CN213918290U - 一种经济型机器人关节结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业机器人技术领域，特别涉及一种经济型机器人关节结构。包括底座、一轴齿轮驱动装置、腰座、二轴齿轮驱动装置、大臂、三轴齿轮驱动装置、小臂及四五六轴驱动单元，其中腰座通过一轴回转内齿圈轴承与底座连接，一轴齿轮驱动装置设置于腰座上，并且与一轴回转内齿圈轴承啮合；大臂的一端通过二轴回转内齿圈轴承与腰座连接，二轴齿轮驱动装置设置于腰座上，并且与二轴回转内齿圈轴承啮合；大臂的另一端通过三轴回转内齿圈轴承与小臂的一端连接，三轴齿轮驱动装置设置于小臂上，并且与三轴回转内齿圈轴承啮合；四五六轴驱动单元设置于小臂的另一端。本实用新型具有结构简单，成本低，运动范围大，应用范围广等优点。

Description

一种经济型机器人关节结构

技术领域

本实用新型涉及工业机器人技术领域，特别涉及一种经济型机器人关节结构。

背景技术

机器人越来越广泛地使用在各行各业，例如搬运、点焊、码垛等领域，众所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。焊接工业机器人的出现减轻了焊工的劳动强度，提高了焊接效率，同时也保证了焊接质量。在多任务环境中，一台机器人并不仅仅完成焊接作业，通常还可以完成包括焊接在内的取物、搬运及安装等多种任务。目前，用于大尺寸工件焊接的焊接机器人，具有成本较高，运动范围小，应用环境受限等问题。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种经济型机器人关节结构，以解决现有大型工件焊接机器人的成本较高，运动范围小及适应环境受限的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种经济型机器人关节结构，包括：底座、一轴回转内齿圈轴承、一轴齿轮驱动装置、腰座、二轴齿轮驱动装置、二轴回转内齿圈轴承、大臂、三轴齿轮驱动装置、三轴回转内齿圈轴承、小臂及四五六轴驱动单元，其中腰座通过一轴回转内齿圈轴承与底座连接，所述一轴齿轮驱动装置设置于所述腰座上，并且与所述一轴回转内齿圈轴承啮合；所述大臂的一端通过二轴回转内齿圈轴承与所述腰座连接，所述二轴齿轮驱动装置设置于所述腰座上，并且与所述二轴回转内齿圈轴承啮合；所述大臂的另一端通过三轴回转内齿圈轴承与所述小臂的一端连接，所述三轴齿轮驱动装置设置于所述小臂上，并且与所述三轴回转内齿圈轴承啮合；所述四五六轴驱动单元设置于所述小臂的另一端。

所述一轴齿轮驱动装置、二轴齿轮驱动装置及三轴齿轮驱动装置结构相同，均包括依次连接的伺服电机、多级减速机及驱动齿轮；

所述一轴齿轮驱动装置中的驱动齿轮与所述一轴回转内齿圈轴承啮合；

所述二轴齿轮驱动装置中的驱动齿轮与所述二轴回转内齿圈轴承啮合；

所述三轴齿轮驱动装置中的驱动齿轮与所述三轴回转内齿圈轴承啮合。

所述多级减速机包括依次连接的一级减速机和二级RV减速机，所述一级减速机的输入轴与所述伺服电机的输出轴连接；所述二级RV减速机的输出轴与所述驱动齿轮连接。

所述二轴回转内齿圈轴承和三轴回转内齿圈轴承的回转轴线相互平行，并且均与所述一轴回转内齿圈轴承的回转轴线垂直。

所述一轴回转内齿圈轴承、二轴回转内齿圈轴承及三轴回转内齿圈轴承均为四点接触回转内齿圈轴承。

所述一轴回转内齿圈轴承的内圈与所述底座连接，外圈与所述腰座连接。

所述二轴回转内齿圈轴承的内圈与所述大臂连接，外圈与所述腰座连接。

所述三轴回转内齿圈轴承的内圈与所述大臂连接，外圈与所述小臂连接。

所述底座、腰座、大臂及小臂均为中空的拼焊体。

本实用新型的优点及有益效果是：本实用新型提供的一种经济型机器人关节结构，具有结构简单，成本低，运动范围大，应用范围广等优点。

本实用新型内部走线，环境适应性强；拼焊结构，具有造型随意，外形美观的优势。

附图说明

图1为本实用新型经济型机器人关节结构的轴测图；

图2为本实用新型经济型机器人关节结构的主视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图3中I处放大图。

图中：1为底座，2为一轴回转内齿圈轴承，3为一轴齿轮驱动装置，4为腰座，5为二轴齿轮驱动装置，6为二轴回转内齿圈轴承，7为大臂，8为三轴齿轮驱动装置，9为三轴回转内齿圈轴承，10为小臂，11为四五六轴驱动单元，31为伺服电机，32为一级减速机，33为二级RV减速机，34为驱动齿轮。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

