CN106965204B - 一种工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业机器人，包括肘部及小臂，小臂主体后端与肘部主体前端对接；小臂主体后端安装有小臂电机，小臂电机的输出轴偏离小臂主体的轴心线，小臂电机通过小臂同步带轮进行动力传递；肘部主体内设有对接挡板，对接挡板将肘部主体分隔为前腔室与后腔室；所述前腔室内安装有谐波减速器，谐波减速器包括波发生器、柔轮与刚轮；波发生器的轴心线与肘部主体的轴心线重合；波发生器与所述小臂同步带轮的从动轮连接并在同一轴线上，从而向谐波减速器内输入动力，并由刚轮将动力输出给小臂主体。本发明使得肘部尺寸体积减小的同时，缩小肘部旋转偏心距离，减小工作占用空间，减轻肘部重量，提高肘部的刚度、精度和灵活性，提高了外形的美观度。

Description

一种工业机器人

技术领域

本发明涉及一种工业机器人。

背景技术

随着机械工业的发展，越来越多的领域使用工业机器人实现自动化生产，以提高生产效率和产品质量。工业机器人一般主要包括大臂、肩部、小臂、肘部以及腕部。现有技术中的肘部为分体式结构，使得肘部可以拆开以便于将小臂电机安装在肘部内的后端部分（正向安装），小臂电机安装在肘部内就要求肘部的体积尺寸较大，这样就会使得肘部的旋转偏心距离较大，肘部的旋转偏心距离是指肘部减速机（安装在大臂内）中心到小臂减速机轴线的距离，肘部的旋转偏心距离越大，机器人在工作时所占用的空间就越大，不利于狭小空间作业，而且偏心距离越大会导致小臂运动越不灵活。目前，现有的工业机器人的肘部旋转偏心距离一般都在30mm以上，比如日本企业的某型机器人的肘部旋转偏心距离高达35mm。

小臂电机正向安装还会导致肘部向后凸出，肘部重量大的问题，使得工业机器人的外部线条不流畅，运动灵活度不够。分体式的肘部还导致肘部的刚度降低，使得工业机器人的精度降低。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种工业机器人，以解决现有技术中肘部的旋转偏心距离较大，占用工作空间大，肘部刚度较低、重量较大，精度不够高，运动不够灵活，外形不流畅的技术问题，能够大大减小肘部的旋转偏心距离，提高刚度、精度和灵活性。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种工业机器人，包括肘部及小臂，所述小臂包括小臂主体，所述肘部包括肘部主体；所述小臂主体后端与肘部主体前端对接；小臂主体后端安装有小臂电机，所述小臂电机的输出轴偏离小臂主体的轴心线，小臂电机通过小臂同步带轮进行动力传递；所述小臂同步带轮包括主动轮、从动轮与同步带，主动轮套接在小臂电机的输出轴上，从动轮的轴心线与小臂主体的轴心线重合；肘部主体内设有对接挡板，所述对接挡板将肘部主体分隔为前腔室与后腔室；所述前腔室内安装有谐波减速器，所述谐波减速器包括波发生器、柔轮与刚轮；所述波发生器的轴心线与肘部主体的轴心线重合；所述柔轮固定在所述对接挡板上，刚轮固定在小臂主体的后端面上；所述波发生器与所述小臂同步带轮的从动轮连接并在同一轴线上，从而向谐波减速器内输入动力，并由刚轮将动力输出给小臂主体。

上述技术方案中，小臂电机安装在小臂主体后端，形成反向安装，与现有技术的正向安装相比具有以下优点：小臂电机不再占用肘部主体的空间位置，使得肘部主体的径向尺寸得以缩小，这样肘部主体底面距离肘部减速器的高度不变的条件下，肘部主体的轴心线位置下降，这样就使得波发生器的轴心线，即谐波减速器（小臂减速电机）的轴心线位置下降，从而缩短了肘部旋转偏心距离。由于谐波减速器的直径可在120mm以下，那么肘部主体的直径可在150mm以下，那么肘部旋转偏心距离可缩小到3~8mm左右，与现有技术中的30mm以上，缩小了7倍左右，大大的减小了肘部旋转偏心距离。并且，肘部主体后端由于没有小臂减速电机占位，肘部主体后端也不会再向后凸出，外形更加美观，同时减轻了肘部的重量，提高了灵活性。

