CN204076276U - 工业机器人腕关节 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工业机器人腕关节，第五关节动力轴的末端通过A型平键联接第五主动弧锥齿轮，第五主动弧锥齿轮与从动弧锥齿轮相啮合，从动弧锥齿轮通过A型平键与主动齿轮联接，主动齿轮经过渡齿轮与从动齿轮联接，从动齿轮设于第五关节减速器上，在第五关节减速器的末端设第五关节摆臂；第六关节动力轴的末端通过A型平键联接第六主动弧锥齿轮，第六主动弧锥齿轮与二号从动弧锥齿轮相啮合，二号从动弧锥齿轮通过A型平键与二号主动齿轮联接，二号主动齿轮经二号过渡齿轮与二号从动齿轮联接。本实用新型工业机器人腕关节的结构紧筹，装配简单、传动效率高、齿轮间隙可调，从而使得工业机器人手腕整体体积小，更灵活、轻便。

Description

工业机器人腕关节

技术领域

本实用新型涉及一种工业机器人腕关节，尤其涉及一种工业机器人腕部末端第五、第六关节，属于机器人技术领域。 

背景技术

腕关节是机器人的手臂与机械手相互连接的重要组成部分，其最主要的功能是调整和改变机械手在三维空间内的位置和三维姿态，因此，腕关节在空间运动时的灵活性和在空间运动的范围直接影响到机器人整体在工作中的功能以及性能。 

目前，工业机器人的腕关节结构如图1所示，现有的工业机器人腕关节的第五、第六关节包括与之关联的第四关节转臂101、第五关节伺服电机102、第六关节伺服电机103、一号同步带104、第五关节摆臂105、主动锥齿轮106、从动锥齿轮107、第六关节108、第五关节减速器109和二号同步带120。在该结构中，存在以下的不足之处： 

A、第五关节伺服电机102和第六关节伺服电机103置于第四关节转臂101之中，使机器人手臂重心前移，增加了第二、第三关节的负载，额定负载受到影响；

B、第五关节伺服电机102和第六关节伺服电机103的控制电缆需要绕过第四关节减速器，同时线缆需要随第四关节转臂101一起旋转，线缆一方面要折弯，另一方面要扭曲，容易折断；

C、第五关节伺服电机102和第六关节伺服电机103置于第四关节转臂101之中，第五关节伺服电机102和第六关节伺服电机103的外形大小受限，伺服电机型号选择受限，成本控制也受到一定影响；为能放置伺服电机，第四关节转臂外形尺寸变大，质量增大，影响机器人手臂的灵活性，也增加了第二、第三关节的负载，末端额定负载受到影响；

D、二号同步带120过长，涨紧后对第五关节伺服电机102的输出轴影响大，缩短了电机使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种工业机器人腕关节，解决现有机器人腕关节第五、第六关节设计不当而导致传动效率低的技术问题，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。 

本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现：一种工业机器人腕关节，包括第六关节减速器、末端机械法兰、第六关节动力轴、第五关节动力轴、第五关节减速器和第五关节摆臂，第五关节动力轴的末端通过A型平键联接第五主动弧锥齿轮，第五主动弧锥齿轮与从动弧锥齿轮相啮合，从动弧锥齿轮通过A型平键与主动齿轮联接，主动齿轮经过渡齿轮与从动齿轮联接，从动齿轮设于第五关节减速器上，在第五关节减速器的末端设第五关节摆臂；第六关节动力轴的末端通过A型平键联接第六主动弧锥齿轮，第六主动弧锥齿轮与二号从动弧锥齿轮相啮合，二号从动弧锥齿轮通过A型平键与二号主动齿轮联接，二号主动齿轮经二号过渡齿轮与二号从动齿轮联接，二号从动齿轮通过A型平键与三号主动弧锥齿轮联接，三号主动弧锥齿轮与一号从动弧锥齿轮相啮合，一号从动弧锥齿轮置于第五关节摆臂中，且该一号从动弧锥齿轮设于第六关节减速器的输入轴上，在第六关节减速器的末端设末端机械法兰。 

