一种多关节工业机器人

1.本技术涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种多关节工业机器人。


背景技术：

2.目前在工业上使用多种工业机器人进行工作，其可以大大地降低劳动力提高效率，而且现在的工业机器人都为多关节工业机器人，能够模拟人的动作进行多个自由度的动作，其中scara机器人就是很常用的一种多关节工业机器人，其是一种应用于装配作业的机器人手臂，具有3个旋转关节，最适用于平面定位，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向，但是现有的scara机器人还是存在一定的不足之处：
3.首先，目前工业上使用的scara机器人都是基座固定安装在台架上，其动作区域的大小由scara机器人大臂和小臂的臂展所决定，如果超出了动作区域就需要更换臂展更大规格的scara机器人，但是这样做不仅麻烦还会造成成本的增加，工作效率还会下降，同时现有的scara机器人都是以基座为基准转动两个机械臂，而小臂上安装的结构较多又会导致机械臂承受重量较大，长期使用对机械强度要求高，而且还只能对小质量工件进行作业；
4.其次，现有的scara机器人的三、四轴的传动方式主要是采用同步带传动，其要求三、四轴的电机均为侧边安装在同一机械臂上，并且还会设置减速机、制动器，使得小臂展的scara机器人的结构显得十分紧凑，这样就导致其维修安装困难，并且在设置小臂展的情况下，三、四轴的机械臂存在空间不足的可能性，无法在有限的空间上布置两台电机，这样就导致在实际中会存在结构缺陷，同时在小臂上安装的结构过多也导致机械强度需要得到保证，这样对于整体的结构以及设计材料都要求更高了，不利于生产制造。


技术实现要素：

5.本技术提出了一种多关节工业机器人，具备工作范围大、调节方便、结构强度高的优点，用以解决背景技术提出的问题。
6.为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种多关节工业机器人，包括基座和导环，所述导环呈环状通过连杆安装在基座的外圈处，所述基座的底部转动安装有大臂，所述大臂呈长条状且一端与基座底部转动连接，所述大臂的另一端贴合在导环的底面，所述大臂的底部活动安装有调节块，所述调节块的内部固定安装有第一电机，所述调节块底部转动安装有通过第一电机驱动的小臂，所述小臂远离调节块的一端开设有活动孔，所述活动孔的顶部转动套接有上键轴，所述活动孔的底部转动套接有下键轴，所述小臂内部位于调节块正下方位置固定安装有第二电机，所述大臂靠近导环一端的顶面对称安装有两个吊臂，所述吊臂的相对侧对称活动安装有滚轮，所述导环的截面呈倒t字型，且滚轮均承载在导环的底面上，所述大臂底部开设有滑槽，且调节块的顶部滑动套接在滑槽中。
7.进一步的，所述调节块位于滑槽中的前后两侧呈对称固定安装有调节滑块，所述调节滑块的外侧中部开设有螺纹孔，所述螺纹孔内部螺纹套接有螺纹头，所述螺纹孔内端的顶部和底部对称活动套接有抵紧块，所述螺纹头与抵紧块相抵的一端均为圆头状，所述
抵紧块的外端端面采用摩擦系数大的材料制成。
8.进一步的，所述上键轴的底部开设有液压槽，所述下键轴的端部为矩形条状的限位条，且限位条密封滑动套接在液压槽中，所述下键轴的外圈开设有齿键环。
9.进一步的，所述小臂的中部转动安装有转轴，所述转轴的底部固定连接有同轴心的传动齿轮，所述第二电机呈导致安装，且在输出轴端部固定连接有主齿轮，所述主齿轮与传动齿轮啮合传动，所述小臂内部位于传动齿轮正下方的位置转动安装有齿环，且齿环与齿键环啮合传动，所述传动齿轮的地面中部固定连接有深入到齿环中部的传动转盘。
