一种七轴机器人横行传动结构的制作方法

1.本发明涉及地轨驱动齿轮检测技术领域，具体为一种七轴机器人横行传动结构。


背景技术：

2.工业机器人是一种对生产环境和生产条件具有较强的适应性和灵活性的柔性自动化装备，它主要用于现在制造业中代替人们从事繁重、重复单调环境恶劣等工作中，从而减轻了人们的劳动强度，改善了劳动环境，并且有效的提高自动化程度，提高生产效率。
3.由于传统的工业机器人的臂长有限，导致其的工作范围受到限制，为此，人们在机器人的底部加装了行走轴，又称机器人地轨、机器人外轴、机器人第七轴，其作用主要是移动工业机器人，使其能在指定路线上进行运动，扩大机器人的作业半径，扩展机器人使用范围功能，并且可将多台设备集成到此直线系统中，提高机器人的使用效率。机器人行走轴主要应用于喷涂、焊接、搬运、码垛、铸造、机床上下料、智能仓储、汽车、航天等行业领域，使用伺服电机驱动，最终通过齿轮和齿条的传动，从而使得机器人行走轴具有重复定位精度高、响应速度快、运行平稳、可靠等特点。
4.但是，由于机器人的重量较大，以及在生产时的环境较差，如焊接车间或喷涂车间等，焊渣或者粉料落在齿轮上，用于驱动机器人移动的齿轮会出现一定程度的磨损，从而导致机器人行走轴重复定位精度降低，造成一系列工艺质量缺陷，严重的会出现机器人的碰撞的问题，并且该磨损是随机的，没有规律的，即便定期为齿轮进行检测维修，齿轮也经常发生未到检修期便产生较大的磨损，从而造成经济损失。
5.为此，提出一种七轴机器人横行传动结构，在靠近传动齿轮与齿条的配合处设置检测装置，用以检测齿轮的磨损，以提示工作人员及时检修，避免机器人因为齿轮的定位精度差而导致的工艺质量缺陷，以及机器人的碰撞问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种七轴机器人横行传动结构，利用照射灯直射齿轮和齿条配合间隙中光线，通过计算落在光敏接收器上的光线面积，实时判断齿轮的磨损情况，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种七轴机器人横行传动结构，包括：导轨，滑块，轨道，齿轮，齿条，外壳，支撑板，电机，机械手，底座，所述轨道的一侧固定安装有齿条，所述轨道的两侧固定安装有导轨，所述导轨上滑动安装有滑块，所述滑块上固定安装有支撑板，所述支撑板的底壁上固定安装有外壳，所述外壳底壁上固定安装有底座，所述支撑板的顶壁上固定安装有电机，所述电机的输出端固定安装有与齿条相互配合的齿轮，所述支撑板上固定安装有机械手。
8.导轨安装在齿条的下方，滑块通过钣金结构与支撑板固定连接，对支撑板的移动起到导向和限制竖直方向偏移的作用，通过电机的驱动以及齿轮齿条的配合，使滑块沿着
导轨移动，进而带动支撑板在轨道上移动。
9.齿轮位于外壳的内部，在工作时杂质不易附着在齿轮上，而齿条的表面由于没有设置防护措施，时常有杂质附着在齿条上，如焊接车间中飘落的焊渣，当齿轮移动至附着有焊渣的齿条上时，齿轮便容易受到磨损，或者，杂质累积在齿条的顶壁上，当齿轮移动时，杂质受震动落入齿轮与齿条的啮合间隙中，从而加大齿轮的磨损。而且，由于齿轮需要在齿条上往复移动，所以不宜在齿条上设置严密的防护机构，用以避免杂质附着或累积。
10.优选的，所述检测装置包括固定安装在外壳内壁上的照射灯，所述底座上固定安装有与照射灯相互配合的光敏接收器，所述照射灯和光敏接收器分别位于齿轮和齿条啮合处的顶部和底部，所述光敏接收器的上表面固定安装有透明板，所述底座上转动安装有套筒二，所述电机的输出轴延伸至齿轮的底部，且固定安装有与套筒二相互配合的套筒一，所述套筒二位于套筒一内，所述套筒二上固定安装有伸缩杆，所述伸缩杆内滑动安装有刮板，所述刮板在齿轮停止转动时自动退回伸缩杆内，所述套筒一与套筒二之间设有摆动组件，所述摆动组件用于将套筒一的旋转运动转变为套筒二的往复摆动，所述电机与套筒一之间设有减速机构，所述减速机构用于降低电机传递至套筒一上的速度，所述底座上设有收集组件，所述收集组件用于收集透明板上的杂质。
