CN104070533A - 机器人臂部件 - Google Patents

Abstract

一种机器人臂部件，其包括第一机械臂、第二机械臂及第三机械臂，第一机械臂及第三机械臂分别与第二机械臂两端转动连接。第一机械臂包括间隙调节组件，第二机械臂包括第一传动组件，第一传动组件包括依次啮合的第一调节齿轮、第一中间齿轮及第二调节齿轮。第三机械臂包括第二传动组件，第二传动组件包括依次啮合的第三调节齿轮、第二中间齿轮及第四调节齿轮。第一中间齿轮及第二中间齿轮层叠套设于间隙调节组件上。间隙调节组件能够调节中间齿轮与其两侧调节齿轮间的中心距。上述机器人臂部件刚度大、耐冲击且传动精度高。

Description

机器人臂部件

技术领域

本发明涉及一种机器人臂部件，尤其涉及一种应用于多轴机器人的机器人臂部件。

背景技术

机器人一般包括基座及依次转动连接的多个机械臂。以六轴机器人的第四机械臂、第五机械臂与第六机械臂为例，第四机械臂处设有电机，用于带动第五机械臂运动，而电机至第五机械臂之间常采用皮带传动结构或者采用中间齿轮传动结构。第六机械臂作为末端机械臂，其上装设夹具、切削工具或探测器等末端执行器以执行各种任务。机器人在工作时，工作中不可避免地会使第六机械臂与周围的物体相碰撞。由于皮带传动结构刚性差，发生碰撞时使得第五机械臂易偏位，甚至还会损伤机器人内零部件如减速机和轴承。而采用中间齿轮传动结构时，齿轮之间会存在间隙，随着齿轮的磨损，其间隙越来越大，会导致机器人机械臂的定位精度降低。

发明内容

鉴于上述内容，有必要提供一种刚度大且能够调节齿轮传动间隙的机器人臂部件。

一种机器人臂部件，其包括第一机械臂、第二机械臂及第三机械臂，该第一机械臂及第三机械臂分别与该第二机械臂两端转动连接。该第一机械臂包括第一本体，该第一本体包括第一收容腔；该第二机械臂包括第二本体及驱动该第二本体转动的第一传动组件，第一传动组件包括收容于该第一收容腔且依次啮合的第一调节齿轮、第一中间齿轮及第二调节齿轮，该第二调节齿轮与该第二本体连接，该第二本体包括第二收容腔；该第三机械臂包括第三本体及驱动该第三本体转动的第二传动组件；该第二传动组件包括收容于该第二收容腔且依次啮合的第三调节齿轮、第二中间齿轮及第四调节齿轮；该第四调节齿轮与该第三本体连接；该第一机械臂还包括装设在该第一本体内壁的间隙调节组件，该间隙调节组件包括基板、凸轴及调节件，该基板上开设有调节孔，该凸轴凸伸形成于该基板上，该基板通过该调节件穿过该调节孔与该第一本体连接，该第一中间齿轮及该第二中间齿轮层叠套设于该凸轴上，通过调整该调节件相对该调节孔的相对位置，能够调整该基板相对该第一本体的位置，从而调节该第一中间齿轮与该第一调节齿轮及该第二调节齿轮之间的间隙，以及调节该第二中间齿轮与该第三调节齿轮及该第四调节齿轮之间的间隙。

本发明的机器人臂部件包括驱动第二机械臂的第一传动组件及驱动第三机械臂的第二传动组件，其采用中间齿轮传动方式，使得机器人臂部件传动平稳，刚性大，有效地提高了机器人臂部件的强度及耐冲击能力。且本发明的机器人臂部件还包括用于调节齿轮传动间隙的间隙调节组件，间隙调节组件通过调节件及调节孔与第一本体连接，并能够调节其在第一本体内的相对位置。第一传动组件包括依次啮合的第一调节齿轮、第一中间齿轮及第二调节齿轮，第二传动组件包括依次啮合的第三调节齿轮、第二中间齿轮及第三调节齿轮。第一中间齿轮及第二中间齿轮层叠套设于间隙调节组件上。间隙调节组件能够调节中间齿轮与其两侧调节齿轮间的中心距，从而调整传动间隙，提高机器人臂部件的定位精度。

