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低成本、模块化SCARA机器人   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2015-05-14
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2015-10-14
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2017-01-25
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2035-05-14
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201510245266.7 申请日 2015-05-14
公开/公告号 CN104908029B 公开/公告日 2017-01-25
授权日 2017-01-25 预估到期日 2035-05-14
申请年 2015年 公开/公告年 2017年
缴费截止日
分类号 B25J9/04B25J17/02 主分类号 B25J9/04
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 1
权利要求数量 2 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 浙江理工大学 当前专利权人 浙江理工大学
发明人 李洪超、李晨、李秦川、吴伟峰、闻洪波、张奖、金鸥翔 第一发明人 李洪超
地址 浙江省杭州市下沙高教园区白杨街道2号大街5号 邮编
申请人数量 1 发明人数量 7
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州九洲专利事务所有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
王洪新
摘要
本发明涉及低成本、模块化SCARA机器人。目的是提供的机器人应具有结构简单、低成本以及模块化的特点。技术方案是:低成本、模块化SCARA机器人,包括机座、设置在机座内的电机组、可绕竖直轴线转动地定位在机座上的大臂、可绕竖直轴线转动地定位在大臂前端的小臂、可绕竖直轴线转动地定位在小臂前端的末端轴、用于传递电机组动力以驱动大臂、小臂与末端轴运动的传动机构;其特征在于:所述机座、大臂及小臂分别为采用多个组合件组装成为机座模块、大臂模块及小臂模块,各模块通过螺钉连接即可组成低成本、模块化SCARA机器人整机。
  • 摘要附图
    低成本、模块化SCARA机器人
  • 说明书附图:图1
    低成本、模块化SCARA机器人
  • 说明书附图:图2
    低成本、模块化SCARA机器人
  • 说明书附图:图3
    低成本、模块化SCARA机器人
  • 说明书附图:图4
    低成本、模块化SCARA机器人
  • 说明书附图:图5
    低成本、模块化SCARA机器人
  • 说明书附图:图6
    低成本、模块化SCARA机器人
  • 说明书附图:图7
    低成本、模块化SCARA机器人
  • 说明书附图:图8
