CN102259337B - 机器人臂部件 - Google Patents

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Abstract

一种机器人臂部件，包括第一、第二输入轴、支撑臂、第一、第二机械臂、与第一输入轴耦接以驱动第一机械臂的第一齿轮传动组件，以及与第二输入轴耦接以驱动第二机械臂的第二齿轮传动组件。支撑臂包括安装座，第一齿轮传动组件包括相互啮合的第一、第二输入齿轮，第二传动组件包括相互啮合的第三、第四输入齿轮，第二输入齿轮及第四输入齿轮安装于安装座，第一、第二输入轴的旋转轴线、第二输入齿轮及第四输入齿轮的旋转轴线相互平行且不共面设置，机器人臂部件还包括一个调节第一、第二输入轴的旋转轴线与第二、第四输入齿轮的旋转轴线之间距离的调节机构。上述机器人臂部件结构紧凑，传动性能较佳。

Description

机器人臂部件
技术领域
本发明涉及一种机器人臂部件，尤其涉及一种采用齿轮传动的机器人臂部件。
背景技术
工业机器人通常包括多个分别绕不同旋转轴线旋转并依次相连的机械臂。设置于末端的机械臂，如六轴机器人的第六机械臂可装设夹具、切削工具及探测器等以执行各种动作。每个机械臂通过驱动组件实现绕某一旋转轴线的转动。驱动组件一般包括沿各机械臂的旋转轴线方向设置的电机以及与电机相连接的减速机构，该减速机构一般选择RV（rotate vector）减速机或HD（harmonic drive）减速机，减速机构的输出端与另一机械臂相连接以驱动并使该另一机械臂按照预设的转速旋转，因此各机械臂沿其旋转轴线方向的尺寸通常较大，且RV减速机及HD减速机一般价格昂贵，使得成本较高。且上述机器人末端的两个机械臂，其设置的驱动组件通常需邻近设置，造成沿各自旋转轴线方向的尺寸均较大，增加了机器人整体结构及占用空间，不利于机器人在较狭小操作空间中的应用。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种占用空间较小，且传动性能较好的机器人臂部件。
一种机器人臂部件，包括第一输入轴、与第一输入轴同轴设置的第二输入轴、支撑臂、与支撑臂转动连接的第一机械臂、与第一机械臂转动连接的第二机械臂、与第一输入轴耦接以驱动第一机械臂的第一齿轮传动组件，以及与第二输入轴耦接以驱动第二机械臂的第二齿轮传动组件。支撑臂包括安装座，第一齿轮传动组件包括与第一输入轴固定连接的第一输入齿轮以及与第一输入齿轮啮合的第二输入齿轮，第二齿轮传动组件包括与第二输入轴固定连接的第三输入齿轮以及与第三输入齿轮啮合的第四输入齿轮，第二输入齿轮及第四输入齿轮安装于安装座，第一、第二输入轴的旋转轴线与第二输入齿轮及第四输入齿轮的旋转轴线相互平行且不共面设置。机器人臂部件还包括一个用于调节第一、第二输入轴的旋转轴线与第二输入齿轮及第四输入齿轮的旋转轴线之间距离的调节机构，该第二齿轮传动组件还包括设置于该第四输入齿轮和第二机械臂之间的一对输出锥齿轮，该输出锥齿轮与第二机械臂耦接，该第一机械臂开设有第一安装孔及与该第一安装孔垂直相交的第二安装孔，该第二机械臂可转动地安装于该第二安装孔内，该第二机械臂包括一个自由端以及与该自由端相对的齿轮安装端，其中一个输出锥齿轮止转套设于该齿轮安装端，另一个输出锥齿轮收容于该第一机械臂的第一安装孔内并由该第四输入齿轮驱动，该第二安装孔远离该自由端的端部设有内螺纹，该机器人臂部件还包括安装于该内螺纹的调节件及套设于该齿轮安装端的第一止推轴承，该第一止推轴承设于该调节件与套设于该齿轮安装端的输出锥齿轮之间以支承该第二机械臂的第一止推轴承，该调节件抵持该第一止推轴承能够调节套设于该齿轮安装端的输出锥齿轮沿第二机械臂的轴向位置以调节该一对输出锥齿轮之间的间隙。
上述机器人臂部件采用齿轮传动，可使结构紧凑、减小占用的空间，此外，第一、第二输入轴的旋转轴线与第二输入齿轮及第四输入齿轮的旋转轴线相互平行且不共面设置，利用调节机构可同时调节第一、第二输入轴的旋转轴线与第二输入齿轮及第四输入齿轮的旋转轴线之间的距离，从而可改善第一输入齿轮与第二输入齿轮、第三输入齿轮及第四输入齿轮之间的侧隙，提高传动性能。
