CN101973038A - 三自由度空心手腕 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三自由度空心手腕，包括依次设置的基座、关节I总成、关节II总成和关节III总成；所述基座、关节I总成、关节II总成和关节III总成均设有相通的中空结构，所有中空结构构成手腕内部的中空管道，所述关节I和所述关节II的转动轴线为斜交，所述关节II和所述关节III的转动轴线为斜交。本发明集成三个关节，三个关节的三个转动轴线斜交，并且设有内部中空管道，所有管线从手腕的内部穿过连接到工具端尾部，三个关节轴可以实现连续周转，而且在转动过程中不会引起管线打结，能够延长管线的使用寿命。

Description

三自由度空心手腕
技术领域
本发明属于机器人领域，具体涉及用于串联机器人使用的三自由度空心手腕。
背景技术
目前，串联机器人作为一种工业自动化设备，已在众多工业生产线上取得了成功的应用。在生产作业中，机器人的手腕用于连接工具端，通过对机器人运动轨迹的规划，使工具按一定的轨迹运动，进行焊接、搬运等作业。机器人运动中，需要不断调整工具的位姿，这就造成了与工具相连的各种管路(包括气路、液路和电路)弯折打结。管路的破损已成为机器人生产线故障的重要原因，严重地威胁设备的安全，降低了生产效率。传统机器人采用管路外置或正交手腕结构，管路弯折打结现象严重。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种在转动过程中不会引起管路打结的三自由度空心手腕。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种三自由度空心手腕，其特征在于，包括依次设置的基座、关节I总成、关节II总成和关节III总成；所述关节III总成包括输入轴III、小齿轮III、大齿轮III、套筒III、锥齿轮III、锥齿轮IV、锥齿轮V、锥齿轮VI和关节III，所述输入轴III安装在所述基座上，所述输入轴III上安装有所述小齿轮III，所述小齿轮III上啮合有所述大齿轮III，所述大齿轮III上固接有所述套筒III，所述套筒III上固接有所述锥齿轮III，所述锥齿轮III上啮合有所述锥齿轮IV，所述锥齿轮IV上固接有所述锥齿轮V，所述锥齿轮V上啮合有所述锥齿轮VI，所述锥齿轮VI上固接有所述关节III；所述关节II总成包括输入轴II、小齿轮II、大齿轮II、套筒II、锥齿轮I、锥齿轮II和关节II，所述输入轴II安装在所述基座上，所述输入轴II上安装有所述小齿轮II，所述小齿轮II上啮合有所述大齿轮II，所述大齿轮II上固接有所述套筒II，所述套筒II上固接有所述锥齿轮I，所述锥齿轮I上啮合有所述锥齿轮II，所述锥齿轮II上固接有所述关节II；所述关节I总成包括输入轴I、小齿轮I、大齿轮I、套筒I和关节I，所述输入轴I安装在所述基座上，所述输入轴I上安装有所述小齿轮I，所述小齿轮I上啮合有所述大齿轮I，所述大齿轮I上固接有所述套筒I，所述套筒I上固接有所述关节I；所述套筒I套装在所述套筒II的外面，所述套筒II套装在所述套筒I的外面；所述基座、关节I总成、关节II总成和关节III总成均设有相通的中空结构，所有中空结构构成手腕内部的中空管道，所述关节I和所述关节II的转动轴线为斜交，所述关节II和所述关节III的转动轴线为斜交。
所述关节I和所述关节II的转动轴线夹角为40°～80°，所述关节II和所述关节III的转动轴线夹角为40°～80°。
所述手腕的中空管道的内径为45cm～75cm。
本发明具有的优点和积极效果是：集成三个关节，三个关节的三个转动轴线斜交，并且设有内部中空管道，所有管线从手腕的内部穿过连接工具端部，手腕三轴可以实现连续周转，而且在转动过程中不会引起管线打结，能够延长管线的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的B向视图；
图3是图1的A-A剖视图。
图中：1、基座，2、关节I总成，2-1、输入轴I，2-2、小齿轮I，2-3、大齿轮I，2-4、套筒I，2-5、关节I，2-6、关节I的转动轴线，3、关节II总成，3-1、输入轴II，3-2、小齿轮II，3-3、大齿轮II，3-4、套筒II，3-5、锥齿轮I，3-6、锥齿轮II，3-7、关节II，3-8、关节II的转动轴线，4、关节III总成，4-1、输入轴III，4-2、小齿轮III，4-3、大齿轮III，4-4、套筒III，4-5、锥齿轮III，4-6、锥齿轮IV，4-7、锥齿轮V，4-8、锥齿轮VI，4-9、关节III，4-10、关节III的转动轴线，5、手腕内部的中空管道。