CN105150239A - 一种工业机器人腕部中空偏置结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工业机器人腕部中空偏置结构，包括末端输出组件，一号内部护套，6轴手腕体，一号6轴过渡传动组件，5轴输出组件，5轴交叉滚子轴承锁紧法兰，4轴手腕体，5轴过渡传动组件，二号6轴过渡传动组件，4轴输出组件，一号手腕连接件，二号手腕连接件，4轴输入组件，5轴输入组件，6轴输入组件，二号内部护套，一号O型密封圈，三号内护套，一号O型密封圈，四号内护套，二号O型密封圈，二号6轴过渡传动组件套在四号内护套左侧，二号手腕连接件套在四号内护套右侧。本发明利用伺服电机控制，通过减速机等一系列传动方式带动手腕运转，5轴可以无限制旋转，能够提高生产节拍，提高效率，满足喷涂技术要求。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人腕部结构技术领域，具体说是一种工业机器人腕部中空偏置结构。
背景技术
工业机器人本体结构对机器人的性能起关键作用，针对一些特殊行业，如喷涂行业，要求机器人腕部灵活型强，能够完成复杂曲面及狭小空间的喷涂作业。传统的机器人腕部采用双支撑的腕部结构，这种结构在很大程度上限制5轴的动作范围，本来仅需要动作5轴就可以实现的动作必须转而通过动作其他轴才能实现，这种驱动结构在实际生产中无疑增加了工序的节拍时间，无法满足狭小空间的复杂曲面喷涂需要，喷涂效率难以提高。另外，由于喷漆特殊环境限制，所有的油漆管、溶液管、气管、及其他线缆均需要从机器人内部穿过，并直接接到机器人末端执行器(如喷枪、高速旋杯)上，以用于保证机器人的整洁，且这种布线方式易于维护，避免管路悬于机器人手臂外部，对生产安全造成隐患，传统双支撑的腕部结构不能将线缆和管路有效包裹，难以起到保护作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构，用于实现4轴、5轴和6轴的无限制运动，且机械手腕具有容纳线缆和管路的中空结构，即一种工业机器人腕部中空偏置结构。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种工业机器人腕部中空偏置结构，包括末端输出组件，一号内部护套，6轴手腕体，一号6轴过渡传动组件，5轴输出组件，5轴交叉滚子轴承锁紧法兰，4轴手腕体，5轴过渡传动组件，二号6轴过渡传动组件，4轴输出组件，一号手腕连接件，二号手腕连接件，4轴输入组件，5轴输入组件，6轴输入组件，二号内部护套，一号O型密封圈，三号内护套，一号O型密封圈，四号内护套，二号O型密封圈。
所述二号6轴过渡传动组件套在四号内护套左侧，所述二号手腕连接件套在四号内护套右侧；所述4轴输入组件，5轴输入组件,6轴输入组件均插在二号手腕连接件内，且均位于二号6轴过渡传动组件上方；所述一号手腕连接件安装在二号手腕连接件左端面上，一号手腕连接件左端还安装4轴输出组件，所述5轴过渡传动组件套在二号6轴过渡传动组件左侧；所述4轴手腕体安装在5轴过渡传动组件左端，所述5轴交叉滚子轴承锁紧法兰安装在4轴手腕体左端；所述5轴输出组件安装在5轴交叉滚子轴承锁紧法兰左端，5轴输出组件套在一号6轴过渡传动组件***，所述一号6轴过渡传动组件左端安装二号内部护套，所述6轴手腕体套在二号内部护套***，6轴手腕体右端安装在5轴输出组件左端，6轴手腕体左端安装末端输出组件，所述一号内部护套安装在末端输出组件内部，末端输出组件右端卡在二号内部护套内，所述4轴手腕体内部安装三号内护套，所述三号内护套的右端卡在四号内护套左端。
