一種四自由度關節工業機器人結構的制作方法

本發明涉及工業機器人結構技術領域，尤其涉及一種四自由度關節機器人結構。

背景技術：

隨著人工生產成本的提高，制造業的升級轉型，工業機器人作為智能裝備的重要設備，越來越多的企業選擇工業機器人代替人工。目前工業機器人主要運用在汽車制造等高端行業，隨著工業技術發展，越來越多重復性高、勞動強度大的低端行業開始使用工業機器。

但是由于低端行業大部分企業規模不大、資金不夠雄厚，目前市場上主流的六自由度機器人價格昂貴，產品對于低端應用場合來說性能過剩，造成企業不必要的花費。由于有些場合生產節拍較快，所以要求機器人有較快的關節速度，同時還要求具有很高定位精度。

現有的機器人的管線大多裸露在機器人外部，一方面影響到了機器人的美觀度，另一方面會給機器人的運動帶來一定影響，外露的管線造成機器人運動過程中與外界設施的拉扯與摩擦，管線會出現一定程度磨損，則定期需要維護和更換，維護成本較高，使用壽命相對較短。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種結構緊湊、運動速度快、使用簡單方便，適用于各種自動化生產場合的輕型高速的一種四自由度關節機器人結構。

本發明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現：

一種四自由度關節機器人結構，包括底座、轉座、二軸電機座、大臂桿、三軸電機座、小臂桿、四軸電機座、法蘭連接板、末端法蘭，所述底座上部安裝有轉座和二軸電機座，所述二軸電機座可以繞底座旋轉運動，所述二軸電機座的側面安裝有大臂桿，所述大臂桿可以繞二軸電機座旋轉運動，所述大臂桿 另一端固定安裝三軸電機座，所述三軸電機座的側面與小臂桿連接，所述小臂桿可以繞三軸電機座旋轉運動，所述小臂桿另一端固定安裝四軸電機座，所述法蘭連接板與四軸電機座連接，并且可以繞四軸電機座旋轉運動，所述法蘭連接板上固定有末端法蘭。

在底座內部纏繞有分別與底座、二軸電機座、三軸電機座、四軸電機座相連的電氣線纜，電氣線纜從底座內部引出后穿過大臂桿內部后再引出，然后再穿過小臂桿內部。

電氣線纜除在大、小臂旋轉部位外，所有電氣線纜及I/O信號線和氣路皆采用內部走線，隱藏安裝方式，且無外露接頭。

所述底座上安裝第一驅動電機和第一減速器，所述第一減速器與轉座連接，所述第一驅動電機通過驅動第一減速器來驅動轉座帶動二軸電機座旋轉。

所述二軸電機座上安裝第二驅動電機和第二減速器，所述第二減速器與大臂桿連接，所述第二驅動電機通過驅動第二減速器來驅動大臂桿旋轉。

所述三軸電機座上安裝第三驅動電機和第三減速器，所述第三減速器與小臂桿連接，所述第三驅動電機通過驅動第三減速器來驅動小臂桿旋轉。

所述四軸電機座安裝第四驅動電機和第四減速器，所述第四減速器與法蘭連接板連接，所述第四驅動電機通過驅動第四減速器來驅動法蘭連接板旋轉。

電氣線纜分別與第一驅動電機、第二驅動電機、第三驅動電機、第四驅動電機相連。

所述第一驅動電機安裝在底座內部，所述第二驅動電機用第一電機罩包裹在二軸電機座內部,所述第三驅動電機用第二電機罩包裹在三軸電機座內部，所述第四驅動電機用第三電機罩包裹在四軸電機座內部，避免第一驅動電機、第二驅動電機、第三驅動電機、第四驅動電機遭受外界因素的破壞，同時使機器人整體結構更為美觀。