如图1-2所示，本实用新型提供的一种经济型机器人关节结构，包括底座1、一轴回转内齿圈轴承2、一轴齿轮驱动装置3、腰座4、二轴齿轮驱动装置5、二轴回转内齿圈轴承6、大臂7、三轴齿轮驱动装置8、三轴回转内齿圈轴承9、小臂10及四五六轴驱动单元11，其中腰座4通过一轴回转内齿圈轴承2与底座1连接，一轴齿轮驱动装置3设置于腰座4上，并且与一轴回转内齿圈轴承2啮合；大臂7的一端通过二轴回转内齿圈轴承6与腰座4连接，二轴齿轮驱动装置5设置于腰座4上，并且与二轴回转内齿圈轴承6啮合；大臂7的另一端通过三轴回转内齿圈轴承9与小臂10的一端连接，三轴齿轮驱动装置8设置于小臂10上，并且与三轴回转内齿圈轴承9啮合；四五六轴驱动单元11设置于小臂10的另一端。

本实用新型的实施例中，一轴回转内齿圈轴承2、二轴回转内齿圈轴承6及三轴回转内齿圈轴承9均采用四点接触回转内齿圈轴承。二轴回转内齿圈轴承6和三轴回转内齿圈轴承9的回转轴线相互平行，并且均与一轴回转内齿圈轴承2的回转轴线垂直。一轴回转内齿圈轴承2、二轴回转内齿圈轴承6及三轴回转内齿圈轴承9也可以用其它类型的内齿回转轴承，比如滚柱、无油衬套等方式，其中一轴回转内齿圈轴承2消除滚珠背隙方式是滚珠预压法，二轴回转内齿圈轴承6和三轴回转内齿圈轴承9消除滚珠背隙方式可以为滚珠预压法，也可以为负载重力法。

具体地，一轴回转内齿圈轴承2的内圈与底座1连接，外圈与腰座4连接，一轴齿轮驱动装置3驱动腰座4相对底座1转动，一轴回转内齿圈轴承2的回转轴线垂直于底座1的安装面。二轴回转内齿圈轴承6的内圈与大臂7连接，外圈与腰座4连接，二轴齿轮驱动装置5驱动大臂7相对腰座4转动，二轴回转内齿圈轴承6的回转轴线垂直于一轴回转内齿圈轴承2的回转轴线；三轴回转内齿圈轴承9的内圈与大臂7连接，外圈与小臂10连接，三轴齿轮驱动装置8驱动小臂10相对大臂7转动，三轴回转内齿圈轴承9的回转轴线平行于二轴回转内齿圈轴承6的回转轴线。

如图3-4所示，本实用新型的实施例中，一轴齿轮驱动装置3、二轴齿轮驱动装置5及三轴齿轮驱动装置8结构相同，均包括依次连接的伺服电机31、多级减速机及驱动齿轮34；一轴齿轮驱动装置3中的驱动齿轮34与一轴回转内齿圈轴承2啮合；二轴齿轮驱动装置5中的驱动齿轮34与二轴回转内齿圈轴承6啮合；三轴齿轮驱动装置8中的驱动齿轮34与三轴回转内齿圈轴承9啮合。

本实施例中，多级减速机包括依次连接的一级减速机32和二级RV减速机33，一级减速机32的输入轴与伺服电机31的输出轴连接；二级RV减速机33安装在腰座4上，且输出轴与驱动齿轮34连接。

本实用新型的实施例中，底座1、腰座4、大臂7及小臂10均为中空的拼焊体，底座1一般连接地面或其它自动化设备，四五六轴驱动单元11为现有工业机器人的成熟模块，在此不再赘述。

具体地，底座1、腰座4、大臂7和小臂10均为拼焊结构形成封闭腔体或者半封闭，如果内部加筋板，采用塞焊工艺实现，外部曲面采用多个折弯拼接而成。局部圆角如果量多可以采用旋压工艺，如果量少可以采用数控加工。另外，底座1、腰座4、大臂7和小臂10具有美观的特性。底座1、腰座4、大臂7和小臂10的内部可以走线，导线从底座1经过一轴回转内齿圈轴承2到腰座4，分出一股与一轴齿轮驱动装置3和二轴齿轮驱动装置5连接，另一股再依次经过二轴回转内齿圈轴承6、大臂7、三轴回转内齿圈轴承9到小臂10，与三轴齿轮驱动装置8和四五六轴驱动单元11连接。

一轴齿轮驱动装置3消除回转背间隙的方法是，一轴齿轮驱动装置3的驱动轴线偏心于腰座4安装孔轴线，利用二级RV减速机的主轴承的力矩刚性，进而达到四点接触回转内齿圈轴承的内齿圈齿面与驱动齿轮34时时贴合的目的。二轴齿轮驱动装置5和三轴齿轮驱动装置8消除回转背间隙的方法可以与一轴齿轮驱动装置3相同，也可以为负载重力法。

