CN102452080A - 机器人臂部件 - Google Patents

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Abstract

一种机器人臂部件，其包括手腕壳体、与手腕壳体转动连接的手腕、与手腕转动连接的转动盘、驱动该手腕的第一驱动件、设于手腕与第一驱动件之间的第一传动机构、驱动转动盘的第二驱动件以及设于转动盘与第二驱动件之间的第二传动机构。第一驱动件及第二驱动件均设置于手腕壳体上。第一传动机构包括与第一驱动件耦接的第一带传动部件、由第一带传动部件带动的第一转轴、与第一转轴耦接用于将第一驱动件的运动传递至手腕的第一谐波减速机，以及设置于第一谐波减速机与手腕之间、以支撑手腕的交叉滚子轴承。上述机器人臂部件具有结构紧凑、安装方便的优点。

Description

机器人臂部件
技术领域
本发明涉及一种机器人臂部件。
背景技术
工业机器人通常包括多个依次连接的机械臂，设置于其末端的机械臂，可装设夹具、切削工具及探测器等末端执行器以执行各种动作。每个机械臂通过一个驱动组件实现绕某一旋转轴线的转动。驱动组件一般包括沿各机械臂的旋转轴线方向设置的电机以及与电机相连接的减速机，减速机的输出端驱动机械臂运动，因此各机械臂沿其转动轴向的尺寸通常较大。
对于位于机器人末端的机械臂，如六轴机器人的相互转动连接且垂直设置的手腕及末端的转动盘中，用于驱动手腕及转动盘的驱动组件通常相邻设置，造成手腕与转动盘沿各自旋转轴线方向的尺寸均较大，增加了机器人整体结构所占用的空间，不利于机器人在较狭小操作空间中的应用。并且，转动盘的自重较大，从而惯性矩变大，给提高机械臂的控制精度造成困难。此外，将驱动旋转盘的电机安装于转动盘的旋转轴线上时，因作业空间较狭小，较难安装。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种结构紧凑、便于安装的机器人臂部件。
一种机器人臂部件，其包括手腕壳体、与手腕壳体转动连接的手腕、与手腕转动连接的转动盘、驱动手腕的第一驱动件、设于手腕与第一驱动件之间的第一传动机构、驱动转动盘的第二驱动件以及设于转动盘与第二驱动件之间的第二传动机构。第一驱动件及第二驱动件均设置于手腕壳体上。第一传动机构包括与第一驱动件耦接的第一带传动部件、由第一带传动部件带动的第一转轴、与第一转轴耦接用于将第一驱动件的运动传递至手腕的第一谐波减速机，以及设置于第一谐波减速机与手腕之间、以支撑手腕的交叉滚子轴承。
上述机器人臂部件的第一驱动件及第二驱动件设置于手腕壳体上，并分别通过第一传动机构及第二传动机构将动力传送至手腕及转动盘，可减小该机器人臂部件的整体尺寸，使得结构更为紧凑，还可减轻转动盘的自重，从而减小惯性矩，便于对转动盘进行精确控制。第一传动机构采用第一谐波减速机与交叉滚子轴承还可便于安装并且获得较高的减速比。
附图说明
图1是本发明实施方式机器人臂部件的立体组装图。
图2是图1所示机器人臂部件省略一侧壳体的局部结构图。
图3是图1所示机器人臂部件省略另一侧壳体的局部结构图。
图4是沿图1中IV-IV线的剖视图。
主要元件符号说明
  机器人臂部件   100
  手腕壳体   11
  手腕   12
  转动盘   22
  第一驱动件   13
  第一传动机构   14
  第二驱动件   23
  第二传动机构   24
  连接座   112
  第一叉分支   1121
  第二叉分支   1122
  容置孔   1123
  收容空间   1124
  第一套体   121
  第二套体   122
  第一轴孔   1212
  第二轴孔   1213
  第三轴孔   1214
  第一带传动部件   141
  第一转轴   142
  第一谐波减速机   143
  交叉滚子轴承   145
  输入带轮   1411
  输出带轮   1412
  传动带   1413
  深沟球轴承   1421、2422
  第二带传动部件   241
  第二转轴   242
  主动锥齿轮   243
  第三转轴   244
  从动锥齿轮   245
  第二谐波减速机   246
  角接触轴承   2421、2441
  肩部   1215
  法兰   1216