電氣線纜外部包裹一層柔軟耐磨材質的防護層。

所述小臂桿兩側分別設有I/O信號輸出口和氣路輸出口，每個I/O信號輸出口和氣路輸出口四周設有安裝孔，信號接頭或者氣路接頭可以直接安裝在小臂桿上，另外可以外接一過渡零件，用戶可根據自身需要選擇安裝其它信號接頭和氣路接頭。

所述二軸電機座上安裝有管線固定板，所述管線固定板上設有管線固定卡，電氣纜線在底座引出后，穿過管線固定板彎折后用管線固定卡固定在管線安裝板上，所述大臂桿一側開有大臂纜線引入口，然后電氣纜線通過大臂纜線引入口引進大臂桿內部。

所述大臂桿另一側面開有大臂纜線引出口，大臂桿內部電氣纜線通過大臂纜線引出口引出，再經過小臂桿上的開設的小臂纜線引入口引入小臂桿內部。

所述大臂纜線引入口、大臂纜線引出口和小臂纜線引入口上均安裝有成對使用的將電氣纜線夾緊的夾緊元件，以防止電氣纜線竄動。

所述管線安裝板上設有用來走線并夾緊電氣纜線的走線開口。

成對使用的夾緊元件之間通過螺栓連接固定。

所述底座上設有電氣接口安裝板，所述電氣接口安裝板上安裝有I/O信號輸入接口、氣路輸入接口，用于內部電氣線纜及I/O信號線和氣路的輸入連接。

所述底座、轉座、二軸電機座、大臂桿、三軸電機座、小臂桿、四軸電機座、法蘭連接板均采用鋁合金材質。

本發明的有益效果是：本發明采用新型的結構，各關機采用驅動電機和減速器直接連接傳動，減少傳動誤差累積，可以實現機器人各關節高速運動，并且具有很高的定位精度。本體內部適配I/O信號線和氣路，客戶使用時無需另外添加，方便使用。特別適合搬運、碼垛等生產節奏快的自動化生產線。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1為本發明的主視結構示意圖；

圖2為本發明的俯視結構示意圖；

圖3為本發明的電氣纜線與管線固定板、大臂桿的安裝示意圖；

圖4為本發明的電氣纜線與管線固定板的連接結構示意圖；

圖5為本發明的電氣纜線與小臂桿連接的結構示意圖；

圖6為本發明的電氣纜線與夾緊元件連接的結構示意圖；

圖7為本發明的小臂桿的左視圖；

圖8為本發明的小臂桿的右視圖；

圖9為本發明的底座的立體結構示意圖；

圖10為本發明的管線安裝板的立體結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明實現的技術手段和創作特征易于明白了解，下面對本發明進一步闡述。

如圖1至圖10所示，一種四自由度關節機器人結構，包括底座2、轉座4、二軸電機座5、大臂桿12、三軸電機座11、小臂桿23、四軸電機座19、法蘭連接板18、末端法蘭17，所述底座2上部安裝有轉座4和二軸電機座5，所述二軸電機座5可以繞底座2旋轉運動，所述二軸電機座5的側面安裝有大臂桿12，所述大臂桿12可以繞二軸電機座5旋轉運動，所述大臂桿12另一端固定安裝三軸電機座11，所述三軸電機座11的側面與小臂桿23連接，所述小臂桿23可以繞三軸電機座11旋轉運動，所述小臂桿23另一端固定安裝四軸電機座19，所述法蘭連接板18與四軸電機座19連接，并且可以繞四軸電機座19旋轉運動，所述法蘭連接板18上固定有末端法蘭17。

在底座2內部纏繞有分別與底座2、二軸電機座5、三軸電機座11、四軸電機座19相連的電氣線纜14，電氣線纜14從底座2內部引出后穿過大臂桿12內部后再引出，然后再穿過小臂桿內部23。