10.进一步的，所述齿环的内圈壁凸起一段圆弧与传动转盘外壁贴合，所述传动转盘的外壁凸起一段与圆弧与齿环的内壁贴合，齿环的凸起圆弧中部开设有贯通两侧的液压孔，所述液压孔内部固定安装有第一电磁阀。
11.进一步的，所述小臂位于转轴的上方开设有转动腔，所述转轴顶部固定连接有位于转动腔内部的抵压转盘，所述小臂内部位于转动腔的上方开设有挤压腔，所述挤压腔顶部与上键轴的底部连接有导管，所述挤压腔与转动腔两端处连通且在连通处均活动套接有抵压滑块，所述小臂内部位于挤压腔的一侧开设有复位调节槽，且复位调节槽的顶部与小臂外部连通，所述抵压转盘的顶部一侧固定安装有抵压块，所述复位调节槽的内部滑动套接有滑塞，所述滑塞的顶部与复位调节槽内壁之间固定连接有复位弹簧。
12.进一步的，所述抵压块两侧为圆弧状，且抵压块转动的时候顶部会抵压抵压滑块的底部，所述抵压滑块侧边之间的间距小于一百八十度，所述抵压滑块在转动腔与挤压腔之间的套接处于滑动密封状态。
13.进一步的，所述挤压腔与复位调节槽连通处固定安装有第二电磁阀，所述挤压腔顶部与导管连通处固定安装有第三电磁阀，所述第一电磁阀、第二电磁阀与第三电磁阀均受到系统电路控制，所述第一电磁阀与第三电磁阀同时打开或者闭合，且第二电磁阀的开合恰好与第一电磁阀和第三电磁阀相反。
14.本技术提供的一种多关节工业机器人，通过设置倒置安装的基座以及与其配合的导环，并且在大臂上还设置有滑动的调节块，相较于现有技术来说，利用倒置设置的调节块来驱动大臂转动，并且大臂的另一端还通过滚轮挂在导环上滚动，一方面可以保证基座不需要占地，提高了scara机器人的工作范围，另一方面通过导环进行一部分的承重分担作用，可以有效的保证大臂在整个动作过程中的稳定性，以及结构强度得到安全保证，同时还能利用滑槽来滑动调节调节块的位置，使得在工作的时候可以根据需要直接进行调节，无需更换新的机器人，适用性更广；
15.同时，通过在小臂内部设置一个第二电机，并且在活动孔内部安装有套接的上键轴和下键轴，相较于现有技术来说，利用一个第二电机进行驱动，节省了电机的数量，并且上键轴与下键轴之间存在转动以及滑动的位置关系，当第二电机驱动传动齿轮转动的时候会带动传动转盘和抵压转盘分别转动，然后根据第一电磁阀、第二电磁阀以及第三电磁阀的闭合控制情况来控制下键轴的转动和上下移动，更加的简单方便，不需要复杂的结构和控制就能实现动作效果，这样就可以根据实际需要设计更小的小臂，并且还能保证结构强度足够。
附图说明
16.构成说明书的一部分的附图描述了本技术公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本技术公开的原理。
17.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
18.图1为本发明结构整体示意图；
19.图2为本发明结构整体俯视图；
20.图3为本发明结构整体正视图；
21.图4为本发明内部结构示意图；
22.图5为图2中a-a剖面图；
23.图6为图3中b-b剖面图；
24.图7为图3中c-c剖面图；
25.图8为图3中d-d剖面图；
26.图9为图4中e处放大图。