  壳体   1125、1126
  旋转轴线   a、b、c
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施方式对本发明的机器人臂部件作进一步的详细说明。
请参阅图1至图4，本发明实施方式的机器人臂部件100包括手腕壳体11，可转动地连接于手腕壳体11一端的手腕12，驱动手腕12的第一驱动件13，设于第一驱动件13与手腕12之间的第一传动机构14，与手腕12转动连接的转动盘22，驱动转动盘22的第二驱动件23以及设于第二驱动件23与转动盘22之间的第二传动机构24。
本实施方式的机器人臂部件100应用于六轴机器人中，手腕壳体11、手腕12以及转动盘22分别绕旋转轴线a、b、c转动。其中，转动盘22设于六轴机器人的末端，可安装刀具、夹具等末端执行装置。旋转轴线a、c均与旋转轴线b垂直，且旋转轴线a、b、c交于一点。
手腕壳体11呈叉形机构，其包括连接座112以及由连接座112的一端平行延伸且相对设置的第一叉分支1121及第二叉分支1122。连接座112开设有容置孔1123，容置孔1123大致沿平行旋转轴线b的方向延伸。第一叉分支1121与第二叉分支1122之间形成收容空间1124，以安装手腕12。
第一驱动件13及第二驱动件23均设于手腕壳体11的容置孔1123内，从而机器人臂部件100的重心靠近手腕壳体11，使转动盘22的自重减小，从而便于对转动盘22进行精确控制。此外，因第二驱动件23设于手腕壳体11内，连接至第二驱动件23的连接线缆(图未示)，如电源线及信号线无需穿设手腕12，可避免转动盘22相对手腕12转动时，连接线缆因被扭转或刮擦等而损坏。
具体在本实施方式中，第一驱动件13及第二驱动件23均为伺服电机。第一驱动件13与第二驱动件23相邻设置，且第一驱动件13与第二驱动件23的输出轴相互平行且分别朝向手腕壳体11相对的两侧部，从而使得机器人臂部件100结构更为紧凑。
手腕12为空心结构且整体呈“T”字型，其包括第一套体121以及从第一套体121的中部垂直延伸出的第二套体122。第一套体121的两端分别与手腕壳体11的第一叉分支1121及第二叉分支1122转动连接。转动盘22与第二套体122转动连接。
第一套体121的两端分别开设有均沿旋转轴线b方向延伸的第一轴孔1212及第二轴孔1213。第二套体122开设有旋转轴线c方向贯通的第三轴孔1214。第一轴孔1212及第二轴孔1213的相对端之间间隔一定距离。第三轴孔1214与第一轴孔1212及第二轴孔1213基本垂直且相互连通。转动盘22可转动地设于第三轴孔1214内，从而与手腕12转动连接。
第一传动机构14包括与第一驱动件13耦接的第一带传动部件141、由第一带传动部件141带动的第一转轴142、与第一转轴142耦接用于将第一驱动件13的运动传递至手腕12的第一谐波减速机143，以及设置于第一谐波减速机143与手腕12之间、以支撑手腕12的交叉滚子轴承145。
带传动部件141优选为同步带结构，其包括输入带轮1411、输出带轮1412，以及绕设于输入带轮1411及输出带轮1412的传动带1413。输入带轮1411与第一驱动件13的输出端耦接，输出带轮1412与第一转轴142止转连接。第一谐波减速机143的输入端与第一转轴142固定连接，输出端与手腕12固定连接，从而将第一驱动件13的动力传送至手腕12。通过第一谐波减速机143进行减速，并通过交叉滚子轴承145支承，不仅可获得较高的减速比，还可使手腕12可获得较为平稳的运动，并且可承受多个方向的负载。
具体在本实施方式中，第一转轴142的两端分别由设置于手腕壳体11内及手腕12内的深沟球轴承1421支撑。交叉滚子轴承145的外圈与第一谐波减速机143的柔轮(图未标)及手腕12相对固定，交叉滚子轴承145的内圈与第一谐波减速机143的刚轮(图未标)及手腕壳体11相对固定。
第二传动机构24包括与第二驱动件23耦接的第二带传动部件241、由第二带传动部件241带动的第二转轴242、与第二转轴242止转连接的主动锥齿轮243、与转动盘22连接的第三转轴244、与第三转轴244止转连接并与主动锥齿轮243相互啮合的从动锥齿轮245，以及与第三转轴244耦接用于将第二驱动件23的运动传递至转动盘22的第二谐波减速机246。第二带传动部件241的结构与第一带传动部件141的结构相似，在此不赘述。
