CN221111825U - 多段轴连接传动机构及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多段轴连接传动机构及机器人，多段轴连接传动机构包括伺服电机、减速机以及多段轴组件，多段轴组件包括输入轴、连接轴、输出轴以及限位件。输入轴的输入端可拆卸式连接于伺服电机的输出轴，输入轴上具有沿轴向贯穿其两端且与伺服电机输出轴同轴的输入轴孔。连接轴的紧固端穿设输入轴孔以同轴连接于伺服电机的输出轴，连接轴靠近输入轴输出端的中部区域上形成有至少一对用于装配连接轴的夹持平面。输出轴具有沿轴向贯穿其两端的输出轴孔，连接轴的自由端穿过输出轴孔并延伸出输出轴的输出端，输出轴的两端分别齿轮连接于输入轴的输出端和减速机齿轮。限位件连接于连接轴的自由端并抵接输出轴的输出端部，轴向限位输出轴。

Description

多段轴连接传动机构及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人配件领域，且特别涉及一种多段轴连接传动机构及机器人。

背景技术

随着机器人控制技术的不断发展，工业机器人的应用也逐渐地由搬运体积大、重量大的物品逐渐扩展到零部件的组装、分装以及包装等更加精细的作业，从而广泛应用于汽车零部件、运动健身器材、日用五金制品等行业。工业机器人的种类很多，但以多关节机器人的应用最为广泛，该类机器人中关节主要采用伺服电机进行驱动。为精准控制机器人关节的运动并传递更大的扭矩，伺服电机的输出需要配置减速机。

现有的工业机器人中减速机输入轴和电机输出轴上加工有花键，两者通过花键配合的方式进行直接连接。受限于机器人关节处安装位置的影响，直接连接时要求电机输出轴或减速机输入轴较长才能得以实现，长的传动轴不仅加工时同轴度难以保证且运行是其强度和稳定性均会受到影响。此外，直接式连接需要在电机输出轴和减速机输入轴上加工处相互匹配的花键而增加了电机和减速机的加工难度以及损坏后的更换成本。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术的不足，提供一种能匹配伺服电机和减速机装配距离的多段轴连接传动机构及机器人。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种多段轴连接传动机构，其包括伺服电机、减速机以及连接于伺服电机和减速机之间的多段轴组件，多段轴组件包括输入轴、连接轴、输出轴以及限位件。输入轴的输入端可拆卸式连接于伺服电机的输出轴，输入轴上具有沿轴向贯穿其两端且与伺服电机输出轴同轴的输入轴孔。连接轴的紧固端穿设输入轴孔以同轴连接于伺服电机的输出轴，连接轴靠近输入轴输出端的中部区域上形成有至少一对用于装配连接轴的夹持平面。输出轴具有沿轴向贯穿其两端的输出轴孔，连接轴的自由端穿过输出轴孔并延伸出输出轴的输出端，输出轴的两端分别齿轮连接于输入轴的输出端和减速机齿轮。限位件连接于连接轴的自由端并抵接输出轴的输出端部，轴向限位输出轴。

根据本实用新型的一实施例，连接轴包括直径最大的中间段和分别位于中间段的两端的输入段和输出段，中间段和输入段之间形成有抵接输入轴并对输入轴进行轴向限位的第一轴台阶，至少一对夹持平面形成于中间段表面。

根据本实用新型的一实施例，连接轴的中间段和输出段之间形成第二轴台阶，输出轴孔包括容纳连接轴中间段的第一孔段和容纳连接轴输出段的第二孔段，第一孔段的底部抵接第二轴台阶以轴向限位连接轴。

根据本实用新型的一实施例，连接轴的中间段上具有至少一个拆装孔，拆装孔的轴线基本垂直于夹持平面且过连接轴的中心。

根据本实用新型的一实施例，多段轴组件还包括具有内啮合齿的轴套，输入轴的输出端和输出轴的输入端通过轴套进行齿轮连接，输入轴的周壁表面和输出轴的周壁表面上均具有限定轴套两端的轴肩台阶。