附图说明

图1是本发明较佳实施例提供的机器人臂部件的立体图。

图2是图1所示的机器人臂部件沿II-II方向的剖面示意图。

图3是图1所示的机器人臂部件揭开第一盖体的侧视图。

主要元件符号说明

第一机械臂	10
		第一本体	11
第一收容部	111
		第二收容部	113
开口	115
		连接部	117
第一盖体	13
		第一收容腔	15
间隙调节组件	17
		基板	171
调节孔	1711
		凸轴	173
调节件	175
		第二机械臂	30
第二本体	31
		第一连接部	311
第二连接部	313
		第二盖体	33
第一传动组件	35
		第一锥齿轮	351
第二锥齿轮	353
		第一调节齿轮	355
第一中间齿轮	357
		第二调节齿轮	359
第二收容腔	37
		第一容置部	371
第二容置部	373
		第三机械臂	50
第三本体	53
		受动部	531
安装部	533
		第二传动组件	55
第三锥齿轮	551
		第四锥齿轮	553
第三调节齿轮	555
		第二中间齿轮	556
第四调节齿轮	557
		第五锥齿轮	558
第六锥齿轮	559

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参同时阅图1及图2，本发明实施方式的机器人臂部件100包括第一机械臂10、第二机械臂30以及第三机械臂50，第一机械臂10与第三机械臂50分别与第二机械臂30的两端转动连接。

本实施方式的机器人臂部件100应用于六轴机器人中，第一机械臂10、第二机械臂30以及第三机械臂50能够分别绕第一轴线A、第二轴线B以及第三轴线C转动，其中第二轴线B与第一轴线A及第三轴线C均垂直。第三机械臂50设置于六轴机器人的末端，用于安装刀具、夹具等末端执行装置。

第一机械臂10包括第一本体11、盖设于第一本体11上的第一盖体13及收容于第一本体11内部的间隙调节组件17。

第一本体11大致为“Z”形的中空壳体，其包括平行设置的第一收容部111及第二收容部113，第一收容部111的一端与第二收容部113的一端连接。第一收容部111的中心轴线为第一轴线A。第二收容部113于平行于第一收容部111轴线的外侧面上开设有一个开口115，用于与第一盖体13配合。在本实施例中，开设开口115的外侧面为背离第一收容部111的外侧面。可以理解，开设开口115的外侧面也可为靠近第一收容部111的外侧面。第二收容部113与开口115平行相对的外侧面且背离第一收容部111的一端上形成有一个连接部117，用于与第二机械臂30连接。第一盖体13盖设于开口115上，并与第一本体11共同形成第一收容腔15。

请同时参阅图3，间隙调节组件17装设于第二收容部113相对开口115的内壁上，并容纳于第一收容腔15中，用于调节第二机械臂30及第三机械臂50的齿轮传动间隙。间隙调节组件17包括基板171、形成于基板171之上的凸轴173以及若干调节件175。

基板171大致呈矩形板状，其上开设有若干调节孔1711。在本实施例中，调节孔1711为腰型孔，其长轴方向与第一轴线A垂直，且数量为四个。腰型孔具有长轴及与长轴垂直的短轴，长轴是指通过腰型孔两端的半圆圆心的轴线。凸轴173大致呈圆柱状，其形成于基板171的大致中心位置并由基板171朝向开口115凸伸，用于定位第一机械臂10及第二机械臂30的部分齿轮结构。调节件175穿设于调节孔1711并与第二收容部113的内壁螺合，以将基板171固定于第一本体11的内壁上。在本实施例中，调节件175为螺钉。通过调整调节件175在调节孔1711中的相对位置，可以调整基板171在第二收容部113内的相对位置。

第二机械臂30与第一机械臂10转动连接，其包括第二本体31、盖设于第二本体31上的第二盖体33及与第二本体31固定连接的第一传动组件35。

第二本体31大致为“L”型中空壳体，包括第一连接部311及折弯形成于第一连接部311之上的第二连接部313。第一连接部311的中心轴线为第二轴线B，其与第一机械臂10的连接部117转动连接。第二连接部313与第一本体11的第一收容部111平行。第二本体31上对应第二盖体33开设有一个罩盖开口（图未标），第二盖体33盖设于该罩盖开口上，并与第二本体31共同形成第二收容腔37。第二收容腔37与第一收容腔15连通，其包括形成于第一连接部311内的第一容置部371及形成于第二连接部313内的第二容置部373，第一容置部371与第二容置部373相连通。第二收容腔37用于收容第三机械臂50的部分结构。

