CN105058385A - 一种串联机器人 - Google Patents
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一种串联机器人，包括摆动关节、旋转臂、腕关节、设置在摆动关节上且输出端与旋转臂连接的第一减速器、设置在旋转臂上输出端与腕关节连接的第二减速器、设置在腕关节端部的第三减速器、分别设置在摆动关节上的第一、第二、第三电机，第一电机与第一减速器的输入轴传动连接，第三电机通过沿旋转臂轴向延伸的传动轴与第三减速器的输入轴传动连接，第二电机通过传动套与第二减速器的输入轴传动连接，传动轴从摆动关节延伸至腕关节，传动套可转动地套设在传动轴上并从摆动关节延伸至旋转臂前端部。
Description
技术领域
本发明涉及一种串联机器人。
背景技术
串联机器人，如专利号为ZL201120045692.3公开的一种机械手，包括基座、一端可相对基座水平回转地连接在基座上的第一臂、一端可绕水平轴线转动地枢接在第一臂另一端的第二臂、可绕水平轴线转动地枢接在第二臂另一端的连接关节、连接在第二臂另一端与连接关节之间的连杆机构、一端连接在连接关节上的第三臂、枢接在第三臂另一端上可相对开合的机械爪手、设置在基座上连接驱动第一臂水平回转的第一电机、设置在第一臂上连接驱动第二臂摆动的第二电机、设置在第一臂上通过连杆机构连接驱动连接关节摆动的第三电机、设置在连接关节上连接驱动第三臂绕自身轴线转动的第四电机、以及设置在第三臂上连接驱动机械抓手摆动的第五电机，机械爪手上还会设置第六电机，用于驱动机械爪手绕自身轴线旋转。上述结构的机械手在第三臂和机械爪手上要安装两个电机及其传动部件，增加了机械手前端部的重量，影响机械手的负重能力和运动灵活度。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种串联机器人，该串联机器人可降低前端部重量、提高负重能力和运动灵活度。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：
一种串联机器人，包括摆动关节、可绕第一轴线旋转地连接在摆动关节上的旋转臂、可绕第二轴线旋转地连接在旋转臂前端部的腕关节，第一轴线沿旋转臂的轴向延伸，第一、第二轴线相互垂直，其特征在于：还包括设置在摆动关节上且输出端与旋转臂连接的第一减速器、设置在旋转臂上输出端与腕关节连接的第二减速器、设置在腕关节端部的第三减速器、分别设置在摆动关节上的第一、第二、第三电机，第一电机与第一减速器的输入轴传动连接，第三电机通过沿第一轴线延伸的传动轴与第三减速器的输入轴传动连接，第二电机通过传动套与第二减速器的输入轴传动连接，传动轴从摆动关节延伸至腕关节，传动套可转动地套设在传动轴上并从摆动关节延伸至旋转臂前端部。
进一步的，所述传动轴通过第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、第三锥形齿轮、第四锥形齿轮、第一过渡轴、第二过渡轴与所述第三减速器传动连接，第一锥形齿轮设置在所述传动轴上，第一、第二过渡轴相互平行设置在所述腕关节上，第二锥形齿轮设置在第一过渡轴上并与第一锥形齿轮啮合，第三锥形齿轮设置在第二过渡轴上，第四锥形齿轮设置在所述第三减速器的输入轴上并与第三锥形齿轮啮合，第一、第二过渡轴通过齿轮传动连接。
进一步的，所述第一过渡轴沿所述第二轴线延伸。
进一步的，所述传动轴包括第一轴段和第二轴段，所述第三电机的输出轴通过联轴器与第一轴段一端连接，第二轴段一端通过联轴器与第一轴段另一端连接，第二轴段的另一端设置有所述第一锥形齿轮。
进一步的，所述传动套设置有第五锥形齿轮，所述第二减速器的输入轴上设置有与第五锥形齿轮啮合的第六锥形齿轮。
进一步的，所述传动套包括依次连接的第一连接套、第一支承套、第二连接套和第二支承套，所述第一、第二支承套可转动地支承在所述旋转臂两端内部，所述第二电机输出轴通过皮带和皮带轮连接驱动第一连接套转动，所述第五锥形齿轮设置在第二支承套上。
进一步的，所述第一电机通过转动套与第一电机的输入轴传动连接，转动套可转动地套设在所述传动套上，所述第一电机通过皮带和皮带轮连接驱动转动套转动，第一减速器形成有供传动套和传动轴穿过的轴向让位孔。