電氣線纜14除在大、小臂旋轉部位外，所有電氣線纜14及I/O信號線和氣路皆采用內部走線，隱藏安裝方式，且無外露接頭。

所述底座2上安裝第一驅動電機1和第一減速器3，所述第一減速器3與轉座4連接，所述第一驅動電機1通過驅動第一減速器3來驅動轉座4帶動二軸電機座5旋轉。

所述二軸電機座5上安裝第二驅動電機6和第二減速器13，所述第二減速器13與大臂桿12連接，所述第二驅動電機6通過驅動第二減速器13來驅動大臂桿12旋轉。

所述三軸電機座11上安裝第三驅動電機10和第三減速器8，所述第三減速器8與小臂桿23連接，所述第三驅動電機10通過驅動第三減速器8來驅動小臂桿23旋轉。

所述四軸電機座19安裝第四驅動電機20和第四減速器15，所述第四減速器15與法蘭連接板連接18，所述第四驅動電機20通過驅動第四減速器15來驅動法蘭連接板18旋轉。

電氣線纜14分別與第一驅動電機1、第二驅動電機6、第三驅動電機10、第四驅動電機20相連。

本發明所有的傳動結構采用驅動電機直接驅動減速器的方式來帶動轉動，傳動結構簡單，傳動鏈少，傳動誤差小，從而可以得到精確的定位精度。

所述第一驅動電機1安裝在底座2內部，所述第二驅動電機6用第一電機罩7包裹在二軸電機座5內部,所述第三驅動電機10用第二電機罩9包裹在三軸電機座11內部，所述第四驅動電機20用第三電機罩21包裹在四軸電機座19內部，避免第一驅動電機1、第二驅動電機6、第三驅動電機10、第四驅動電機20遭受外界因素的破壞，同時使機器人整體結構更為美觀。

在所用電氣線纜14外部包裹一層柔軟耐磨材質的防護層。

所述小臂桿23兩側分別設有I/O信號輸出口16和氣路輸出口22，每個I/O信號輸出口16和氣路輸出口22四周設有安裝孔，信號接頭或者氣路接頭可以直接安裝在小臂桿23上，另外可以外接一過渡零件，用戶可根據自身需要選擇安裝其它信號接頭和氣路接頭。

所述二軸電機座5上安裝有管線固定板24，所述管線固定板24上設有管線固定卡25，電氣纜線14在底座2引出后，穿過管線固定板24彎折后用管線固定卡25固定在管線安裝板24上，所述大臂桿12一側開有大臂纜線引入口，然后電氣纜線14通過大臂纜線引入口引進大臂桿12內部，上安裝有將電氣纜線14夾緊的夾緊元件26。

所述大臂桿12另一側面開有大臂纜線引出口，大臂桿12內部電氣纜線14通過大臂纜線引出口引出，再經過小臂桿23上的開設的小臂纜線引入口引入小臂桿23內部。

所述大臂纜線引入口、大臂纜線引出口和小臂纜線引入口上均安裝有成對使用的將電氣纜線14夾緊的夾緊元件26。

所述管線安裝板24上設有用來走線并夾緊電氣纜線14的走線開口24a。

成對使用的夾緊元件26之間通過螺栓連接固定。

所述底座2上設有電氣接口安裝板27，所述電氣接口安裝板27上安裝有I/O信號輸入接口28、氣路輸入接口29，用于內部電氣線纜及I/O信號線和氣路的輸入連接。

所述底座2、轉座4、二軸電機座5、大臂桿12、三軸電機座11、小臂桿23、四軸電機座19、法蘭連接板18均采用鋁合金材質，具有質量輕、結構強度高等優點。

工作時，轉座4做旋轉運動，大臂桿12、小臂桿23和法蘭連接板18上下擺動運動，從而滿足實際的機器人工作需求。

本發明內部走線的方式有利于機器人自身線纜防護，防止線纜磨損及破環，同時使外形結構更加緊湊美觀；并減少由于外露管線造成機器人運動過程中與外界設施的拉扯與摩擦，延長了機器人線纜的使用壽命，降低了機器人維護所耗費的成本。

以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或未經改變直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利范圍內。