第一传动组件35收容于第一收容腔15内，其包括第一锥齿轮351、第二锥齿轮353、第一调节齿轮355、第一中间齿轮357及第二调节齿轮359。在本实施例中，第一调节齿轮355、第一中间齿轮357及第二调节齿轮359均为直齿轮。

第一锥齿轮351沿第一轴线A方向转动设置于第一收容部111内，第二锥齿轮353与第一锥齿轮351啮合，且其轴线与第一轴线A垂直。第一调节齿轮355同轴设置在第二锥齿轮353上，且容纳于第二收容部113中。第一调节齿轮355与第二锥齿轮353固定连接。第一中间齿轮357转动套设于间隙调节组件17的凸轴173上，并与第一调节齿轮355啮合。第二调节齿轮359位于第一中间齿轮357远离第一调节齿轮355的一侧，并与第一中间齿轮357啮合。第二调节齿轮359的轴线为第二轴线B。第二调节齿轮359与第一连接部311固定连接，并能够带动第二本体31绕第二轴线B转动。第一调节齿轮355、第一中间齿轮357及第二调节齿轮359容纳于第二收容部113内对应开口115处，以方便从开口115观察并调节第一调节齿轮355与第一中间齿轮357之间及第一中间齿轮357与第二调节齿轮359之间的传动间隙。

第三机械臂50与第二机械臂30转动连接，且部分收容于第一收容腔15及第二收容腔37内，其包括第三本体53及与第三本体53固定连接的第二传动组件55。

第三本体53包括包括受动部531及形成于受动部531末端的安装部533。受动部531大致呈轴状，其沿第三轴线C转动设置于第二容置部373中，且其远离安装部533的一端与第二传动组件55固定连接。安装部533凸出第二本体31的第二连接部313，其用于装设夹具、刀具或者探测仪器等末端执行器。

第二传动组件55部分收容于第一收容腔15内并延伸至第一容置部371中，其包括第三锥齿轮551、第四锥齿轮553、第三调节齿轮555、第二中间齿轮556、第四调节齿轮557、第五锥齿轮558以及第六锥齿轮559。在本实施例中，第三调节齿轮555、第二中间齿轮556及第四调节齿轮557均为直齿轮。

第三锥齿轮551沿第一轴线A设置，并同轴插设于第一锥齿轮351的轴孔内。第四锥齿轮553与第三锥齿轮551啮合，且其轴部同轴插设于第二锥齿轮353及第一调节齿轮355中。第三调节齿轮555固定套设于第四锥齿轮553的轴部，且不干涉地层叠于第一调节齿轮355远离第三锥齿轮551的一侧，使得其轴线与第一轴线A垂直。第二中间齿轮556转动套设于间隙调节组件17的凸轴173，且不干涉地层叠于第一中间齿轮357远离基板171的一侧，并与第三调节齿轮555啮合。第四调节齿轮557与第二中间齿轮556啮合，且不干涉地层叠于第二调节齿轮359远离第一连接部311的一侧，使得第四调节齿轮557的轴线与第二轴线B重合。第五锥齿轮558的轴部转动插设于第二调节齿轮359中且与第四调节齿轮557固定连接。第五锥齿轮558的齿部凸出于第二收容部113并延伸至第一容置部371内。第六锥齿轮559收容于第一容置部371内，并与第五锥齿轮558的齿部啮合。第六锥齿轮559的轴线与第三轴线C重合，且其固定套设于第三本体53的受动部531远离安装部533的一端，以带动受动部531沿着第三轴线C转动，从而带动安装部533绕第三轴线C转动。

组装机器人臂部件100时，首先，将间隙调节组件17的基板171装设于第一本体11的内壁上，并使用调节件175将基板171与第一本体11锁固。然后，将第三锥齿轮551转动套设于第一锥齿轮351上，并将第一锥齿轮351与第三锥齿轮551沿第一轴线A转动设置于第一本体11内。将第四锥齿轮553与第三锥齿轮551啮合，使得其轴线与第三锥齿轮551的轴线垂直。将第二锥齿轮353转动套设于第四锥齿轮553上，并与第一锥齿轮351啮合。再将第一调节齿轮355转动套设于第四锥齿轮553上并固定地层叠于第二锥齿轮353上。将第一中间齿轮357转动套设于间隙调节组件17的凸轴173上并与第一调节齿轮355啮合。再将第三调节齿轮555固定地套设于第四锥齿轮553的轴部且层叠于第一调节齿轮355上。将第二中间齿轮556转动套设于凸轴173上，层叠于第一中间齿轮357之上并与第三调节齿轮555啮合。将第二调节齿轮359沿第二轴线B转动设置于第一收容腔15内并与第一中间齿轮357啮合，再将第四调节齿轮557轮层叠于第二调节齿轮359之上并与第二中间齿轮556啮合。

