和定子147的長度，可以實現(xiàn)各種不同扭矩的直驅(qū)機器人關(guān)節(jié)，應(yīng)用到不同負(fù)載的機器人上，性價比高。

優(yōu)選地，所述第二軸承145上側(cè)安裝有軸套1451，且所述軸套1451和第一軸承144均與轉(zhuǎn)子148的軸過盈配合；所述轉(zhuǎn)子148的軸的頂端安裝有光電編碼器。

優(yōu)選地，所述定子軸146外側(cè)還設(shè)置有關(guān)節(jié)上部出線口，且定子軸146的中間位置還安設(shè)有壓線板1421，壓線板1421上側(cè)安裝有PCB板固定板，PCB板固定板上開設(shè)有若干個螺紋孔，通過緊定螺絲將PCB板固定板固定到定子軸146上；所述定子147和定子軸146之間還設(shè)置有限定定子軸146向移動的定子軸向固定擋圈1461。

優(yōu)選地，所述定子軸146下側(cè)邊緣開設(shè)有若干個螺紋孔，采用緊定螺絲將定子147擰緊在定子軸146上；PCB板固定板上設(shè)置有PCB板142以及光電編碼器讀頭143；采用緊定螺絲將定子147擰緊在定子軸146上以防止打滑。

所述PCB板142通過鎖緊螺絲固定在PCB板固定板上；所述PCB板142上側(cè)安裝有上蓋141，且上蓋141通過緊定螺絲固定在定子軸146上。

優(yōu)選地，所述Z和R軸傳動機構(gòu)還包括設(shè)置于花鍵軸154上、與滾珠絲杠156一端匹配的花鍵螺母組件155；所述花鍵螺母組件155包括花鍵螺母1551以及用于固定花鍵螺母1551的花鍵螺母固定套1553；第一電機151驅(qū)動花鍵軸154轉(zhuǎn)動時，通過花鍵螺母組件155的傳動，帶動滾珠絲杠156同時轉(zhuǎn)動；

還包括與滾珠絲杠156匹配、由第二電機152驅(qū)動的滾珠絲杠螺母1561；所述第二電機152驅(qū)動滾珠絲杠螺母1561旋轉(zhuǎn)時，由滾珠絲杠螺母1561與滾珠絲杠156配合并驅(qū)動滾珠絲杠156產(chǎn)生軸向移動。

優(yōu)選地，所述第一電機151與花鍵軸154之間以及第二電機152與滾珠絲杠156通過齒輪傳動；所述第一電機151上設(shè)置第一主動齒輪，花鍵軸154上固定設(shè)置第一從動齒輪1511，由第一主動齒輪與第一從動齒輪1511齒合傳動；所述第二電機152上設(shè)置第二主動齒輪，滾珠絲杠156上固定設(shè)置第二從動齒輪1521，由第二主動齒輪與第二從動齒輪1521齒合傳動；

第一主動齒輪與第一從動齒輪1511以及第二主動齒輪與第二從動齒輪1521具有同樣的傳動比。實際使用過程中，齒輪傳動也可以采用同樣減速比的同步帶輪代替。

優(yōu)選地，所述定子軸146上表面邊緣還開設(shè)有若干個鎖緊螺絲孔，通過鎖緊螺絲與定子軸146上的鎖緊螺絲孔配合，實現(xiàn)第一機器人關(guān)節(jié)12和第一臂體13活動連接；所述轉(zhuǎn)子148下表面邊緣位置同樣設(shè)置有若干個鎖緊螺絲孔，通過鎖緊螺絲鎖緊，實現(xiàn)第一機器人關(guān)節(jié)12與第一臂體13活動連接。

優(yōu)選地，所述第二臂體15外部設(shè)置起保護作用的保護外殼16，且保護外殼16上部連接有與保護外殼16內(nèi)部的控制器電性連接的控制線17。

優(yōu)選地，所述傳動固定架153與花鍵軸154之間設(shè)置至少一個用于防止花鍵軸154軸向竄動的花鍵軸角接觸軸承1541；所述臂體158與滾珠絲杠156之間設(shè)置至少一個用于防止?jié)L珠絲杠156軸向竄動的滾珠絲杠角接觸軸承1563；滾珠絲杠角接觸軸承1563固定于臂體158上；各花鍵軸角接觸軸承1541以及滾珠絲杠角接觸軸承1563由軸承端蓋1565固定；

所述滾珠絲杠螺母1561一側(cè)設(shè)置有用于固定所述滾珠絲杠螺母1561的絲杠螺母固定套；花鍵軸角接觸軸承1541通過鎖緊螺母固定于花鍵軸軸承端蓋1543上；滾珠絲杠角接觸軸承1563通過鎖緊螺母固定于臂體158上，并通過滾珠絲杠軸承端蓋1565固定。

優(yōu)選地，所述滾珠絲杠156相對花鍵螺母組件155的另一端固定設(shè)置有法蘭盤157，且在臂體158底部設(shè)置有與滾珠絲杠156匹配、用于防止灰塵進(jìn)入臂體158內(nèi)部滾珠絲杠角接觸軸承1563內(nèi)部空間的防塵端蓋1567。

該所述第二機器人關(guān)節(jié)14可采用與第一機器人關(guān)節(jié)12相同的結(jié)構(gòu)。

所述轉(zhuǎn)子148邊緣設(shè)置有凸臺(圖未示)，凸臺插入到定子軸146內(nèi)，定子軸146安裝在轉(zhuǎn)子148的上側(cè)，采用凸臺的設(shè)計能夠有效防止灰塵等進(jìn)入機器人關(guān)節(jié)，以提高了關(guān)節(jié)的可靠性及壽命；所述軸套1451的高度略高于安裝第二軸承145的臺階，以便安裝時能夠保證相應(yīng)的余量來壓緊第一軸承144和第二軸承145，以保證軸向壓緊量；第一機器人關(guān)節(jié)12和第二機器人關(guān)節(jié)14內(nèi)置驅(qū)動器和編碼器，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，能夠精確控制角度。通過更改轉(zhuǎn)子148和定子147的長度，可以實現(xiàn)各種不同扭矩的直驅(qū)機器人關(guān)節(jié)，應(yīng)用到不同負(fù)載的機器人上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種直驅(qū)的水平關(guān)節(jié)四軸機器人1通過同時設(shè)置底座11、第一機器人關(guān)節(jié)12、第二機器人關(guān)節(jié)14、一端與第一機器人關(guān)節(jié)12活動連接且另一端與第二機器人關(guān)節(jié)14連接的第一臂體13以及一端與第二機器人關(guān)節(jié)14連接的第二臂體15，且第二臂體15中設(shè)置Z和R軸傳動機構(gòu)，Z和R軸傳動機構(gòu)可實現(xiàn)三種不同的運行模式，第一機器人關(guān)節(jié)12、第二機器人關(guān)節(jié)14中的轉(zhuǎn)子148和定子軸146在足夠預(yù)緊力的情況下穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，更精確地控制關(guān)節(jié)上下部分所轉(zhuǎn)過的角度，簡化用戶布線，安裝方便，第一機器人關(guān)節(jié)12和第二機器人關(guān)節(jié)14可以作為標(biāo)準(zhǔn)件直接裝配到第一臂體13和第二臂體15中，結(jié)構(gòu)緊促，能夠精確控制角度，通過更改轉(zhuǎn)子148和定子147的長度，可以實現(xiàn)各種不同扭矩的直驅(qū)機器人關(guān)節(jié)，應(yīng)用到不同負(fù)載的機器人上，性價比高。

以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。