根据本实用新型的一实施例，连接轴的紧固端开设有外螺纹以可拆卸式连接于伺服电机输出轴上的螺纹中心孔内，连接轴的自由端设置有用于固定限位件的环形卡槽。

根据本实用新型的一实施例，连接轴上外螺纹的牙顶基本平其于输入轴孔所对应的连接轴区域的母线。

根据本实用新型的一实施例，输入轴通过平键连接于伺服电机的输出轴，平键可拆卸式连接于伺服电机的输出轴或与伺服电机的输出轴一体成型。

另一方面，本实用新型还提供一种机器人，其包括上述任一项的多段轴连接传动机构，多段轴连接传动机构连接于机器人的关节处以驱动机器人关节运动。

综上所述，本实用新型提供的多段轴连接传动机构中伺服电机输出轴和减速机之间通过多段轴组件进行连接，多段轴组件中输入轴、轴套以及输出轴单独加工，各个部件的强度和精度都能得到很好的保证，加工完成之后通过连接轴进行适配以形成一个整体；在满足伺服电机和减速机之间装配间距要求的同时有效解决了长轴内孔加工难、同轴度差以及强度差的问题。在多段轴组件上，连接轴的穿设连接不仅确保了输入轴、输出轴以及伺服电机输出轴同轴对准；同时其与限位件一同对输入轴和输出轴进行轴向限位以使多段轴组件形成一个整体，进而实现电机输出轴到减速机的动力传递。进一步的，连接轴上夹持平面的设置极大地方便了装配工具对其进行拆装，在拆装时不仅紧固点居中以保证装配同轴度且有效避免了连接轴发生弯曲形变。

为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为本实用新型一实施例提供的多段轴连接传动机构的结构示意图。

图2所示为图1中A处的放大示意图。

图3所示为图1的分解示意图。

图4所示为图1中连接轴的结构示意图。

图5所示为实用新型一实施例提供的机器人的结构示意图。

图6所示为图5的局部剖视图。

具体实施方式

如图1至图4所示，本实施例提供的多段轴连接传动机构700包括伺服电机100、减速机300以及连接于伺服电机100和减速机300之间的多段轴组件200，多段轴组件200包括输入轴1、连接轴2、输出轴3以及限位件4。输入轴的输入端11可拆卸式连接于伺服电机100的输出轴101，输入轴1上具有沿轴向贯穿其两端且与伺服电机输出轴101同轴的输入轴孔10。连接轴2的紧固端穿设输入轴孔10以同轴连接于伺服电机的输出轴101，连接轴2靠近输入轴输出端12的中部区域上形成有至少一对用于装配连接轴2的夹持平面20。输出轴3具有沿轴向贯穿其两端的输出轴孔30，连接轴2的自由端穿过输出轴孔30并延伸出输出轴的输出端32，输出轴3的两端分别齿轮连接于输入轴的输出端11和减速机300上的齿轮301。限位件4连接于连接轴2的自由端并抵接输出轴的输出端32部，轴向限位输出轴3。

本实施例提供的多段轴连接传动机构中沿轴向分体式组合的输入轴1和输出轴3加长了伺服电机100和减速机300之间的轴向装配间距以匹配两者在机器人关节上的安装位置；而分体式的结构使得输入轴1和输出轴3可独立加工以保证轴身和轴孔的同轴度。连接轴2贯穿输入轴1和输出轴3后其一端连接至伺服电机输出轴101以确保多段轴同轴度的同时其自由端通过限位件4紧固于输出轴3的输出端，在轴向上限位多段轴以使多段轴组件200成为一个整体而实现动力传递。于本实施例中，尽管连接轴的长度亦相对较长，但其并不用于实现动力传递，而主要用于实现多段轴在轴向上的整体连接和周向上的限位(连接轴和轴孔的配合)，因此大大降低了加工同轴度和强度要求，又降低了成本，还提高了来回拆装后的结构强度。

