CN104325465A - 一种工业机器人腕部结构及安装方法 - Google Patents

Abstract

一种工业机器人腕部结构及安装方法，结构包括五轴传动部分、六轴传动部分；其特征是，五轴伺服电机外壳通过五轴连接盘与五轴减速机外壳固定相连，五轴减速机外壳与五轴壳体固定连接；五轴伺服电机通过五轴减速机驱动五轴主动臂的右端，该主动臂位于五轴壳体外，五轴主动臂左端与六轴壳体相连，五轴从动臂左端也连六轴壳体，五轴从动臂右端通过滚动轴承连接在五轴壳体上；五轴减速机、五轴连接盘、五轴伺服电机的前部均位于五轴壳体内；六轴壳体左端固装六轴连接盘，该连接盘右端与六轴伺服电机外壳固连，左端与六轴减速机外壳固连；六轴伺服电机的输出轴与六轴减速机的输入端相连。该结构传动链短，传动精度高，结构尺寸小，安装维护方便。

Description

一种工业机器人腕部结构及安装方法

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种工业机器人腕部结构及安装方法。

背景技术

传统的工业机器人腕部包括五轴传动和六轴传动部分，其腕部结构主要有两种：

一种是五轴电机和减速机在腕部，五轴电机直连五轴减速机，五轴减速机输出端通过同步带传动带动六轴部分摆动，同步带传动结构尺寸大，同步带传动还需要采取张紧措施，整个腕部结构复杂，传动精度降低；而且安装不简便；

另一种是五轴电机放在小臂的后端，五轴动力传动到六轴部分摆动需要采用五轴减速机、中间传动轴、锥齿轮传动和支承轴承，才能带动六轴部分摆动，整个机器人传动结构复杂，机器人重量增大，润滑、安装维修困难。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种工业机器人腕部结构及安装方法，该工业机器人腕部结构简单，五轴电机和减速机直接驱动六轴部分摆动，传动链短，传动精度高，结构尺寸小，制造成本低，安装维护方便。

本发明提供的一种工业机器人腕部结构，包括五轴传动部分、六轴传动部分；其特征是，

所述五轴传动部分包括五轴伺服电机、五轴减速机、五轴壳体、五轴连接盘、五轴主动臂、五轴从动臂、滚动轴承、轴承盖板；

所述六轴传动部分包括六轴伺服电机、六轴减速机、六轴壳体、六轴连接盘、六轴电机盖板；

所述五轴伺服电机的外壳端面通过所述五轴连接盘与五轴减速机的外壳固定相连，五轴减速机的外壳与所述的五轴壳体固定连接；五轴伺服电机的输出轴与五轴减速机的输入端连接，五轴减速机的输出端与五轴主动臂的右端固定连接，五轴主动臂位于五轴壳体外侧，五轴主动臂的左端与六轴壳体相连，五轴从动臂与五轴主动臂平行设置且也位于五轴壳体的外侧，五轴从动臂的左端也与六轴壳体相连，五轴从动臂的右端前侧面设置有套筒部分，该套筒部分通过滚动轴承连接在五轴壳体上；滚动轴承的前端面通过五轴壳体上的台阶定位，滚动轴承的后端面通过轴承盖板压紧；轴承盖板通过螺钉固定连接在五轴壳体上；所述五轴减速机、五轴连接盘、五轴伺服电机的前部均位于五轴壳体内；

所述六轴壳体左端固定有六轴连接盘，六轴伺服电机的外壳与六轴连接盘的右端固定相连，六轴减速机外壳与六轴连接盘的左端固定相连；六轴伺服电机的输出轴与六轴减速机的输入端相连，六轴减速机的输出端为与机器人末端夹持器相连的动力输入端；所述六轴伺服电机的左部位于六轴壳体内，六轴伺服电机的右部位于五轴主动臂、五轴从动臂之间。