进一步的，本发明还包括基座、可旋转地设置在基座上的旋转座和可旋转摆动地连接在旋转座上的摆动臂，所述摆动关节可旋转摆动地设置在摆动臂上，所述旋转座上设置有第四电机和连接第四电机输出轴的第四减速器，第四减速器的输出端通过连杆机构连接驱动所述摆动关节旋转摆动。
进一步的，所述连杆机构包括设置在第四减速器输出端的摆动杆和铰接在摆动杆与所述摆动关节之间的拉杆。
进一步的，还包括设置在基座上驱动旋转座转动的第五电机和设置在旋转座上驱动摆动臂摆动的第六电机。
进一步的，所述第一、第二、第三减速器均为RV减速器。
本发明具有如下有益效果：
将第一、第二、第三电机均安装在摆动关节上，并通过传动轴和传动套将动力传递给腕关节的第三减速器和旋转臂前端的第二减速器，这样就可以降低机器人前端部(旋转臂和腕关节)的重量，从而提高机器人的负重能力和运动灵活度；传动轴沿第一轴线延伸，传动套可转动套设在传动轴上，即传动轴与传动套同轴布置，这样可不影响旋转臂的正常旋转动作，且传动轴和传动套可相互支承，防止传动套和传动轴变形，影响传动精度；传动套具有可转动支承在旋转臂两端内部的第一、第二支承套，这样可保证传动轴和传动套的安装可靠性和传动精度，防止传动套和传动轴变形；传动轴通过锥形齿轮、过渡轴、与第三减速器传动连接，传动套通过锥形齿轮与第二减速器传动连接，这样可简化传动部件、减小传动部件的占用空间，并保证传动精度。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中的A-A向剖视图。
图3为图2的局部放大图，腕关节部分。
图4为图2的局部放大图，摆动关节部分。
具体实施方式
参照图1、图2、图3和图4所示，一种串联机器人，包括基座1、可绕旋转地设置在基座1上的旋转座2、可旋转摆动地连接在旋转座2上的摆动臂3、可旋转摆动地设置在摆动臂3上的摆动关节4、可绕第一轴线旋转地连接在摆动关节4上的旋转臂5、可绕第二轴线旋转地连接在旋转臂5前端部的腕关节6、设置在摆动关节4上且输出端与旋转臂5连接的第一减速器71、设置在旋转臂5前端且输出端与腕关节6连接的第二减速器81、设置在腕关节6端部的第三减速器91、分别设置在摆动关节4上的第一、第二、第三电机7、8、9，第一轴线沿旋转臂5的轴向延伸，第一、第二轴线相互垂直，第一、第二、第三减速器71、81、91均为RV减速器。
旋转座2上设置有第四电机和连接第四电机输出轴的第四减速器，第四减速器的输出端通过连杆机构连接驱动摆动关节4旋转摆动；连杆机构包括设置在第四减速器输出端的摆动杆32和铰接在摆动杆32与摆动关节4之间的拉杆31.
第一电机7通过转动套74与第一减速器71的输入轴传动连接，第三电机9通过沿第一轴线延伸的传动轴与第三减速器91的输入轴传动连接，第二电机8通过传动套与第二减速器81的输入轴传动连接，传动轴从摆动关节4延伸至腕关节6，传动套可转动地套设在传动轴上并从摆动关节4延伸至旋转臂5前端部。
传动套包括依次连接的第一连接套821、第一支承套822、第二连接套823和第二支承套824，传动轴包括第一轴段921和第二轴段922。
转动套74通过轴承可转动地套设在第一连接套821上，第一电机7通过皮带73和皮带轮72连接驱动转动套74转动，第一减速器71形成有供第一连接套821和第一轴段921穿过的轴向让位孔。
第三电机9的输出轴通过联轴器924与第一轴段921一端连接，第二轴段922一端通过联轴器923与第一轴段921另一端连接，第二轴段922的另一端通过第一锥形齿轮941、第二锥形齿轮942、第三锥形齿轮932、第四锥形齿轮931、第一过渡轴951、第二过渡轴952与第三减速器91的输入轴传动连接，第一锥形齿轮941设置在第二轴段922的另一端，第一、第二过渡轴951、952相互平行设置在腕关节6上，第二锥形齿轮942设置在第一过渡轴951上并与第一锥形齿轮941啮合，第三锥形齿轮932设置在第二过渡轴952上，第四锥形齿轮931设置在第三减速器91的输入轴上并与第三锥形齿轮932啮合，第一、第二过渡轴951、952通过齿轮961、962传动连接；第一过渡轴951沿第二轴线延伸。
传动套的第一、第二支承套822、824分别通过轴承可转动地支承在旋转臂5两端内部，第二支承套824设置有第五锥形齿轮85，第二减速器82的输入轴上设置有与第五锥形齿轮85啮合的第六锥形齿轮86，第二电机8输出轴通过皮带84和皮带轮83连接驱动第一连接套822转动。