其次，将第二本体31的第一连接部311插设于第一本体11的连接部117内，再将第五锥齿轮558转动设置于第一容置部371中，并使其轴部凸伸入第一收容部111并转动插设于第二调节齿轮359中，其轴部末端固定地插设于第四调节齿轮557中，其齿部收容于第一容置部371内，且其轴线与第二轴线B重合。

最后，将第六锥齿轮559固定地套设于第三本体53的受动部531上远离安装部533的一端，将第六锥齿轮559及受动部531沿第三轴线C转动设置于第二容置部373中，并使得第六锥齿轮559与第五锥齿轮558啮合。再将第一盖体13盖设于开口115上并锁固，将第二盖体33盖设于第二本体31对应的罩盖开口上并锁固。

本发明的机器人臂部件100传动过程如下：当第一机械臂10绕第一轴线A转动时，第一机械臂10的第一本体11可带动第二机械臂30及第三机械臂50整体绕第一轴线A转动。当第一传动组件35中的第一锥齿轮351转动时，通过第二锥齿轮353、第一调节齿轮355、第一中间齿轮357、第二调节齿轮359传动，从而带动第二机械臂30及第三机械臂50整体绕第二轴线B转动。当第二传动组件55中的第三锥齿轮551旋转时，通过第四锥齿轮553、第三调节齿轮555、第二中间齿轮556、第四调节齿轮557、第五锥齿轮558及第六锥齿轮559传动，使得第三本体53绕第三轴线C转动。

当第一传动组件35及第二传动组件55因工作振动或磨损造成齿轮间隙过大而松动时，仅需将第一盖体13打开，释放调节件175，然后将基板171沿着垂直于第一调节齿轮355中心点及第二调节齿轮359中心点连线的方向上移动，并重新锁紧调节件175，即可调整基板171在第二收容部113中的位置，从而缩小了第一中间齿轮357与第一调节齿轮355及第二调节齿轮359的中心距。同样地，也调节了第二中间齿轮556与第三调节齿轮555及第四调节齿轮557的中心距。

本发明的机器人臂部件100包括驱动第二机械臂30的第一传动组件35及驱动第三机械臂50的第二传动组件55，其采用中间齿轮传动方式，使得机器人臂部件100传动平稳，刚性大，有效地提高了机器人臂部件100的强度及耐冲击能力。机器人臂部件100还包括用于调节传动间隙的间隙调节组件17。第一传动组件35及第二传动组件55中分别包括第一中间齿轮357及第二中间齿轮556，且第一中间齿轮357及第二中间齿轮556均套设于间隙调节组件17的凸轴173上。当需要调节齿轮传动间隙时，仅需通过调节孔1711及调节件175调整基板171在第一收容腔15内的相对位置，使得凸轴173带动第一中间齿轮357及第二中间齿轮556在沿着垂直于第一调节齿轮355中心点及第二调节齿轮359中心点连线的方向上移动，便可调节第一中间齿轮357与第一调节齿轮355及第二调节齿轮359的中心距大小，同样地，也可调节第二中间齿轮556与第三调节齿轮555及第四调节齿轮557的中心距大小，以调整传动间隙，从而提高机器人臂部件100的定位精度。

可以理解，第五锥齿轮558及第六锥齿轮559可以省略，而将第三调节齿轮555、第二中间齿轮556及第四调节齿轮557改变成为锥齿轮，使得第四调节齿轮557可直接带动第三本体53绕第三轴线C转动即可。

可以理解，第一本体11的外形也可不为近似“Z”形，例如可以将第一收容部111的外径扩大，使得第一本体11的外形为圆筒状；再如可以采用直齿轮替代第一锥齿轮351及第二锥齿轮353，同样采用直齿轮替代第三锥齿轮551及第四锥齿轮553，使得第一本体11的外形为适于替代后的第一传动组件35及第二传动组件55的结构的圆筒状或其他形状。

