CN107662219A - 一种基于半交叉传动方式的机器人手腕机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于半交叉传动方式的机器人手腕机构，包括小臂、第六轴驱动装置、张紧装置，还包括安装在小臂左端的手腕体组件、一端连接第六轴驱动装置且另一端连接手腕体组件的半交叉同步带、与半交叉同步带配合的导向装置、固定导向装置且连接在小臂上的锁紧装置。本发明具有工作精度高、工作稳定可靠、体积小、结构紧凑、操作维护便捷的优点，通过在机器人小臂上增加导向装置，实现同步带轮的半交叉传动方式，克服齿轮传动带来的噪声、振动，降低机器人的生产、制作成本，简化机器人手腕的装配方式；带轮内部安装自润滑关节轴承结构，有利于消除机器人手腕高速运动产生的交变应力，保证机器人传动的平稳性。
Description
技术领域
本发明涉及机器人手腕传动机构技术领域，具体的说是一种基于半交叉传动方式的机器人手腕机构。
背景技术
工业机器人的手腕是连接机器人小臂和末端执行器的重要部件，由于机器人手腕部件处于机器人末端，其结构、传动方式会直接影响到机器人的重复定位精度、承载能力、工作方式等。一般的工业机器人手腕的传动结构中，大部分利用锥齿轮进行传动，锥齿轮的传动会额外引入间隙和摩擦两个缺点，国内机器人制作商受限于锥齿轮的加工能力，齿轮的精度、材料无法媲美于国外制作商，因此，易出现噪音、振动，严重影响国产机器人的寿命、精度等，另外，锥齿轮结构的手腕对制作、装配要求较大，会额外的增加生产成本。为解决齿轮传动带来的缺点，国内外机器人制作商，提出一种电机直接驱动末端执行器的结构，虽然可以提高机器人的精度，降低装配难度，但是由于电机的重量会造成手腕部位受力过大，降低机器人的负载能力，也会造成机器人整体重量上升，电机直连的方式要求空间大，造成机器人手腕部分结构偏大，会造成机器人整体不够协调。
发明内容
为了避免和解决上述技术问题，本发明提出了一种基于半交叉传动方式的机器人手腕机构。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种基于半交叉传动方式的机器人手腕机构，包括小臂、安装在小臂内的第六轴驱动装置、安装在小臂上且位于左侧的张紧装置，还包括安装在小臂左端的手腕体组件、一端连接第六轴驱动装置且另一端连接手腕体组件的半交叉同步带、与半交叉同步带配合的导向装置、固定导向装置且连接在小臂上的锁紧装置。
所述半交叉同步带将其传动带轮的两轴线在空间交错传动的角度为90度。所述第六轴驱动装置为电机，所述第六轴驱动装置滑动安装在小臂，所述张紧装置通过旋动螺栓驱动第六轴驱动装置移动达到张紧作用。
作为本发明的进一步改进，所述第六轴驱动装置连接有安装半交叉同步带的一号带轮。
作为本发明的进一步改进，所述手腕体组件包括手腕体、固定在手腕体的前后两端且与小臂配合安装的旋转轴唇形密封圈、通过螺钉连接的方式固定在手腕体左端的末端执行器、通过键配合安装在末端执行器内部的传动轴、通过螺钉连接在传动轴上且安装半交叉同步带的二号带轮。
作为本发明的进一步改进，所述手腕体的右后端部开设有直径大于二号带轮直径的与圆形槽口。
作为本发明的进一步改进，所述导向装置包括导向杆、与半交叉同步带配合的一号导向轮和二号导向轮、安装在导向杆的轴阶上且通过过盈配合的方式安装一号导向轮和二号导向轮的自润滑关节轴承。
作为本发明的进一步改进，所述导向杆的两端对称设有导向凸台、通过锁紧螺母固定一号导向轮和二号导向轮的螺旋副。
作为本发明的进一步改进，所述锁紧装置包括通过螺钉连接在小臂上的支撑板、通过螺钉固定在支撑板上的固定板，所述支撑板上开设有安装导向杆的导向凹槽，所述固定板上设有U形槽、与导向凹槽配合的凸台。