具体工作方式为：第一电机7通过皮带73、皮带轮82和转动套74连接驱动第一减速器71的输入轴转动，使第一减速器71的输出端转动，从而带动安装在第一减速器71输出端的旋转臂5绕第一轴线转动；第二电机8通过皮带84、皮带轮83、传动套和第五锥形齿轮85、第六锥形齿轮86连接驱动第二减速器81的输入轴转动，使第二减速器81的输出转动，从而带动安装在第二减速器81输出端的腕关节6旋转摆动；第三电机9通过传动轴、第一锥形齿轮941、第二锥形齿轮942、第三锥形齿轮932、第四锥形齿轮931、第一过渡轴951、第二过渡轴952连接驱动第三减速器91的输入轴转动，带动安装在第三减速器91输出端的夹具转动。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种串联机器人，包括摆动关节、可绕第一轴线旋转地连接在摆动关节上的旋转臂、可绕第二轴线旋转地连接在旋转臂前端部的腕关节，第一轴线沿旋转臂的轴向延伸，第一、第二轴线相互垂直，其特征在于：还包括设置在摆动关节上且输出端与旋转臂连接的第一减速器、设置在旋转臂上输出端与腕关节连接的第二减速器、设置在腕关节端部的第三减速器、分别设置在摆动关节上的第一、第二、第三电机，第一电机与第一减速器的输入轴传动连接，第三电机通过沿第一轴线延伸的传动轴与第三减速器的输入轴传动连接，第二电机通过传动套与第二减速器的输入轴传动连接，传动轴从摆动关节延伸至腕关节，传动套可转动地套设在传动轴上并从摆动关节延伸至旋转臂前端部。
2.根据权利要求1所述的一种串联机器人，其特征在于：所述传动轴通过第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、第三锥形齿轮、第四锥形齿轮、第一过渡轴、第二过渡轴与所述第三减速器传动连接，第一锥形齿轮设置在所述传动轴上，第一、第二过渡轴相互平行设置在所述腕关节上，第二锥形齿轮设置在第一过渡轴上并与第一锥形齿轮啮合，第三锥形齿轮设置在第二过渡轴上，第四锥形齿轮设置在所述第三减速器的输入轴上并与第三锥形齿轮啮合，第一、第二过渡轴通过齿轮传动连接。
3.根据权利要求2所述的一种串联机器人，其特征在于：所述第一过渡轴沿所述第二轴线延伸。
4.根据权利要求2所述的一种串联机器人，其特征在于：所述传动轴包括第一轴段和第二轴段，所述第三电机的输出轴通过联轴器与第一轴段一端连接，第二轴段一端通过联轴器与第一轴段另一端连接，第二轴段的另一端设置有所述第一锥形齿轮。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种串联机器人，其特征在于：所述传动套设置有第五锥形齿轮，所述第二减速器的输入轴上设置有与第五锥形齿轮啮合的第六锥形齿轮。
6.根据权利要求5所述的一种串联机器人，其特征在于：所述传动套包括依次连接的第一连接套、第一支承套、第二连接套和第二支承套，所述第一、第二支承套可转动地支承在所述旋转臂两端内部，所述第二电机输出轴通过皮带和皮带轮连接驱动第一连接套转动，所述第五锥形齿轮设置在第二支承套上。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种串联机器人，其特征在于：所述第一电机通过转动套与第一电机的输入轴传动连接，转动套可转动地套设在所述传动套上，所述第一电机通过皮带和皮带轮连接驱动转动套转动，第一减速器形成有供传动套和传动轴穿过的轴向让位孔。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种串联机器人，其特征在于：还包括基座、可旋转地设置在基座上的旋转座和可旋转摆动地连接在旋转座上的摆动臂，所述摆动关节可旋转摆动地设置在摆动臂上，所述旋转座上设置有第四电机和连接第四电机输出轴的第四减速器，第四减速器的输出端通过连杆机构连接驱动所述摆动关节旋转摆动。
9.根据权利要求8所述的一种串联机器人，其特征在于：还包括设置在基座上驱动旋转座转动的第五电机和设置在旋转座上驱动摆动臂摆动的第六电机。
10.根据权利要求1或2或3或4所述的一种串联机器人，其特征在于：所述第一、第二、第三减速器均为RV减速器。
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