CN104942582A - 一种工业机器人手腕装配辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业机器人手腕装配辅助装置，包括底座、侧压板、侧压板挂钩、上压环、上压环手柄、弹簧一、侧压板压头、挡圈、支架、导柱、弹簧二、联动杆、托台和横架，侧压板左端与底座的前侧相铰接，支架对称安装在底座上端左右两侧，联动杆垂直贯穿横架中部，上压环上端设有U型架，U型架的中部与联动杆的下端相铰接，导柱对称安装在U型架的左上端、右上端，导柱的上部贯穿横架，上压环手柄左端与联动杆的上端相铰接，上压环手柄的中部与托台的上端相铰接，挡圈与底座的后侧面固连。本发明具有结构设计合理、生产制造成本低和操控方便等优点，能够提高工业机器人手腕装配效率，消除传统装配方法应用过程中造成的零件废品率。

Description

一种工业机器人手腕装配辅助装置

技术领域

本发明涉及工业机器人零部件生产加工技术领域，具体的说是一种工业机器人手腕装配辅助装置。

背景技术

在日益得到广泛应用的工业机器人中，手腕是各个运动关节的最末端的2个运动轴部分，其作用是联接和固定机器人所带的外部负载。目前主流的一些20kg以内负载的小型工业机器人，其手腕结构极其紧凑，大多数采用铸铝外壳、内置圆弧锥齿轮驱动谐波减速器实现传动的方式。手腕灵活性的增强，大大提高了机器人的作业性能。目前在国外机器人四大家族产品系列以及为数不多的国产工业机器人行业中，已经成功解决了如何使手腕能最大限度的满足机器人工作空间的姿态要求，而又使结构紧凑、重量轻、定位精度高、灵活性好、能够适应特殊工作环境的要求。但是，相对于工业机器人的其他运动轴，手腕部分的装配特别是最末端的一个轴的装配对人员的要求更高，对轴承、减速器、圆弧锥齿轮的配合精度要求更高。所以，无论是国外资深品牌工业机器人，还是后起之秀的国产品牌机器人，在手腕装配方面大多采取提高零部件的加工精度和利用熟练装配人员的手感来确保手腕装配后的运行稳定性。即使是采取上述两大关键措施，也不可避免的需要在装配过程中反复调整，不断将驱动带轮及轴承杯组件以及谐波减速器与铸铝壳体拆装，手动转动输入齿轮来判断配合是否达到最理想状态。如此一来，不仅装配效率大大降低，而且螺钉与铸铝壳体的多次拆装又会导致螺纹孔遭到破坏，增加了不良品的数量。所以，为了提高手腕体装配的效率和减少铸铝壳体的废品率，必须采取一些专门的技术改进措施。

以某国产20kg规格6轴工业机器人手腕体为例各大品牌工业机器人结构类似，其最末端的6轴传动机构主要由(1)驱动带轮及轴承杯组件、(2)主动圆锥弧齿轮、(3)从动圆锥弧齿轮、(4)谐波减速器、(5)末端法兰、(6)铸铝壳体部分组成。在传统的手腕装配过程中，先将主动圆弧锥齿轮固定到驱动带轮及轴承杯组件上，将从动圆弧锥齿轮固定到谐波减速器上，再将驱动带轮组件和谐波减速器通过螺钉一般为M3规格固定到铸铝壳体上，通过装配人员手动旋转驱动带轮来感知圆弧齿轮组的配合效果。在此过程中，要不断调整轴承杯、谐波减速器与铸铝壳体之间的垫片，最终达到最理想的传动效果。每一次调整，都要将规格只有M3的螺钉与铸铝壳体拆装一次，每一次都对铸铝壳体的螺纹孔造成磨损直至破坏。每一次调整都要拆装大约12颗螺钉，并且要按照一定的力矩和顺序拧紧，严重影响了装配的效率，对机器人成品的生产率造成影响。