27.其中：1、基座；2、导环；3、大臂；301、滑槽；4、调节块；5、小臂；501、活动孔；502、转动腔；503、挤压腔；504、复位调节槽；6、上键轴；601、液压槽；7、下键轴；701、限位条；702、齿键环；8、第一电机；9、第二电机；10、吊臂；11、滚轮；12、调节滑块；1201、螺纹孔；13、螺纹头；14、抵紧块；15、转轴；16、主齿轮；17、传动齿轮；18、抵压转盘；19、齿环；1901、液压孔；20、传动转盘；21、导管；22、第一电磁阀；23、抵压块；24、抵压滑块；25、第二电磁阀；26、第三电磁阀；27、滑塞；28、复位弹簧。
具体实施方式
28.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.实施例一
30.请参阅图1-图9，一种多关节工业机器人，包括基座1和导环2，导环2呈环状通过连杆安装在基座1的外圈处，基座1的底部转动安装有大臂3，基座1内部设置有电机驱动大臂3转动，大臂3呈长条状且一端与基座1底部转动连接，大臂3的另一端贴合在导环2的底面，大臂3的底部活动安装有调节块4，调节块4的内部固定安装有第一电机8，调节块4底部转动安装有通过第一电机8驱动的小臂5，小臂5远离调节块4的一端开设有活动孔501，活动孔501的顶部转动套接有上键轴6，活动孔501的底部转动套接有下键轴7，小臂5内部位于调节块4正下方位置固定安装有第二电机9，大臂3靠近导环2一端的顶面对称安装有两个吊臂10，吊臂10的相对侧对称活动安装有滚轮11，导环2的截面呈倒t字型，且滚轮11均承载在导环2的底面上，大臂3底部开设有滑槽301，且调节块4的顶部滑动套接在滑槽301中，调节块4位于滑槽301中的前后两侧呈对称固定安装有调节滑块12，调节滑块12的外侧中部开设有螺纹孔1201，螺纹孔1201内部螺纹套接有螺纹头13，螺纹孔1201内端的顶部和底部对称活动套接有抵紧块14，螺纹头13与抵紧块14相抵的一端均为圆头状，抵紧块14的外端端面采用摩擦系数大的材料制成，这样通过调节滑块12在滑槽301上的滑动即可调节到需要的位置，也
就是选择不同的大臂长度，然后在通过螺纹头13拧紧来使得调节块4位置固定，同时在大臂3正面位于滑槽301顶部处设置有刻度，方便进行精确的调节。
31.请参阅图4-图9，上键轴6的底部开设有液压槽601，下键轴7的端部为矩形条状的限位条701，且限位条701密封滑动套接在液压槽601中，下键轴7的外圈开设有齿键环702，通过液压槽601中液压变化可以带动下键轴7上下移动，通过齿环19的转动又能带动下键轴7转动，这样就能根据第二电机9的驱动来使得下键轴7实现转动和移动动作，小臂5的中部转动安装有转轴15，转轴15的底部固定连接有同轴心的传动齿轮17，第二电机9呈导致安装，且在输出轴端部固定连接有主齿轮16，主齿轮16与传动齿轮17啮合传动，小臂5内部位于传动齿轮17正下方的位置转动安装有齿环19，且齿环19与齿键环702啮合传动，传动齿轮17的地面中部固定连接有深入到齿环19中部的传动转盘20，利用主齿轮16驱动传动齿轮17转动然后分别带动顶部和底部的抵压转盘18和传动转盘20转动，用来实现齿环19的转动以及挤压腔503中的液压变化，只需要控制第一电磁阀22、第二电磁阀25以及第三电磁阀26的闭合情况就能选择性来控制下键轴7转动还是上下移动，并且在整个动作中只需要一个第二电机9，结构简单且动作方便，更适合工业上的使用，齿环19的内圈壁凸起一段圆弧与传动转盘20外壁贴合，传动转盘20的外壁凸起一段与圆弧与齿环19的内壁贴合，齿环19的凸起圆弧中部开设有贯通两侧的液压孔1901，液压孔1901内部固定安装有第一电磁阀22，在齿环19与传动转盘20之间的位置盛满液压油，可以用来配合第一电磁阀22的开合情况控制齿环19是否与传动转盘20同步转动。
