螺釘擰緊裝配專用scara機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型揭示了一種螺釘擰緊裝配專用SCARA機器人，包括底座及底座上依次連接的X軸手臂和Y軸手臂，且X軸手臂和Y軸手臂在水平面內(nèi)的X、Y方向上順應(yīng)定位可調(diào)。特別地，該SCARA機器人基于Y軸手臂自身花鍵副集成設(shè)有螺絲刀組件，其中花鍵副的花鍵軸承和Z軸電機固接于Y軸手臂，Z軸電機的絲杠上套接有螺母和連接板，花鍵副的花鍵套管與連接板一體相連且穿接于花鍵軸承中Z向阻尼滑動，螺絲刀組件至少包含擰緊電機和起子頭且一體裝接于花鍵套管內(nèi)側(cè)底部。應(yīng)用本實用新型的螺釘擰緊裝配專用SCARA機器人方案后，實現(xiàn)了機器人結(jié)構(gòu)的大幅簡化，在保證機器人末端R軸精度的基礎(chǔ)上也大大提高了剛性和整個機器人的使用壽命。
【專利說明】螺釘擰緊裝配專用SCARA機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電動裝配機器人，尤其涉及一種裝配精度和剛性大幅提高、機器人壽命也提升的電動裝配專用SCARA機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]SCARA 機器人(英文全稱:Selective Compliance Assembly Robot Arm,中文譯名:選擇順應(yīng)性裝配機器手臂)，由于SCARA機器人在X，Y方向上具有順從性，而在Z軸方向具有良好的剛度，此特性特別適合于裝配工作。
[0003]從SCARA基礎(chǔ)理論結(jié)構(gòu)來看=SCARA機器人有三個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其軸線相互平行，在平面內(nèi)進行X軸向和Y軸向的定位和定向。另一個關(guān)節(jié)是移動關(guān)節(jié)，用于完成末端件在垂直于平面的運動。由此可見，應(yīng)用于螺釘擰緊裝配的專業(yè)SCARA機器人是利用SCARA機器人及螺釘擰緊的螺絲刀或加入自動送螺釘?shù)乃土蠙C構(gòu)的應(yīng)用機器人。
[0004]通常采用如下兩種方式來完成螺釘擰緊裝配機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計，當然也不限于此，也可能存在其它基于這兩種方式的近似實施方式。
[0005]如圖1所示，擰緊螺絲刀5偏置安裝于SCARA機器人R/Z軸末端；擰緊螺絲刀及相關(guān)機構(gòu)軸向與R/Z軸平行。
[0006]如圖2所示、擰緊螺絲刀5串聯(lián)安裝于SCARA機器人R/Z軸末端；擰緊螺絲刀及相關(guān)機構(gòu)與R/Z軸同軸。
[0007]從以上兩種常見方式來看，由于擰緊螺絲刀及相關(guān)機構(gòu)是通過較為簡單的連接方式與標準SCARA機器人相連的，因此在螺釘擰緊的過程中，擰緊的反作用力矩會對SCARA機器人較薄弱的R軸關(guān)節(jié)造成頻繁的沖擊載荷，隨著該種螺釘擰緊裝配專用的SCARA機器人的使用時間累積，R軸關(guān)節(jié)損耗也在不斷累積，大大限制了 SCARA機器人在螺釘擰緊裝配中的應(yīng)用。
實用新型內(nèi)容
[0008]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型的目的是提出一種螺釘擰緊裝配專用SCARA機器人，通過對傳統(tǒng)此類SCARA機器人的結(jié)構(gòu)改良從而解決裝配精度、剛性強度和機器人壽命延長等方面的問題。
[0009]本實用新型的上述目的，將通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn):螺釘擰緊裝配專用SCARA機器人，包括底座及底座上依次連接的X軸手臂和Y軸手臂，且X軸手臂和Y軸手臂在水平面內(nèi)的X、Y方向上順應(yīng)定位可調(diào)，其特征在于:所述SCARA機器人基于Y軸手臂自身花鍵副集成設(shè)有螺絲刀組件，其中所述花鍵副的花鍵軸承和Z軸電機固接于Y軸手臂，花鍵副的花鍵套管受驅(qū)于Z軸電機穿接于花鍵軸承中Z向阻尼滑動，所述螺絲刀組件至少包含擰緊電機和起子頭且一體集成裝接于花鍵套管內(nèi)側(cè)底部。
