CN114474048A - 一种抱紧机构及可抑制末端晃动的scara机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于SCARA机器人技术领域，提供一种抱紧机构及可抑制末端晃动的SCARA机器人，抱紧机构包括固定支座、左抱紧部、拉伸部、连接杆、电磁铁部、右抱紧部，所述固定支座上对称设有左抱紧部、右抱紧部，所述左抱紧部与右抱紧部配合设置；所述固定支座上对称设有突块，所述拉伸部分别与左抱紧部、突块连接，所述拉伸部分别与右抱紧部、突块连接；所述电磁铁部设置在左抱紧部、右抱紧部之间。通过本发明的抱紧机构，丝杆经抱紧机构抱紧后，其晃动幅度会降低，因此机器人在运行到目标点后，晃动更小，可以保证在不降低生产节拍的情况下工件抓取放置的点位更加精确。本发明可解决高负载、高速度下SCARA机器人的定位精度问题，拓宽SCARA机器人的应用场所。

Description

一种抱紧机构及可抑制末端晃动的SCARA机器人

技术领域

本发明属于SCARA机器人技术领域，具体涉及一种抱紧机构及可抑制末端晃动的SCARA机器人。

背景技术

在3C行业中，SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)机器人应用场所越来越广泛，对SCARA机器人的速度及精度要求也越来越高。SCARA机器人在一定负载下高速运行到指定位置时，丝杆末端会因惯性力过大而导致出现末端的晃动，影响高速场合的定位精度问题。如电子元件的插装应用场所中若末端出现晃动时，插装成功率低，需要等到末端稳定下来方可进行插装动作，这也会导致产品的生产节拍降低，影响生产效率。

中国专利CN106737857A公开了一种机械臂末端的抑振方法，该技术方案提出当所述加速度大于或等于临界加速度时，减缓所述机械臂的移动值至所述加速度为安全加速度；当所述振幅大于或等于临界振幅时，减缓所述机械臂的移动直至所述振幅为安全振幅，但上述专利仍无法解决高速与高负载下机器臂运行到指定位置时的末端晃动问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种抱紧机构及可抑制末端晃动的SCARA机器人，本发明通过在丝杆末端增加抱紧机构来提高丝杆末端的刚度，可减小机器人高速高负载状态下的末端晃动问题。

本发明的技术方案为：

一种抱紧机构，包括固定支座、左抱紧部、拉伸部、连接杆、电磁铁部、右抱紧部，所述固定支座上对称设有左抱紧部、右抱紧部，所述左抱紧部与右抱紧部配合设置；

所述固定支座上对称设有突块，所述拉伸部分别与左抱紧部、突块连接，所述拉伸部分别与右抱紧部、突块连接；所述电磁铁部设置在左抱紧部、右抱紧部之间。

优选的，所述左抱紧部、右抱紧部可通过圆柱销进行绞接固定在固定支座上，通过绞接固定的方式，左抱紧部、右抱紧部仍可进行相对的运动，保证松紧度适中即可。

优选的，所述电磁铁部上开有沉槽孔，通过螺钉连接固定在固定支座上，并设置在左抱紧部、右抱紧部的中间，在机器人运行状态下，电磁铁部处于断电状态，在拉伸部的拉力作用下，左抱紧部、右抱紧部相对张开，使得丝杆可下上移动。当运行到指定点后，连通电磁铁部，电磁铁部的电磁力大于弹簧拉力，左抱紧部、右抱紧部配合将丝杆抱紧，从而降低丝杆的晃动。

进一步的，所述左抱紧部、右抱紧部均为金属抱紧部，可以使得电磁铁部发挥作用。

进一步的，所述左抱紧部包括第一主体，所述第一主体的一端设有第一连接部，所述第一主体的另一端设有第一连接块；所述第一主体设有第一弧形限位部。

进一步的，所述右抱紧部包括第二主体，所述第二主体的一端设有第二连接部，所述第二主体的另一端设有第二连接块；所述第二主体设有第二弧形限位部。

本发明中，所述第一连接块的一端与拉伸部连接，所述第二连接块的一端与拉伸部连接。

进一步的，所述第一弧形限位部与第二弧形限位部相向设置，形成可与丝杆配合连接的圆形区域。

进一步的，所述第一连接块与第二连接块配合连接。

进一步的，所述第一弧形限位部内对称设有凸轮状限位块；所述第二弧形限位部内对称设有凸轮状限位块。

进一步的，所述拉伸部为弹簧拉伸部。

进一步的，所述固定支座上设置有连接杆。

进一步的，所述连接杆的数量为3-5个。优选的，所述连接杆的数量为3个，可构成一个稳定的三角形结构。

进一步的，还包括现有技术的控制模块，所述控制模块与电磁铁部连接。电磁力会根据控制模块的传感器反馈自动控制调节电流大小，实现电磁力的调节。特别的，本发明中无需很精确地进行电磁力控制，只需要确保电磁力的大小足够使铁抱环抱紧丝杆即可。

本发明还提供一种可抑制末端晃动的SCARA机器人，包括上述的抱紧机构，还包括机器人基座、旋转大臂、旋转小臂，所述机器人基座、旋转大臂、旋转小臂依次连接，所述抱紧机构与旋转小臂配合连接。