11.优选的，所述伸缩杆包括固定安装在套筒二上的固定筒，所述刮板滑动安装在固定筒内，所述刮板的一端延伸至套筒二内，所述刮板位于套筒二内的一端固定安装有磁铁，所述磁铁上安装有弹簧，所述弹簧的一端连接在套筒二的内侧壁上，所述底座上固定安装有与磁铁相互配合的电磁铁，所述电磁铁与电机电性连接。
12.优选的，所述减速机构包括固定安装在电机输出轴上的太阳轮，所述底座上固定安装有支撑柱，所述支撑柱上固定安装有内齿轮，所述齿轮底壁上开设有转动槽，所述转动槽内滑动安装有多个转动块，所述转动槽内固定安装有防止转动块掉落的限位板，所述转动块的底壁上固定安装有行星轮，所述行星轮位于内齿轮与太阳轮之间，所述行星轮上固定安装有连接柱，所述套筒一通过连接柱与行星轮固定连接。
13.光敏接收器与报警器电性连接，报警器可以直接设置在轨道上或设置在外部的电器设备中，当齿轮停止移动时，照射灯才工作，光敏接收器便开始计算落在其上的光线面积，用以检测齿轮的磨损，该检测循环为齿轮停止移动便检测一次。
14.具体为，齿轮的磨损最直观的表现便是与齿条的啮合间隙增加，在齿轮的上方设置照射灯，在齿轮的下方设置光敏接收器，对于齿轮磨损的检测，则是通过照射灯的射线穿过齿轮与齿条啮合处的面积所决定，当落在光敏接收器上的光线面积大于设定值时，光敏接收器便控制报警器提示齿轮的磨损较为严重，工作人员能够及时的进行维修或更换。而当落在光敏接收器上的光线面积小于规定值时，便意味着齿轮与齿条间卡有颗粒较大并且硬度较高的杂质，此时工作人员便能够暂停设备，将杂质从齿缝中清理下来。并且，由于齿轮移动停止后便开始检测，所以齿轮的磨损情况能够实时得到反馈，工作人员可以提前对齿轮进行检修或更换，避免在机械手工作时进行维修工作，优化时间安排。
15.由于现有技术中，外壳靠近齿条的一侧是非封闭的，这一方面是容易检测齿轮的磨损情况，另一方面是为齿轮在齿条上的移动预留空间，但是，设置在齿轮底部的光敏接收器便容易被灰尘或杂质覆盖，影响光敏接受器对落在其表面的光线面积的判断。此时便通过刮板清洁固定在光敏接收器上的透明板，避免光敏接收器受到灰尘等杂质的干扰，保证
光敏接收器的判断精度。
16.刮板的初始位置在伸缩杆的内部，当电机开始工作时，刮板便从伸缩杆内伸出，当电机停止工作时，刮板返回初始位置，伸缩杆的长度不足以遮挡透明板。
17.透明板覆盖在光敏接收器上，透明板具有一定的硬度，并且具有较高的透明度，保证落在透明板上的光线均能被光敏接收器所感应，通过清理透明板上的杂质以保证光敏接收器不被杂质所干扰。电机的输出轴延伸至齿轮的下方，通过电机带动行星齿轮组工作，同时，套筒二在摆动组件的作用发生转动，在齿轮移动的同时，刮板清理透明板上的杂质，当电机停止时，刮板便停止对透明板的清洁，此时，照射灯与光敏接收器便开始工作，由于此时的刮板已经返回伸缩杆的内部，即便伸缩杆的指向在透明板的范围内，也不影响光敏接收器的工作。
18.电磁铁与电机电性连接，当电机启动时，电磁铁同时获得电能，弹簧处于原始状态时，刮板位于固定筒内，电机转动时，电磁铁通电，生成的磁场与磁铁相互排斥，弹簧被压缩，刮板伸出固定筒，当电机停止转动时，电磁铁的停止通电，弹簧的复原，刮板重新退回固定筒内。
19.伸缩杆对称的布置在透明板的两侧，使电机无论是正转还是反转都能对透明板进行清洁。
20.刮板在透明板上通过摆动清理透明板上的杂质。由于机械手在工作时需要经常的移动，于是透明板便经常被刮板所清理，所以，当齿轮移动时，刮板对透明板的清理次数不宜过多，否则对刮板的损耗过大，影响使用寿命。再者，刮板过快的在透明板上移动，对透明板的清洁效果不佳。为此，在齿轮的底部设有一组行星齿轮组，齿轮组内的太阳轮通过电机驱动，行星轮的个数由使用者控制，行星轮通过转动块滑动安装在齿轮的底部，内齿轮通过支撑柱固定在底座上，当电机启动，行星轮自转和围绕太阳轮公转，转动块同样在转动槽内自转以及围绕齿轮的轴心公转，于是，由电机传输至套筒一上的速度便被降低，进而降低固定在套筒一上的刮板的摆动速度。
