本實用新型涉及零配件組裝加工領域，特別是涉及一種適用性廣的高精度高負載四軸工業機器人。

背景技術：

在零配件組裝加工時，經常使用機械手對零配件進行抓取、搬運等操作，例如，在USB金屬接口的組裝加工中常使用四軸機器人，其組裝效率遠大于手工作業。

現有的四軸機器人末端的兩軸多為花鍵絲桿旋轉升降結構，花鍵絲桿本身比較長且體積較大，無法伸入至空間狹小的區域作業，花鍵絲桿可承受的負載較小，受撞擊后容易彎曲變形甚至折斷，其對應的軟件驅動需要補差調整，控制難度較大。

技術實現要素：

基于此，有必要提供一種使用壽命長、加工精度高的適用性廣的高精度高負載四軸工業機器人。

一種適用性廣的高精度高負載四軸工業機器人，包括：

機架；

升降機構，活動設置在所述機架上且可在所述機架上沿豎直方向升降；

第一旋轉軸，設置在所述升降機構上并隨升降機構的升降而升降；

第一旋轉臂，與所述第一旋轉軸轉動連接且可繞所述第一旋轉軸水平旋轉；

第二旋轉軸，連接設置在所述第一旋轉臂的末端；

第二旋轉臂及機械爪，所述第二旋轉臂與所述第二旋轉軸轉動連接且可繞所述第二旋轉軸水平旋轉，所述第二旋轉臂的末端設置有諧波減速機，所述機械爪連接設置于所述諧波減速機的輸出端以抓取并旋轉工件。

在其中一個實施例中，所述機架包括相對設置的底板和頂板、連接設置在所述底板和頂板之間的多個立柱，所述頂板開設有通孔，所述第一旋轉軸穿過所述通孔；所述升降機構包括與所述多個立柱滑動配合的升降板，設置在升降板頂面的第一電機，與所述升降板固定的絲桿螺母，穿過所述絲桿螺母且與絲桿螺母螺接的絲桿，以及通過同步帶與所述絲桿的一端傳動連接的第一電機，所述絲桿沿豎直方向布設且可相對于所述機架繞自身軸向旋轉，所述第一電機驅動所述絲桿旋轉以帶動絲桿螺母升降，使所述絲桿螺母帶動所述升降板在所述機架上沿豎直方向升降。

在其中一個實施例中，所述絲桿為滾珠絲杠。

在其中一個實施例中，所述立柱設置有四根，所述四根立柱分別連接設置于所述底板和頂板的邊角處，所述升降板的四個邊角處連接有滑塊，所述滑塊與所述立柱滑動連接。

在其中一個實施例中，所述升降板的四個邊角開設有缺口，所述滑塊設置在所述缺口處，所述滑塊與所述升降板的頂面垂直，所述滑塊與所述立柱相對的側壁開設有寬度適配于所述立柱的滑槽。

在其中一個實施例中，所述底板設置有較正塊，所述升降板相對的兩側的底面連接有固定板，所述固定板的兩側分別與兩側的所述滑塊連接固定。

在其中一個實施例中，所述底板與所述頂板之間連接有多個側板，所述底板、頂板及多個側板共同圍成頂部具有通孔的箱體，所述多個立柱位于所述箱體內。

在其中一個實施例中，所述第二旋轉臂的末端的豎直方向開設有安裝孔，所述諧波減速器包括波發生器、套設在所述波發生器外的柔輪及套設在柔輪外的剛輪，所述剛輪固定于所述安裝孔內，所述波發生器的軸向方向為中空，所述柔輪用于與所述機械爪連接以帶動機械爪轉動。

在其中一個實施例中，所述第二旋轉臂為中空結構，第二旋轉臂內靠近第一旋轉臂的一端設置有第二電機，所述第二電機的輸出軸連接有主動輪，所述波發生器的頂部有一部分露出于所述柔輪，所述波發生器露出于所述柔輪的部分連接有從動輪，所述主動輪與所述從動輪之間連接有傳送帶，所述第二電機驅動所述主動輪以帶動所述波發生器轉動。

在其中一個實施例中，所述第二旋轉臂靠近所述第一旋轉臂的一端的頂面具有開口，所述第二旋轉軸伸出于所述開口，所述第二旋轉臂的頂面設置有封閉所述開口的罩殼，所述第二電機和所述第二旋轉軸位于所述罩殼內，所述罩殼的長度小于所述第二旋轉臂的長度。

上述適用性廣的高精度高負載四軸工業機器人，第二旋轉臂的末端設置有諧波減速機，使得安裝在諧波減速機上的機械爪操作時更為穩定，加工精度也大大提高，同時還提高了承受負載的能力，提高了使用壽命，諧波減速機整體的體積小、質量輕，使得機械爪能伸入狹小空間作業，適用性較廣。