进一步的，所述旋转小臂设有丝杆，所述丝杆分别与左抱紧部、右抱紧部配合连接。

进一步的，所述丝杆上设有凹槽。所述凹槽与凸轮状限位块配合连接，两者形状相互适配，当丝杆在高速转动状态下停止时，通过此种结构即可将丝杆抱紧，防止滑动。

优选的，所述第一弧形限位部和凸轮状限位块表面依次设有缓冲层、防滑层；所述第二弧形限位部和凸轮状限位块表面依次设有缓冲层、防滑层；可有效减少丝杆的磨损。所述缓冲层、防滑层可通过本领域现有技术实现。

本发明中，通过在丝杆上增加一个抱紧机构，当SCARA机器人运行到指定点时，抱紧机构将丝杆抱住，使得丝杆末端结构刚度得以提高，从而降低丝杆末端的晃动。

本发明的工作原理为：

本发明抱紧机构的固定支座通过根连接杆连接固定在SCARA机器人旋转小臂上。左抱紧部与右抱紧部相互配合绞接在固定支座。弹簧一端分别接在固定支座的突块上，另一端连接在左抱紧部的第一连接块和右抱紧部的第二连接块上，电磁铁部放置在左抱紧部与右抱紧部中间，当电磁铁部未通电，无电磁的状态下，拉伸部存在拉力，将左抱紧部与右抱紧部拉开，使得左抱紧部与右抱紧部间处于张开状态，此时丝杆的转动不受抱紧机构的影响，机器人可按照规划好的运行路径进行运动。

当机器人运行到指定点后，通过信号控制，立即给电磁铁部通电，此时电磁铁部产生的电磁力大于弹簧的拉力，左抱紧部与右抱紧部配合抱紧，此时丝杆与抱紧机构形成一个整体，相当于增加了丝杆的刚度，降低丝杆的晃动。此外通过调节通过电磁铁部的电流即可调节电磁力的大小。

左抱紧部与右抱紧部与丝杆接触区域的结构为凸轮形状，而SCARA丝杆上有凹槽，两者形状相互适配，当电磁铁部通电，两抱紧部吸合抱紧，凹槽与凸轮状限位块相嵌合，通过这种方式，即便丝杆在做高速转动，运动到指定点停止时，抱紧机构抱合时也能很好的抱紧丝杆，确保其不会发生滑动，提高其定位精度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通过本发明的抱紧机构，丝杆经抱紧机构抱紧后，其晃动幅度会降低，因此机器人在运行到目标点后，晃动较小，工件放置的点位会更加精确。本发明可解决高负载、高速度下SCARA机器人的定位精度问题，拓宽SCARA机器人的应用场所。

附图说明

图1为本发明抱紧机构的结构示意图；

图2为本发明抱紧机构的结构示意图；

图3为本发明抱紧机构的局部结构示意图；

图4为本发明抱紧机构的局部结构示意图；

图5为本发明SCARA机器人的结构示意图；

其中，1为固定支座、2为左抱紧部、3为拉伸部、4为连接杆、5为电磁铁部、6为右抱紧部、7为凸轮状限位块、8为SCARA机器人、10为抱紧机构；11为突块、21为第一主体、22为第一连接部、23为第一连接块、24为第一弧形限位部、61为第二主体、62为第二连接部、63为第二连接块、64为第二弧形限位部、81为机器人基座、82为旋转大臂、83为旋转小臂、84为丝杆。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种抱紧机构10，包括固定支座1、左抱紧部2、拉伸部3、连接杆4、电磁铁部5、右抱紧部6，所述固定支座上对称设有左抱紧部、右抱紧部，所述左抱紧部与右抱紧部配合设置；

所述固定支座上对称设有突块11，所述拉伸部分别与左抱紧部、突块连接，所述拉伸部分别与右抱紧部、突块连接；所述电磁铁部设置在左抱紧部、右抱紧部之间。

优选的，所述左抱紧部、右抱紧部可通过圆柱销进行绞接固定在固定支座上，通过绞接固定的方式，左抱紧部、右抱紧部仍可进行相对的运动，保证松紧度适中即可。

优选的，所述电磁铁部上开有沉槽孔(未标注)，通过螺钉连接固定在固定支座上，并设置在左抱紧部、右抱紧部的中间，在机器人运行状态下，电磁铁部处于断电状态，在拉伸部的拉力作用下，左抱紧部、右抱紧部相对张开，使得丝杆可下上移动。当运行到指定点后，连通电磁铁部，电磁铁部的电磁力大于弹簧拉力，左抱紧部、右抱紧部配合将丝杆抱紧，从而降低丝杆的晃动。