本发明的有益效果是：
本发明具有工作精度高、工作稳定可靠、体积小、结构紧凑、操作维护便捷的优点，与现有的技术相比，通过在机器人小臂上增加导向装置，实现同步带轮的半交叉传动方式，克服齿轮传动带来的噪声、振动，降低机器人的生产、制作成本，简化机器人手腕的装配方式；带轮内部安装自润滑关节轴承结构，有利于消除机器人手腕高速运动产生的交变应力，保证机器人传动的平稳性。
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为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明中导向装置的立体结构示意图；
图4为本发明中导向轮的立体结构示意图；
图5为本发明中固定板的立体结构示意图；
图6为本发明中手腕机构安装方式的立体结构示意图；
图7为本发明中支撑板的立体结构示意图；
图8为本发明中手腕组件的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图8所示，一种基于半交叉传动方式的机器人手腕机构，包括小臂1、安装在小臂1内的第六轴驱动装置2、安装在小臂1上的且位于左侧张紧装置3，还包括安装在小臂1左端的手腕体组件7、一端连接第六轴驱动装置2且另一端连接手腕体组件7的半交叉同步带4、与半交叉同步带4配合的导向装置5、固定导向装置5且连接在小臂1上的锁紧装置6。
所述半交叉同步带4将其传动带轮的两轴线在空间交错传动的角度为90度。所述第六轴驱动装置2为电机，所述第六轴驱动装置2滑动安装在小臂1，所述张紧装置3通过旋动螺栓驱动第六轴驱动装置2移动达到张紧作用。
所述第六轴驱动装置2连接有安装半交叉同步带4的一号带轮21。所述手腕体组件7包括手腕体71、固定在手腕体71的前后两端且与小臂1配合安装的旋转轴唇形密封圈72、通过螺钉连接的方式固定在手腕体71左端的末端执行器75、通过键配合安装在末端执行器75内部的传动轴74、通过螺钉连接在传动轴74上且安装半交叉同步带4的二号带轮73。使用时，第六轴驱动装置2驱动一号带轮21转动，半交叉同步带4依靠导向装置5将扭矩传递到二号带轮上，进而带动末端执行器75工作。旋转轴唇形密封圈72用来提高机器人手腕的防护等级。
所述手腕体71的右后端部开设有直径大于二号带轮73直径的与圆形槽口711。使用时，手腕体711后端的圆形槽口711便于安装二号带轮73和半交叉同步带4。
所述导向装置5包括导向杆53、与半交叉同步带配合4的一号导向轮52和二号导向轮54、安装在导向杆53的轴阶上且通过过盈配合的方式安装一号导向轮52和二号导向轮54的自润滑关节轴承51。使用时，当手腕体711高速转动时，会产生交变应力，尤其对半交叉同步带4的损伤较大，在运动时，利用一号导向轮52、二号导向轮54内部的自润滑关节轴承51跟随手腕体711运动产出相对的转动角度，消除手腕体711转动产生的交变应力，保证传动的平稳性。
所述导向杆53的两端对称设有导向凸台531、通过锁紧螺母固定一号导向轮52和二号导向轮54的螺旋副532。使用时，导向杆53利用导向凸台531定位，锁紧螺母55利用导向杆53上的螺旋副532锁紧一号导向轮52、二号导向轮53内部的自润滑关节轴承51。
所述锁紧装置6包括通过螺钉连接在小臂1上的支撑板61、通过螺钉固定在支撑板62上的固定板61，所述支撑板62上开设有安装导向杆53的导向凹槽621，所述固定板61上设有U形槽612、与导向凹槽621配合的凸台611。使用时，支撑板62上开的导向凹槽621用于安置导向装置5，固定板61上的凸台611用来固定导向装置5，U形槽612用来避开支撑板61安装螺钉。