所述末端输出组件包括末端法兰、过渡法兰、油封、一号锁紧法兰、连接体、一号角接触球轴承和一号锥齿轮，所述末端法兰卡在过渡法兰左端；所述一号锥齿轮安装在过渡法兰右端；所述一号角接触球轴承套在一号锥齿轮上；所述连接体套在一号角接触球轴承上；所述一号锁紧法兰卡在连接体左端，且一号锁紧法兰压在油封***。
所述一号内部护套包括内部护套和套在内部护套右部的O型圈。
所述二号6轴过渡传动组件包括二号锥齿轮、安装在二号锥齿轮右端的三号锥齿轮和套在二号锥齿轮、三号锥齿轮***的二号角接触球轴承。
所述5轴输出组件包括四号锥齿轮、二号锁紧法兰、一号交叉滚子轴承、一号斜齿轮；所述一号斜齿轮安装在四号锥齿轮右端；所述一号交叉滚子轴承套在一号斜齿轮和四号锥齿轮***；所述二号锁紧法兰套在一号交叉滚子轴承***。
所述5轴过渡传动组件(8)包括五号锥齿轮、二号斜齿轮、二号交叉滚子轴承、三号锁紧法兰、过渡支撑套；所述二号斜齿轮卡在过渡支撑套左端；所述五号锥齿轮卡在二号斜齿轮左端；所述二号交叉滚子轴承套在二号斜齿轮上；所述三号锁紧法兰将二号交叉滚子轴承和二号斜齿轮卡在一起。
所述一号6轴过渡传动组件包括六号锥齿轮、三号角接触球轴承、第一固定环、联接套、第二固定环、三号斜齿轮；所述三号斜齿轮安装在联接套右端；所述六号锥齿轮安装在联接套的左端；所述第一固定环套在联接套左部；所述第二固定环套在联接套右部；所述三号角接触球轴承套在联接套***。
所述4轴输出组件包括4轴输出齿盘和嵌套在4轴输出齿盘内的4轴交叉滚子轴承固定环。
所述4轴输入组件包括4轴输入齿轮轴、一号深沟球轴承、4轴偏心法兰、一号轴用弹簧挡圈、一号爪型联轴器；所述4轴偏心法兰隔着一号深沟球轴承套在4轴输入齿轮轴上；所述一号轴用弹簧挡圈卡在4轴输入齿轮轴上，且一号轴用弹簧挡圈位于一号深沟球轴承右端；所述一号爪型联轴器安装在4轴输入齿轮轴右端；所述5轴输入组件和4轴输入组件结构相同。
所述6轴输入组件包括6轴输入齿轮轴、套在6轴输入齿轮轴上的二号深沟球轴承、套在二号深沟球轴承上的6轴偏心法兰、卡在二号深沟球轴承右侧的二号轴用弹簧挡圈和安装在6轴输入齿轮轴右端的二号爪型联轴器。
本发明的有益效果是：本发明可实现各轴运动范围不受限制，适应于狭小范围工作，提高了机械手腕的适应性，工作效率大大提高。本发明结构中空，可用于保护经过其中的管线，也能降低结构重量，提高机械臂承载能力。4轴、5轴和6轴三个轴的轴线采用斜交非球面结构，使各轴都能360°旋转，保证无干涉，通过其中的管线不会发生弯折，特别适合喷涂行业。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为本发明的末端输出组件的内部结构示意图；
图4为本发明的一号内部护套的立体图；
图5为本发明的6轴手腕体的立体图；
图6为本发明的一号6轴过渡传动组件的内部结构示意图；
图7为本发明的5轴输出组件的内部结构示意图；
图8为本发明的5轴交叉滚子轴承锁紧法兰的立体图；
图9为本发明的4轴手腕体的立体图；
图10为本发明的5轴过渡传动组件的内部结构示意图；
图11为本发明的二号6轴过渡传动组件的内部结构示意图；
图12为本发明的4轴输出组件的内部结构示意图；