本实施方式中，第二转轴242一端由设于第二轴孔1213内的一组背对设置的角接触轴承2421支撑，另一端由设第一轴孔1213内的深沟球轴承2422支撑。即第二转轴242的两端均被支承，从而其转动时产生的挠性形变较小，运动精度较高。从而可改善主动锥齿轮243与从动锥齿轮245之间的啮合条件，减小噪音并延长使用寿命。
第三转轴244由设于第三轴孔1214内的一组背对设置的角接触轴承2441支撑。角接触轴承2441的一端与设置于手腕12的肩部1215相抵挡，另一端由与手腕12固定的法兰1216定位。采用第二谐波减速机246，可实现轻量化并获得较大的减速比。
第一传动机构14的第一带传动部件141设于手腕壳体11的第一叉分支1121一侧，第二传动机构24的第二带传动部件241设于手腕壳体11的第二叉分支1122一侧，从而第一、第二带传动部件141、241分别设于手腕壳体11的两侧，可便于安装，并充分利用空间，有助于实现机器人臂部件100的小型化。更进一步，第一叉分支1121及第二叉分支1122还可以分别与壳体1125，1126固定连接，以将第一传动机构14及第二传动机构24封闭于手腕壳体11内。
可以理解，本发明的机器人臂部件100不限于在六轴机器人中使用，其可用于包括具有手腕壳体11、手腕12及转动盘22的三轴、四轴或者五轴机器人中。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内作其它变化，当然，这些依据本发明精神所作的变化，都包含在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人臂部件，其包括手腕壳体、与手腕壳体转动连接的手腕、与手腕转动连接的转动盘、驱动该手腕的第一驱动件、设于手腕与第一驱动件之间的第一传动机构、驱动该转动盘的第二驱动件以及设于转动盘与第二驱动件之间的第二传动机构，其特征在于：该第一驱动件及第二驱动件均设置于手腕壳体上，且该第一传动机构包括与第一驱动件耦接的第一带传动部件、由该第一带传动部件带动的第一转轴、与该第一转轴耦接且用于将该第一驱动件的运动传递至该手腕的第一谐波减速机，以及设置于该第一谐波减速机与手腕之间、以支撑该手腕的交叉滚子轴承。
2.如权利要求1所述的机器人臂部件，其特征在于：该第二传动机构包括与该第二驱动件耦接的第二带传动部件、由该第二带传动部件带动的第二转轴、与该第二转轴止转连接的主动锥齿轮、与该转动盘固定连接的第三转轴、与该第三转轴止转连接并与该主动锥齿轮相互啮合的从动锥齿轮，以及与该第三转轴耦接且用于将该第二驱动件的运动传递至该转动盘的第二谐波减速机。
3.如权利要求2所述的机器人臂部件，其特征在于：该手腕壳体开设有容置孔，该第一驱动件及第二驱动件均设置于该容置孔内。
4.如权利要求3所述的机器人臂部件，其特征在于：该第一驱动件与第二驱动件相邻设置，且第一驱动件与第二驱动件的输出轴相互平行。
5.如权利要求4所述的机器人臂部件，其特征在于：该第一带传动部件及第二带传动部件分别设于该手腕壳体的两侧。
6.如权利要求4或5所述的机器人臂部件，其特征在于：该手腕壳体包括第一叉分支以及与第一叉分支平行设置的第二叉分支，该第一叉分支与第二叉分支之间形成收容空间，该手腕设于该收容空间内且两端分别与第一叉分支及第二叉分支转动连接。
7.如权利要求6所述的机器人臂部件，其特征在于：该手腕开设有同轴设置的第一轴孔及第二轴孔，以及与第一轴孔、第二轴孔垂直设置且相互连通的第三轴孔，该第一转轴可转动地设置于该第一轴孔内，该第二转轴的两端分别可转动地设置于第一轴孔和第二轴孔内，该第三转轴可转动地设置于第三轴孔内。
8.如权利要求7所述的机器人臂部件，其特征在于：该第一转轴的两端分别由设置于手腕壳体内及手腕内的深沟球轴承支撑。
9.如权利要求7所述的机器人臂部件，其特征在于：该第二转轴一端由设于第二轴孔内的一组背对设置的角接触轴承支撑，另一端由设第一轴孔内的深沟球轴承支撑。
10.如权利要求7所述的机器人臂部件，其特征在于：该第三转轴由设于第三轴孔内的一组背对设置的角接触轴承支撑。
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