CN113246106A - 一种机器人摇臂及多轴机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人摇臂及多轴机器人，主要涉及机械手领域。所述机器人摇臂包括摇臂框架和加固件；摇臂框架具有相互平行的顶板和底板；顶板具有沿x向延伸的顶卡槽，顶卡槽的z正向一侧相对于顶卡槽开口端分别沿y正向和y负向延伸形成卡槽结构；底板具有沿x向延伸的底卡槽，底卡槽的z负向一侧相对于底卡槽开口端分别沿y正向和y负向延伸形成卡槽结构；加固件包括顶连接端、底连接端和连接部，顶连接端配合在顶卡槽的卡槽结构中，底连接端滑动配合在底卡槽的卡槽结构中。通过对机器人摇臂结构的模块化设计，实现了调节机器人摇臂重量的功能，以达到根据工况调节其末端最大速度的目的。

Description

一种机器人摇臂及多轴机器人

技术领域

本发明涉及机械手领域，具体涉及到一种机器人摇臂及机多轴机器人。

背景技术

厂家在选购机器人时，会根据其实际需求采购相应负载能力的机器人。在实际调查中发现，针对部分中小型的工厂，考虑到采购成本，一般会仅采购部分负载能力的较大的机器人，并根据实际需求在多种环节中进行灵活使用。

根据运动原理可知，在保证其末端定位性能的前提条件下，包括机械臂本身重量在内的机器人的运动结构的的重量影响着其运行的最大速度，在低负载的使用场景中，机械臂的自重在运动结构中的占比较大，严重制约着机械臂末端速度的提升。

发明内容

为了能够使机器人在各种负载的场景下都能充分发挥其性能，本发明提供了一种机器人摇臂及机多轴机器人，通过对机器人摇臂结构的模块化设计，实现了调节机器人摇臂重量的功能，以达到根据工况调节其末端最大速度的目的。

相应的，本发明提供了一种机器人摇臂，包括摇臂框架和加固件；

所述摇臂框架具有相互平行的顶板和底板，所述顶板的两端和所述底板的两端分别通过侧板连接；

所述顶板具有沿x向延伸的顶卡槽，所述顶卡槽的z负向一侧为顶卡槽开口端，所述顶卡槽的z正向一侧相对于所述顶卡槽开口端分别沿y正向和y负向延伸形成卡槽结构；

所述底板具有沿x向延伸的底卡槽，所述底卡槽的z正向一侧为底卡槽开口端，所述底卡槽的z负向一侧相对于所述底卡槽开口端分别沿y正向和y负向延伸形成卡槽结构；

所述加固件包括顶连接端、底连接端和连接部，所述顶连接端和底连接端通过所述连接部连接，所述顶连接端配合在所述顶卡槽的卡槽结构中，所述底连接端滑动配合在所述底卡槽的卡槽结构中。

可选的实施方式，所述连接部的y向尺寸小于所述顶卡槽开口端的y向尺寸和所述底卡槽开口端的y向尺寸中的较小者；

或所述连接部的y向尺寸等于所述顶卡槽开口端的y向尺寸和所述底卡槽开口端的y向尺寸中的较小者。

可选的实施方式，在所述摇臂框架的y正向上设置有至少一组安装口，和/或在所述摇臂框架的y负向上设置有至少一组安装口；

一组所述安装口包括顶安装口和底安装口，所述安装口与所述加固件配合设置。

可选的实施方式，所述顶卡槽和所述底卡槽在x向上等长，且起点位置在x向上相同；

所述顶卡槽和底卡槽在x向长度均为x0。

可选的实施方式，所述加固件的类型包括第一加固件；所述第一加固件x向长度为x1；

x0为x1的整数倍。

可选的实施方式，所述加固件的类型还包括第二加固件；

所述第二加固件的x向长度小于所述第一加固件的x向长度。

可选的实施方式，所述第二加固件的x向长度为所述第一加固件的x向长度的二分之一。

可选的实施方式，所述加固件具有沿y向设置的安装孔。

可选的实施方式，任一个所述加固件基于一平行于xz平面的分割面分割为前加固件和后加固件。

相应的，本发明提供了一种多轴机器人，包括以上任一项所述的机器人摇臂。

综上，本发明实施例提供了一种机器人摇臂及机器人，通过对机器人摇臂结构的模块化设计，实现了调节机器人摇臂重量的功能，以达到根据工况调节其末端最大速度的目的；相应的，该机器人具有根据负载调整运动机构负载和重量的功能，其末端的最大速度可根据实际工况进行灵活调整。

附图说明

图1为本发明实施例的机器人摇臂的三维结构示意图。

图2为本发明实施例的摇臂框架的三维结构示意图。

图3为本发明实施例的加固件的三维结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例的机器人摇臂的三维结构示意图，图2为本发明实施例的摇臂框架的三维结构示意图，图3为本发明实施例的加固件的三维结构示意图。