上述適用性廣的高精度高負載四軸工業機器人，機架設置有多個立柱，升降板連接有與立柱滑動配合的滑塊，立柱在機架上形成滑軌，一種適用性廣的高精度高負載四軸工業機器人的承載能力增加，使用壽命也增加，可降低生產成本。

附圖說明

圖1為本實用新型適用性廣的高精度高負載四軸工業機器人實施例的立體結構示意圖；

圖2為圖1所示四軸工業機器人移出側板的立體結構示意圖；

圖3為圖1所示四軸工業機器人的部分爆炸示意圖；

圖4為圖1所示四軸工業機器人中諧波減速機的放大示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施方式。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本實用新型的公開內容理解的更加透徹全面。

需要說明的是，當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實施方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本實用新型。本文所使用的術語“和/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

請參閱圖1，本實用新型提供的適用性廣的高精度高負載四軸工業機器人10，包括機架100、升降機構200、第一旋轉軸300、第二旋轉軸510、第一旋轉臂400、第二旋轉臂500及機械爪(圖未示)。

請結合參閱圖1、圖3，升降機構200活動設置在機架100上，并且能在機架100上沿豎直方向升降。第一旋轉軸300，設置在升降機構200上，升降機構200升降的同時帶動第一旋轉軸300升降。第一旋轉臂400與第一旋轉軸300轉動連接且能繞第一旋轉軸300做水平旋轉。第二旋轉軸510連接設置在第一旋轉臂400的末端。第二旋轉臂500與第二旋轉軸510轉動連接能繞第二旋轉軸510做水平旋轉，第二旋轉臂500的末端設置有諧波減速機600，機械爪連接設置于該諧波減速機600的輸出端用以抓取并旋轉工件。在第二旋轉臂500上設置諧波減速機600，使機械爪操作更為穩定，加工精度也大大提高，同時還提高了承受負載的能力和使用壽命，并且，諧波減速機600整體的體積小、質量輕，使機械爪能伸入狹小空間作業，適用性較廣。

請結合參閱圖1、圖2，在一實施例中，機架100包括相對設置的底板110和頂板120，以及連接設置在底板110和頂板120之間的多個立柱130，多個立柱130及底板110和頂板120共同形成容置空間，頂板120開設有通孔，第一旋轉軸300穿過該通孔。

升降機構200包括升降板230、第一電機(圖未示)、絲桿220、絲桿螺母221。升降板230與多個立柱130為滑動配合，升降板230可沿立柱130升降。第一旋轉軸300包括下部分310和能相對于下部分310軸向旋轉的上部分320，上部分320和下部分310同軸設置，第一旋轉臂400的一端轉動連接于上部分320的頂部。絲桿220沿豎直方向布設于機架100上且可相對于機架繞自身軸向方向轉動，絲桿螺母221與絲桿220螺紋傳動配合，絲桿螺母221穿過升降板230且絲桿螺母221外壁與升降板230固定，第一電機的輸出端連接有主動輪，絲桿220上螺接有從動輪，主動輪和從動輪之間連接有同步帶以實現第一電機和絲桿220之間的傳動連接。第一電機驅動絲桿220相對于機架100轉動，從而帶動絲桿螺母221在絲桿220上升降，進而帶動升降板及第一旋轉軸在機架上沿豎直方向升降。

第一電機可設置在機架100內，也可設置在底板110的下方。絲桿220可以但不僅限于采用滾珠絲桿220。滾珠絲桿包括螺桿及螺接于螺桿上滾珠絲桿螺母。螺桿分別與頂板120和底板110垂直，該螺桿的頂端和底端分別通過嵌設于頂板120和底板110的軸承連接，第一電機通過同步帶驅動絲桿220旋轉，絲桿220再帶動升降板230及第一電機沿豎直方向升降至預定位置

底板110和頂板120之間可連接有多個側板140(圖1只示出部分側板)，使底板110、頂板120及多個側板140之間共同圍成頂部具有通孔的箱體，以起到防塵的作用，多個立柱130位于該箱體內。

在一具體的實施例中，立柱130設置有四根，該四根立柱130分別連接設置于底板110和頂板120的邊角處。升降板230的四個邊角處連接有滑塊240，滑塊240與立柱130滑動連接，滑塊240可沿立柱130在豎直方向上下移動，升降板230通過滑塊240與立柱130滑動配合。

升降板230的橫截面呈矩形或近似于矩形，升降板230的面積大于第一電機的橫截面的面積。

在一實施例中，升降板230的四個邊角分別開設有缺口，滑塊240設置在缺口處，滑塊240與立柱130相對的一側開設有適配的滑槽，四個立柱130形成機架100的滑軌，使得一種適用性廣的高精度高負載四軸工業機器人10的承載能力增加，使用壽命也增加，可降低生產成本。升降板230的頂面與滑塊240的頂面處于同一平面，滑塊240與升降板230垂直設置。升降板230的側壁與滑塊240同一側的側壁處于同一平面，滑塊240通過螺釘連接固定于升降板230上。