21.优选的，所述摆动组件包括通过扭簧一转动安装在套筒一内侧壁上的驱动块一，所述套筒二的外侧壁上固定安装有与驱动块一相互配合的驱动块二，所述套筒二通过扭簧二安装在底座上。
22.套筒二通过扭簧二转动固定在底座内，驱动块一的宽度大于驱动块二，当电机工作时，套筒一也跟随转动，由于扭簧一的初始弹力大于扭簧二，当套筒一内侧壁上的驱动块一与套筒二的外侧壁的驱动块二接触时，使套筒二沿自身轴线转动，同时带动刮板运动，对透明板进行清洁，当套筒一转过设定角度后，扭簧二的弹力大于扭簧一，驱动块一发生转动，使驱动块一与驱动块二相互错开。套筒二便向初始位置移动，同时带动刮板反向运动，再次对透明板进行清洁。套筒二与底座的接触面可适当设置阻尼，如在接触面处做磨砂处理，增加套筒二在旋转时的摩擦力，以减少套筒二复位的速度，使套筒二的转动更加平稳。固定筒的位置在驱动块二与驱动块一的下方，避免当套筒一复位时，固定筒与驱动块一发生碰撞。
23.由于齿条的下方便是导轨以及滑块，若是直接将透明板上的清理下的杂质扫出底座，这些灰尘便落在导轨上，影响导轨对支撑板的导向精度。因此，在清理透明板上的杂质的同时，需要将杂质进行收集，避免落在导轨上而影响导轨与滑块的配合。
24.优选的，收集组件包括对称固定安装在底座侧壁上的两个收集槽，所述收集槽内固定安装有与刮板相互配合的楔形块，所述楔形块将收集槽分为槽一和槽二，所述楔形块的顶部为锥形，所述楔形块靠近的槽一的顶壁上固定安装有刮刀，所述楔形块靠近槽二的顶壁上固定安装有清洁棉，所述槽二内装有清洁液。
25.进一步的，所述清洁棉延伸至槽二的底部。
26.进一步的，所述刮板的底部固定安装有海绵。
27.由于弹簧一端固定在套筒二的内壁上，另一端固定在磁铁上，而磁铁与刮板固定连接，当刮板发生一定转动后，可以利用弹簧复位，刮板在刮除透明板表面上的杂质时，将杂质推入槽一中，当刮板与楔形块发生接触并越过楔形块时，刮板发生转动，刮板上的杂质被刮刀清理下来，落入槽一中。当套筒二复位，刮板反方向运动时，刮板与楔形块上的清洁棉接触，刮板再次发生旋转，此时清洁棉对刮板进行预清洁，并且，由于刮板对清洁棉的挤压，清洁棉上溢出的清洁剂会被刮板底部的海绵所吸收，于是，每次当刮板返回至透明板上时，总是用干净的一面对透明板进行清洁，而且刮板上附带的清洁液又能对透明板进一步清洁。
28.由于所选用的清洁棉吸水性较高，将清洁棉延伸至槽二的底部，能够使清洁棉一直保持湿润的状态，对刮板的清洁效果更好。并且由于是刮板每次接触清洁棉时，都会先经过刮刀将其表面上的杂质刮下，所以清洁棉上粘附的杂质会相对较少，保证清洁棉的使用时间。
29.优选的，透明板顶壁位于底座顶壁的上方。
30.由于底座上设置有两组刮板，当电机转动时，只有一组刮板在工作，若是透明板与底座平齐，有一组刮板会直接清理底座表面，浪费刮板的使用寿命，现将透明板凸出底座一段距离，使刮板在摆动时只能对透明板进行清洁，提高刮板的使用寿命。
31.所述弹簧的材料采用硅锰弹簧钢。
32.硅锰弹簧钢中的硅和锰可以提高弹簧的抗松弛性，避免弹簧在不断的扭转和拉伸的过程丧失材料的稳定性。保证刮板的稳定运行。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果为：1、在齿轮的上方设置照射灯，在齿轮的下方设置光敏接收器，对于齿轮磨损的检测，则是通过照射灯的射线穿过齿轮与齿条啮合处的面积所决定，当落在光敏接收器上的光线面积大于设定值时，光敏接收器便控制报警器提示齿轮的磨损较为严重，工作人员能够及时的进行维修或更换。而当落在光敏接收器上的光线面积小于规定值时，便意味着齿轮与齿条间卡有颗粒较大并且硬度较高的杂质，此时工作人员便能够暂停设备，将杂质从齿缝中清理下来。并且，由于光敏接收器在齿轮移动停止后便开始检测，所以齿轮的磨损情况能够实时得到反馈，工作人员可以提前对齿轮进行检修或更换，避免在机械手工作时进行维修工作，优化时间安排。