优选的，所述肘部主体为一体成型。由于小臂电机不再安装在肘部主体内，这就为肘部主体一体成型变得可行，肘部主体一体成型能够明显提高肘部的刚度，减少变形，提高精度。

优选的，所述对接挡板的中央设有过线通孔，过线通孔与对接挡板根部之间的区域镂空，从而形成内环面与外环面，内环面通过支撑肋固定在外环面上。由于肘部主体为一体成型后刚度提高，因此对肘部主体内部的对接挡板可进行大面积镂空来进一步减轻肘部重量，不会引起肘部主体刚度不足，但是若对现有技术中的分体式肘部主体镂空则容易导致刚度不足。

进一步的，所述外环面包括环绕肘部主体内壁分布的带螺栓孔的凸耳，所述凸耳垂直连接在肘部主体内壁上；所述内环面包括用于连接支撑肋的环形基部，所述环形基部上环绕分布有带螺栓孔的凸耳；所述柔轮通过螺栓连接在外环面上；还包括过线保护套，所述过线保护套通过螺栓连接在内环面上。这样，过线保护套能保护线缆不被卷入旋转部件内，提高安全性能，避免发生故障或损坏；柔轮及过线保护套分别与肘部主体形成可拆卸连接，方便安装和拆卸，并且具有较大的镂空面积，能够最大化的减去肘部主体重量。

优选的，所述小臂主体为一体成型，所述小臂主体前端设有用于容纳腕部的U型槽，所述U型槽两侧对称设有安装过孔；所述小臂主体两侧设有用于安装电机组以及动力传动机构的侧腔；所述小臂主体两侧可拆卸连接有用于遮盖所述侧腔的侧盖板。这样，小臂主体一体成型能够提高小臂的刚度，与肘部主体一体成型相结合，进一步提高刚度和动作精度；并且还使腕部的安装和拆卸更加方便，安装过程的可视化程度提高。

所述肘部主体的后腔室包括左右两个侧腔以及位于两个侧腔中间的过线腔；所述其中一个侧腔内安装有肘部减速机轴承组件，另一个侧腔内安装有肘部轴承。这样，过线腔能够容纳工业机器人内部的线缆，线缆能够盘绕在过线腔内，使得走线布局更加整洁规范。

优选的，所述小臂主体后端面设有凸颈，所述凸颈上设有环形凹槽，所述环形凹槽内嵌入密封圈；小臂主体通过凸颈***肘部主体的前腔室内。这样，能够大大提高密封性能。

优选的，所述小臂同步带轮的从动轮与波发生器的端面进行对接，并通过螺钉固定在波发生器上。这样，形成可拆卸连接方便安装、更换和维修。

综上所述，本发明使得肘部尺寸体积减小的同时，缩小了肘部旋转偏心距离，减小了工作占用空间，减轻了肘部重量，提高了肘部的刚度、精度和灵活性，提高了外形的美观度。

附图说明

图1为具体实施方式中小臂电机的安装结构示意图；

图2为图1的后视图；

图3为图2的局部放大图；

图4为图2的J-J剖视图；

图5为图2的K-K剖视图；

图6为肘部主体的立体图；

图7为图6的主视图；

图8为小臂主体的结构示意图；

图9为现有技术中的工业机器人的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施方式对本发明作进一步的详细说明。

一种工业机器人如图1至图8所示，包括肘部1及小臂2，所述小臂2包括小臂主体24，所述肘部1包括肘部主体11；所述小臂主体24后端与肘部主体11前端对接；小臂主体24后端安装有小臂电机21，所述小臂电机21的输出轴偏离小臂主体24的轴心线，小臂电机21通过小臂同步带轮进行动力传递；所述小臂同步带轮包括主动轮22、从动轮23与同步带，主动轮22套接在小臂电机21的输出轴上，从动轮23的轴心线与小臂主体24的轴心线重合；肘部主体11内设有对接挡板，所述对接挡板将肘部主体11分隔为前腔室与后腔室；所述前腔室内安装有谐波减速器，所述谐波减速器包括波发生器16、柔轮17与刚轮18；所述波发生器16的轴心线与肘部主体11的轴心线重合；所述柔轮17固定在所述对接挡板上，刚轮18固定在小臂主体24的后端面上；所述波发生器与所述小臂同步带轮的从动轮23连接并在同一轴线上，从而向谐波减速器内输入动力，并由刚轮18将动力输出给小臂主体24。