附图说明
图1是本发明实施例的机器人臂部件的立体图。
图2是沿图1中II-II线的剖面示意图。
图3是图1所示机器人臂部件的第一齿轮传动组件及第二齿轮传动组件的示意图，图中省略了支撑臂。
图4是图1所示机器人臂部件的支撑臂的立体图。
图5是图1所示机器人臂部件的第一机械臂的立体图。
主要元件符号说明
机器人臂部件 100
支撑臂 11
第一机械臂 12
第二机械臂 13
第一输入轴 14
第二输入轴 15
第一齿轮传动组件 21
第二齿轮传动组件 23
第一输入齿轮 211
第二输入齿轮 212
第一输出锥齿轮 213a、213b
第三输入齿轮 231
第四输入齿轮 232
中间锥齿轮 233a、233b
第二输出锥齿轮 234a、234b
安装座 112
连接部 113
第一支撑部 114
第二支撑部 115
容置部 111
收容孔 1141、1151
中空部 1131
轴承 141、142、1311
容置槽 1121
第一轴孔 1122
第二轴孔 1123
第一轴座 1124
第二轴座 1125
第一齿轮轴 1127
第二齿轮轴 1128
调节机构 30
过孔 31
螺纹孔 32
锁固件 34
第一安装孔 121
第二安装孔 122
第一端 123
自由端 131
齿轮安装端 132
第一止推轴承 1312
调节件 50
内螺纹 1313
套筒 51
弹性件 52
第二止推轴承 53
具体实施方式
下面结合附图及实施方式对本发明的机器人臂部件作进一步的详细说明。
请同时参见图1至图3，本发明实施方式的机器人臂部件100可应用于六轴工业机器人中，其包括支撑臂11、与支撑臂11转动连接的第一机械臂12、与第一机械臂12转动连接的第二机械臂13、第一输入轴14、与第一输入轴14同轴设置的第二输入轴15、与第一输入轴14耦接以驱动第一机械臂12的第一齿轮传动组件21，以及与第二输入轴15耦接以驱动第二机械臂13的第二齿轮传动组件23。在本实施方式中，支撑臂11、第一机械臂12以及第二机械臂13可分别绕旋转轴线A、B、C旋转。第二机械臂13的末端可安装如刀具、夹具或感测器等，以执行相应任务。
第一输入轴14套设于第二输入轴15上，第一输入轴14与第二输入轴15之间设有轴承141，从而使第一输入轴14可相对第二输入轴15转动。第一输入轴14及第二输入轴15的输入端可分别耦接至一安装支撑臂11的马达（图未示），从而将马达的旋转运动传递至第一机械臂12及第二机械臂13。
第一齿轮传动组件21包括与第一输入轴14固定连接的第一输入齿轮211、与第一输入齿轮211啮合的第二输入齿轮212、由第二输入齿轮212带动的一对第一输出锥齿轮213a、213b。第一输出锥齿轮213b与第一机械臂12耦接，以带动第一机械臂12绕旋转轴线B旋转。第一、第二输入齿轮211、212为圆柱齿轮，第一输出锥齿轮213a、213b为准双曲面锥齿轮。
第二齿轮传动组件23包括依次设置于第二输入轴15与第二机械臂13之间的第三输入齿轮231、与第三输入齿轮231啮合的第四输入齿轮232、一对中间锥齿轮233a、233b和一对第二输出锥齿轮234a、234b。第三输入齿轮231与第二输入轴15固定连接，第二输出锥齿轮234b与第二机械臂13耦接，以带动第二机械臂13绕旋转轴线C旋转。第三输入齿轮231及第四输入齿轮232为圆柱齿轮，中间锥齿轮233a、233b为准双曲面锥齿轮。
第一、第三输入齿轮211、231在第一输入轴14的轴向偏置。第一、第二输入轴14、15的旋转轴线与第二输入齿轮212及第四输入齿轮232的旋转轴线相互平行且不共面设置。
请同时参见图4，支撑臂11包括安装座112、与安装座112相连接的连接部113、从安装座112的相对两侧延伸出的第一支撑部114及第二支撑部115。连接部113及第一、第二支撑部114、115分别设于安装座112的两侧。第一、第二支撑部114、115基本平行设置，并与安装座112共同围成一个“U”型的容置部111。第一、第二支撑部114、115分别开设一个收容孔1141、1151。