具体的，本发明提供了一种机器人摇臂，包括摇臂框架1和加固件2，其中，摇臂框架1用于形成摇臂的基本结构，加固件2用于对摇臂框架1进行加固，加固件2的数量以及加固件2的结构影响着摇臂的重量以及其负载能力。

基本的，所述摇臂框架1具有相互平行的顶板和底板，所述顶板的两端和实施底板的两端分别通过侧板连接；具体的，侧板仅用于表示用于连接顶板和底板的结构件，不表示其具体结构。

所述顶板具有沿x向延伸的顶卡槽5，所述顶卡槽5的z负向一侧为顶卡槽5开口端，所述顶卡槽5的z正向一侧相对于所述顶卡槽5开口端分别沿y正向和y负向延伸形成卡槽结构；

所述底板具有沿x向延伸的底卡槽4，所述底卡槽4的z正向一侧为底卡槽4开口端，所述底卡槽4的z负向一侧相对于所述底卡槽4开口端分别沿y正向和y负向延伸形成卡槽结构；

需要说明的是，上述的卡槽结构实质为截面形状为T型的卡槽结构，以顶卡槽为例，以任一平行于yz平面的平面截取顶卡槽，所述顶卡槽5的z正向一侧的宽度相较于顶卡槽5开口端的开口宽度更大，即相当于所述顶卡槽5的z正向一侧相对于所述顶卡槽5开口端分别沿y正向和y负向延伸形成卡槽结构。

所述加固件2包括顶连接端8、底连接端10和连接部9，所述顶连接端8和底连接端10通过所述连接部9连接，所述顶连接端8配合在所述顶卡槽5的卡槽结构中，所述底连接端10滑动配合在所述底卡槽4的卡槽结构中，相应的，连接部9则位于顶卡槽5开口端和底卡槽4开口端之中。需要说明的是，本发明实施例的摇臂框架1在对应于顶卡槽5的z正向位置以及对应于底卡槽4的z负向位置镂空，以降低摇臂框架1的自身重量。

具体的，加固件2的截面形状为工字型结构，加固件2在其连接部9所在的延伸方向，即z向具有良好的耐压能力；由机器人的摇臂的运动状态可知，摇臂执行的为摆臂的动作，即摇臂的一端为摆动驱动端，另一端为从动端，摇臂上每一点的运动方向均垂直于摇臂的轴线方向，即摇臂上每一点在运动时的受力方向为垂直于摇臂的轴线方向，该方向与加固件2的耐压方向一致，加固件2能够提供有效的支撑，保证了机械臂运动的可靠性。

此外，机器人摇臂的摇臂框架1构成了摇臂的外形，只要保证机器人摇臂的对外连接位置的固定性，即可保证机器人摇臂的控制不变性。同时，加固件2的数量和结构根据负载的需求进行配置，为了保证机械臂每一段的受力的均衡性，加固件2应沿顶卡槽5和底卡槽4均匀设置。

通过该设置方式，可根据末端调节摇臂的重量，以确保在适配实际负载的情况下，提高机械臂的运动速度，从而提高工作效率。

具体的，关于加固件2的结构的调整方式主要为改变连接部9的截面宽度，即改变连接部9的连接部9的重量。

可选的实施方式，所述连接部9的y向尺寸小于所述顶卡槽5开口端的y向尺寸和所述底卡槽4开口端的y向尺寸中的较小者；或所述连接部9的y向尺寸等于所述顶卡槽5开口端的y向尺寸和所述底卡槽4开口端的y向尺寸中的较小者。具体实施中，连接部9可采用等截面宽度设计，也可以采用不等截面宽度设计，基于负载能力和加工便利性考虑，本发明的连接部9采用等截面宽度的设计，截面宽度根据顶卡槽5卡口端和底卡槽4开口端的y向尺寸确定。

可选的实施方式，在所述摇臂框架1的y正向上设置有至少一组安装口，和/或在所述摇臂框架1的y负向上设置有至少一组安装口；一组所述安装口包括顶安装口6和底安装口11，所述安装口与所述加固件2配合设置。具体的，安装口的设置用于加固件2从Y向安装至卡槽中。在本发明实施例中，在卡槽的y正向和y负向均设置有安装口，为了避免加固件2的滑出，位于y正向和y负向的两组安装口在x向有一定距离的错位。

可选的实施方式，所述顶卡槽5和所述底卡槽4在x向上等长，且起点位置在x向上相同；所述顶卡槽5和底卡槽4在x向长度均为x0。具体实施中，顶卡槽5和底卡槽4的x向长度和加固件2时相互配合设计的，以避免加固件2在安装进卡槽后产生位移。

可选的实施方式，所述加固件2的类型包括第一加固件；所述第一加固件x向长度为x1；x0为x1的整数倍，可保证第一加固件的阵列设置能够完全占用卡槽的长度，在安装后不会产生位移。