    低成本、模块化SCARA机器人
  • 说明书附图:图9
    低成本、模块化SCARA机器人
  • 说明书附图:图10
    低成本、模块化SCARA机器人
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2017-01-25 授权
2 2015-10-14 实质审查的生效 IPC(主分类): B25J 9/04 专利申请号: 201510245266.7 申请日: 2015.05.14
3 2015-09-16 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.低成本、模块化SCARA机器人,包括机座(11)、设置在机座内的电机组、可绕竖直轴线转动地定位在机座上的大臂(12)、可绕竖直轴线转动地定位在大臂前端的小臂(13)、可绕竖直轴线转动的末端轴(14)、用于传递电机组动力以驱动大臂、小臂与末端轴的传动机构;
其特征在于:
所述机座、大臂及小臂分别为采用多个组合件组装成为机座模块、大臂模块及小臂模块;
所述的末端轴为空心轴,末端轴内腔中定位一可竖直运动的气缸(15);
所述电机组包括用于驱动大臂旋转的第一电机(21)、用于驱动小臂旋转的第二电机(22)、用于驱动末端轴旋转的第三电机(23);所述第一电机、第二电机、第三电机均设置在机座中;
所述传动机构包括在第一电机与大臂之间传递动力的第一传动组、在第二电机与小臂之间传递动力的第二传动组、在第三电机与末端轴之间传递动力的第三传动组;
所述第一传动组包括可转动地定位在大臂与机座中的大臂转轴(31)以及在大臂转轴与第一电机转轴之间传递动力的大臂带轮组;
所述第二传动组包括可转动地定位在大臂与机座中的第一小臂转轴(32)、可转动地定位在大臂与小臂中的第二小臂转轴(41)、在第一小臂转轴与第二电机转轴之间传递动力的第一小臂带轮组以及在第一小臂转轴与第二小臂转轴之间传递动力的第二小臂带轮组;
所述第三传动组包括可转动地定位在大臂与机座中的第一末端转轴(33)、可转动地定位在大臂与小臂中的第二末端转轴(42)、在第一末端转轴与第三电机转轴之间传递动力的第一末端轴带轮组、在第一末端转轴与第二末端转轴之间传递动力的第二末端轴带轮组、在第二末端转轴与末端轴之间传递动力的第三末端轴带轮组;
所述第一小臂转轴、第一末端转轴均为同轴穿套在大臂转轴内部的空心轴;所述第二末端转轴为同轴穿套在第二小臂转轴内部的空心轴;
所述机座模块包括固定大臂转轴下轴承的大臂轴承固定板(111)、固定第一小臂转轴下轴承的小臂轴承固定板(112)、固定第一末端转轴下轴承的末端轴轴承固定板(113)、连接各固定板的连接柱(114)、安装连接柱的盖板(115)以及固定大臂转轴上轴承的大臂轴承架(116);
所述大臂模块包括大臂板(126)和大臂输出轴架(123)、和大臂板连接的大臂加强筋(125)、连接大臂输出轴架和大臂加强筋的第一拉块(124-1)、连接小臂轴承架和大臂加强筋的第二拉块(124-2)、固定第二小臂转轴下轴承的小臂轴承架(127)和小臂轴端挡板(128)、固定第一小臂转轴上轴承的第一小臂轴承盖(122-1)、固定第二小臂转轴上轴承的第二小臂轴承盖(122-2)、固定第一末端转轴上轴承的第一末端轴承盖(121-1)、固定第二末端转轴上轴承的第二末端轴承盖(121-2)。