32.请参阅图4-图9，小臂5位于转轴15的上方开设有转动腔502，转轴15顶部固定连接有位于转动腔502内部的抵压转盘18，小臂5内部位于转动腔502的上方开设有挤压腔503，挤压腔503顶部与上键轴6的底部连接有导管21，导管21与上键轴6的顶部连接处是可以转动的，保证了在上键轴6转动时不会将导管21绞在一起，挤压腔503与转动腔502两端处连通且在连通处均活动套接有抵压滑块24，小臂5内部位于挤压腔503的一侧开设有复位调节槽504，且复位调节槽504的顶部与小臂5外部连通，抵压转盘18的顶部一侧固定安装有抵压块23，复位调节槽504的内部滑动套接有滑塞27，滑塞27的顶部与复位调节槽504内壁之间固定连接有复位弹簧28，设置的滑塞27和复位弹簧28是为了复位，在第二电磁阀25打开时可以使得挤压腔503中的液压可以暂时被抵压到复位调节槽504中进行缓冲，抵压块23两侧为圆弧状，且抵压块23转动的时候顶部会抵压抵压滑块24的底部，抵压滑块24侧边之间的间距小于一百八十度，抵压滑块24在转动腔502与挤压腔503之间的套接处于滑动密封状态，这样在抵压转盘18转动的时候就可以带动抵压块23顶动抵压滑块24，且两个抵压滑块24的设置也是配合传动转盘20的转动角度限制，保证在一百八十度范围内能完全顶动一次抵压滑块24，即实现挤压腔503内部的液压流动变化，用来配合实现下键轴7的转动或者移动，挤压腔503与复位调节槽504连通处固定安装有第二电磁阀25，挤压腔503顶部与导管21连通处固定安装有第三电磁阀26，第一电磁阀22、第二电磁阀25与第三电磁阀26均受到系统电路控制，第一电磁阀22与第三电磁阀26同时打开或者闭合，且第二电磁阀25的开合恰好与第一电磁阀22和第三电磁阀26相反，利用第一电磁阀22、第二电磁阀25和第三电磁阀26的相互配合实现下键轴7的转动和上下移动动作，只需要通过一个第二电机9的驱动即可：当第一电磁阀22与第三电磁阀26同时闭合、第二电磁阀25打开的时候此时传动转盘20只能带动齿环19转动，从而传动带动下键轴7转动，并且挤压腔503内部的液压变化也通过复位调
节槽504内部的滑塞27和复位弹簧28进行辅助变化以及复位，当第一电磁阀22与第三电磁阀26打开且第二电磁阀25闭合后，此时第二电机9控制主齿轮16的单向转动最大为一百八十度，这样就能够利用顶部抵压转盘18上的抵压块23来抵压挤压腔503中的液压进入到液压槽601中，从而伸长下键轴7，并且在一定角度内的转动不会使得传动转盘20带动齿环19转动，齿环19与传动转盘20之间的液压可以随意流动，这样最终就通过控制三个阀的开合情况来实现下键轴7的转动和移动动作，不需要更过的电机以及复杂的结构。
33.工作原理：先将基座1顶部与安装架安装牢固，然后根据需要进行操作的区域来确定调节块4的位置调节，先将螺纹头13从螺纹孔1201中松开，使得调节滑块12可以沿着滑槽301滑动，并且根据大臂3表面的刻度选择需要调节的位置，待位置调节好之后再拧紧螺纹头13，从而螺纹头13向螺纹孔1201内部抵压抵紧块14，使得两个抵紧块14分别从顶部和底部伸出，并且端部处抵紧在滑槽301内壁上；