在一實施例中，升降板230相對的兩側的底面分別連接有固定板231，固定板231的兩側分別與兩側對應的滑塊240連接固定。例如設置有兩塊固定板231，每塊固定板231沿長度方向的兩側分別與兩側的滑塊240連接固定。固定板231和升降板230可以是一體設置，升降板230和滑塊240也可以是一體設置。固定板231可設置有多個水平方向的貫穿孔232，以減輕升降機構200的整體的重量。

滑塊240的頂面與升降板230的頂面可以設置為處于同一個平面；立柱130的橫截面可以是呈矩形的，滑塊240相對的一側開設有適配于立柱130的滑槽，立柱130嵌入滑槽內，固定板231的外側面與立柱130的一個側壁處于同一豎直面。滑塊240與立柱130之間的滑動配合結構也可以是其它形式的，例如，在立柱130與滑塊240相對的側壁設置豎直的導軌，滑塊240相對的一側凸出設置有與立柱130配合使用的凸臺。

底板110的底面可設有校驗塊111，以在使用的過程中對升降板230上的第一電機的位置進行校驗，以保證作業時的操作精度。

請結合參閱圖3、圖4，諧波減速機600包括剛輪610、柔輪620和波發生器630，柔輪620嵌設在剛輪610內，波發生器630嵌設在柔輪620內，剛輪610具有內齒輪，柔輪620具有外齒輪，剛輪610的齒數大于柔輪620的齒數。諧波減速機600的工作原理為：波發生器630為呈橢圓形的凸輪，當波發生器630裝入柔輪620內時迫使柔輪620發生彈性形變并使柔輪620內圓變成橢圓狀，使長軸處柔輪620輪齒插入剛輪610的輪齒槽內，成為完全嚙合狀態，而短軸處柔輪620和剛輪610的輪齒完全不接觸，處于脫開狀態，由嚙合到脫開的過程之間處于嚙出或嚙入狀態；當波發生器630不斷轉動時，迫使柔輪620不斷產生形變，使柔輪620和剛輪610的輪齒在進行嚙入、嚙合、嚙出、脫開的過程中不斷改變各自的工作狀態，產生錯齒運動，從而實現波發生器630與柔輪620的運動傳遞，并實現慢速轉動，柔輪620的轉動方向與波發生器630的轉動方向相反。

波發生器630頂部有一部分露出于柔輪620，該露出的部分連接有從動輪532；第二旋轉臂500的末端的豎直方向開設有安裝孔540，諧波減速機600的剛輪610固定于安裝孔540內，第二旋轉臂500為中空結構，第二旋轉臂500內靠近第一旋轉臂400的一端設置有第二電機530，第二旋轉臂500內設置有主動輪531，主動輪531與從動輪532之間連接有傳送帶533，第二電機530的輸出軸與主動輪531連接以驅動波發生器630旋轉。機械爪同軸安裝在柔輪620的輸出端上，機械爪通過諧波減速機600安裝于第二旋轉臂500。

諧波減速機600整體體積小、重量輕，由于在轉動的過程中，波發生器630和柔輪620之間嚙合的齒數達到或多于普通齒輪傳動中嚙合的齒數，使其具有的傳動精度高；在諧波傳動中，齒與齒的嚙合為面接觸，嚙合齒數較多，而單位面積載荷小，使諧波減速機600具有較高的承載能力；諧波減速機600還具有傳動比高、傳動平穩、無沖擊、噪聲小的優點。

第二旋轉臂500靠近第一旋轉臂400的一端的頂面具有開口550，第二旋轉軸510伸出于該開口550，第二旋轉臂500的頂面設置有封閉開口550的罩殼520，第二電機530和第二旋轉軸510位于該罩殼520內，罩殼520的長度小于第二旋轉臂500的長度。第二旋轉臂500、諧波減速機600、罩殼520及罩殼520內的部件整體重量較輕，罩殼520不會妨礙機械爪伸入狹小空間時的操作。

上述適用性廣的高精度高負載四軸工業機器人，第二旋轉臂的末端設置有諧波減速機，使得安裝在諧波減速機上的機械爪操作時更為穩定，加工精度也大大提高，同時還提高了承受負載的能力，提高了使用壽命，諧波減速機整體的體積小、質量輕，使得機械爪能伸入狹小空間作業，適用性較廣。

上述適用性廣的高精度高負載四軸工業機器人，機架設置有多個立柱，升降板連接有與立柱滑動配合的滑塊，立柱在機架上形成滑軌，一種適用性廣的高精度高負載四軸工業機器人的承載能力增加，使用壽命也增加，可降低生產成本。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。