2.根据权利要求1所述的低成本、模块化SCARA机器人,其特征在于所述小臂模块包括直接通过法兰和第二小臂转轴连接的小臂板(131)、固定第二末端转轴下轴承的第三末端轴承盖(132)、第二末端转轴轴端挡板(133)、具有内腔结构以固定气缸的末端轴(14)、固定末端轴下轴承的第四末端轴承盖(134)。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及SCARA机器人技术领域,具体是一种低成本、模块化SCARA机器人。

背景技术

[0002] SCARA机器人是一种圆柱坐标型工业机器人,具有工作效率高,运行可靠的特点,广泛应用于装配行业。但价格居高不下,传统的SCARA机器人在大臂和小臂上共安装了三套伺服电机和减速器,因此运动部分质量大,实现高速高精度运动时对于机器人的机械和控制系统要求很高,导致整机成本与维修成本居高不下。因此,减少运动部分质量﹑对整机进行模块化设计,是降低SCARA机器人整体成本的有效方式。

发明内容

[0003] 本发明的目的是克服上述背景技术中的不足,提供一种低成本、模块化SCARA机器人,该机器人应具有结构简单、低成本以及模块化的特点。
[0004] 本发明的技术方案是:低成本、模块化SCARA机器人,包括机座、设置在机座内的电机组、可绕竖直轴线转动地定位在机座上的大臂、可绕竖直轴线转动地定位在大臂前端的小臂、可绕竖直轴线转动地定位在小臂前端的末端轴、用于传递电机组动力以驱动大臂、小臂与末端轴运动的传动机构;其特征在于:
[0005] 所述机座、大臂及小臂分别为采用多个组合件组装成为机座模块、大臂模块及小臂模块,各模块通过螺钉连接即可组成低成本、模块化SCARA机器人整机;
[0006] 所述的末端轴为空心轴,末端轴内腔中定位一可竖直运动的气缸;
[0007] 所述电机组包括用于驱动大臂旋转的第一电机、用于驱动小臂旋转的第二电机、用于驱动末端轴旋转的第三电机;所述第一电机、第二电机、第三电机均设置在机座中;
[0008] 所述传动机构包括在第一电机与大臂之间传递动力的第一传动组、在第二电机与小臂之间传递动力的第二传动组、在第三电机与末端轴之间传递动力的第三传动组。
[0009] 所述第一传动组包括可转动地定位在大臂和与机座中的大臂转轴以及在大臂转轴与第一电机转轴之间传递动力的大臂带轮组。
[0010] 所述第二传动组包括可转动地定位在大臂与机座中的第一小臂转轴、可转动地定位在大臂与小臂中的第二小臂转轴、在第一小臂转轴与第二电机转轴之间传递动力的第一小臂带轮组以及在第一小臂转轴与第二小臂转轴之间传递动力的第二小臂带轮组。
[0011] 所述第三传动组包括可转动地定位在大臂与机座中的第一末端转轴、可转动地定位在大臂与小臂中的第二末端转轴、在第一末端转轴与第三电机转轴之间传递动力的第一末端轴带轮组、在第一末端转轴与第二末端转轴之间传递动力的第二末端轴带轮组、在第二末端转轴与末端轴之间传递动力的第三末端轴带轮组。
[0012] 所述第一小臂转轴、第一末端转轴均为同轴穿套在大臂转轴外部的空心轴;所述第二末端转轴为同轴穿套在第二小臂转轴外部的空心轴。
[0013] 所述传动轴均靠轴承实现轴向固定。
[0014] 所述第一电机、第二电机、第三电机均为大扭矩的步进电机。
[0015] 所述机座模块包括固定大臂下轴承的大臂轴承固定板、固定第一小臂转轴下轴承的小臂轴承固定板、固定第一末端转轴下轴承的末端轴轴承固定板、连接各固定板的连接柱、安装连接柱的盖板以及固定大臂上轴承的大臂轴承架。
[0016] 所述大臂模块包括直接通过法兰和大臂连接的大臂板和大臂输出轴架、和大臂板连接的大臂加强筋、连接大臂输出轴架和大臂加强筋的第一拉块、连接小臂轴承架和大臂加强筋的第二拉块、固定第二小臂转轴下轴承的小臂轴承架和小臂轴端挡板、固定第一小臂转轴上轴承的第一小臂轴承盖、固定第二小臂转轴上轴承的第二小臂轴承盖、固定第一末端转轴上轴承的第一末端轴承盖、固定第二末端转轴上轴承的第二末端轴承盖。
[0017] 所述小臂模块包括直接通过法兰和第二小臂转轴连接的小臂板(小臂板前端可固定末端轴上轴承)、固定第二末端转轴下轴承的第三末端轴承盖、具有内腔结构以固定气缸的末端轴、固定末端轴下轴承的第四末端轴承盖。
[0018] 本发明的有益效果是:
[0019] 本发明将用于驱动大臂、小臂以及末端轴运动的电机都设置在机座内,降低了机械臂的重量,同时由于驱动电机安装在机座,可以用大扭矩的步进电机代替原来的伺服电机加减速器系统,而且末端轴设计成套筒结构可以安装不同行程的气缸代替原来的滚珠丝杠螺母结构,机座模块、大臂模块及小臂模块均采用组合式结构提高了制造工艺性降低了制造成本,从而大幅降低了整机成本;因此本发明具有结构简单、成本低、惯性小、模块化等特性,在保证较高的定位精度和运转效率的同时,有效降低了机器人的成本。