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图3，一种三自由度空心手腕，包括依次设置的基座1、关节I总成2、关节II总成3和关节III总成4；关节III总成4包括输入轴III4-1、小齿轮III4-2、大齿轮III4-3、套筒III4-4、锥齿轮III4-5、锥齿轮IV4-6、锥齿轮V4-7、锥齿轮VI4-8和关节III4-9，输入轴III4-1安装在基座1上，输入轴III4-1上安装有小齿轮III4-2，小齿轮III4-2上啮合有大齿轮III4-3，大齿轮III4-3上固接有套筒III4-4，套筒III4-4上固接有锥齿轮III4-5，锥齿轮III4-5上啮合有锥齿轮IV4-6，锥齿轮IV4-6上固接有锥齿轮V4-7，锥齿轮V4-7上啮合有锥齿轮VI4-8，锥齿轮VI4-8上固接有关节III4-9；关节II总成包括输入轴II3-1、小齿轮II3-2、大齿轮II3-3、套筒II3-4、锥齿轮I3-5、锥齿轮II3-6和关节II3-7，输入轴II3-1安装在基座1上，输入轴II3-1上安装有小齿轮II3-2，小齿轮II3-2上啮合有大齿轮II3-3，大齿轮II3-3上固接有套筒II3-4，套筒II3-4上固接有锥齿轮I3-5，锥齿轮I3-5上啮合有锥齿轮II3-6，锥齿轮II3-6上固接有关节II3-7；关节I总成2包括输入轴I2-1、小齿轮I2-2、大齿轮I2-3、套筒I2-4和关节I2-5，输入轴I2-1安装在基座1上，输入轴I2-1上安装有小齿轮I2-2，小齿轮I2-2上啮合有大齿轮I2-3，大齿轮I2-3上固接有套筒I2-4，套筒I2-4上固接有关节I2-5；套筒I2-4套装在套筒II3-4的外面，套筒II3-4套装在套筒I4-4的外面；基座1、关节I总成2、关节II总成3和关节III总成4均设有相通的中空结构，所有中空结构构成手腕内部的中空管道5，关节I的转动轴线2-6和关节II的转动轴线3-8斜交，关节II的转动轴线3-8和关节III的转动轴线4-10斜交。
上述基座1既为手腕三个关节的安装提供支撑，又是驱动齿轮的箱体。电机通过依次驱动输入轴I、小齿轮I、大齿轮I和套筒I，驱动关节I绕其轴线转动。电机通过依次驱动输入轴II、小齿轮II、大齿轮II、套筒II、锥齿轮I和锥齿轮II，驱动关节II绕其轴线转动。电机通过依次驱动输入轴III、小齿轮III、大齿轮III、套筒III、锥齿轮III、锥齿轮IV、锥齿轮V和锥齿轮VI，驱动关节III绕其轴线转动。各个转动部件都有轴承提供支撑。关节III的端面用于安装工具，套筒不但能够起到传递扭矩的作用，还能够为管线从手腕内部穿过提供中空的结构，在本实施例中，中空管道内径为50cm，以45cm～75cm为宜。管线从手腕内部穿过，与安装在关节III端面上的工具端部连接，为工具提供作业所需的电、液、气等。三个关节的转动，可以使工具获得需要的姿态。在本实施例中，关节I的转动轴线与关节II的转动轴线的夹角，以及关节II的转动轴线与关节III的转动轴线的夹角均为60°，60°的夹角可以使管线在转动中弯折的程度较小，延长管线的使用寿命。关节I和关节II的转动轴线夹角以40°～80°为宜，关节II和关节III的转动轴线夹角以40°～80°为宜。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种三自由度空心手腕，其特征在于，包括依次设置的基座、关节I总成、关节II总成和关节III总成；所述关节III总成包括输入轴III、小齿轮III、大齿轮III、套筒III、锥齿轮III、锥齿轮IV、锥齿轮V、锥齿轮VI和关节III，所述输入轴III安装在所述基座上，所述输入轴III上安装有所述小齿轮III，所述小齿轮III上啮合有所述大齿轮III，所述大齿轮III上固接有所述套筒III，所述套筒III上固接有所述锥齿轮III，所述锥齿轮III上啮合有所述锥齿轮IV，所述锥齿轮IV上固接有所述锥齿轮V，所述锥齿轮V上啮合有所述锥齿轮VI，所述锥齿轮VI上固接有所述关节III；所述关节II总成包括输入轴II、小齿轮II、大齿轮II、套筒II、锥齿轮I、锥齿轮II和关节II，所述输入轴II安装在所述基座上，所述输入轴II上安装有所述小齿轮II，所述小齿轮II上啮合有所述大齿轮II，所述大齿轮II上固接有所述套筒II，所述套筒II上固接有所述锥齿轮I，所述锥齿轮I上啮合有所述锥齿轮II，所述锥齿轮II上固接有所述关节II；所述关节I总成包括输入轴I、小齿轮I、大齿轮I、套筒I和关节I，所述输入轴I安装在所述基座上，所述输入轴I上安装有所述小齿轮I，所述小齿轮I上啮合有所述大齿轮I，所述大齿轮I上固接有所述套筒I，所述套筒I上固接有所述关节I；所述套筒I套装在所述套筒II的外面，所述套筒II套装在所述套筒I的外面；所述基座、关节I总成、关节II总成和关节III总成均设有相通的中空结构，所有中空结构构成手腕内部的中空管道，所述关节I和所述关节II的转动轴线为斜交，所述关节II和所述关节III的转动轴线为斜交。
2.根据权利要求1所述的三自由度空心手腕，其特征在于，所述关节I和所述关节II的转动轴线夹角为40°～80°，所述关节II和所述关节III的转动轴线夹角为40°～80°。
3.根据权利要求1或2所述的三自由度空心手腕，其特征在于，所述手腕的中空管道的内径为45cm～75cm。
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