综上所述，小负载谐波减速器结构工业机器人手腕在装配过程中最大的制约条件：根据装配人员的手感，不断调整轴承杯、谐波减速器和铸铝壳体之间的间隙，一方面大大降低了生产装配的效率，另一方面大大提高了零部件的报废率。因此，针对此类部件生产装配，急需开发一种既可以让装配人员快速完成手腕零部件组装后运动效果感知、又能避免对铸铝壳体零件造成磨损破坏的装配辅助装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构设计合理的、生产制造成本低的、操控方便的，能够提高工业机器人手腕装配效率的装置，即一种工业机器人手腕装配辅助装置。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案来实现：

一种工业机器人手腕装配辅助装置，包括底座、侧压板、侧压板挂钩、上压环、上压环手柄、弹簧一、侧压板压头、挡圈、支架、导柱、弹簧二、联动杆、托台和横架，所述侧压板的左端与底座的前侧相铰接，所述底座的上端中部设有容纳凹槽，所述支架对称安装在底座的上端左右两侧，所述横架通过螺钉固定在支架的上端，所述联动杆垂直贯穿横架中部，所述上压环的上端设有U型架，所述U型架的中部与联动杆的下端相铰接，所述导柱对称安装在U型架的左上端、右上端，所述导柱的上部贯穿横架，导柱的轴线与联动杆的轴线平行，所述弹簧二分别空套在导柱上，所述弹簧二的上端与横架相连，所述弹簧二的下端与U型架相连，所述托台位于联动杆的右方，所述托台垂直固定在横架上，所述上压环手柄的左端与联动杆的上端相铰接，所述上压环手柄的中部与托台的上端相铰接，所述侧压板挂钩的一端与底座的右侧上部相铰接，所述侧压板挂钩的另一端与侧压板的右端相配合实现对侧压板的锁紧定位，所述挡圈位于侧压板的正后方，所述挡圈与底座的后侧面固连，所述侧压板压头的前部水平贯穿侧压板，所述弹簧一空套在侧压板压头的中部，所述弹簧一的一端与侧压板的后侧中部相连，所述弹簧一的另一端与侧压板压头的后部相连。先将待装配的工件放入到容纳凹槽内，随后关闭侧压板，使侧压板压头抵在待装配的工件前侧，同时待装配的工件的后侧卡装在挡圈内，之后转动侧压板挂钩，从而对侧压板锁死定位，然后操控上压环手柄，使上压环在导柱、联动杆的导向作用下下移，直至压在待装配的工件的上表面上，即可进行相应的装配操作。

所述侧压板压头的前部设有导轴，所述侧压板压头的后部设有圆形压块，所述导轴水平贯穿侧压板，所述弹簧一空套在导轴上，所述弹簧一的一端与侧压板的后侧中部相连，所述弹簧一的另一端与圆形压块相连。圆形压块可在导轴、侧压板配合下实行前后移动，以抵紧在待装配的工件的表面上。

本发明适用于工业机器人手腕的装配，工业机器人手腕包括驱动带轮及轴承杯组件、主动圆锥弧齿轮、从动圆锥弧齿轮、谐波减速器、末端法兰、铸铝壳体，利用本发明的技术方案，即可快速实现工业机器人手腕的装配操作。

所述底座采用尼龙材料制成，保证了整个专用工装使用轻便，搬运和存放对装配作业现场没有任何影响，从而保证了工业机器人装配制造过程中的稳定和高效。

本发明的有益效果是：本发明具有结构设计合理、生产制造成本低和操控方便等优点，能够提高工业机器人手腕装配效率，同时消除传统装配方法应用过程中造成的零件废品率；摒弃了传统的工业机器人手腕装配过程中的一个冗余环节，即不断将运动配合零部件与壳体用螺钉反复拆装，从而达到最佳配合状态的方式；通过恰当选型的弹簧，实现对谐波减速器、驱动带轮及轴承杯组件的等效预紧，完全避免了螺钉对铸铝壳体的螺纹孔反复拆装造成的磨损和破坏，解决了装配人员反复拧紧、卸除螺钉造成的效率低下和疲劳的问题，装配过程轻松、效率高，所有零件加工工艺简单，成本低廉。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为工业机器人手腕的爆炸结构示意图；