[0010]進一步地，所述底座中設(shè)有X軸手臂、Y軸手臂、Z軸電機和擰緊電機的控制總線，外接控制器分別驅(qū)動X軸手臂、Y軸手臂、Z軸電機和擰緊電機的轉(zhuǎn)動啟停。[0011]進一步地，所述螺絲刀組件在起子頭旁側(cè)還設(shè)有螺釘輸送連接件自動供釘。
[0012]進一步地，所述Y軸手臂、Z軸電機及花鍵套管外側(cè)設(shè)有一體成型外殼，僅所述花鍵軸承的底部和起子頭外露。
[0013]本實用新型技術(shù)方案應(yīng)用實施，較之于傳統(tǒng)意義的此類機器人具備顯著效果:該方案在擰緊過程中不再對R軸關(guān)節(jié)產(chǎn)生反復(fù)的沖擊載荷而將力矩直接傳遞到Y(jié)軸手臂，在未降低SCARA基礎(chǔ)理論結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了對螺釘擰緊裝配專用SCARA機器人結(jié)構(gòu)的簡化，在保證機器人末端R軸精度的基礎(chǔ)上也大大提高了剛性和整個機器人的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是傳統(tǒng)偏置安裝擰緊螺絲刀的SCARA機器人結(jié)構(gòu)簡圖。
[0015]圖2是傳統(tǒng)串聯(lián)安裝擰緊螺絲刀的SCARA機器人結(jié)構(gòu)簡圖。
[0016]圖3是本實用新型專用SCARA機器人的總裝結(jié)構(gòu)及其各軸向示意圖。
[0017]圖4是本實用新型專用SCARA機器人去外殼后的結(jié)構(gòu)爆炸圖。
【具體實施方式】
[0018]以下便結(jié)合實施例附圖，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳述，以使本實用新型技術(shù)方案更易于理解、掌握。
[0019]在詳細介紹本實用新型專用SCARA機器人之前，為避免歧義有必要先對機器人的各運動軸有所了解。如圖3所示，通常的SCARA機器人具有三個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個移動關(guān)節(jié)。其主要結(jié)構(gòu)特征包括底座I及底座I上依次連接的X軸手臂2和Y軸手臂3。其中X軸手臂2直接裝接在底座I頂部，并以與底座的連接軸為X轉(zhuǎn)軸；Y軸手臂3進一步裝接在X軸手臂2的頂部，并以與X軸手臂的連接軸為Y轉(zhuǎn)軸；該X轉(zhuǎn)軸和Y轉(zhuǎn)軸并非通常意義上的正交軸，只是為了滿足SCARA機器人手臂末端在水平面的定位、定向。再者，在Y軸手臂3的末端形成有垂直于水平面運動的Z軸移動關(guān)節(jié)，并基于該Z軸移動關(guān)節(jié)形成第三旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)R軸，因此一般并稱Z/R軸。圖示可見X轉(zhuǎn)軸、Y轉(zhuǎn)軸和R軸平行。
[0020]如前述【背景技術(shù)】介紹，現(xiàn)有兩種擰緊螺絲刀均是基于Z/R軸的簡單連接而實現(xiàn)功能的。而本實用新型人在長期的生產(chǎn)應(yīng)用過程中認識到這些傳統(tǒng)機器人的不足，以下概述本實用新型針對傳統(tǒng)SCARA機器人的創(chuàng)新改良。該新型的SCARA機器人同樣包括底座I及底座I上依次連接的X軸手臂2和Y軸手臂3，且X軸手臂和Y軸手臂在水平面內(nèi)的X、Y方向上順應(yīng)定位可調(diào)，區(qū)別于傳統(tǒng)，將螺釘擰緊的螺絲刀、送釘機構(gòu)(可選的)等部件內(nèi)置于SCARA機器人的Z/R軸內(nèi)部，并利用R軸外部的花鍵副及SCARA機器人的Y軸手臂來承載螺釘擰緊的反作用力矩。具體結(jié)構(gòu)如圖4所示，該Y軸手臂3基于自身花鍵副集成設(shè)有螺絲刀組件，其中花鍵副的花鍵軸承41和Z軸電機43固接于Y軸手臂3，Z軸電機43的絲杠431上套接有螺母44和連接板45，花鍵副的花鍵套管42與連接板45 —體相連且穿接于花鍵軸承41中Z向阻尼滑動。該結(jié)構(gòu)下，在Z軸電機43的受驅(qū)轉(zhuǎn)動下帶動螺母44和連接板45沿絲杠431發(fā)生位移，并帶動花鍵套管42做Z軸向的滑動，即機器人的移動關(guān)節(jié)。作為本實用新型機器人的主要應(yīng)用功能，螺釘擰緊所需的螺絲刀組件至少包含擰緊電機51和起子頭52，且一體裝接于花鍵套管底部。圖示可見:擰緊電機51插設(shè)于花鍵套管42內(nèi)腔，并于花鍵套管42底部與起子頭52 —體相連。該集成結(jié)構(gòu)能使得R軸轉(zhuǎn)動能有效地限位于花鍵套管中而大幅降低擰緊作業(yè)時的機器人振動，而且能利用R軸外部的花鍵副及SCARA機器人的Y軸手臂來承載螺釘擰緊的反作用力矩。