34.接通电源打开开关开始工作，基座1内部的电机驱动大臂3转动到一定的位置，然后调节块4内部的第一电机8再驱动小臂5转动，使得小臂5转动到下键轴7对应到工件的正上方位置，然后利用第二电机9驱动主齿轮16转动，主齿轮16啮合传动带动传动齿轮17同步转动，传动齿轮17再带动转轴15和传动转盘20同步转动，在传动转盘20转动的时候第一电磁阀22处于闭合状态，此时由于齿环19与传动转盘20对应的圆弧凸起设置使得传动转盘20会带动齿环19同步转动，齿环19的转动就会啮合带动齿键环702转动，也即带动下键轴7转动到合适的角度对准工件，在该过程中转轴15带动抵压转盘18转动，抵压转盘18顶部的抵压块23抵到抵压滑块24并将其抵压到挤压腔503内部，此时第三电磁阀26闭合第二电磁阀25打开，挤压腔503中的液压进入到复位调节槽504中并向上抵压滑塞27，压缩复位弹簧28，待抵压块23转过抵压滑块24底部后，在复位弹簧28的复位作用下使得复位调节槽504中的液压回流到挤压腔503中并将抵压滑块24再抵压复位；
35.然后控制打开第一电磁阀22和第三电磁阀26，第二电磁阀25闭合，此时传动转盘20在进行小角度的转动过程中不会带动齿环19转动，但是在抵压转盘18上的抵压块23却顶动抵压滑块24，并将挤压腔503中的液压通过导管21抵压到液压槽601中，使得限位条701向下伸长，也即带动下键轴7向下移动，从而完成对于工件的操作，之后再反向转动第二电机9即可使得下键轴7向上移动，即完成对于工件的拾取动作，之后再恢复第一电磁阀22和第三电磁阀26闭合、第二电磁阀25打开的状态，即可控制小臂5转动到另一位置，之后重复之前的动作即可再进行下键轴7上下移动，并且在每次动作完成后都通过第二电机9使得传动转盘20和抵压转盘18等的位置恢复到初始的位置，即抵压部件都处于中部位置处，这样在整个过程中就完成了机器人的转动和移动动作。

技术特征：
1.一种多关节工业机器人，其特征在于，包括基座(1)和导环(2)，所述导环(2)呈环状通过连杆安装在基座(1)的外圈处，所述基座(1)的底部转动安装有大臂(3)，所述大臂(3)呈长条状且一端与基座(1)底部转动连接，所述大臂(3)的另一端贴合在导环(2)的底面，所述大臂(3)的底部活动安装有调节块(4)，所述调节块(4)的内部固定安装有第一电机(8)，所述调节块(4)底部转动安装有通过第一电机(8)驱动的小臂(5)，所述小臂(5)远离调节块(4)的一端开设有活动孔(501)，所述活动孔(501)的顶部转动套接有上键轴(6)，所述活动孔(501)的底部转动套接有下键轴(7)，所述小臂(5)内部位于调节块(4)正下方位置固定安装有第二电机(9)，所述大臂(3)靠近导环(2)一端的顶面对称安装有两个吊臂(10)，所述吊臂(10)的相对侧对称活动安装有滚轮(11)，所述导环(2)的截面呈倒t字型，且滚轮(11)均承载在导环(2)的底面上，所述大臂(3)底部开设有滑槽(301)，且调节块(4)的顶部滑动套接在滑槽(301)中。2.根据权利要求1所述的多关节工业机器人，其特征在于，所述调节块(4)位于滑槽(301)中的前后两侧呈对称固定安装有调节滑块(12)，所述调节滑块(12)的外侧中部开设有螺纹孔(1201)，所述螺纹孔(1201)内部螺纹套接有螺纹头(13)，所述螺纹孔(1201)内端的顶部和底部对称活动套接有抵紧块(14)，所述螺纹头(13)与抵紧块(14)相抵的一端均为圆头状，所述抵紧块(14)的外端端面采用摩擦系数大的材料制成。3.根据权利要求1所述的多关节工业机器人，其特征在于，所述上键轴(6)的底部开设有液压槽(601)，所述下键轴(7)的端部为矩形条状的限位条(701)，且限位条(701)密封滑动套接在液压槽(601)中，所述下键轴(7)的外圈开设有齿键环(702)。4.