作为该种工业机器人腕部结构的进一步的技术方案：所述五轴从动臂上设有第一大孔，第一大孔的位置与五轴伺服电机的端面相对应；所述五轴壳体的右端面设置第二大孔。

更进一步的：所述五轴从动臂上绕第一大孔圆周分布的设有若干个螺纹孔；所述五轴壳体右端面绕第二大孔圆周分布设置若干个螺纹孔。

更进一步的：所述第一大孔周围的螺纹孔为螺纹通孔，所述第二大孔周围的螺纹孔为螺纹通孔。

进一步的：所述六轴壳体的右端夹持在五轴主动臂、五轴从动臂之间。

进一步的：所述五轴壳体的右端设置第三大孔，且为通孔；该第三大孔的位置与六轴伺服电机的右端面相对应且大小为六轴伺服电机的右端面可穿过。

本发明还提供了基于上述工业机器人腕部结构的安装方法，包括如下步骤：

在五轴壳体的前端，内表面上安装五轴减速机；在五轴减速机的后方安装五轴连接盘，并通过螺栓将五轴减速机和五轴连接盘螺纹固定在五轴壳体上；然后用螺栓将五轴伺服电机固定在五轴连接盘上；

在五轴壳体的后端，将滚动轴承安装在五轴壳体的内孔中，滚动轴承的前端面被五轴壳体上的台阶定位，用螺栓将轴承盖板与五轴壳体固定连接，轴承盖板压紧滚动轴承；

将五轴主动臂设置在五轴壳体的外部；且五轴主动臂的右端与五轴减速机的输出端相连；

将六轴伺服电机螺栓固定在六轴连接盘上并位于六轴连接盘的右侧；然后用螺栓将六轴减速机、六轴连接盘固定在六轴壳体上，六轴减速机位于六轴连接盘的左侧；六轴壳体的右端与五轴主动臂的左端螺栓固定连接；

五轴从动臂的右端的套筒部分装入到滚动轴承的内圈；五轴从动臂的左端用螺栓固定在六轴壳体上。

本发明的有益效果是：该种工业机器人腕部结构，五轴主动臂通过五轴减速机输出端带动其摆动，通过六轴外壳分别与五轴主动臂和五轴从动臂的连接，五轴从动臂被带动摆动，五轴从动臂的另一端通过滚动轴承固定在五轴外壳上，六轴壳体为双边承载，传动精度高，承载能力强，整个腕部结构简单，横向结构尺寸和纵向结构尺寸小，重量轻，且安装简便，维护也方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1为本发明中工业机器人腕部结构实施例的结构示意图；

图2为本发明图1的剖面俯视图；

图3为本发明图1的左向视图；

图4为本发明图2的A向视图；

图5为本发明图2的B向视图。

图1～图5中：

1五轴壳体，2五轴主动臂，8五轴从动臂，81套筒部分，82第一大孔，83螺纹孔，9滚动轴承，10五轴伺服电机，11轴承盖板，12五轴连接盘，13五轴减速机，14五轴壳体的右端面，141第二大孔，142螺纹孔，

3六轴电机盖板，4六轴壳体，5六轴连接盘，6六轴减速机，7六轴伺服电机，15六轴减速机的输出端面，16第三大孔。

具体实施方式

如图1-5所示，该工业机器人腕部结构，包括五轴传动部分、六轴传动部分。特别之处是：

所述五轴传动部分包括五轴伺服电机10、五轴减速机13、五轴壳体1、五轴连接盘12、五轴主动臂2、五轴从动臂8、滚动轴承9、轴承盖板11。

所述六轴传动部分包括六轴伺服电机7、六轴减速机6、六轴壳体4、六轴连接盘5、六轴电机盖板3。

五轴伺服电机10的外壳端面通过五轴连接盘12与五轴减速机13的外壳固定相连，五轴减速机13的外壳与五轴壳体1固定连接。五轴伺服电机10的输出轴与五轴减速机13的输入端连接，五轴减速机13的输出端与五轴主动臂2的右端固定连接。该五轴减速机13的输出端设置为端面输出方式，即通过五轴减速机的输出端面输出动力，五轴主动臂的右端与五轴减速机的输出端面直接相连接，连接方式可以是螺栓连接。