具体的，于本实施中，输入轴1通过对中性好且装配方便的平键102连接于伺服电机的输出轴101以跟随伺服电机的输出轴101转动。具体的，于本实施例中，该平键102与伺服电机的输出轴101一体成型。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施中，平键亦可通过可拆卸的方式装配于伺服电机输出轴和输入轴之间。亦或者，于其它实施例中，输入轴也可通过螺钉或者销轴等方式紧固连接于伺服电机的输出轴。平键102的设置使得输入轴1和伺服电机输出轴101在周向匹配联动，即实现了输入轴1在周向上的限位。为实现输入轴1的轴向限位，于本实施例中，设置连接轴2包括直径最大的中间段22和分别位于中间段22的两端的输入段21和输出段23，中间段22和输入段21之间形成有朝向输入轴的第一轴台阶24。当连接轴2的输入段21穿过输入轴孔10并固定于伺服电机输出轴101时，第一轴台阶24抵接输入轴的输出端12端面以实现输入轴1在轴向上的限位。平键102、连接轴输入段21在伺服电机输出轴101上的固定以及第一轴台阶24共同实现了输入轴1和伺服电机输出轴101一体式连接。

在传统的轴连接方式中，通常在轴的端部开设内六角或外六角，装配工具组用于内六角或外六角以螺纹装配轴的另一端。如前文所述的，在本实施例提供的多段轴连接传动机构中，连接轴2整体长度较长且直径较小。基于端部内六角或外六角的锁紧装配方式中锁紧力力臂较长而导致锁紧力难以施加至锁紧位置上；另一方面，端部的锁紧也极易导致小直径轴发生变形、甚至在拆装过长中发生折断等问题。为此，本实施例将施加锁紧力的夹持平面20设置于输入轴2的中部区域且尽可能地靠近连接轴2的紧固端以缩短力臂来降低拆装难度，同时也有效避免了因施力过大而导致的连接轴折断等问题。于本实施例中，中间段22的表面上形成有一对夹持平面20。然而，本实用新型对夹持平面的数量不作任何限定。为进一步降低拆装难度并提高拆装便利性，于其它实施例中，还可在连接轴的中间段上开设至少一个拆装孔，拆装孔的轴线基本垂直于夹持平面且过连接轴的中心。在拆装时，用户可将装配工具***拆装孔内以带动连接轴转动而实现螺纹拆装；亦或者，在螺纹拆卸后装配工具通过拆装孔沿轴向拉出连接轴。

于本实施例中，连接轴的紧固端开设有外螺纹26以可拆卸式连接于伺服电机输出轴101上的螺纹中心孔1011内。具体的，连接轴上外螺纹26的牙顶基本平其于连接轴输入段21处的母线以保证螺纹处的连接强度。然而，本实用新型对此不作任何限定。于本实施例中，限位件4位环形的弹性挡圈，对应的连接轴的自由端上开设有用于固定限位件4的环形卡槽27。然而，本实用新型对此亦不作限定。于其它实施例中，限位件亦可为销轴等固定件。

在实现输入轴1和连接轴2的装配后将输出轴3装配入连接轴2的输出段23内。具体的，于本实施例中，多段轴组件200还包括具有内啮合齿的轴套5，输入轴的输出端12和输出轴的输入端31上均具有外啮合齿，两者通过轴套5进行齿轮连接。为实现轴套5的轴向限位，输入轴1和输出轴3的周壁表面上还具有限定轴套5两端的轴肩台阶13，33。基于限位件4对输出轴3的轴向限位，输出轴3和输入轴1相对并通过轴肩台阶13，33轴向压紧轴套5以实现轴套5的固定。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，亦可在输出轴的输入端开设具有内啮合齿的中心凹孔，输入轴的输出端***中心凹孔内以实现两者直接啮合。

于本实施例中，连接轴的中间段22和输出段23之间形成第二轴台阶25，输出轴孔30包括容纳连接轴中间段22的第一孔段和容纳连接轴输出段23的第二孔段，第一孔段的底部抵接第二轴台阶25以轴向限位连接轴2。至此，在多段轴组件200内，输入轴1、连接轴2、输出轴3以及轴套5均以实现周向和轴向的限位而成为整体，进而实现伺服电机输出轴101至减速机齿轮301的动力传递。