连接部113具有一个沿其轴向的中空部1131。第一输入轴14及第二输入轴15可转动地穿设中空部1131。第一输入轴14与连接部113的内壁之间设有轴承142，以支撑第一输入轴14。
安装座112开设有一个面向连接部113的容置槽1121，容置槽1121的底壁开设有第一轴孔1122以及第二轴孔1123。安装座112内固定设置有第一轴座1124以及第二轴座1125。第二输入齿轮212及第一输出锥齿轮213a分别设置于第一齿轮轴1127的两端，第一齿轮轴1127穿设于第一轴孔1122并由第一轴座1124支撑。第四输入齿轮232及中间锥齿轮233a分别设置于第二齿轮轴1128的两端，第二齿轮轴1128穿设于第二轴孔1123，并由第二轴座1125支撑。
调节机构30用于调节第一、第二输入轴14、15的旋转轴线与第二输入齿轮212及第四输入齿轮232的旋转轴线之间的距离，从而调节第一输入齿轮211与第二输入齿轮212，第三输入齿轮231与第四输入齿轮232之间的侧隙。本实施方式中，调节机构30包括设于连接部113的过孔31，设于安装座112的螺纹孔32，以及穿设过孔31与螺纹孔32螺接的锁固件34。锁固件34径向可移动地收容于过孔31内，并通过与螺纹孔32螺接将安装座112与连接部113锁紧。因第一、第二输入轴14、15的旋转轴线与第二输入齿轮212及第四输入齿轮232的旋转轴线相互平行且不共面设置，安装时调节连接部113与安装座112的相对位置，即调节第一、第二输入轴14、15与安装座112的位置，再锁紧安装座112与连接部113，可同时调节第一、第二输入轴14、15的旋转轴线与第二输入齿轮212及第四输入齿轮232的旋转轴线之间的距离。本实施方式中，锁固件34可为螺钉，图中仅示出一个锁固件。
请同时参见图5，第一机械臂12大致呈柱状，并开设有第一安装孔121及与第一安装孔121垂直相交的第二安装孔122。第二安装孔122大致设于第一机械臂12的轴向中部。第一输出锥齿轮213b固定套设于第一机械臂12的第一端123，以带动第一机械臂12绕旋转轴线B旋转。收容孔1141内设有轴承（图未标），以使第一机械臂12与第一支撑部114转动连接。
第二机械臂13包括自由端131及与自由端131相对的齿轮安装端132。齿轮安装端132穿设于第二安装孔122内，并与第二输出锥齿轮234b固定连接。自由端131伸出第二安装孔122外。第二机械臂13具有轴肩（图未标）。第二输出锥齿轮234b套设于第二机械臂13并止转连接。第二输出锥齿轮234b的一端与轴肩相抵，相对的另一端与一个挡块(图未标)相抵以轴向限位。第二输出锥齿轮234b与第二机械臂13的连接方式可为过盈连接、螺纹连接等。
第二机械臂13的周向由装设于第二安装孔122内的轴承1311滚动支承。第二安装孔122内还设有轴向支承第二机械臂13的第一止推轴承1312。第一止推轴承1312设于第二机械臂13的齿轮安装端132的外端面处。一调节件50与第一止推轴承1312相抵，并用于调节第一止推轴承1312沿旋转轴线C方向的位置，从而使第一止推轴承1312推动第二输出锥齿轮234b及第二机械臂13沿轴向移动。
本实施方式中，第二安装孔122内装设第一止推轴承1312一端设有内螺纹1313，调节件50呈盘状，其外周缘设有与内螺纹1313螺接的外螺纹（图未标）。旋转调节件50，使其旋入或旋出第二安装孔122，从而调节件50沿旋转轴线C方向的位置改变并推动第一止推轴承1312。
第二输出锥齿轮234b与第二机械臂13的自由端131之间依次套设有套筒51、弹性件52以及第二止推轴承53。其中，套筒51与第二输出锥齿轮234b相抵，弹性件52弹性抵持于套筒51与第二止推轴承53之间。第二止推轴承53一端连接于第一机械臂12，另一端轴向支承弹性件52。弹性件52预设弹力，并使第二输出锥齿轮234a、234b具有相互分离的趋势，以使第二输出锥齿轮234b与第一止推轴承1312相抵靠，使第二输出锥齿轮234b保持在当前位置。弹性件52可为碟形弹片组等。第一止推轴承1312及第二止推轴承53均采用圆柱止推轴承。