作为优选方式，过渡齿轮、二号过渡齿轮、从动齿轮、二号从动齿轮的齿数、模数和外形尺寸相同。 

作为优选方式，第六主动弧锥齿轮、三号主动弧锥齿轮、第五主动弧锥齿轮的齿数、模数相同。 

作为优选方式，二号从动弧锥齿轮、一号从动弧锥齿轮、从动弧锥齿轮的齿数、模数也相同。 

作为优选方式，二号主动齿轮与主动齿轮的齿数、模数相同。 

作为优选方式，从动弧锥齿轮和二号从动弧锥齿轮分别由两个深沟球轴承、孔用弹簧挡圈、轴承衬套支承安装在主动齿轮轴承座中。 

作为优选方式，过渡齿轮和二号过渡齿轮分别由两个四号深沟球轴承和过渡齿轮轴支承在过渡齿轮轴承座中。 

作为优选方式，从动齿轮由轴承座、深沟球轴承、内六角螺钉、齿轮压板和十字槽沉头螺钉安装在第五关节减速器的输入轴上。 

作为优选方式，二号从动齿轮由轴承座、两个深沟球轴承、内六角螺钉、轴承衬套、轴承盖安装在第四关节转臂上；轴承座与第五关节摆臂之间用深沟球轴承支承。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型工业机器人腕关节的结构紧筹，装配简单、传动效率高、齿轮间隙可调，从而使得工业机器人手腕整体体积小，更灵活、轻便；在该第五第六关节中，模数优化为相同，减少了零件规格，便于批量生产、降低成本。 

附图说明

图1是现有工业机器人腕关节采用同步带的结构示意图。 

图2是本实用新型工业机器人腕关节的结构示意图。 

图2中：第六关节减速器-1，  末端机械法兰-2，   一号从动弧锥齿轮-4，  二号深沟球轴承-6，  三号内六角螺钉-7，  二号轴承座-8，   二号从动齿轮-9，   三号轴承盖-10，  三号主动弧锥齿轮-11，  A型平键-12，   三号深沟球轴承-13，   三号轴承衬套-14，  二号过渡齿轮-15，  三号深沟球轴承-16，   二号过渡齿轮轴-17，   二号过渡齿轮轴承座-18，   二号主动齿轮轴承座-19，   二号主动齿轮-20，   二号深沟球轴承-21，   二号轴承衬套-22，   二号从动弧锥齿轮-23，   第六主动弧锥齿轮-25，   第六关节动力轴-29，   第五关节动力轴-30，   第五主动弧锥齿轮-33，   从动弧锥齿轮-34，   第四关节转臂-35，   孔用弹簧挡圈-36，   深沟球轴承-37，  轴承衬套-38，   主动齿轮轴承座-39，   主动齿轮-40，   过渡齿轮轴承座-43，   四号深沟球轴承-44，   过渡齿轮轴-45，  过渡齿轮-46，   齿轮压板-47，   十字槽沉头螺钉-48，   深沟球轴承-49，  一号轴承座-50，   从动齿轮-51，   第五关节减速器-52，   内六角螺钉-53，    第五关节摆臂-54。 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明。 

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。 

如图2所示，本实用新型工业机器人腕关节包括第六关节减速器1、末端机械法兰2、第六关节动力轴29、第五关节动力轴30、第五关节减速器52和第五关节摆臂54，第五关节动力轴30的末端通过A型平键12联接第五主动弧锥齿轮33，第五主动弧锥齿轮33与从动弧锥齿轮34相啮合，从动弧锥齿轮34通过A型平键12与主动齿轮40联接，主动齿轮40经过渡齿轮46与从动齿轮51联接，从动齿轮51设于第五关节减速器52上，在第五关节减速器52的末端设第五关节摆臂54；第六关节动力轴29的末端通过A型平键12联接第六主动弧锥齿轮25，第六主动弧锥齿轮25与二号从动弧锥齿轮23相啮合，二号从动弧锥齿轮23通过A型平键12与二号主动齿轮20联接，二号主动齿轮20经二号过渡齿轮15与二号从动齿轮9联接，二号从动齿轮9通过A型平键12与三号主动弧锥齿轮11联接，三号主动弧锥齿轮11与一号从动弧锥齿轮4相啮合，一号从动弧锥齿轮4置于第五关节摆臂54中，且该一号从动弧锥齿轮4设于第六关节减速器1的输入轴上，在第六关节减速器1的末端设末端机械法兰2。 