下面对本发明的工作原理作进一步阐述：
使用时，将第六轴驱动装置2安装在小臂1内部，将手腕体部分7安装在小臂1前端，将导向装置5安装在支撑板62的导向凹形621内，利用固定板61将导向装置5锁紧，待各个部分安装完成后，通过手腕体71后端的圆形槽口711将半交叉同步带的一端安装在二号带轮73上，半交叉同步带4上边经过二号导向轮52、下边经过二号导向轮54，然后，将半交叉同步带4的另一端安装于一号同步带21上，最后，利用张紧装置3来调整半交叉同步带4的张紧力。当机器人工作时，第六轴驱动装置2驱动一号带轮21转动，半交叉同步带4安装在一号带轮21和二号带轮73上，依靠导向装置5实现同步带的交叉运动将扭矩传递到二号带轮73上，二号带轮73驱动传动轴74转动，进而带动末端执行器75工作。当手腕体71转动时，由于一号导向轮52、二号导向轮54内部安装有自润滑轴承51，因此，可以使得一号导向轮52、二号导向轮54跟随手腕体71的转动，产生相应的转动角度，保证机器人传动的平稳性，也避免半交叉同步带4的磨损，提高机器人使用寿命。
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 (7)
1.一种基于半交叉传动方式的机器人手腕机构，包括小臂(1)、安装在小臂(1)内的第六轴驱动装置(2)、安装在小臂(1)上的张紧装置(3)，其特征在于：还包括安装在小臂(1)左端的手腕体组件(7)、一端连接第六轴驱动装置(2)且另一端连接手腕体组件(7)的半交叉同步带(4)、与半交叉同步带(4)配合的导向装置(5)、固定导向装置(5)且连接在小臂(1)上的锁紧装置(6)。
2.根据权利要求1所述的一种基于半交叉传动方式的机器人手腕机构，其特征在于：所述半交叉同步带(4)将其传动带轮的两轴线在空间交错传动的角度为90度。
3.根据权利要求1所述的一种基于半交叉传动方式的机器人手腕机构，其特征在于：所述手腕体组件(7)包括手腕体(71)、固定在手腕体(71)的前后两端且与小臂(1)配合安装的旋转轴唇形密封圈(72)、固定在手腕体(71)左端的末端执行器(75)、安装在末端执行器(75)内部的传动轴(74)、连接在传动轴(74)上且安装半交叉同步带(4)的二号带轮(73)。
4.根据权利要求3所述的一种基于半交叉传动方式的机器人手腕机构，其特征在于：所述手腕体(71)的右后端部开设有直径大于二号带轮(73)直径的与圆形槽口(711)。
5.根据权利要求1所述的一种基于半交叉传动方式的机器人手腕机构，其特征在于：所述导向装置(5)包括导向杆(53)、与半交叉同步带配合(4)的一号导向轮(52)和二号导向轮(54)、安装在导向杆(53)上且通过过盈配合的方式安装一号导向轮(52)和二号导向轮(54)的自润滑关节轴承(51)。
6.根据权利要求5所述的一种基于半交叉传动方式的机器人手腕机构，其特征在于：所述导向杆(53)的两端对称设有导向凸台(531)、通过锁紧螺母固定一号导向轮(52)和二号导向轮(54)的螺旋副(532)。
7.根据权利要求5所述的一种基于半交叉传动方式的机器人手腕机构，其特征在于：所述锁紧装置(6)包括通过螺钉连接在小臂(1)上的支撑板(61)、通过螺钉固定在支撑板(62)上的固定板(61)，所述支撑板(62)上开设有安装导向杆(53)的导向凹槽(621)，所述固定板(61)上设有U形槽(612)、与导向凹槽(621)配合的凸台(611)。
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