34.2、刮板在电机转动时才会清洁透明板，电磁铁与电机电性连接，当电机启动时，电磁铁同时获得电能，弹簧处于原始状态时，刮板位于固定筒内，电机转动时，电磁铁通电，生成的磁场与磁铁相互排斥，弹簧被压缩，刮板伸出固定筒，当电机停止转动时，电磁铁的停止通电，弹簧的复原，刮板重新退回固定筒内，即便固定筒的指向在透明板的范围内，也不影响光敏接收器的工作，保证光敏接受器的检测精度。
35.3、设有收集组件，刮板在刮除透明板表面上的杂质时，将杂质推入槽一中，当刮板与楔形块发生接触并越过楔形块时，刮板发生转动，刮板上的杂质被刮刀清理下来，落入槽一中。套筒二复位，刮板反方向运动时，刮板与楔形块上的清洁棉接触，刮板再次发生旋转，此时清洁棉对刮板进行预清洁，并且，由于刮板对清洁棉的挤压，清洁棉上溢出的清洁剂会被刮板底部的海绵所吸收，于是，每次当刮板返回至透明板上时，总是用干净的一面对透明板进行清洁，而且刮板底部的海绵附带的清洁液又能对透明板进一步清洁。避免杂质落在导轨上而影响导轨与滑块的配合，同时又能对透明板进一步清洁。
附图说明
36.图1为本发明的整体结构图；图2为本发明的整体结构侧视图；图3为本发明的整体结构剖视图；图4为图3中a处结构放大图；图5为图4中e处结构放大图；图6为齿轮的仰视图；图7为外壳的内部结构图；图8为图7中c处结构放大图；图9为图8中d处结构放大图；图10为图7中b处结构放大图；图11为电磁铁未通电时套筒二的内部结构图；图12为电磁铁通电后套筒二的内部结构图；图13为收集槽的剖视图。
37.图中：1、电机；2、支撑板；3、轨道；4、外壳；5、底座；6、齿条；101、齿轮；102、内齿轮；103、行星轮；104、太阳轮；105、连接柱；106、套筒一；107、驱动块一；108、驱动块二；109、电磁铁；110、套筒二；201、照射灯；501、光敏接收器；502、透明板；503、固定筒；504、刮板；505、磁铁；506、弹簧；507、收集槽；508、楔形块；509、刮刀；510、清洁棉；511、海绵；512、扭簧二；513、扭簧一；1021、支撑柱；1031、转动块；1032、限位板；1033、转动槽；5081、槽一；5082、槽二。
具体实施方式
38.请参阅图1至图13，本发明提供一种七轴机器人横行传动结构，技术方案如下：实施例一，在焊接车间中。
39.一种七轴机器人横行传动结构，包括导轨，滑块，轨道3，齿轮101，齿条6，外壳4，支撑板2，电机1，机械手，底座5，轨道3的一侧螺栓安装有齿条6，导轨固定安装在轨道3的两侧，导轨上滑动安装有多个滑块，轨道3上设置有支撑板2，且支撑板2与滑块固定连接，支撑板2的底壁上螺栓安装有外壳4，底座5通过螺钉固定在外壳4的底壁上，支撑板2的顶壁上固定安装有电机1，电机1的输出端键连接有与齿条6相互配合的齿轮101，机械手螺栓固定在支撑板2上；外壳4的内壁上胶接有照射灯201，光敏接收器501通过螺栓固定在底座5的侧壁上，光敏接收器501的表面胶接有一块透明板502，电机1的输出轴延伸至齿轮101的底面，并
且连接有一组行星减速齿轮组，其中的行星轮103上键连接有连接柱105，连接柱105的底部螺栓固定有套筒一106，套筒二110 通过扭簧二512安装在底座5上，驱动块一107通过扭簧一513固定在套筒一106的内壁上，套筒二110的外侧壁上焊接有与驱动块一107相互配合的驱动块二108，套筒二110的外侧壁上镶嵌有固定筒503，刮板504滑动安装在固定筒503内，刮板504一端延伸至套筒二110内，且胶接有磁铁505，磁铁505上固定安装有弹簧506，且弹簧506的一端固定在套筒二110的内壁上，底座5上镶嵌有电磁铁109。