过渡齿轮46、二号过渡齿轮15、从动齿轮51、二号从动齿轮9的齿数、模数和外形尺寸相同，以减少零件规格，便于批量生产、降低成本。 

第六主动弧锥齿轮25、三号主动弧锥齿轮11、第五主动弧锥齿轮33的齿数、模数相同，以减少零件规格，便于批量生产、降低成本。 

二号从动弧锥齿轮23、一号从动弧锥齿轮4、从动弧锥齿轮34的齿数、模数也相同，以减少零件规格，便于批量生产、降低成本。 

二号主动齿轮20与主动齿轮40的齿数、模数相同，以减少零件规格，便于批量生产、降低成本。 

本实用新型的传动路线： 

A、第五关节传动路线：动力由第五关节动力轴30输入，经A型平键12，联接第五主动弧锥齿轮33，与从动弧锥齿轮34相啮合，由A型平键12传递给主动齿轮40，经过渡齿轮46传递到从动齿轮51，经过第五关节减速器52减速后，驱动第五关节摆臂54摆动。其中，从动弧锥齿轮34由两个深沟球轴承37、孔用弹簧挡圈36、轴承衬套38支承安装在主动齿轮轴承座39中；过渡齿轮46由两个四号深沟球轴承44和过渡齿轮轴45支承在过渡齿轮轴承座43中；从动齿轮51由一号轴承座50、深沟球轴承49、内六角螺钉53、齿轮压板47和十字槽沉头螺钉48安装在第五关节减速器52的输入轴上。

B、第六关节传动路线：动力由第六关节动力轴29输入，经A型平键12，联接第六主动弧锥齿轮25，与二号从动弧锥齿轮23相啮合，由A型平键传递给二号主动齿轮20，经二号过渡齿轮15传递到二号从动齿轮9，由A型平键12同三号从动弧锥齿轮11联接，与一号从动弧锥齿轮4相啮合，经过第六关节减速器1减速后，驱动末端机械法兰2。其中，二号从动弧锥齿轮23由两个二号深沟球轴承21、孔用弹簧挡圈、二号轴承衬套22支承安装在二号主动齿轮轴承座19中；二号过渡齿轮15由两个三号深沟球轴承16和二号过渡齿轮轴17支承在二号过渡齿轮轴承座18中；二号从动齿轮9由二号轴承座8、两个三号深沟球轴承13、三号内六角螺钉7、三号轴承衬套14、三号轴承盖10安装在第四关节转臂35上；二号轴承座8与第五关节摆臂54之间用二号深沟球轴承6支承；一号从动弧锥齿轮4安装在第六关节减速器1的输入轴上。 

本工业机器人腕关节的工作原理为： 

整个工业机器人腕关节动力的实现原理如下：

第五关节摆臂54摆动：由第五主动弧锥齿轮33带动从动弧锥齿轮34、主动齿轮40、过渡齿轮46、从动齿轮51转动，再经过第五关节减速器52减速，第五关节减速器52的输出端带动第五关节摆臂54摆动。

第六关节末端机械法兰2旋转：由第六主动弧锥齿轮25带动二号从动弧锥齿轮23、二号主动齿轮20、二号过渡齿轮15、二号从动齿轮9、三号主动弧锥齿轮11、一号从动弧锥齿轮4转动，再经过第六关节减速器1减速，第六关节减速器1的输出端带动末端机械法兰2旋转。 

