CN101264604A - 关节式机械手腕节 - Google Patents

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Abstract

本文所说明的是关节式机械手腕节(20)，所述腕节包括：一第一支承件(22)，所述第一支承件(22)安装在一可绕一第一轴线(IV)旋转的机械手部件上；一第二支承件(24)，所述第二支承件用可绕一第二轴线(V)旋转的方式安装在所述第一支承件(22)上，所述第二轴线(V)相对于所述第一轴线(IV)倾斜；一第一电机(28)，所述第一电机(28)由所述第一支承件(22)承载，所述第一电机的轴是通过一第一齿轮传动装置旋转式连接到所述第二支承件上；一第三支承件(26)，所述第三支承件(26)用可绕一第三轴线(VI)旋转的方式安装在所述第二支承件(24)上，所述第三轴线(VI)相对于所述第二轴线(V)倾斜；和一第二电机(30)，所述第二电机(30)由第二支承件(24)承载，所述第二电机的轴通过一第二齿轮传动装置旋转式连接到所述第三支承件(26)上。

Description

关节式机械手腕节
技术领域
本发明涉及一种关节式机械手腕节，所述机械手腕节包括：第一支承件，所述第一支承件安装在可绕第一轴线旋转的机械手部件上；第二支承件，所述第二支承件用可绕第二轴线旋转的方式安装在所述第一支承件上，所述第二轴线相对于所述第一轴线倾斜；第一电机，所述第一电机由所述第一支承件承载，所述第一电机的轴通过第一齿轮传动装置旋转式连接到所述第二支承件上；第三支承件，所述第三支承件用可绕第三轴线旋转的方式安装在所述第二支承件上，所述第三轴线相对于所述第二轴线倾斜；第二电机，所述第二电机的轴通过第二齿轮传动装置旋转式连接到所述第三支承件上。
背景技术
涉及上述类型的机械手腕节形成了意大利专利申请TO 1996A000061的主题。
上面所涉及的已知解决方案提供上述所有特征。上述解决方案中尤其有利的特性是在腕节的结构内有布设电缆和/或管道的可能性，所述电缆和/或管道用于把电能和/或流体供应给安装在机械手腕节自身上的设备。为了获得这种特征，将两个电机安装于第一支承件的收缩区域中，并且所述区域在远离腕节承载设备的一端。来自(两个)电机的旋转运动通过传动系统传递到第二支承件和第三支承件上，所述传动系统包括空心的同心式传动轴、用于运动传递的构件及滚动轴承支承元件，在所述同心式传动轴的两端有圆柱形齿轮和锥齿轮。
因此，按照已知解决方案制造一个腕节意味着使用大量部件，所述大量部件使传动装置具有极高的成本和复杂度。此外，由于不同传动装置各部件之间可能的间隙具有叠加效果，导致运动的精度受到损害。
发明内容
为了简化上述已知解决方案，本发明的主题是开头所涉及的类型的关节式机械手腕节，其特征在于，所述第二电机由所述第二支承件承载。
上述特殊的布置是通过使电机朝相应受控制的构件方向放置，能急剧减少传动装置的部件数量，不过仍使腕节内预先布设的用于电缆和/或供应管道的通道的空腔保持自由。
按照特别优选的实施例，每个电机都用一个单独的齿轮对把运动传递到相应的支承件。
本发明的另一些特征和优点将从后面参照附图所作的说明中显示出来，所述附图仅仅当作非限制性例子提供。
附图说明
图1是按照已知技术所述机械手实施例的立视图；
图2是按照本发明所述机械手腕节的第一实施例侧剖图；
图3是按照本发明的第二优选实施例的侧剖图；
图4是按照本发明的第三实施例的侧视图；
图5是电机、齿轮减速器和小齿轮-齿轮分总成的部件分解图；
图6是按照已知技术所述用于在腕节的空腔内布设电缆和/或管道以供应设备的衬套的视图。
具体实施方式
图1中所示的是已知类型的人形机械手，在下文中对其主要部件进行描述以限定按照本发明所述的腕节的使用范围，但是很显然，所述腕节也可以安装在不同的机械手上。
在所示的实施例情况下，图1所示的机械手10具有一基底结构12，所述基底结构12绕一垂直轴线I以可旋转的方式支承立柱13。同样，立柱13绕一水平轴线II以可旋转的方式支承垂直臂14。垂直臂14的顶端也绕一水平轴线III以可旋转的方式支承一结构16，所述结构16承载臂18。臂18由结构16绕一轴线IV以可旋转的方式支承，所述轴线IV与臂的主轴线一致。
参见图2，标号20表示整个关节式机械手腕节。所述关节式机械手腕节由第一支承件22构成，所述第一支承件22通过若干螺钉19刚性连接到机械手的臂18上。第二支承件24由第一支承件22承载，并可绕轴线V旋转，所述轴线V相对于轴线IV倾斜。同样，第二支承件24绕一轴线VI以可旋转的方式承载一第三支承件26，所述轴线VI相对于轴线V倾斜。
设置在臂18和第一支承件22之间连接处的是用于第一电机28的外壳。按照第一支承件22及其连接到机械手的臂18上的圆柱形部分的尺寸，用于第一电机28的外壳可以整个地在第一支承件22中制成，或者也可以部分地在机械手的臂18中制成，但这样总是第一电机28基本上是被包含在由臂18和第一支承件22的几何形状所限定的体积中，尤其是涉及到所述臂的横截面的尺寸。设置在与第二支承件24相对应的位置的是另一个用于第二电机30的外壳。