40.报警器由光敏接收器501控制，报警器设置在操作机械手的界面上，在了解机械手工作情况的同时能对齿轮101的磨损有清晰的认知。
41.照射灯201和光敏接收器501与电机1电性连接，当电机1停止转动时，照射灯201才工作，光敏接收器501便开始计算落在其上的光线面积，用以检测齿轮101的磨损，该检测循环为齿轮101停止移动便检测一次。
42.照射灯201的光线打在齿轮101和齿条6啮合的缝隙中，通过最后落在光敏接受器上的光线面积判断齿轮101的磨损程度，当落在光敏接收器501上的光线面积大于设定值时，光敏接收器501便控制报警器向工作人员提示齿轮101的磨损较为严重，使工作人员能够及时的进行维修或更换。而当落在光敏接收器501上的光线面积小于规定值时，便意味着齿轮101与齿条6间卡有颗粒较大并且硬度较高杂质，此时工作人员便能够暂停设备，将杂质从齿缝中清理下来。并且，由于齿轮101移动停止后便开始检测，所以齿轮101的磨损情况是实时能够得到反馈，工作人员可以提前对齿轮101进行检修或更换，避免在机械手工作时进行维修工作，优化时间安排。
43.透明板502由刮板504进行清理，驱动块一107的宽度大于驱动块二108，当电机1工作时，套筒一106也跟随转动，由于扭簧一513的初始弹力大于扭簧二512，当套筒一106内侧壁上的驱动块一107与套筒二110的外侧壁的驱动块二108接触时，使套筒二110沿自身轴线转动，同时带动刮板504运动，对透明板502进行清洁，当套筒一106转过设定角度后，扭簧二512的弹力大于扭簧一513，驱动块一107发生转动，使驱动块一107与驱动块二108相互错开。套筒一106便向初始位置移动，同时带动刮板504反向运动，再次对透明板502进行清洁。固定筒503的位置在驱动块二108与驱动块一107的下方，避免当套筒一106复位时，固定筒503与驱动块一107发生碰撞。电磁铁109与电机1电性连接，启动电机1时，电磁铁109获得电能，弹簧506处于原始状态时，刮板504位于固定筒503内，电机1转动时，电磁铁109通电，生成的磁场与磁铁505相互排斥，弹簧506被压缩，刮板504伸出固定筒503，当电机1停止转动时，电磁铁109的停止通电，弹簧506的复原，刮板504重新退回固定筒503内，所以无论最终固定筒503停留在哪个位置，刮板504都不会对光敏接收器501造成影响。
44.透明板502上的杂质会被刮板504扫入收集槽507内，收集槽507设置在光敏接收器501的两侧，刮板504在刮除透明板502表面上的杂质时，将杂质推入槽一5081中，当刮板504与楔形块508发生接触并越过楔形块508时，刮板504发生转动，刮板504上的杂质被刮刀509清理下来，落入槽一5081中。当套筒二110复位时，刮板504反方向运动时，刮板504与楔形块508上的清洁棉510接触，刮板504再次发生旋转，此时清洁棉510对刮板504进行预清洁，于是，每次当刮板504返回至透明板502上时，总是用干净的一面对透明板502进行清洁，而且刮板504上附带的清洁液又能对透明板502进一步清洁。
45.焊接车间中的粉尘较多，但是在充分冷却后，粘性普遍较低，所以槽二5082中盛装
普通的清洁剂便能够满足要求。而且落在透明板502上的粉尘容易被刮板504去除，所以在电机1转动时，刮板504的摆动频率可以适当降低。例如将行星齿轮组的减速比例调整到5：1。
46.实施例二，在喷涂车间中。
47.实施例一有所不同的是，喷涂车间中的分层大多是油漆颗粒，该类颗粒的粘性较高，落在透明板502上时不易清洁，可以将槽二5082内的清洁剂替换为洗漆剂，使刮板504与楔形块508接触时，将洗漆剂携带至透明板502上，即便第一次没有将透明板502上的油漆清除，洗漆剂也能将附着在透明板502上的油漆慢慢溶解，等待下次刮板504对透明板502进行清洁时再清除。同时，刮板504的摆动频率也可以相对提高，将行星齿轮组的减速比例调整为3：1。