图2为本发明的工作时的立体结构示意图；

图3为本发明的侧压板打开时的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明，对本发明做进一步说明，以方便技术人员理解。

如图1至图3所示，一种工业机器人手腕装配辅助装置，包括底座1、侧压板2、侧压板挂钩3、上压环5、上压环手柄6、弹簧一7、侧压板压头8、挡圈9、支架10、导柱11、弹簧二12、联动杆13、托台14和横架15，所述侧压板2的左端与底座1的前侧相铰接，所述底座1的上端中部设有容纳凹槽1a，所述支架10对称安装在底座1的上端左右两侧，所述横架15通过螺钉固定在支架10的上端，所述联动杆13垂直贯穿横架15中部，所述上压环5的上端设有U型架5a，所述U型架5a的中部与联动杆13的下端相铰接，所述导柱11对称安装在U型架5a的左上端、右上端，所述导柱11的上部贯穿横架15，导柱11的轴线与联动杆13的轴线平行，所述弹簧二12分别空套在导柱11上，所述弹簧二12的上端与横架15相连，所述弹簧二12的下端与U型架5a相连，所述托台14位于联动杆13的右方，所述托台14垂直固定在横架15上，所述上压环手柄6的左端与联动杆13的上端相铰接，所述上压环手柄6的中部与托台14的上端相铰接，所述侧压板挂钩3的一端与底座1的右侧上部相铰接，所述侧压板挂钩3的另一端与侧压板2的右端相配合实现对侧压板2的锁紧定位，所述挡圈9位于侧压板2的正后方，所述挡圈9与底座1的后侧面固连，所述侧压板压头8的前部水平贯穿侧压板2，所述弹簧一7空套在侧压板压头8的中部，所述弹簧一7的一端与侧压板2的后侧中部相连，所述弹簧一7的另一端与侧压板压头8的后部相连。先将待装配的工件放入到容纳凹槽1a内，随后关闭侧压板2，使侧压板压头8抵在待装配的工件前侧，同时待装配的工件的后侧卡装在挡圈9内，之后转动侧压板挂钩3，从而对侧压板2锁死定位，然后操控上压环手柄6，使上压环5在导柱11、联动杆13的导向作用下下移，直至压在待装配的工件的上表面上，即可进行相应的装配操作。

所述侧压板压头8的前部设有导轴8a，所述侧压板压头8的后部设有圆形压块8b，所述导轴8a水平贯穿侧压板2，所述弹簧一7空套在导轴8a上，所述弹簧一7的一端与侧压板2的后侧中部相连，所述弹簧一7的另一端与圆形压块8b相连。圆形压块8b可在导轴8a、侧压板2配合下实行前后移动，以抵紧在待装配的工件的表面上。

如图1所示，本发明适用于工业机器人手腕4的装配，工业机器人手腕4包括驱动带轮及轴承杯组件4a、主动圆锥弧齿轮4b、从动圆锥弧齿轮4c、谐波减速器4d、末端法兰4e、铸铝壳体4f，利用本发明的技术方案，即可快速实现工业机器人手腕4的装配操作。

所述底座1采用尼龙材料制成，保证了整个专用工装使用轻便，搬运和存放对装配作业现场没有任何影响，从而保证了工业机器人装配制造过程中的稳定和高效。

当开始装配工业机器人手腕4的部件时：

第一步：首先将主动圆锥弧齿轮4b、从动圆锥弧齿轮4c分别与驱动带轮及轴承杯组件4a和谐波减速器4d的输入轴进行装配好，再将驱动带轮及轴承杯组件4a、谐波减速器4d、铸铝壳体4f三者组装到一起，但不用螺钉进行固定；