上述技术方案中，小臂电机21安装在小臂主体24后端，形成反向安装，与现有技术的正向安装相比具有以下优点：小臂电机21不再占用肘部主体11的空间位置，使得肘部主体11的径向尺寸得以缩小，这样肘部主体11底面距离肘部减速器12的高度不变的条件下，肘部主体11的轴心线位置下降，这样就使得波发生器16的轴心线，即谐波减速器（相当于现有技术中的小臂减速电机）的轴心线位置下降，从而缩短了肘部旋转偏心距离，如图3所示，肘部减速器12的中心为点O，谐波减速器的轴线线为L，肘部旋转偏心距离为d。由于谐波减速器16的直径可在120mm以下，那么肘部主体11的直径可在150mm以下，那么肘部旋转偏心距离可缩小到3~8mm左右，缩小了7倍左右。如图9所示，现有工业机器人的肘部旋转偏心距离d较大，在30mm以上，缩小了7倍左右，大大的减小了肘部旋转偏心距离。并且，肘部主体11后端由于没有小臂减速电机占位，肘部主体11后端也不会再向后凸出，外形更加美观，同时减轻了肘部1的重量，提高了灵活性。

本具体实施方式中，如图6所示，所述肘部主体11为一体成型。由于小臂电机21不再安装在肘部主体11内，这就为将肘部主体11做成一体成型变得可行，肘部主体11一体成型能够明显提高肘部的刚度，减少变形，提高精度。

本具体实施方式中，图图7所示，所述对接挡板的中央设有过线通孔，过线通孔与对接挡板根部之间的区域镂空，从而形成内环面111与外环面112，内环面112通过支撑肋固定在外环面111上。由于肘部主体11一体成型后刚度提高，因此对肘部主体11内部的对接挡板可进行大面积镂空来进一步减轻肘部重量，不会引起肘部主体11刚度不足，但是若对现有技术中的分体式肘部主体镂空则容易导致刚度不足。

本具体实施方式中，所述外环面112包括环绕肘部主体内壁分布的带螺栓孔的凸耳，所述凸耳垂直连接在肘部主体11内壁上；所述内环面111包括用于连接支撑肋的环形基部，所述环形基部上环绕分布有带螺栓孔的凸耳；所述谐波减速器16的柔轮通过螺栓连接在外环面112上；还包括过线保护套14，所述过线保护套14通过螺栓连接在内环面111上。这样，过线保护套14能保护线缆不被卷入旋转部件内，提高安全性能，避免发生故障或损坏；柔轮及过线保护套14分别与肘部主体11形成可拆卸连接，方便安装和拆卸，并且具有较大的镂空面积，能够最大化的减轻肘部重量。

本具体实施方式中，如图8所示，所述小臂主体24为一体成型，所述小臂主体24前端设有用于容纳腕部的U型槽，所述U型槽两侧对称设有安装过孔；所述小臂主体24两侧设有用于安装电机组以及动力传动机构的侧腔，电机组包括腕部电机与末端电机；动力传动机构包括腕部小臂同步带轮与末端小臂同步带轮，分别用于向腕部减速器和末端减速器传递动力；所述小臂主体两侧可拆卸连接有用于遮盖所述侧腔的侧盖板。这样，小臂主体24一体成型能够提高小臂的刚度，与肘部主体11一体成型相结合，进一步提高刚度和动作精度；并且还使腕部的安装和拆卸更加方便，安装过程的可视化程度提高。

在对腕部进行安装，可先将腕部主体安装在U型槽内，再将腕部内部的相关部件从U型槽两侧的安装过孔送入腕部主体内进行安装，这样就能避免先组装完整个腕部后，再将腕部安装在U型槽内时产生的干涉现象，特别是相关部件的横向尺寸大于U型槽的宽度。