实施方案

[0030] 以下结合说明书附图,对本发明作进一步说明,但本发明并不局限于以下实施例。
[0031] 如图1所示,低成本、模块化SCARA机器人,包括机座11、大臂12、小臂13、末端轴14、气缸15、电机组、传动机构、机座模块、大臂模块及小臂模块;所述大臂可绕竖直轴线转动地定位在机座上,小臂可绕竖直轴线转动地定位在大臂前端(图3的右侧方向),末端轴可绕竖直轴线转动地定位在小臂前端,气缸可竖直升降地定位在末端轴内部(图3的右侧方向)。
[0032] 所述电机组包括第一电机21、第二电机22、第三电机23;第一电机用于驱动大臂旋转,第二电机用于驱动小臂旋转,第三电机用于驱动末端轴旋转,同时上述三个电机均设置在机座内。
[0033] 所述传动机构用于传递电机组动力以驱动大臂、小臂及末端轴运动,包括第一传动组、第二传动组与第三传动组。
[0034] 第一传动组:
[0035] 所述第一传动组在第一电机与大臂之间传递动力,包括设置在机座内的大臂带轮组以及可绕竖直轴线转动地定位在大臂与机座中的大臂转轴31;所述大臂转轴的上端与大臂固定并且下端可转动地定位在机座内;
[0036] 所述大臂带轮组在大臂转轴与第一电机之间传递动力,包括固定在第一电机输出轴上的第一电机带轮21-1、固定在大臂转轴下端的大臂转轴带轮31-1以及套装在第一电机带轮与大臂转轴带轮31-1上的第一传送带51。
[0037] 第二传动组:
[0038] 所述第二传动组在第二电机与小臂之间传递动力,包括可绕竖直轴线转动地定位在大臂与机座中的第一小臂转轴32、可绕竖直轴线转动地定位在大臂与小臂中的第二小臂转轴41、设置在机座内的第一小臂带轮组以及设置在大臂内的第二小臂带轮组;所述第一小臂转轴的下端可转动地定位在机座内并且上端可转动地定位在大臂内,第二小臂转轴的上端可转动地定位在大臂内并且下端与小臂固定;
[0039] 第一小臂带轮组在第二电机与第一小臂转轴之间传递动力,包括固定在第二电机输出轴上的第二电机带轮22-1、固定在第一小臂转轴下端的第一小臂转轴下带轮32-1以及套装在第二电机带轮与第一小臂转轴下带轮上的第一小臂传送带52;
[0040] 第二小臂带轮组在第一小臂转轴与第二小臂转轴之间传递动力,包括固定在第一小臂转轴上端的第一小臂转轴上带轮32-2、固定在第二小臂转轴上端的第二小臂转轴上带轮41-2、套装在第一小臂转轴上带轮与第二小臂转轴上带轮上的第二小臂传送带53。
[0041] 第三传动组:
[0042] 所述第三传动组在第三电机与末端轴之间传递动力,包括可绕竖直轴线转动地定位在大臂与机座中的第一末端转轴33、可绕竖直轴线转动地定位在大臂与小臂中的第二末端转轴42、连接第一末端转轴与第三电机的第一末端轴带轮组、连接第一末端转轴与第二末端转轴的第二末端轴带轮组、连接第二末端转轴与末端轴的第三末端轴带轮组;
[0043] 所述第一末端转轴的下端可转动地定位在机座内并且上端可转动地定位在大臂内,第二末端转轴的上端可转动地定位在大臂内并且下端可转动地定位在小臂内;
[0044] 第一末端轴带轮组在第三电机与第一末端转轴之间传递动力,包括固定在第三电机输出轴上的第三电机带轮23-1、固定在第一末端转轴下端的第一末端转轴下带轮33-1、套装在第三电机带轮与第一末端转轴下带轮上的第一末端轴传送带54;
[0045] 第二末端轴带轮组在第一末端转轴与第二末端转轴之间传递动力,包括固定在第一末端转轴上端的第一末端转轴上带轮33-2、固定在第二末端转轴上端的第二末端转轴上带轮42-2、套装在第一末端转轴上带轮与第二末端转轴上带轮上的第二末端轴传送带55;