设置在第一支承件22和第二支承件24之间的是已知类型的滚动轴承33，所述滚动轴承33具有内圈32和外圈34，所述内圈32刚性连接到第一支承件22上，而所述外圈34刚性连接到第二支承件24上。在第二支承件24和第三支承件26之间设置另一滚动轴承37，所述另一滚动轴承37具有刚性连接到第二支承件24上的外圈36和刚性连接到第三支承件26上的内圈38。
与本申请人的欧洲专利No.EP 0873826的教导一致，与第三支承件有关的是用于附接设备的凸缘F，所述凸缘F有若干径向开口51，以便能通过并分配其供应管线。在下述情况下，例如，在设备是用于电点焊的焊枪的地方，所述管线包括给焊接电极供应电能用的电缆、用于在从与焊枪有关的传感器装置中输出端传输信号的电缆、用于给焊枪执行机构供应压缩空气的管子(或者在焊枪由电动机驱动的情况下可能的电缆)及用于冷却电极的供水管道。
参见图5，图5也许是更详细示出了每个分总成27、29安装的形态，所述每个分总成27、29由电机28、30、连接凸缘31、齿轮减速器40和小齿轮42、46构成。为了保证高传动比，与第一电机28和第二电机30的轴相联系的是各自的齿轮减速器40。由于应用所涉及到的总体尺寸和重量的限制，所述齿轮减速器40的优选方式是行星式或谐波式。
每个齿轮减速器40都在其两端的其中一端处通过连接凸缘31连接到相应的电机28、30上。连接凸缘通过若干螺钉35a连接到电机28、30上，并通过另一些螺钉35b连接到齿轮减速器上。在另一端处，齿轮减速器40承载小齿轮42、46以用于传递运动，所述小齿轮42、46是通过许多个螺钉35c固定到所述齿轮减速器40上。每个分总成27、29都设置在第一支承件22或第二支承件24所形成的相应的外壳中。
第一分总成27包括第一电机28、齿轮减速器40和锥齿轮42，所述第一分总成27通过若干螺钉固定，以便它压在相应外壳的底壁39上。设置在外壳的底壁39和齿轮减速器的端部之间是凸缘41，所述锥齿轮42固定到所述齿轮减速器上，而所述凸缘41用于固定和调节间隙。在试验腕节期间，将衬套41研磨，以便使其具有精确厚度，用于调节产生传动的锥体的相切。所述锥齿轮42与锥环齿轮44的内齿圈啮合，并且所述锥环齿轮44是通过若干螺钉(未示出)固定到轴承33的外圈34上，并刚性连接到第二支承件24上。
第二分总成29包括第二电机30、齿轮减速器40和圆柱形小齿轮46，所述第二分总成29插入第二支承件24所形成的外壳中，并用若干螺钉固定，以便它压在所述外壳的底壁43上。圆柱形小齿轮46与环形齿轮48啮合，所述环形齿轮48固定到滚动轴承37的内圈38上。
来自电机28的旋转运动通过齿轮减速器40转换并传递到锥齿轮42上，所述锥齿轮42在旋转时牵引锥环齿轮44，该锥环齿轮44刚性连接到轴承33的外圈34上，所述外圈34又固定到第二支承件24上。这样，得到第二支承件24绕轴线V的旋转。
当开动第二电机30时，旋转通过齿轮减速器40传递到圆柱形小齿轮46上。圆柱形小齿轮46与环形齿轮48啮合，所述环形齿轮48刚性连接到内圈38和第三支承件26上。这样，得到第三支承件26绕轴线VI的旋转。
腕节的内腔能通过用于供应设备(未示出)的电缆和/或管道C，所述电缆和/或管道C与凸缘F相关联。所述电缆和/或管道C在机械手布线之前准备好，与其相关联的衬套47(在图6中示出)由两个半壳体47a、47b形成。处于装配好形态的两个半壳体47a、47b包括若干多孔橡胶环49，所述橡胶环49将电缆和/或管道C支承在衬套47自身内。机械手的布线通过将衬套47插入机械手的臂18中，穿过腕节的第一和第二支承件22、24，直至穿过第三支承件26而形成，其中若干倾斜的表面与衬套47的若干类似表面协同操作用于定中心。最后，通过若干螺钉将衬套47刚性固定到第三支承件26上。
图3示出本发明的另一个优选实施例。腕节的结构和各部件的排布放置保持基本上与图2的实施例相同，但与图2的实施例不同的基本上仅视为在第一电机28和第二支承件24之间传动的锥齿轮对的构造方面。在图3的实施例情况下，在所述锥齿轮对中，锥环齿轮44由锥齿轮50代替，所述锥齿轮50具有外齿圈。这种变化的实施例意味着轴承33的内圈32连接到第二支承件24上，而其外圈34连接到第一支承件22上。
最后，在图4中示出的是按照本发明所述的关节式机械手腕节的另一实施例。这另一实施例尤其是具有由第一支承件22承载的第一电机28，以便使主轴线M平行于第二支承件24相对于第一支承件22旋转的轴线V。上述配置与前面的实施例不同，它还能将其用于一对环形齿轮(未示出)的第一传动装置。
为了控制第二支承件24绕轴线V的旋转，可以采用一对环形齿轮，不过要保持电机28的轴线与轴线IV平行，如图2和3所示的情况。在这种情况下，两个环形齿轮具有相互斜交的轴线(亦即两轴线不相互平行和不相互十字交叉)：两个环形齿轮的其中之一使其轴线平行于轴线IV，而另一个环形齿轮使其轴线平行于轴线V。在上述配置情况下，通过将各环形齿轮制成具有适当形状的齿而进行合适的啮合是可能的，例如像具有螺旋形齿的齿轮齿与蜗杆啮合。
从上述说明可知，很显然，按照本发明所述的机械手腕节能使结构相当大的简化，并大大节省相应的部件数，因此通常大大节约成本。
由于传动的简单性，另一优点是运动的精密度。实际上不同量的间隙是不叠加的，这是由于每个执行机构都装在与它控制的支承件相邻的支承件中。
当然，在不使本发明的原理受到损害的情况下，构成的细节和实施例仅仅是当作例子说明和图示的东西，它可以不脱离本发明的范围而广泛改变。

