[实用新型]一种用于数控机床上下料的四自由度工业机器人

说明书

本发明公开了一种用于数控机床上下料的四自由度工业机器人，其包括固定基座、大臂、小臂和末端执行部件，所述大臂包括大臂定柱和大臂动柱，小臂包括小臂定柱和小臂动柱，所述大臂定柱可转动的连接在固定基座上，大臂动柱与大臂定柱相连，所述大臂动柱于大臂定柱内作直线伸缩运动，所述小臂定柱可转动的连接在大臂动柱上，小臂动柱与小臂定柱相连，所述小臂动柱于小臂定柱内做直线伸缩运动，所述末端执行部件固定安装在小臂动柱末端，末端执行部件上安装有夹紧机构。本发明结构紧凑，占用空间小、安装灵活、成本低、控制简单易操作，具有明显优势，弥补了市场空缺，在数控机床行业及机械加工行业的自动化改造中具有广泛的市场前景和应用价值。

技术领域

本发明涉及机器人，尤其涉及一种用于数控机床上下料的四自由度工业机器人。

背景技术

常规金属切削机床分为卧式和立式，对应的机床工件装夹也为水平或垂直。针对机床上下料的机器人而言，只需要1个姿态自由度和3个位置自由度即可，但现有上下料机器人普遍存在自由度冗余的情况。金属切削机床的布局和位置尺寸，都是针对人工操作设计的，遵循人机工程原理。因此要求机床加工区域的结构要相对紧凑，尤其是车床。随着机床上下料自动化的要求越来越高，将机器人用于机床自动化上下料的尝试也越来越多。桁架机器人结构尺寸大、行程长、需要根据机床结构尺寸定制，且刚性差，不适应金属切削机床自动上下料的需求。关节型机器人动作灵活，但是在狭小空间中，容易发生干涉碰撞，轨迹规划困难，操作不便，且负载较小。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的空缺与不足，提供一种用于数控机床上下料的四自由度工业机器人，填补现有数控机床上下料机器人的空缺。

为实现上述目的，本发明的技术方案是一种用于数控机床上下料的四自由度工业机器人，其包括固定基座、大臂、小臂和末端执行部件，大臂包括大臂定柱和大臂动柱，小臂包括小臂定柱和小臂动柱，所述大臂定柱可转动的连接在固定基座上，大臂动柱与大臂定柱相连，所述大臂动柱于大臂定柱内作直线伸缩运动，所述小臂定柱可转动的连接在大臂动柱上，小臂动柱与小臂定柱相连，所述小臂动柱于小臂定柱内做直线伸缩运动，所述末端执行部件固定安装在小臂动柱上，末端执行部件上安装有夹紧机构。

进一步的，固定基座上固定安装有第一减速器，第一减速器一侧与固定基座相连，另外一侧与第一伺服电机相连。第一减速器与第一伺服电机分别固定安装在肩关节的两侧，大臂动柱与固定基座通过第一减速器实现相互转动。相比较于现有的工业机器人，本发明机器人第一转动关节的尺寸更小，此设计可以大大减少基座的尺寸，从而减少整体占用空间。

进一步的，肩关节的下方固定安装有第二伺服电机，第二伺服电机轴固定安装有同步带轮。大臂定柱内部安装有丝杆，丝杆靠近肩关节一端安装有同步带轮，此同步带轮与第二伺服电机轴同步带轮通过同步带传动。此设计使第二伺服电机不占用额外工作空间，整体结构更加紧凑，减少冗余，稳定性也进一步提高。

进一步的，大臂动柱可滑动的安装在大臂定柱内，第二伺服电机带动丝杆转动，实现大臂直线伸缩运动，其中大臂动柱外侧和大臂定柱内侧分别设有滑动键槽，通过键导向，实现大臂动柱在大臂定柱内的直线伸缩运动，大臂动柱上方安装有肘轴电机座。此设计机构不仅解决了传统机器人工作空间的限制，而且使各运动过程解耦，简化了机器人运动轨迹规划，方便编程控制，降低了成本和操作难易度。

进一步的，肘轴电机座上方固定安装第二减速器，第二减速器下方安装有第三伺服电机，第三伺服电机轴固定安装有同步带轮，第二减速器靠近肘轴电机座的一侧固定安装有同步带轮，与第三伺服电机轴的同步带轮通过同步带相连，驱动减速器，实现与小臂之间的相互转动，第三伺服电机的安装空间与第二伺服电机在一个平面内，且都在大臂下方，更好的利用额外空间，不占用机器人工作空间，使其能够在狭小空间使用，加大了其使用范围。