[0021]而且底座中設(shè)有X軸手臂、Y軸手臂、Z軸電機和擰緊電機的控制總線，外接控制器分別驅(qū)動X軸手臂、Y軸手臂、Z軸電機和擰緊電機的轉(zhuǎn)動啟停。通過外接控制器編程實現(xiàn)各轉(zhuǎn)軸的受控轉(zhuǎn)動，由于這是電氣控制領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)，不作為本實用新型申請保護的重點，故省略詳述，也未在圖4中具體圖示。
[0022]在本實用新型SCARA機器人具體實施時:X軸手臂和Y軸手臂完成水平運動，可將機器人Z/R軸移動到螺釘?shù)膫淞衔恢?、工件上的螺紋孔位置；Z軸電機通過絲杠及螺母和連接板使得擰緊螺絲刀所內(nèi)置的花鍵套管上下運動，使之離開或接近工件螺紋孔位置；擰緊螺絲刀的擰緊電機51旋轉(zhuǎn)帶動起子頭完成對螺釘?shù)臄Q緊或擰松。
[0023]作為上述方案進一步的細化與優(yōu)化，本實用新型還可作如下擴展實施。
[0024]一者，在螺釘自動化擰緊設(shè)計中，為提高作業(yè)效率而采用自動送釘?shù)膯卧且环N不錯的技術(shù)完善方案。具體地，在螺絲刀組件在起子頭旁側(cè)設(shè)置螺釘輸送連接件53自動供釘。這樣能在簡化機器人結(jié)構(gòu)的同時，實現(xiàn)高效、自動的批量螺釘擰緊裝配作業(yè)。
[0025]再者，特別參照圖3所示，該Y軸手臂、Z軸電機及花鍵套管外側(cè)還可以設(shè)有一體成型外殼，僅將花鍵軸承的底部和起子頭外露。這樣能有效隔絕外界塵埃對機器人壽命的影響并抑制噪聲。
[0026]綜上對本實用新型螺釘擰緊裝配專用SCARA機器人結(jié)構(gòu)及運作過程的實施例描述可見:本該方案在擰緊過程中不再對R軸關(guān)節(jié)產(chǎn)生反復(fù)的沖擊載荷而將力矩直接傳遞到Y(jié)軸手臂，在未降低SCARA基礎(chǔ)理論結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了對螺釘擰緊裝配專用SCARA機器人結(jié)構(gòu)的簡化，在保證機器人末端R軸精度的基礎(chǔ)上也大大提高了剛性和整個機器人的使用壽命。
[0027]除上述實施例外，本實用新型還可以有其它實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型所要求保護的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.螺釘擰緊裝配專用SCARA機器人，包括底座及底座上依次連接的X軸手臂和Y軸手臂，且X軸手臂和Y軸手臂在水平面內(nèi)的X、Y方向上順應(yīng)定位可調(diào)，其特征在于:所述SCARA機器人基于Y軸手臂自身花鍵副集成設(shè)有螺絲刀組件，其中所述花鍵副的花鍵軸承和Z軸電機固接于Y軸手臂，花鍵副的花鍵套管受驅(qū)于Z軸電機穿接于花鍵軸承中Z向阻尼滑動，所述螺絲刀組件至少包含擰緊電機和起子頭且一體集成裝接于花鍵套管內(nèi)側(cè)底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述螺釘擰緊裝配專用SCARA機器人，其特征在于:所述底座中設(shè)有X軸手臂、Y軸手臂、Z軸電機和擰緊電機的控制總線，外接控制器分別驅(qū)動X軸手臂、Y軸手臂、Z軸電機和抒緊電機的轉(zhuǎn)動啟停。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述螺釘擰緊裝配專用SCARA機器人，其特征在于:所述螺絲刀組件在起子頭旁側(cè)還設(shè)有螺釘輸送連接件自動供釘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述螺釘擰緊裝配專用SCARA機器人，其特征在于:所述Y軸手臂、Z軸電機及花鍵套管外側(cè)設(shè)有一體成型外殼，僅所述花鍵軸承的底部和起子頭外露。
【文檔編號】B23P19/06GK203542013SQ201320691419
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】鄧毅 申請人:蘇州鉑電自動化科技有限公司