Claims (14)

1.一种关节式机械手腕节(20)，包括：
-第一支承件(22)，所述第一支承件(22)安装在可绕第一轴线(IV)旋转的机械手部件上；
-第二支承件(24)，所述第二支承件(24)用可绕第二轴线(V)旋转的方式安装在所述第一支承件(22)上，所述第二轴线(V)相对于所述第一轴线(IV)倾斜；
-第一电机(28)，所述第一电机(28)由所述第一支承件(22)承载，所述第一电机的轴通过第一齿轮传动装置旋转式连接到所述第二支承件上；
-第三支承件(26)，所述第三支承件(26)用可绕第三轴线(VI)旋转的方式安装在所述第二支承件(24)上，所述第三轴线(VI)相对于所述第二轴线(V)倾斜；
-第二电机(30)，所述第二电机(30)的轴通过第二齿轮传动装置旋转式连接到所述第三支承件(26)上；
所述关节式机械手腕节的特征在于，所述第二电机(30)由所述第二支承件(24)承载。
2.按照权利要求1所述的关节式机械手腕节(20)，其特征在于，所述第一齿轮传动装置只包括一个齿轮对。
3.按照权利要求2所述的关节式机械手腕节，其特征在于，构成第一齿轮传动装置的齿轮是锥齿轮。
4.按照权利要求2所述的关节式机械手腕节，其特征在于，构成第一齿轮传动装置的齿轮是环形齿轮。
5.按照权利要求4所述的关节式机械手腕节，其特征在于，各齿轮的旋转轴线相互平行。
6.按照权利要求4所述的关节式机械手腕节，其特征在于，各齿轮的旋转轴线相互斜交。
7.按照权利要求1所述的关节式机械手腕节，其特征在于，所述第二齿轮传动装置只包括一个齿轮对。
8.按照权利要求7所述的关节式机械手腕节，其特征在于，构成第二齿轮传动装置的齿轮是环形齿轮(46、48)。
9.按照权利要求3所述的关节式机械手腕节，其特征在于，齿轮对由一锥形小齿轮(42)和一带内齿圈的锥形环齿轮(44)构成。
10.按照权利要求3所述的节关式机械手腕节，其特征在于，齿轮对由一锥形小齿轮(42)和一带外齿圈的锥齿轮(50)构成。
11.按照上述权利要求其中之一所述的关节式机械手腕节，其特征在于，设置在所述第一电机(28)和第一齿轮传动装置之间的是齿轮减速器(40)。
12.按照上述权利要求其中之一所述的关节式机械手腕节，其特征在于，设置在所述第二电机(30)和所述第二齿轮传动装置之间的是齿轮减速器(40)。
13.按照权利要求1所述的关节式机械手腕节，其特征在于，所述第一电机(28)设置成使其轴线(M)与所述第二支承件(24)的第二旋转轴线(V)平行。
14.按照权利要求13所述的关节式机械手腕节，其特征在于，所述第一支承件(22)固定在机械手的管状臂(18)的延长部分上，所述臂(18)可绕所述第一轴线(IV)旋转，所述第一电机(28)基本上被包含在所述臂的横截面的大小中。
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