可选的实施方式，所述加固件2的类型还包括第二加固件；所述第二加固件的x向长度小于所述第一加固件的x向长度。第二加固件的作用是用于根据需求适当的调整第一加固件位置，以避免第一加固件的滑出；此外，第二加固件的材质选择还可以为软质材料，相应的，第一加固件在该实施条件下均采用金属等硬质材质。

可选的实施方式，所述第二加固件的x向长度为所述第一加固件的x向长度的二分之一，以便于计算其数量和安排其设置位置。

具体实施中，参照附图图2，在基础设计时，可在摇臂框架1x向的两端上设置有沿y向设置的连接孔16，在具体应用中，由于连接孔16是摇臂中的应力集中位置，其磨损速度较快，相应的，可将连接孔16设置在加固件2上，即在加固件2上沿y向设置安装孔7，具体实施中，可以以安装孔7替代连接孔16供如驱动电机、上一级的机械臂、下一级的机械臂等外部部件进行连接，一方面可调节摇臂的实际使用臂长，另一方面，当安装孔7磨损失效时，可通过简单的更换加固件2的方式实现维护，可避免整根摇臂的报废或者对连接孔16进行作业难度较高的修孔维护作业，具有一定的经济性和易维护性。

可选的实施方式，任一个所述加固件2基于一平行于xz平面的分割面分割为的前加固件和后加固件。具体的，加固件2的分体设置，主要是降低了加固件2的安装难度，通过前加固件和后加固件不同时安装的方式，后安装的半个加固件2可通过卡槽的其他位置滑入至对应的位置，以降低安装的难度和简化卡槽的结构，保证摇臂框架1结构的一体性。

需要说明的是，如果卡槽在加固件2安装完毕后还具有空隙，可针对性的采用相应的结构件进行位置的补足。

相应的，本发明实施例还提供了一种多轴机器人，包括以上任一项所述的机器人摇臂。

综上，本发明实施例提供了一种机器人摇臂及机器人，通过对机器人摇臂结构的模块化设计，实现了调节机器人摇臂重量的功能，以达到根据工况调节其末端最大速度的目的；相应的，该机器人具有根据负载调整运动机构负载和重量的功能，其末端的最大速度可根据实际工况进行灵活调整。

以上对本发明实施例所提供的一种机器人摇臂及机器人进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种机器人摇臂，其特征在于，包括摇臂框架和加固件；

所述摇臂框架具有相互平行的顶板和底板，所述顶板的两端和所述底板的两端分别通过侧板连接；

所述顶板具有沿x向延伸的顶卡槽，所述顶卡槽的z负向一侧为顶卡槽开口端，所述顶卡槽的z正向一侧相对于所述顶卡槽开口端分别沿y正向和y负向延伸形成卡槽结构；

所述底板具有沿x向延伸的底卡槽，所述底卡槽的z正向一侧为底卡槽开口端，所述底卡槽的z负向一侧相对于所述底卡槽开口端分别沿y正向和y负向延伸形成卡槽结构；

所述加固件包括顶连接端、底连接端和连接部，所述顶连接端和底连接端通过所述连接部连接，所述顶连接端配合在所述顶卡槽的卡槽结构中，所述底连接端滑动配合在所述底卡槽的卡槽结构中。

2.如权利要求1所述的机器人摇臂，其特征在于，所述连接部的y向尺寸小于所述顶卡槽开口端的y向尺寸和所述底卡槽开口端的y向尺寸中的较小者；

或所述连接部的y向尺寸等于所述顶卡槽开口端的y向尺寸和所述底卡槽开口端的y向尺寸中的较小者。

3.如权利要求1所述的机器人摇臂，其特征在于，在所述摇臂框架的y正向上设置有至少一组安装口，和/或在所述摇臂框架的y负向上设置有至少一组安装口；

一组所述安装口包括顶安装口和底安装口，所述安装口与所述加固件配合设置。

4.如权利要求1所述的机器人摇臂，其特征在于，所述顶卡槽和所述底卡槽在x向上等长，且起点位置在x向上相同；

所述顶卡槽和底卡槽在x向长度均为x0。

5.如权利要求4所述的机器人摇臂，其特征在于，所述加固件的类型包括第一加固件；所述第一加固件x向长度为x1；

x0为x1的整数倍。

6.如权利要求5所述的机器人摇臂，其特征在于，所述加固件的类型还包括第二加固件；

所述第二加固件的x向长度小于所述第一加固件的x向长度。

7.如权利要求6所述的机器人摇臂，其特征在于，所述第二加固件的x向长度为所述第一加固件的x向长度的二分之一。

8.如权利要求1所述的机器人摇臂，其特征在于，所述加固件具有沿y向设置的安装孔。

9.如权利要求1所述的机器人摇臂，其特征在于，任一个所述加固件基于一平行于xz平面的分割面分割为前加固件和后加固件。

10.一种多轴机器人，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的机器人摇臂。

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