五轴主动臂2位于五轴壳体1外侧，五轴主动臂2的左端与六轴壳体4相连，五轴从动臂8与五轴主动臂2平行设置且也位于五轴壳体1的外侧，五轴从动臂8的左端也与六轴壳体4相连，五轴从动臂8的右端前侧面设置有套筒部分81，该套筒部分81通过滚动轴承9连接在五轴壳体1上。滚动轴承9的前端面通过五轴壳体1上的台阶定位，滚动轴承9的后端面通过轴承盖板11压紧；轴承盖板11通过螺钉固定连接在五轴壳体1上。所述五轴减速机13、五轴连接盘12、五轴伺服电机10的前部均位于五轴壳体1内。

六轴壳体4左端固定有六轴连接盘5，六轴伺服电机7的外壳与六轴连接盘5的右端固定相连，六轴减速机6外壳与六轴连接盘5的左端固定相连；六轴伺服电机7的输出轴与六轴减速机6的输入端相连，六轴减速机6的输出端为与机器人末端夹持器相连的动力输入端。六轴减速机6也是采用端面输出方式，利用六轴减速机的输出端面15输出动力。

六轴伺服电机7的左部位于六轴壳体4内，六轴伺服电机7的右部位于五轴主动臂2、五轴从动臂8之间。

该工业机器人腕部结构的进一步的技术：其五轴从动臂8上设有第一大孔82，第一大孔82的位置与五轴伺服电机10的端面相对应，五轴伺服电机的后端伸出该第一大孔；所述五轴壳体的右端面14设置第二大孔141。大孔是用来穿五轴伺服电机和六轴伺服电机的电线，走线方便，易于安装和维护。

更进一步的：所述五轴从动臂8上，绕第一大孔82圆周分布的设有若干个螺纹孔83，螺纹孔的设置方便配装端盖；所述五轴壳体的右端面14绕第二大孔141圆周分布设置若干个螺纹孔142，螺纹孔是用作与小臂连接。

更进一步的：所述第一大孔周围的螺纹孔83为螺纹通孔，螺纹通孔的设置可以使配装的端盖安装更牢固可靠。所述第二大孔周围的螺纹孔142为螺纹通孔，螺纹通孔可以使得与小臂连接更牢固可靠。

进一步的：所述六轴壳体4的右端夹持在五轴主动臂2、五轴从动臂8之间。这样六轴壳体4为双边承载，传动精度高，承载能力强。

进一步的：所述五轴壳体1的左端设置第三大孔16，且为通孔；该第三大孔16的位置与六轴伺服电机7的右端面相对应，且第三大孔16的大小为六轴伺服电机7的右端面可穿过。这样六轴伺服电机的电线可以穿过，并且为进一步精简结构及体积提供基础。

基于上述工业机器人腕部结构的安装方法，包括如下步骤：

在五轴壳体1的前端，内表面上安装五轴减速机13；在五轴减速机13的后方安装五轴连接盘12，并通过螺栓将五轴减速机13和五轴连接盘12螺纹固定在五轴壳体1上；然后用螺栓将五轴伺服电机10固定在五轴连接盘12上；

在五轴壳体1的后端，将滚动轴承9安装在五轴壳体1的内孔中，滚动轴承9的前端面被五轴壳体1上的台阶定位，用螺栓将轴承盖板11与五轴壳体1固定连接，轴承盖板11压紧滚动轴承9；

将五轴主动臂2设置在五轴壳体1的外部；且五轴主动臂2的右端与五轴减速机13的输出端相连；

将六轴伺服电机7螺栓固定在六轴连接盘5上并位于六轴连接盘5的右侧；然后用螺栓将六轴减速机6、六轴连接盘5固定在六轴壳体4上，六轴减速机6位于六轴连接盘5的左侧；六轴壳体的右端与五轴主动臂的左端螺栓固定连接；

五轴从动臂8的右端的套筒部分装入到滚动轴承9的内圈；五轴从动臂的左端用螺栓固定在六轴壳体4上。

上述安装非常简便，提高了装配效率，也方便了检修操作。

该工业机器人腕部结构工作时，五轴伺服电机10将动力传输至五轴减速机13，五轴减速机13降速后驱动五轴主动臂2摆动，五轴主动臂2带动六轴壳体4及整套六轴传动部分一起做摆动，同时五轴从动臂8也因为与六轴壳体4固定连接从而也随之摆动，滚动轴承9可以使五轴从动臂8与五轴壳体1之间相对运动。六轴伺服电机7将动力传输至六轴减速机6，六轴减速机6降速后通过其输出端(也是端面输出方式)输出动力，带动机器人末端夹持器转动。实现了机器人腕部动作。