根据权利要求3所述的多关节工业机器人，其特征在于，所述小臂(5)的中部转动安装有转轴(15)，所述转轴(15)的底部固定连接有同轴心的传动齿轮(17)，所述第二电机(9)呈导致安装，且在输出轴端部固定连接有主齿轮(16)，所述主齿轮(16)与传动齿轮(17)啮合传动，所述小臂(5)内部位于传动齿轮(17)正下方的位置转动安装有齿环(19)，且齿环(19)与齿键环(702)啮合传动，所述传动齿轮(17)的地面中部固定连接有深入到齿环(19)中部的传动转盘(20)。5.根据权利要求4所述的多关节工业机器人，其特征在于，所述齿环(19)的内圈壁凸起一段圆弧与传动转盘(20)外壁贴合，所述传动转盘(20)的外壁凸起一段与圆弧与齿环(19)的内壁贴合，齿环(19)的凸起圆弧中部开设有贯通两侧的液压孔(1901)，所述液压孔(1901)内部固定安装有第一电磁阀(22)。6.根据权利要求5所述的多关节工业机器人，其特征在于，所述小臂(5)位于转轴(15)的上方开设有转动腔(502)，所述转轴(15)顶部固定连接有位于转动腔(502)内部的抵压转盘(18)，所述小臂(5)内部位于转动腔(502)的上方开设有挤压腔(503)，所述挤压腔(503)顶部与上键轴(6)的底部连接有导管(21)，所述挤压腔(503)与转动腔(502)两端处连通且在连通处均活动套接有抵压滑块(24)，所述小臂(5)内部位于挤压腔(503)的一侧开设有复位调节槽(504)，且复位调节槽(504)的顶部与小臂(5)外部连通，所述抵压转盘(18)的顶部一侧固定安装有抵压块(23)，所述复位调节槽(504)的内部滑动套接有滑塞(27)，所述滑塞(27)的顶部与复位调节槽(504)内壁之间固定连接有复位弹簧(28)。7.根据权利要求6所述的多关节工业机器人，其特征在于，所述抵压块(23)两侧为圆弧状，且抵压块(23)转动的时候顶部会抵压抵压滑块(24)的底部，所述抵压滑块(24)侧边之
间的间距小于一百八十度，所述抵压滑块(24)在转动腔(502)与挤压腔(503)之间的套接处于滑动密封状态。8.根据权利要求6所述的多关节工业机器人，其特征在于，所述挤压腔(503)与复位调节槽(504)连通处固定安装有第二电磁阀(25)，所述挤压腔(503)顶部与导管(21)连通处固定安装有第三电磁阀(26)，所述第一电磁阀(22)、第二电磁阀(25)与第三电磁阀(26)均受到系统电路控制，所述第一电磁阀(22)与第三电磁阀(26)同时打开或者闭合，且第二电磁阀(25)的开合恰好与第一电磁阀(22)和第三电磁阀(26)相反。

技术总结
本申请公开了一种多关节工业机器人，通过设置倒置安装的基座以及与其配合的导环，在大臂上还设置有滑动的调节块，利用倒置设置的调节块来驱动大臂转动，并且大臂的另一端通过滚轮挂在导环上滚动，可以保证基座不需占地，能有效的保证大臂在整个动作过程中的稳定性，还能利用滑槽来滑动调节调节块的位置，提高了机器人的工作范围，同时利用一个第二电机进行驱动，上键轴与下键轴之间存在转动以及滑动的位置关系，当第二电机驱动传动齿轮转动的时候会带动传动转盘和抵压转盘分别转动，然后根据第一电磁阀、第二电磁阀以及第三电磁阀的闭合控制情况来控制下键轴的转动和上下移动，更加的简单方便，不需要复杂的结构和控制就能实现动作效果。作效果。作效果。


技术研发人员：张旭 张莉莉 王贤立
受保护的技术使用者：洛阳师范学院
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/9