图13为本发明的一号手腕连接件的立体图；
图14为本发明的二号手腕连接件的立体图；
图15为本发明的4轴输入组件的内部结构示意图；
图16为本发明的6轴输入组件的内部结构示意图；
图17为本发明的二号内部护套的立体图；
图18为本发明的三号内护套的立体图；
图19为本发明的四号内护套的立体图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段和创作特征易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图2所示，一种工业机器人腕部中空偏置结构，包括末端输出组件1，一号内部护套2，6轴手腕体3，一号6轴过渡传动组件4，5轴输出组件5，5轴交叉滚子轴承锁紧法兰6，4轴手腕体7，5轴过渡传动组件8，二号6轴过渡传动组件9，4轴输出组件10，一号手腕连接件11，二号手腕连接件12,4轴输入组件13，5轴输入组件15,6轴输入组件14，二号内部护套16，一号O型密封圈17，三号内护套18，一号O型密封圈19，四号内护套20，二号O型密封圈21。
所述二号6轴过渡传动组件9套在四号内护套20左侧，所述二号手腕连接件12套在四号内护套20右侧；所述4轴输入组件13，5轴输入组件15,6轴输入组件14均插在二号手腕连接件12内，且均位于二号6轴过渡传动组件9上方；所述二号6轴过渡传动组件9与5轴输出组件5配合，通过锥齿轮组实现扭矩传递和输出。所述一号手腕连接件11安装在二号手腕连接件12左端面上，一号手腕连接件11和二号手腕连接件12均起支撑和固定各自内部零件的作用，所述二号手腕连接件12还用于固定4轴输入组件13、5轴输入组件15和6轴输入组件14。所述一号手腕连接件11左端还安装4轴输出组件10，所述5轴过渡传动组件8套在二号6轴过渡传动组件9左侧；所述4轴手腕体7安装在5轴过渡传动组件8左端，所述5轴交叉滚子轴承锁紧法兰6安装在4轴手腕体7左端；所述5轴输出组件5安装在5轴交叉滚子轴承锁紧法兰6左端，5轴输出组件5套在一号6轴过渡传动组件4***，所述一号6轴过渡传动组件4左端安装二号内部护套16；所述6轴手腕体3套在二号内部护套16***，起支撑内部零件和连接5轴输出组件5的作用。6轴手腕体3右端安装在5轴输出组件5左端，6轴手腕体3左端安装末端输出组件1，所述一号内部护套2安装在末端输出组件1内部，并用螺钉固定，末端输出组件1右端卡在二号内部护套16内，所述4轴手腕体7内部安装三号内护套18，所述三号内护套18的右端卡在四号内护套20左端。
如图3所示，所述末端输出组件1包括末端法兰1-1、过渡法兰1-2、油封1-3、一号锁紧法兰1-4、连接体1-5、一号角接触球轴承1-6和一号锥齿轮1-7。所述末端法兰1-1卡在过渡法兰1-2左端，末端法兰1-1用来安装外接的末端执行器；所述一号锥齿轮1-7安装在过渡法兰1-2右端；所述一号角接触球轴承1-6套在一号锥齿轮1-7上；所述连接体1-5套在一号角接触球轴承1-6上。所述一号锁紧法兰1-4卡在连接体1-5左端，且一号锁紧法兰1-4压在油封1-3***，起固定一号角接触球轴承1-6的作用。使用时，一号锥齿轮1-7通过过渡法兰1-2传递扭矩到末端法兰1-1。
如图4所示，所述一号内部护套2包括内部护套2-1和套在内部护套2-1右部的O型圈2-2。