在对腕部进行拆卸时，取下小臂主体24两侧的侧盖板，就能对腕部进行拆卸，无需像现有技术中的分体式小臂那样，将半个小臂主体及内部部件都拆卸下来，大大提高了拆卸效率。

本具体实施方式中，所述肘部主体11的后腔室包括左右两个侧腔以及位于两个侧腔中间的过线腔15；所述其中一个侧腔内安装肘部减速器12，另一个侧腔内安装有肘部轴承13。这样，过线腔15能够容纳工业机器人内部的线缆，线缆能够盘绕在过线腔15内，使得走线布局更加整洁规范。

本具体实施方式中，所述小臂主体24后端面设有凸颈，所述凸颈上设有环形凹槽，所述环形凹槽内嵌入密封圈；小臂主体24通过凸颈***肘部主体11的前腔室内。这样，能够大大提高密封性能。

本具体实施方式中，所述小臂同步带轮的从动轮23与波发生器的端面进行对接，并通过螺钉固定在波发生器上。这样，形成可拆卸连接方便安装、更换和维修。

Claims (9)

1.一种工业机器人，包括肘部及小臂，其特征在于：所述小臂包括小臂主体，所述肘部包括肘部主体；所述小臂主体后端与肘部主体前端对接；小臂主体后端安装有小臂电机，所述小臂电机的输出轴偏离小臂主体的轴心线，小臂电机通过小臂同步带轮进行动力传递；所述小臂同步带轮包括主动轮、从动轮与同步带，主动轮套接在小臂电机的输出轴上，从动轮的轴心线与小臂主体的轴心线重合；肘部主体内设有对接挡板，所述对接挡板将肘部主体分隔为前腔室与后腔室；所述前腔室内安装有谐波减速器，所述谐波减速器包括波发生器、柔轮与刚轮；所述波发生器的轴心线与肘部主体的轴心线重合；所述柔轮固定在所述对接挡板上，刚轮固定在小臂主体的后端面上；所述波发生器与所述小臂同步带轮的从动轮连接并在同一轴线上，从而向谐波减速器内输入动力，并由刚轮将动力输出给小臂主体。

2.根据权利要求1所述的工业机器人，其特征在于：所述肘部主体为一体成型。

3.根据权利要求1所述的工业机器人，其特征在于：所述对接挡板的中央设有过线通孔，过线通孔与对接挡板根部之间的区域镂空，从而形成内环面与外环面，内环面通过支撑肋固定在外环面上。

4.根据权利要求3所述的工业机器人，其特征在于：所述外环面包括环绕肘部主体内壁分布的带螺栓孔的凸耳，所述凸耳垂直连接在肘部主体内壁上；所述内环面包括用于连接支撑肋的环形基部，所述环形基部上环绕分布有带螺栓孔的凸耳；所述柔轮通过螺栓连接在外环面上；还包括过线保护套，所述过线保护套通过螺栓连接在内环面上。

5.根据权利要求1所述的工业机器人，其特征在于：所述小臂主体为一体成型，所述小臂主体前端设有用于容纳腕部的U型槽，所述U型槽两侧对称设有安装过孔；所述小臂主体两侧设有用于安装电机组以及动力传动机构的侧腔；所述小臂主体两侧可拆卸连接有用于遮盖所述侧腔的侧盖板。

6.根据权利要求1所述的工业机器人，其特征在于：所述肘部主体的后腔室包括左右两个侧腔以及位于两个侧腔中间的过线腔；其中一个所述侧腔内安装有肘部减速机轴承组件，另一个侧腔内安装有肘部轴承。

7.根据权利要求1所述的工业机器人，其特征在于：所述小臂主体后端面设有凸颈，所述凸颈上设有环形凹槽，所述环形凹槽内嵌入密封圈；小臂主体通过凸颈***肘部主体的前腔室内。

8.根据权利要求1所述的工业机器人，其特征在于：所述小臂同步带轮的从动轮与波发生器的端面进行对接，并通过螺钉固定在波发生器上。

9.根据权利要求1所述的工业机器人，其特征在于：谐波减速器的直径为110～120mm，肘部主体的直径为140～150mm，肘部旋转偏心距离为3～8mm。