进一步的，所述左抱紧部、右抱紧部均为金属抱紧部，可以使得电磁铁部发挥作用。

进一步的，所述左抱紧部包括第一主体21，所述第一主体的一端设有第一连接部22，所述第一主体的另一端设有第一连接块23；所述第一主体设有第一弧形限位部24。

进一步的，所述右抱紧部包括第二主体61，所述第二主体的一端设有第二连接部62，所述第二主体的另一端设有第二连接块63；所述第二主体设有第二弧形限位部64。

本发明中，所述第一连接块的一端与拉伸部连接，所述第二连接块的一端与拉伸部连接。

进一步的，所述第一弧形限位部与第二弧形限位部相向设置，形成可与丝杆配合连接的圆形区域。

进一步的，所述第一连接块与第二连接块配合连接。

进一步的，所述第一弧形限位部内对称设有凸轮状限位块7；所述第二弧形限位部内对称设有凸轮状限位块7。

进一步的，所述拉伸部为弹簧拉伸部。

进一步的，所述固定支座上设置有连接杆。

进一步的，所述连接杆的数量为3-5个。优选的，所述连接杆的数量为3个，可构成一个稳定的三角形结构。

进一步的，还包括现有技术的控制模块(未标注)，所述控制模块与电磁铁部连接。电磁力会根据控制模块的传感器反馈自动控制调节电流大小，实现电磁力的调节。特别的，本发明中无需很精确地进行电磁力控制，只需要确保电磁力的大小足够使铁抱环抱紧丝杆即可。

实施例2

一种可抑制末端晃动的SCARA机器人8，包括实施例1的抱紧机构，还包括机器人基座81、旋转大臂82、旋转小臂83，所述机器人基座、旋转大臂、旋转小臂依次连接，所述抱紧机构与旋转小臂配合连接。

进一步的，所述旋转小臂设有丝杆84，所述丝杆分别与左抱紧部、右抱紧部配合连接。

进一步的，所述丝杆上设有凹槽(未标注)。所述凹槽与凸轮状限位块配合连接，两者形状相互适配，当丝杆在高速转动状态下停止时，通过此种结构即可将丝杆抱紧，防止滑动。

优选的，所述第一弧形限位部和凸轮状限位块表面依次设有缓冲层(未标注)、防滑层(未标注)；所述第二弧形限位部和凸轮状限位块表面依次设有缓冲层(未标注)、防滑层(未标注)；可有效减少丝杆的磨损。所述缓冲层、防滑层可通过本领域现有技术实现。

本发明中，通过在丝杆上增加一个抱紧机构，当SCARA机器人运行到指定点时，抱紧机构将丝杆抱住，使得丝杆末端结构刚度得以提高，从而降低丝杆末端的晃动。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是，本发明中所未详细描述的技术特征，均可以通过任一现有技术实现。

Claims (15)

1.一种抱紧机构，其特征在于，包括固定支座、左抱紧部、拉伸部、连接杆、电磁铁部和右抱紧部，所述固定支座上对称设有左抱紧部、右抱紧部，所述左抱紧部与右抱紧部配合设置；

所述固定支座上对称设有突块，所述拉伸部分别与左抱紧部、突块连接，所述拉伸部分别与右抱紧部、突块连接；

所述电磁铁部设置在左抱紧部、右抱紧部之间。

2.根据权利要求1所述的抱紧机构，其特征在于，所述左抱紧部、右抱紧部均为金属抱紧部。

3.根据权利要求2所述的抱紧机构，其特征在于，所述左抱紧部包括第一主体，所述第一主体的一端设有第一连接部，所述第一主体的另一端设有第一连接块；所述第一主体设有第一弧形限位部。

4.根据权利要求3所述的抱紧机构，其特征在于，所述右抱紧部包括第二主体，所述第二主体的一端设有第二连接部，所述第二主体的另一端设有第二连接块；所述第二主体设有第二弧形限位部。

5.根据权利要求4所述的抱紧机构，其特征在于，所述第一弧形限位部与第二弧形限位部相向设置。

6.根据权利要求4所述的抱紧机构，其特征在于，所述第一连接块与第二连接块配合连接。

7.根据权利要求4所述的抱紧机构，其特征在于，所述第一弧形限位部内对称设有凸轮状限位块；所述第二弧形限位部内对称设有凸轮状限位块。

8.根据权利要求1所述的抱紧机构，其特征在于，所述拉伸部为弹簧拉伸部。

9.根据权利要求1所述的抱紧机构，其特征在于，所述固定支座上设置有连接杆。

10.根据权利要求9所述的抱紧机构，其特征在于，所述连接杆的数量为3-5个。

11.根据权利要求1所述的抱紧机构，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块与电磁铁部连接。

12.一种可抑制末端晃动的SCARA机器人，其特征在于，包括权利要求7-11任一项所述的抱紧机构，还包括机器人基座、旋转大臂、旋转小臂，所述机器人基座、旋转大臂、旋转小臂依次连接，所述抱紧机构与旋转小臂配合连接。

13.根据权利要求12所述的可抑制末端晃动的SCARA机器人，其特征在于，所述旋转小臂设有丝杆，所述丝杆分别与左抱紧部、右抱紧部配合连接。

14.根据权利要求13所述的可抑制末端晃动的SCARA机器人，其特征在于，所述丝杆上设有凹槽。

15.根据权利要求14所述的可抑制末端晃动的SCARA机器人，其特征在于，所述凹槽与凸轮状限位块配合连接。

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