如图6所示，所述二号6轴过渡传动组件4包括二号锥齿轮4-1、安装在二号锥齿轮4-1右端的三号锥齿轮4-3和套在二号锥齿轮4-1、三号锥齿轮4-3***的二号角接触球轴承4-2。
如图7所示，所述5轴输出组件5包括四号锥齿轮5-1、二号锁紧法兰5-2、一号交叉滚子轴承5-3、一号斜齿轮5-4；所述一号斜齿轮5-4安装在四号锥齿轮5-1右端；所述一号交叉滚子轴承5-3套在一号斜齿轮5-4和四号锥齿轮5-1***；所述二号锁紧法兰5-2套在一号交叉滚子轴承5-3***。使用时，通过螺钉使二号锁紧法兰5-2固定在4轴手腕体7上，二号锁紧法兰5-2和传动件四号锥齿轮5-1通过一号交叉滚子轴承5-3连接，一号交叉滚子轴承5-3可以承受径向和双向的轴向载荷，以及倾覆力矩，所述四号锥齿轮5-1通过和5轴过渡传动组件8中的五号锥齿轮8-1的啮合将转矩传递到一号斜齿轮5-4。
如图10所示，所述5轴过渡传动组件8包括五号锥齿轮8-1、二号斜齿轮8-2、二号交叉滚子轴承8-3、三号锁紧法兰8-4、过渡支撑套8-5；所述二号斜齿轮8-2卡在过渡支撑套8-5左端；所述五号锥齿轮8-1卡在二号斜齿轮8-2左端；所述二号交叉滚子轴承8-3套在二号斜齿轮8-2上；所述三号锁紧法兰8-4将二号交叉滚子轴承8-3和二号斜齿轮8-2卡在一起。使用时，三号锁紧法兰8-4通过螺钉固定，过渡支撑套8-5起轴承限位作用，二号斜齿轮8-2和5轴输入组件15啮合，并传递转矩到五号锥齿轮8-1上。
如图11所示，所述一号6轴过渡传动组件9包括六号锥齿轮9-1、三号角接触球轴承9-2、第一固定环9-3、联接套9-4、第二固定环9-5、三号斜齿轮9-6；所述三号斜齿轮9-6安装在联接套9-4右端。所述六号锥齿轮9-1安装在联接套9-4的左端。所述第一固定环9-3套在联接套9-4左部。所述第二固定环9-5套在联接套9-4右部。所述三号角接触球轴承9-2套在联接套9-4***。使用时，一号6轴过渡传动组件9通过三号角接触球轴承9-2安装在5轴过渡传动组件8内部，并通过第一固定环9-3限位，三号斜齿轮9-6和6轴输入组件14啮合，转矩通过联接套9-4传递到六号锥齿轮9-1。
如图12所示，所述4轴输出组件10包括4轴输出齿盘10-1和嵌套在4轴输出齿盘10-1内的4轴交叉滚子轴承固定环10-2。使用时，4轴输出组件10用螺钉将4轴交叉滚子轴承固定环10-2固定，4轴交叉滚子轴承固定环10-2起轴向限位作用。所述4轴输出齿盘10-1和4轴输入组件13的4轴输入齿轮轴13-1啮合，传递扭矩，带动整个4轴输入组件13旋转。
如图15所示，所述4轴输入组件13包括4轴输入齿轮轴13-1、一号深沟球轴承13-2、4轴偏心法兰13-3、一号轴用弹簧挡圈13-4、一号爪型联轴器13-5。所述4轴偏心法兰13-3隔着一号深沟球轴承13-2套在4轴输入齿轮轴13-1上。所述一号轴用弹簧挡圈13-4卡在4轴输入齿轮轴13-1上，且一号轴用弹簧挡圈13-4位于一号深沟球轴承13-2右端。所述一号爪型联轴器13-5安装在4轴输入齿轮轴13-1右端。使用时，4轴输入齿轮轴13-1端部的斜齿轮和4轴输出齿盘10-1啮合，最终将外接电机的扭矩和功率传递到4轴输出组件10。
所述5轴输入组件15和4轴输入组件13结构相同，通过5轴过渡传动组件8将外接电机的扭矩和功率传递到5轴输出组件5。