第二步：打开侧压板2，单手压下上压环5，放入预装好的工业机器人手腕4的部件后，放下上压环5，实现对谐波减速器4d的紧固；

第三步：关闭侧压板2，实现铸铝壳体4f与驱动带轮及轴承杯组件4a之间的紧固，开始手动转动驱动带轮，感知动作灵活性和稳定性。

上述步骤中操作整个过程只需要10秒钟左右，而传统装配方法中用螺钉固定整个过程大约需要3分钟左右。

当需要对轴承杯组件或者谐波减速器4d进行垫片调整时：

第一步：抬起侧压板挂钩3，打开侧压板2；

第二步：单手按下上压环手柄6；

第三步：进行垫片调整。

上述步骤中操作整个过程只需要5秒钟左右，而传统装配方法中用螺钉固定整个过程大约需要2分钟左右。

一般经验比较丰富的手腕装配人员，在装配的过程中需要进行3到5次调整，铸铝壳体4f的螺纹孔在螺钉拆装6次以后基本磨损严重并报废。

装配完成后，抬起侧压板挂钩3，打开侧压板2，按下上压环手柄6，将需要调整或者已经配合良好的工业机器人手腕4取出，进行机器人装配的后续作业。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种工业机器人手腕装配辅助装置，包括底座(1)、侧压板(2)、侧压板挂钩(3)、上压环(5)、上压环手柄(6)、弹簧一(7)、侧压板压头(8)、挡圈(9)、支架(10)、导柱(11)、弹簧二(12)、联动杆(13)、托台(14)和横架(15)，其特征在于：所述侧压板(2)的左端与底座(1)的前侧相铰接，所述支架(10)对称安装在底座(1)的上端左右两侧，所述横架(15)通过螺钉固定在支架(10)的上端，所述联动杆(13)垂直贯穿横架(15)中部，所述上压环(5)的上端设有U型架(5a)，所述U型架(5a)的中部与联动杆(13)的下端相铰接，所述导柱(11)对称安装在U型架(5a)的左上端、右上端，所述导柱(11)的上部贯穿横架(15)，导柱(11)的轴线与联动杆(13)的轴线平行，所述弹簧二(12)分别空套在导柱(11)上，所述弹簧二(12)的上端与横架(15)相连，所述弹簧二(12)的下端与U型架(5a)相连，所述托台(14)位于联动杆(13)的右方，所述托台(14)垂直固定在横架(15)上，所述上压环手柄(6)的左端与联动杆(13)的上端相铰接，所述上压环手柄(6)的中部与托台(14)的上端相铰接，所述侧压板挂钩(3)的一端与底座(1)的右侧上部相铰接，所述侧压板挂钩(3)的另一端与侧压板(2)的右端相配合实现对侧压板(2)的锁紧定位，所述挡圈(9)位于侧压板(2)的正后方，所述挡圈(9)与底座(1)的后侧面固连，所述侧压板压头(8)的前部水平贯穿侧压板(2)，所述弹簧一(7)空套在侧压板压头(8)的中部，所述弹簧一(7)的一端与侧压板(2)的后侧中部相连，所述弹簧一(7)的另一端与侧压板压头(8)的后部相连。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人手腕装配辅助装置，其特征在于：所述侧压板压头(8)的前部设有导轴(8a)，所述侧压板压头(8)的后部设有圆形压块(8b)，所述导轴(8a)水平贯穿侧压板(2)，所述弹簧一(7)空套在导轴(8a)上，所述弹簧一(7)的一端与侧压板(2)的后侧中部相连，所述弹簧一(7)的另一端与圆形压块(8b)相连。

3.根据权利要求1所述的一种工业机器人手腕装配辅助装置，其特征在于：所述底座(1)的上端中部设有容纳凹槽(1a)。

4.根据权利要求1所述的一种工业机器人手腕装配辅助装置，其特征在于：所述底座(1)采用尼龙材料制成。