Claims (7)

1.一种工业机器人腕部结构，包括五轴传动部分、六轴传动部分；其特征是，

所述五轴传动部分包括五轴伺服电机、五轴减速机、五轴壳体、五轴连接盘、五轴主动臂、五轴从动臂、滚动轴承、轴承盖板；

所述六轴传动部分包括六轴伺服电机、六轴减速机、六轴壳体、六轴连接盘、六轴电机盖板；

所述五轴伺服电机的外壳端面通过所述五轴连接盘与五轴减速机的外壳固定相连，五轴减速机的外壳与所述的五轴壳体固定连接；五轴伺服电机的输出轴与五轴减速机的输入端连接，五轴减速机的输出端与五轴主动臂的右端固定连接，五轴主动臂位于五轴壳体外侧，五轴主动臂的左端与六轴壳体相连，五轴从动臂与五轴主动臂平行设置且也位于五轴壳体的外侧，五轴从动臂的左端也与六轴壳体相连，五轴从动臂的右端前侧面设置有套筒部分，该套筒部分通过滚动轴承连接在五轴壳体上；滚动轴承的前端面通过五轴壳体上的台阶定位，滚动轴承的后端面通过轴承盖板压紧；轴承盖板通过螺钉固定连接在五轴壳体上；所述五轴减速机、五轴连接盘、五轴伺服电机的前部均位于五轴壳体内；

所述六轴壳体左端固定有六轴连接盘，六轴伺服电机的外壳与六轴连接盘的右端固定相连，六轴减速机外壳与六轴连接盘的左端固定相连；六轴伺服电机的输出轴与六轴减速机的输入端相连，六轴减速机的输出端为与机器人末端夹持器相连的动力输入端；所述六轴伺服电机的左部位于六轴壳体内，六轴伺服电机的右部位于五轴主动臂、五轴从动臂之间。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人腕部结构，其特征是：所述五轴从动臂上设有第一大孔，第一大孔的位置与五轴伺服电机的端面相对应；所述五轴壳体的右端面设置第二大孔。

3.根据权利要求2所述的一种工业机器人腕部结构，其特征是：所述五轴从动臂上绕第一大孔圆周分布的设有若干个螺纹孔；所述五轴壳体右端面绕第二大孔圆周分布设置若干个螺纹孔。

4.根据权利要求3所述的一种工业机器人腕部结构，其特征是：所述第一大孔周围的螺纹孔为螺纹通孔，所述第二大孔周围的螺纹孔为螺纹通孔。

5.根据权利要求1所述的一种工业机器人腕部结构，其特征是：所述六轴壳体的右端夹持在五轴主动臂、五轴从动臂之间。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种工业机器人腕部结构，其特征是：所述五轴壳体的右端设置第三大孔，且为通孔；该第三大孔的位置与六轴伺服电机的右端面相对应且大小为六轴伺服电机的右端面可穿过。

7.基于权利要求1所述的一种工业机器人腕部结构的安装方法，其特征是：包括如下步骤：

在五轴壳体的前端，内表面上安装五轴减速机；在五轴减速机的后方安装五轴连接盘，并通过螺栓将五轴减速机和五轴连接盘螺纹固定在五轴壳体上；然后用螺栓将五轴伺服电机固定在五轴连接盘上；

在五轴壳体的后端，将滚动轴承安装在五轴壳体的内孔中，滚动轴承的前端面被五轴壳体上的台阶定位，用螺栓将轴承盖板与五轴壳体固定连接，轴承盖板压紧滚动轴承；

将五轴主动臂设置在五轴壳体的外部；且五轴主动臂的右端与五轴减速机的输出端相连；

将六轴伺服电机螺栓固定在六轴连接盘上并位于六轴连接盘的右侧；然后用螺栓将六轴减速机、六轴连接盘固定在六轴壳体上，六轴减速机位于六轴连接盘的左侧；六轴壳体的右端与五轴主动臂的左端螺栓固定连接；

五轴从动臂的右端的套筒部分装入到滚动轴承的内圈；五轴从动臂的左端用螺栓固定在六轴壳体上。