如图16所示，所述6轴输入组件14包括6轴输入齿轮轴14-1、套在6轴输入齿轮轴14-1上的二号深沟球轴承14-2、套在二号深沟球轴承14-2上的6轴偏心法兰14-3、卡在二号深沟球轴承14-2右侧的二号轴用弹簧挡圈14-4和安装在6轴输入齿轮轴14-1右端的二号爪型联轴器14-5。使用时，6轴偏心法兰14-3和二号手腕连接件12连接固定。所述二号爪型联轴器14-5一端和外接的伺服电机以及减速机输出轴连接，另一端和6轴输入齿轮轴14-1连接。所述6轴输入齿轮轴14-1左端部设有的斜齿轮和二号6轴过渡传动组件9上的三号斜齿轮9-6啮合，最终将电机的扭矩和功率传递到末端输出组件1。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种工业机器人腕部中空偏置结构，其特征在于：包括末端输出组件(1)，一号内部护套(2)，6轴手腕体(3)，一号6轴过渡传动组件(4)，5轴输出组件(5)，5轴交叉滚子轴承锁紧法兰(6)，4轴手腕体(7)，5轴过渡传动组件(8)，二号6轴过渡传动组件(9)，4轴输出组件(10)，一号手腕连接件(11)，二号手腕连接件(12)，4轴输入组件(13)，5轴输入组件(15)，6轴输入组件(14)，二号内部护套(16)，一号O型密封圈(17)，三号内护套(18)，一号O型密封圈(19)，四号内护套(20)，二号O型密封圈(21)；
所述二号6轴过渡传动组件(9)套在四号内护套(20)左侧，所述二号手腕连接件(12)套在四号内护套(20)右侧；所述4轴输入组件(13)，5轴输入组件(15),6轴输入组件(14)均插在二号手腕连接件(12)内，且均位于二号6轴过渡传动组件(9)上方；所述一号手腕连接件(11)安装在二号手腕连接件(12)左端面上，一号手腕连接件(11)左端还安装4轴输出组件(10)，所述5轴过渡传动组件(8)套在二号6轴过渡传动组件(9)左侧；所述4轴手腕体(7)安装在5轴过渡传动组件(8)左端，所述5轴交叉滚子轴承锁紧法兰(6)安装在4轴手腕体(7)左端；所述5轴输出组件(5)安装在5轴交叉滚子轴承锁紧法兰(6)左端，5轴输出组件(5)套在一号6轴过渡传动组件(4)***，所述一号6轴过渡传动组件(4)左端安装二号内部护套(16)，所述6轴手腕体(3)套在二号内部护套(16)***，6轴手腕体(3)右端安装在5轴输出组件(5)左端，6轴手腕体(3)左端安装末端输出组件(1)，所述一号内部护套(2)安装在末端输出组件(1)内部，末端输出组件(1)右端卡在二号内部护套(16)内，所述4轴手腕体(7)内部安装三号内护套(18)，所述三号内护套(18)的右端卡在四号内护套(20)左端。
2.根据权利要求1所述一种工业机器人腕部中空偏置结构，其特征在于：所述末端输出组件(1)包括末端法兰(1-1)、过渡法兰(1-2)、油封(1-3)、一号锁紧法兰(1-4)、连接体(1-5)、一号角接触球轴承(1-6)和一号锥齿轮(1-7)，所述末端法兰(1-1)卡在过渡法兰(1-2)左端；所述一号锥齿轮(1-7)安装在过渡法兰(1-2)右端；所述一号角接触球轴承(1-6)套在一号锥齿轮(1-7)上；所述连接体(1-5)套在一号角接触球轴承(1-6)上；所述一号锁紧法兰(1-4)卡在连接体(1-5)左端，且一号锁紧法兰(1-4)压在油封(1-3)***。
3.根据权利要求1所述一种工业机器人腕部中空偏置结构，其特征在于：所述一号内部护套(2)包括内部护套(2-1)和套在内部护套(2-1)右部的O型圈(2-2)。