[0046] 第三末端轴带轮组在末端轴与第二末端转轴之间传递动力,包括固定在第二末端转轴下端的第二末端转轴下带轮42-1、设置在末端轴上的末端轴带轮14-1、套装在第二末端转轴下带轮与末端轴带轮的第三末端轴传送带56;
[0047] 所述大臂转轴、第一小臂转轴与第一末端转轴同轴布置,第一末端转轴与第一小臂转轴为由内而外依次套装在大臂转轴上的空心轴;所述第二小臂转轴、第二末端转轴同轴布置,第二末端转轴为插装在第二小臂转轴上的空心轴;所述末端轴与气缸同轴布置,气缸套装在末端轴内部;上述带轮组中,带轮均采用齿形带轮,传送带均采用齿形皮带。
[0048] 机座模块(参见图5、图6):
[0049] 所述机座模块用来安装驱动电机和实现大臂转轴的上下轴承固定以及第一小臂转轴与第一末端转轴的下轴承固定,包括固定大臂转轴下轴承的大臂轴承固定板111、固定第一小臂转轴下轴承的小臂轴承固定板112、固定第一末端转轴下轴承的末端轴轴承固定板113、连接各固定板的连接柱114、安装连接柱的盖板115以及固定大臂转轴上轴承的大臂轴承架116。
[0050] 由图可知:大臂轴承固定板111、小臂轴承固定板112、末端轴轴承固定板113以及盖板115相互平行布置。
[0051] 大臂模块(参见图7、图8):
[0052] 所述大臂模块用来输出大臂转轴的运动、实现第一小臂转轴与第一末端转轴的上轴承固定、实现第二小臂转轴的上下轴承固定以及第二末端转轴的上轴承固定,包括直接通过法兰和大臂连接的大臂板126和大臂输出轴架123、和大臂板连接的大臂加强筋125、连接大臂输出轴架和大臂加强筋的第一拉块124-1、连接小臂轴承架和大臂加强筋的第二拉块124-2、固定第二小臂转轴下轴承的小臂轴承架127和小臂轴端挡板128、固定第一小臂转轴上轴承的第一小臂轴承盖122-1、固定第二小臂转轴上轴承的第二小臂轴承盖122-2、固定第一末端转轴上轴承的第一末端轴承盖121-1、固定第二末端转轴上轴承的第二末端轴承盖121-2。
[0053] 由图可知:大臂加强筋125垂直于大臂板126布置,且通过螺钉与大臂板固定为一体。
[0054] 小臂模块(参见图9、图10):
[0055] 所述小臂模块用来输出第二小臂转轴的运动、实现第二末端转轴的下轴承固定以及末端转轴的上下轴承固定,包括直接通过法兰和第二小臂转轴连接的小臂板131(小臂板前端可固定末端轴上轴承)、固定第二末端转轴下轴承的第三末端轴承盖132、第二末端转轴轴端挡板133、具有内腔结构以固定气缸的末端轴14、固定末端轴下轴承的第四末端轴承盖134。
[0056] 由图可知:小臂板131、第三末端轴承盖132以及第二末端转轴轴端挡板133相互平行布置。
[0057] 所述机座模块、大臂模块、小臂模块均由多个简单组合件组装成一模块,其中机座模块安装轴承处可以组合之后进行整体加工,最大限度地保证同轴度,大臂模块和小臂模块各组件组合处设计凸台等结构,装配后可以实现很高的同轴度。

附图说明

[0020] 图1是本发明的立体结构示意图。
[0021] 图2为本发明的俯视结构示意图。
[0022] 图3为图2的F-F剖视结构示意图。
[0023] 图4为图2的J-J剖视结构示意图。
[0024] 图5是本发明中机座模块的立体示意图之一。
[0025] 图6是本发明中机座模块的立体示意图之二。
[0026] 图7为本发明中大臂模块的立体示意图之一。
[0027] 图8为本发明中大臂模块的立体示意图之二。
[0028] 图9是本发明中小臂模块的立体示意图之一。
[0029] 图10是本发明中小臂模块的立体示意图之二。
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