[发明专利]机器人的臂部件及其制造方法以及具有该臂部件的机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人的臂部件及其制造方法以及具有该臂部件的机 器人。

背景技术

图1所示为一种六轴工业机器人，其包括基座11、可转动地设置于基座 11的机架12、可转动地设置于机架12的大臂13及与大臂13可转动连接的 小臂14。基座11用于将六轴工业机器人安装至地板或者类似物上，机架12 能绕第一旋转轴a旋转，大臂13能绕第二旋转轴b旋转，小臂14能绕第三 旋转轴c旋转。该六轴工业机器人还包括d、e、f所表示的其他三轴。一般 可通过在第六轴f上安装夹具、刀具或者探测仪器等执行装置进行工作。

设计制造上述六轴工业机器人的小臂14时，一方面应考虑增强小臂14 的刚度、强度以其应力分布的均匀性，以抵抗施加在小臂14上的各种复杂 的作用力，并减小小臂14的振动；另一方面应考虑减轻小臂14的重量，以 减小其转动惯量，从而增强小臂14的可控性及控制的精确性，使其能够准 确快速定位。现有技术一般通过在小臂14上设置中空结构以达到使小臂14 具有一定刚度并减轻其重量的目的，然而中空结构的截面形状一般为封闭型 结构，在通过砂型铸造成型小臂14时，用于成型该中空结构的型芯不易准 确定位于型腔中，易造成小臂14铸造成型后厚度均匀性不佳，降低小臂13 受力时应力分布的均匀性，且较难清砂、铸造效率较低。

发明内容

鉴于上述内容，有必要提供一种质量较轻、强度和刚度较好且便于铸造 成型的臂部件及其制造方法以及具有该臂部件的机器人。

一种机器人的臂部件，其包括第一连接端、第二连接端及连接第一连接 端与第二连接端的连接部。第一连接端及第二连接端与传动装置相连接。连 接部至少一部分为用于增强臂部件刚度的中空结构。中空结构的周壁上设有 开口，开口的边缘处形成有向中空结构内部延伸的加强部，该加强部包括依 次连接的四个加强筋，且其中靠近第一连接端及靠近第二连接端的两个相对 设置的加强筋的延伸方向与该连接部的延伸方向斜交，该连接部的侧壁朝向 该臂部件的中部凹陷。

一种机器人，具有上述的臂部件。

一种制造上述机器人的臂部件的方法，其包括以下步骤：提供砂型箱， 其设有可相互结合的第一砂型箱和第二砂型箱、型芯及用于支撑型芯的支撑 件，型芯用于形成臂部件的中空结构，支撑件用于在中空结构上形成开口， 型芯上还设有用于在开口边缘处形成加强部的凹部；利用支撑件将型芯支撑 于第一砂型箱及第二砂型箱的其中之一内，并将第一砂型箱与第二砂型箱相 结合以形成与臂部件形状大小一致的型腔；向型腔内注入熔融的金属溶液， 在金属溶液冷却后，将第一砂型箱与第二砂型箱相分离，并进行清砂，以形 成臂部件。

上述机器人的臂部件在中空结构的周壁上设置开口，通过砂型铸造成型 臂部件时，可在对应形成开口的位置设置支撑件，通过支撑件将型芯准确牢 靠地定位于砂型箱中，有助于提高铸造成型的臂部件尺寸的稳定性，在满足 臂部件的刚度及强度要求的情况下，可提高材料的利用率，从而减轻臂部件 的重量。在铸造成型过程中，还可以在开口处进行清砂处理，因空间可较大， 从而便于操作。通过在开口的边缘设置加强部可保证该臂部件具有较高的刚 度及强度。

采用上述臂部件的机器人自身重量较轻，同时对用于驱动臂部件的传动 装置的转矩/力矩的要求降低。另外，臂部件的转速及其控制精度可得到提高， 从而有助于提高机器人的工作效率及作业的精确度。

附图说明

图1是一种现有六轴工业机器人的平面示意图。

图2是本发明实施例的机器人的臂部件的立体图。

图3是图2所示臂部件的另一方向的立体图。

图4是图2所示臂部件的全剖视图。

图5是图2所示臂部件另一剖切方向的全剖视图。

图6及图7是通过数值模拟得出的图2所示臂部件的应力分布图。

图8及图9是通过模态分析得出的图2所示臂部件的一阶振动频率与二阶 振动频率图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明机器人的臂部件及具制造方法以及具 有该臂部件的机器人作进一步的详细说明。

本发明机器人的臂部件可以应用于直线坐标式、圆柱坐标式、球坐标式 及关节式机器人中，本实施例以应用于六轴关节式机器人中的臂部件为例加 以说明。