4.根据权利要求1所述一种工业机器人腕部中空偏置结构，其特征在于：所述二号6轴过渡传动组件(4)包括二号锥齿轮(4-1)、安装在二号锥齿轮(4-1)右端的三号锥齿轮(4-3)和套在二号锥齿轮(4-1)、三号锥齿轮(4-3)***的二号角接触球轴承(4-2)。
5.根据权利要求1所述一种工业机器人腕部中空偏置结构，其特征在于：所述5轴输出组件(5)包括四号锥齿轮(5-1)、二号锁紧法兰(5-2)、一号交叉滚子轴承(5-3)、一号斜齿轮(5-4)；所述一号斜齿轮(5-4)安装在四号锥齿轮(5-1)右端；所述一号交叉滚子轴承(5-3)套在一号斜齿轮(5-4)和四号锥齿轮(5-1)***；所述二号锁紧法兰(5-2)套在一号交叉滚子轴承(5-3)***。
6.根据权利要求1所述一种工业机器人腕部中空偏置结构，其特征在于：所述5轴过渡传动组件(8)(8)包括五号锥齿轮(8-1)、二号斜齿轮(8-2)、二号交叉滚子轴承(8-3)、三号锁紧法兰(8-4)、过渡支撑套(8-5)；所述二号斜齿轮(8-2)卡在过渡支撑套(8-5)左端；所述五号锥齿轮(8-1)卡在二号斜齿轮(8-2)左端；所述二号交叉滚子轴承(8-3)套在二号斜齿轮(8-2)上；所述三号锁紧法兰(8-4)将二号交叉滚子轴承(8-3)和二号斜齿轮(8-2)卡在一起。
7.根据权利要求1所述一种工业机器人腕部中空偏置结构，其特征在于：所述一号6轴过渡传动组件(9)包括六号锥齿轮(9-1)、三号角接触球轴承(9-2)、第一固定环(9-3)、联接套(9-4)、第二固定环(9-5)、三号斜齿轮(9-6)；所述三号斜齿轮(9-6)安装在联接套(9-4)右端；所述六号锥齿轮(9-1)安装在联接套(9-4)的左端；所述第一固定环(9-3)套在联接套(9-4)左部；所述第二固定环(9-5)套在联接套(9-4)右部；所述三号角接触球轴承(9-2)套在联接套(9-4)***。
8.根据权利要求1所述一种工业机器人腕部中空偏置结构，其特征在于：所述4轴输出组件(10)包括4轴输出齿盘(10-1)和嵌套在4轴输出齿盘(10-1)内的4轴交叉滚子轴承固定环(10-2)。
9.根据权利要求1所述一种工业机器人腕部中空偏置结构，其特征在于：所述4轴输入组件(13)包括4轴输入齿轮轴(13-1)、一号深沟球轴承(13-2)、4轴偏心法兰(13-3)、一号轴用弹簧挡圈(13-4)、一号爪型联轴器(13-5)；所述4轴偏心法兰(13-3)隔着一号深沟球轴承(13-2)套在4轴输入齿轮轴(13-1)上；所述一号轴用弹簧挡圈(13-4)卡在4轴输入齿轮轴(13-1)上，且一号轴用弹簧挡圈(13-4)位于一号深沟球轴承(13-2)右端；所述一号爪型联轴器(13-5)安装在4轴输入齿轮轴(13-1)右端；所述5轴输入组件(15)和4轴输入组件(13)结构相同。
10.根据权利要求1所述一种工业机器人腕部中空偏置结构，其特征在于：所述6轴输入组件(14)包括6轴输入齿轮轴(14-1)、套在6轴输入齿轮轴(14-1)上的二号深沟球轴承(14-2)、套在二号深沟球轴承(14-2)上的6轴偏心法兰(14-3)、卡在二号深沟球轴承(14-2)右侧的二号轴用弹簧挡圈(14-4)和安装在6轴输入齿轮轴(14-1)右端的二号爪型联轴器(14-5)。
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