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，其可用于包括具有第一机械臂10、第二机械臂30及第三机械臂50的三轴、四轴或者五轴机器人中。机器人臂部件100也可增加或减少传动级数，以满足传动比要求。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种机器人臂部件，其包括第一机械臂、第二机械臂及第三机械臂，该第一机械臂及第三机械臂分别与该第二机械臂两端转动连接，其特征在于：该第一机械臂包括第一本体，该第一本体包括第一收容腔；该第二机械臂包括第二本体及驱动该第二本体转动的第一传动组件，第一传动组件包括收容于该第一收容腔且依次啮合的第一调节齿轮、第一中间齿轮及第二调节齿轮，该第二调节齿轮与该第二本体连接，该第二本体包括第二收容腔；该第三机械臂包括第三本体及驱动该第三本体转动的第二传动组件；该第二传动组件包括收容于该第二收容腔且依次啮合的第三调节齿轮、第二中间齿轮及第四调节齿轮；该第四调节齿轮与该第三本体连接；该第一机械臂还包括装设在该第一本体内壁的间隙调节组件，该间隙调节组件包括基板、凸轴及调节件，该基板上开设有调节孔，该凸轴凸伸形成于该基板上，该基板通过该调节件穿过该调节孔与该第一本体连接，该第一中间齿轮及该第二中间齿轮层叠套设于该凸轴上，通过调整该调节件相对该调节孔的相对位置，能够调整该基板相对该第一本体的位置，从而调节该第一中间齿轮与该第一调节齿轮及该第二调节齿轮之间的间隙，以及调节该第二中间齿轮与该第三调节齿轮及该第四调节齿轮之间的间隙。

2.如权利要求1所述的机器人臂部件，其特征在于：该调节孔为腰型孔，该调节孔的长轴方向垂直该第一调节齿轮及该第二调节齿轮的中心连线。

3.如权利要求1所述的机器人臂部件，其特征在于：该调节件穿设于该调节孔并与该第一本体螺合。

4.如权利要求1所述的机器人臂部件，其特征在于：该第一本体为中空壳体，其包括第一收容部及与第一收容部相连接的第二收容部，该第一收容部及该第二收容部形成“Z”型结构，该第一收容腔形成于该第一收容部及该第二收容部内；该第一传动组件收容于该第一收容部及该第二收容部中。

5.如权利要求4所述的机器人臂部件，其特征在于：该第一机械臂还包括第一盖体；该第二收容部于平行于该第一收容部轴线的外侧面上开设有一个开口，该第一盖体盖设于该开口上；该基板固定于该第二收容部相对该开口的内壁上，该凸轴由该基板朝向开口凸伸形成。

6.如权利要求4所述的机器人臂部件，其特征在于：该第一传动组件还包括第一锥齿轮及第二锥齿轮，该第一锥齿轮转动设置于该第一收容部内，该第二锥齿轮与该第一锥齿轮啮合并与该第一调节齿轮固定连接。

7.如权利要求6所述的机器人臂部件，其特征在于：该第二本体包括靠近该第二收容部的第一连接部及在该第一连接部之上弯折形成的第二连接部；该第二调节齿轮与该第一连接部固定连接。

8.如权利要求7所述的机器人臂部件，其特征在于：该第二传动组件还包括第三锥齿轮、第四锥齿轮、第五锥齿轮及第六锥齿轮；该第三锥齿轮转动设置于该第一收容部内，该第四锥齿轮与第三锥齿轮啮合，且其轴部固定插设于该第三调节齿轮中；该第五锥齿轮的轴部固定插设于该第四调节齿轮中，且其齿部收容于该第一连接部内，该第六锥齿轮与该第五锥齿轮啮合，并与该第三本体固定连接。

9.如权利要求8所述的机器人臂部件，其特征在于：该第三本体包括受动部及形成于该受动部末端的安装部，该受动部转动设置于该第二连接部内，该第六锥齿轮固定套设于该受动部远离该安装部的一端；该安装部凸出该第二连接部。

10.如权利要求8所述的机器人臂部件，其特征在于：该第三锥齿轮的轴部转动插设于该第一锥齿轮内，该第四锥齿轮的轴部转动穿设于该第二锥齿轮及该第一调节齿轮并与该第三调节齿轮固定，该第五锥齿轮转动穿设于该第二调节齿轮并与该第四调节齿轮固定。