本实用新型提供的一种经济型机器人关节结构是采用驱动电机恒功率的原理策略，电机转矩与速度的乘积为功率，在现有电机一定的条件下，也是驱动功率一定的条件下，通过利用增加一个减速机的减速比、增加一个内齿圈的减速比，增加现有成熟模块关节驱动的转速比。关节转动速度下降的同时，增加大臂和小臂的杆长，达到不改变现有电气和软件***元器件和框架的情况下，增加运动范围。本实用新型的运动范围由2525mm增加到6387mm，节拍由12秒，下降到63秒，适合低速、重载和大运动范围工况。相对于工业机器人的高速工况，本实用新型构型是低速且大运动范围工况。拼焊结构适合单件或者小批量，减少投入成本，并通过重力和预压两种方法解决精度和齿轮传动背隙问题，通过重力和预压两种方法解决精度和四点接触回转支承轴承的滚珠和滚道的传动游隙问题。

本实用新型一种经济型机器人关节结构有两种应用模式，一种是利用大运动范围特性进行低速重载的搬运或者码垛；另外一种是利用大负载500kg和大运动范围6387mm，在末端在加个相对较小的焊接机器人***，例如本体重量59kg的焊接机器人***SR7CL，或者本体重量160kg的SR10C焊接机器人***，适应大型尺寸工件的焊接。

本实用新型提供的一种经济型机器人关节结构，运动范围大；内部走线，环境适应性强；拼焊结构，具有造型随意，外形美观的优势。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非用于限定本实用新型的保护范围。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、改进、扩展等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种经济型机器人关节结构，其特征在于，包括：底座(1)、一轴回转内齿圈轴承(2)、一轴齿轮驱动装置(3)、腰座(4)、二轴齿轮驱动装置(5)、二轴回转内齿圈轴承(6)、大臂(7)、三轴齿轮驱动装置(8)、三轴回转内齿圈轴承(9)、小臂(10)及四五六轴驱动单元(11)，其中腰座(4)通过一轴回转内齿圈轴承(2)与底座(1)连接，所述一轴齿轮驱动装置(3)设置于所述腰座(4)上，并且与所述一轴回转内齿圈轴承(2)啮合；所述大臂(7)的一端通过二轴回转内齿圈轴承(6)与所述腰座(4)连接，所述二轴齿轮驱动装置(5)设置于所述腰座(4)上，并且与所述二轴回转内齿圈轴承(6)啮合；所述大臂(7)的另一端通过三轴回转内齿圈轴承(9)与所述小臂(10)的一端连接，所述三轴齿轮驱动装置(8)设置于所述小臂(10)上，并且与所述三轴回转内齿圈轴承(9)啮合；所述四五六轴驱动单元(11)设置于所述小臂(10)的另一端。

2.根据权利要求1所述的经济型机器人关节结构，其特征在于，所述一轴齿轮驱动装置(3)、二轴齿轮驱动装置(5)及三轴齿轮驱动装置(8)结构相同，均包括依次连接的伺服电机(31)、多级减速机及驱动齿轮(34)；

所述一轴齿轮驱动装置(3)中的驱动齿轮(34)与所述一轴回转内齿圈轴承(2)啮合；

所述二轴齿轮驱动装置(5)中的驱动齿轮(34)与所述二轴回转内齿圈轴承(6)啮合；

所述三轴齿轮驱动装置(8)中的驱动齿轮(34)与所述三轴回转内齿圈轴承(9)啮合。

3.根据权利要求2所述的经济型机器人关节结构，其特征在于，所述多级减速机包括依次连接的一级减速机(32)和二级RV减速机(33)，所述一级减速机(32)的输入轴与所述伺服电机(31)的输出轴连接；所述二级RV减速机(33)的输出轴与所述驱动齿轮(34)连接。

4.根据权利要求1所述的经济型机器人关节结构，其特征在于，所述二轴回转内齿圈轴承(6)和三轴回转内齿圈轴承(9)的回转轴线相互平行，并且均与所述一轴回转内齿圈轴承(2)的回转轴线垂直。

5.根据权利要求1所述的经济型机器人关节结构，其特征在于，所述一轴回转内齿圈轴承(2)、二轴回转内齿圈轴承(6)及三轴回转内齿圈轴承(9)均为四点接触回转内齿圈轴承。

6.根据权利要求1所述的经济型机器人关节结构，其特征在于，所述一轴回转内齿圈轴承(2)的内圈与所述底座(1)连接，外圈与所述腰座(4)连接。

7.根据权利要求1所述的经济型机器人关节结构，其特征在于，所述二轴回转内齿圈轴承(6)的内圈与所述大臂(7)连接，外圈与所述腰座(4)连接。

8.根据权利要求1所述的经济型机器人关节结构，其特征在于，所述三轴回转内齿圈轴承(9)的内圈与所述大臂(7)连接，外圈与所述小臂(10)连接。

9.根据权利要求1所述的经济型机器人关节结构，其特征在于，所述底座(1)、腰座(4)、大臂(7)及小臂(10)均为中空的拼焊体。

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