由于第六关节减速器1、末端机械法兰2、一号从动弧锥齿轮4安装在第五关节摆臂54上，第五关节摆臂54在摆动的时候会带着第六关节减速器1、末端机械法兰2、一号从动弧锥齿轮4绕着三号主动弧锥齿轮11旋转，由于一号从动弧锥齿轮4与三号主动弧锥齿轮11的啮合关系，一号从动弧锥齿轮4便会转动，一号从动弧锥齿轮4转动就带动第六关节减速器1的输入轴旋转，末端机械法兰2也就会转动，实现“耦合”。为使第五关节摆臂54在摆动的时候，末端机械法兰2保持不动，机器人控制器会附加一个指令，使与第六关节动力轴29相连接的动力伺服电机按一定方向、一定速度转动，以消除第五关节摆臂54摆动时对末端机械法兰2的影响，从而实现第五关节和第六关节各自能独立运动。 

该结构主要解决了6关节串联工业机器人末端第五、第六关节的动力传动结构问题，该结构应用在6关节串联工业机器人末端，可广泛的应用在搬运、焊接、喷涂、机床加工上下工件等地方代替人做重复劳动。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种工业机器人腕关节，包括第六关节减速器（1）、末端机械法兰（2）、第六关节动力轴（29）、第五关节动力轴（30）、第五关节减速器（52）和第五关节摆臂（54），其特征在于：第五关节动力轴（30）的末端通过A型平键（12）联接第五主动弧锥齿轮（33），第五主动弧锥齿轮（33）与从动弧锥齿轮（34）相啮合，从动弧锥齿轮（34）通过A型平键（12）与主动齿轮（40）联接，主动齿轮（40）经过渡齿轮（46）与从动齿轮（51）联接，从动齿轮（51）设于第五关节减速器（52）上，在第五关节减速器（52）的末端设第五关节摆臂（54）；第六关节动力轴（29）的末端通过A型平键（12）联接第六主动弧锥齿轮（25），第六主动弧锥齿轮（25）与二号从动弧锥齿轮（23）相啮合，二号从动弧锥齿轮（23）通过A型平键（12）与二号主动齿轮（20）联接，二号主动齿轮（20）经二号过渡齿轮（15）与二号从动齿轮（9）联接，二号从动齿轮（9）通过A型平键（12）与三号主动弧锥齿轮（11）联接，三号主动弧锥齿轮（11）与一号从动弧锥齿轮（4）相啮合，一号从动弧锥齿轮（4）置于第五关节摆臂（54）中，且该一号从动弧锥齿轮（4）设于第六关节减速器（1）的输入轴上，在第六关节减速器（1）的末端设末端机械法兰（2）。

2.如权利要求1所述的工业机器人腕关节，其特征在于：过渡齿轮（46）、二号过渡齿轮（15）、从动齿轮（51）、二号从动齿轮（9）的齿数、模数和外形尺寸相同。

3.如权利要求1所述的工业机器人腕关节，其特征在于：第六主动弧锥齿轮（25）、三号主动弧锥齿轮（11）、第五主动弧锥齿轮（33）的齿数、模数相同。

4.如权利要求1所述的工业机器人腕关节，其特征在于：二号从动弧锥齿轮（23）、一号从动弧锥齿轮（4）、从动弧锥齿轮（34）的齿数、模数也相同。

5.如权利要求1所述的工业机器人腕关节，其特征在于：二号主动齿轮（20）与主动齿轮（40）的齿数、模数相同。

6.如权利要求1所述的工业机器人腕关节，其特征在于：从动弧锥齿轮（34）和二号从动弧锥齿轮（23）分别由两个深沟球轴承、孔用弹簧挡圈、轴承衬套支承安装在主动齿轮轴承座（39）中。

7.如权利要求1所述的工业机器人腕关节，其特征在于：过渡齿轮（46）和二号过渡齿轮（15）分别由两个四号深沟球轴承和过渡齿轮轴支承在过渡齿轮轴承座中。

8.如权利要求1所述的工业机器人腕关节，其特征在于：从动齿轮（51）由轴承座、深沟球轴承、内六角螺钉、齿轮压板和十字槽沉头螺钉安装在第五关节减速器（52）的输入轴上。

9.如权利要求1所述的工业机器人腕关节，其特征在于：二号从动齿轮（9）由轴承座、两个深沟球轴承、内六角螺钉、轴承衬套、轴承盖安装在第四关节转臂上；轴承座与第五关节摆臂（54）之间用深沟球轴承支承。