与上述多段轴连接传动机构相对应的，本实施例还提供一种机器人。如图5和图6所示，该机器人600为六轴机器人，在该机器人的第一轴臂601和第二轴臂602之间的关节处以及第二轴臂602和第三轴臂603之间的关节处均安装有本实施例提供的多段轴连接传动机构700。然而，本实用新型对此不作任何限定。本实施例所提供的多段轴连接传动机构同样适用于其它类型的机器人。

综上所述，本实用新型提供的多段轴连接传动机构中伺服电机输出轴和减速机之间通过多段轴组件进行连接，多段轴组件中输入轴、轴套以及输出轴单独加工，各个部件的强度和精度都能得到很好的保证，加工完成之后通过连接轴进行适配以形成一个整体；在满足伺服电机和减速机之间装配间距要求的同时有效解决了长轴内孔加工难、同轴度差以及强度差的问题。在多段轴组件上，连接轴的穿设连接不仅确保了输入轴、输出轴以及伺服电机输出轴同轴对准；同时其与限位件一同对输入轴和输出轴进行轴向限位以使多段轴组件形成一个整体，进而实现电机输出轴到减速机的动力传递。进一步的，连接轴上夹持平面的设置极大地方便了装配工具对其进行拆装，在拆装时不仅紧固点居中以保证装配同轴度且有效避免了连接轴发生弯曲形变。

虽然本实用新型已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟知此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (9)

1.一种多段轴连接传动机构，其特征在于，包括伺服电机、减速机以及连接于伺服电机和减速机之间的多段轴组件，所述多段轴组件包括：

输入轴，其输入端可拆卸式连接于伺服电机的输出轴，所述输入轴上具有沿轴向贯穿其两端且与伺服电机输出轴同轴的输入轴孔；

连接轴，紧固端穿设输入轴孔以同轴连接于伺服电机的输出轴，所述连接轴靠近输入轴输出端的中部区域上形成有至少一对用于装配连接轴的夹持平面；

输出轴，具有沿轴向贯穿其两端的输出轴孔，连接轴的自由端穿过输出轴孔并延伸出输出轴的输出端，输出轴的两端分别齿轮连接于输入轴的输出端和减速机齿轮；

限位件，连接于连接轴的自由端并抵接输出轴的输出端部，轴向限位输出轴。

2.根据权利要求1所述的多段轴连接传动机构，其特征在于，所述连接轴包括直径最大的中间段和分别位于中间段的两端的输入段和输出段，中间段和输入段之间形成有抵接输入轴并对输入轴进行轴向限位的第一轴台阶，至少一对夹持平面形成于中间段表面。

3.根据权利要求2所述的多段轴连接传动机构，其特征在于，连接轴的中间段和输出段之间形成第二轴台阶，输出轴孔包括容纳连接轴中间段的第一孔段和容纳连接轴输出段的第二孔段，第一孔段的底部抵接第二轴台阶以轴向限位连接轴。

4.根据权利要求2所述的多段轴连接传动机构，其特征在于，所述连接轴的中间段上具有至少一个拆装孔，所述拆装孔的轴线基本垂直于夹持平面且过连接轴的中心。

5.根据权利要求1所述的多段轴连接传动机构，其特征在于，所述多段轴组件还包括具有内啮合齿的轴套，输入轴的输出端和输出轴的输入端通过轴套进行齿轮连接，输入轴的周壁表面和输出轴的周壁表面上均具有限定轴套两端的轴肩台阶。

6.根据权利要求1所述的多段轴连接传动机构，其特征在于，连接轴的紧固端开设有外螺纹以可拆卸式连接于伺服电机输出轴上的螺纹中心孔内，连接轴的自由端设置有用于固定限位件的环形卡槽。

7.根据权利要求6所述的多段轴连接传动机构，其特征在于，连接轴上外螺纹的牙顶基本平其于输入轴孔所对应的连接轴区域的母线。

8.根据权利要求1所述的多段轴连接传动机构，其特征在于，所述输入轴通过平键连接于伺服电机的输出轴，所述平键可拆卸式连接于伺服电机的输出轴或与伺服电机的输出轴一体成型。

9.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的多段轴连接传动机构，所述多段轴连接传动机构连接于机器人的关节处以驱动机器人关节运动。