当需要调节第二输出锥齿轮234a、234b之间的侧隙时，旋转调节件50，使调节件50相对于第二安装孔122旋入或旋出，并配合弹性件52的弹力作用，第一止推轴承1312、第二输出锥齿轮234a及第二机械臂13可沿旋转轴线C方向移动，从而调节第二输出锥齿轮234a、234b之间的侧隙，以达到较佳的啮合间隙。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (8)

1.一种机器人臂部件，包括第一输入轴、与第一输入轴同轴设置的第二输入轴、支撑臂、与支撑臂转动连接的第一机械臂、与第一机械臂转动连接的第二机械臂、与该第一输入轴耦接以驱动该第一机械臂的第一齿轮传动组件，以及与该第二输入轴耦接以驱动第二机械臂的第二齿轮传动组件，其特征在于：该支撑臂包括安装座，该第一齿轮传动组件包括与该第一输入轴固定连接的第一输入齿轮以及与该第一输入齿轮啮合的第二输入齿轮，该第二齿轮传动组件包括与该第二输入轴固定连接的第三输入齿轮以及与该第三输入齿轮啮合的第四输入齿轮，该第二输入齿轮及第四输入齿轮安装于该安装座，该第一、第二输入轴、第二输入齿轮及第四输入齿轮的旋转轴线相互平行且不共面设置，该机器人臂部件还包括一个用于调节第一、第二输入轴的旋转轴线与第二输入齿轮及第四输入齿轮的旋转轴线之间距离的调节机构，该第二齿轮传动组件还包括设置于该第四输入齿轮和第二机械臂之间的一对输出锥齿轮，该输出锥齿轮与第二机械臂耦接，该第一机械臂开设有第一安装孔及与该第一安装孔垂直相交的第二安装孔，该第二机械臂可转动地安装于该第二安装孔内，该第二机械臂包括一个自由端以及与该自由端相对的齿轮安装端，其中一个输出锥齿轮止转套设于该齿轮安装端，另一个输出锥齿轮收容于该第一机械臂的第一安装孔内并由该第四输入齿轮驱动，该第二安装孔远离该自由端的端部设有内螺纹，该机器人臂部件还包括安装于该内螺纹的调节件及套设于该齿轮安装端的第一止推轴承，该第一止推轴承设于该调节件与套设于该齿轮安装端的输出锥齿轮之间以支承该第二机械臂的第一止推轴承，该调节件抵持该第一止推轴承能够调节套设于该齿轮安装端的输出锥齿轮沿第二机械臂的轴向位置以调节该一对输出锥齿轮之间的间隙。
2.如权利要求1所述的机器人臂部件，其特征在于：该支撑臂还包括与该安装座相连接的连接部，该第一、第二输入轴可转动地穿设并定位于该连接部，该调节机构包括设于该连接部与安装部其中之一的螺纹孔，设于另一个的过孔，以及穿设该过孔与该螺纹孔螺接的锁固件，该锁固件径向可移动地收容于该过孔并将该安装座及连接部锁紧，以调节第一、第二输入轴的旋转轴线与第二输入齿轮及第四输入齿轮的旋转轴线之间的距离。
3.如权利要求1所述的机器人臂部件，其特征在于：该第一齿轮传动组件还包括由第二输入齿轮带动的一对第一输出锥齿轮，该第一输出锥齿轮与第一机械臂耦接。
4.如权利要求3所述的机器人臂部件，其特征在于：该第二齿轮传动组件还包括依次设置于第四输入齿轮与第二机械臂之间的一对中间锥齿轮，该一对中间锥齿轮收容于第二机械臂内以连接该第四输入齿轮和该一对输出锥齿轮。
5.如权利要求4所述的机器人臂部件，其特征在于：该第一输出锥齿轮和该一对中间锥齿轮为准双曲面锥齿轮。
6.如权利要求4所述的机器人臂部件，其特征在于：该支撑臂还包括从该安装座的相对两侧延伸出的第一支撑部及第二支撑部，该第一机械臂与第一支撑部转动连接，该一对中间锥齿轮及该一对第二输出锥齿轮部分收容于该第二支撑部内。
7.如权利要求1所述的机器人臂部件，其特征在于：该机器人臂部件还包括设于该自由端与该第二输出锥齿轮之间的弹性件，该弹性件对套设于该齿轮安装端的输出锥齿轮沿轴向弹性施压，以使该一对输出齿轮之间具有相互远离的趋势。
8.如权利要求7所述的机器人臂部件，其特征在于：该机器人臂部件还包括设于该弹性件与该自由端之间且与第一机械臂相连接并轴向支承该弹性件的第二止推轴承。
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