CN105150240A - 一种机器人用带轮结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人用带轮结构，属于机械手技术领域。它解决了现有机器人用带轮结构不适合机器人使用等技术问题。机器人包括连接机械臂的关节，本机器人用带轮结构包括与驱动转轴连接的主动带轮、与从动转轴连接的从动带轮以及设置在主动带轮和被动带轮之间的齿形皮带，主动带轮和从动带轮均设置在关节内且主动带轮和从动带轮之间间距固定，关节内位于主动带轮和从动带轮之间还设有具有轮齿的辅助带轮，辅助带轮位于齿形皮带的内侧，辅助带轮能与齿形皮带其中一侧啮合并使得齿形皮带保持张紧。本发明具有能保证齿形皮带保持合适的张紧度，提高传动的稳定性的优点。

Description

一种机器人用带轮结构

技术领域

本发明属于机械手技术领域，涉及一种机器人用带轮结构。

背景技术

随着工业的自动化发展，工业机器人的应用越来越普遍，而随着使用环境的复杂化，机器人的机械臂的自由度也越来越高，目前一般机械臂都有六自由度，机械臂的自由度通过电机或者马达来控制，随着机械臂自由度的提高，位于末端的腕部一般为执行段，其节结构相对需要细小才能完成加工，因此很难降电机或者马达直接安装到关节处，目前均通过皮带传动的方式来实现末端机械臂的控制。

皮带传动就需要考虑到皮带的张紧问题，目前皮带张紧主要有两种方式：一种是通过中心距调整张紧，例如中国专利文献公开的一种关节机器人前臂同步带传动张紧调节机构【授权公告号CN204322101U】，局限于电机与带轮同轴的结构，由于一个带轮与电机同轴，只需要通过齿形皮带传动，而没有别的传动关系，因此此带轮轴的位置在结构可以不固定，可以设计成左右浮动，此结构可以通过调整电机与带轮的轴安装位置，通过中心距外扩来张紧皮带。但如前所述，此张紧方法局限于电机与带轮同轴的结构，当两个带轮两侧均有传动结构输入输出的时候，带轮在结构上的位置是固定的，则无法通过安装位置调整来张紧。

另一种为通过增加滚轮张紧，通过一个可以自由转动的滚轮压在皮带外侧来张紧，此结构下滚轮外圈和皮带外圈是通过摩擦力来传递，而机器人的运动是来回反复运动，而皮带张紧力不易过紧，过紧反而影响皮带寿命容易断，因此可传递的摩擦力有限，滚轮靠摩擦力传递总是会出现轻微滑动导致皮带磨损。介于以上原因，这种结构机器人上很少使用，只是发动机有类似的结构，机器人上当电机不是直连的时候，一般就不采用带轮传递结构。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种机器人用带轮结构，本发明解决的技术问题是提供适用于机器人使用的带轮结构。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种机器人用带轮结构，机器人包括连接机械臂的关节，其特征在于，本带轮结构包括与驱动转轴连接的主动带轮、与从动转轴连接的从动带轮以及设置在主动带轮和被动带轮之间的齿形皮带，所述主动带轮和从动带轮均设置在关节内且主动带轮和从动带轮之间间距固定，所述关节内位于主动带轮和从动带轮之间还设有具有轮齿的辅助带轮，所述辅助带轮位于齿形皮带的内侧，所述辅助带轮能与齿形皮带其中一侧啮合并使得齿形皮带保持张紧。

齿形皮带套在主动带轮、从动带轮以及辅助带轮之间，电机与驱动转轴连接，从而带动主动带轮转动，再通过齿形皮带带动从动带轮转动，进而带动了从动转轴转动；由于主动带轮和从动带轮之间间距固定，因此避开了电机安装形式的局限，使得本带轮结构适用性更广；在齿形皮带转动时辅助带轮也随齿形皮带转动，由于辅助带轮和齿形皮带是齿啮合的，也就不需要过分的张紧齿形皮带以达到辅助带轮和齿形皮带同步转动的目的，因此能保证齿形皮带保持合适的张紧度，提高传动的稳定性；同时在齿形皮带来回快速转动时辅助带轮能始终随着转动，而不会出现打滑的情况，因此不会对齿形皮带造成磨损，保证了齿形皮带的使用寿命；由于辅助带轮是位于齿形皮带内侧的，相对于位于外侧的张紧轮，其安装结构更紧凑，因此能将关节做的更小，使得机器人结构更紧凑。

在上述的机器人用带轮结构中，所述关节内位于主动带轮和从动带轮之间设有调节座，所述调节座上具有长条形的调节孔，所述关节上具有固定孔，所述调节座通过螺栓穿过调节孔和固定孔可调定位在关节上，所述辅助带轮设置在调节座上且辅助带轮能沿其轴心线自由转动。调节座的位置为可调的，因此根据实际使用齿形皮带的型号来调节调节座的位置，使得辅助带轮的位置将齿形皮带适度张紧，提高适用性，也提高了齿形皮带传动的稳定性。

在上述的机器人用带轮结构中，所述固定孔具有至少两个，所述固定孔呈直线排列，所述固定孔之间的连线与主动带轮的轴心线和从动带轮的轴心线之间的连线垂直，所述调节孔能与至少两个固定孔对齐。两个固定孔能保证螺栓能牢固的将调节座固定在关节上，同时固定孔的位置使得调节座上的辅助带轮始终能与齿形皮带一侧的同一位置向抵靠，使得齿形皮带在固定位置向外张紧，提高了齿形皮带传动的稳定性。

在上述的机器人用带轮结构中，所述固定孔之间的连线与主动带轮的轴心线和从动带轮的轴心线之间连线的中点相交。该结构使得调节座上的辅助带轮始终能与齿形皮带一侧的中部抵靠，也就是齿形皮带一侧的中部向外张紧，位于辅助带轮两侧的齿形皮带长度相同，从而在高速转动时齿形皮带能更稳定的运行，提高了齿形皮带传动的稳定性。

在上述的机器人用带轮结构中，所述辅助带轮套在轴承的外圈上并与轴承的外圈固定，所述调节座上具有定位凸台，所述定位凸台上开有具有内螺纹的安装孔，所述轴承的内圈穿设有螺钉，螺钉的螺帽与轴承内圈的一端抵靠，螺钉的另一端与安装孔固定使得轴承的内圈抵靠在定位凸台的台面上。定位凸台增加了固定孔的长度，也就增加了螺钉与固定孔螺纹连接的长度，提高辅助带轮的固定强度；通过轴承使得辅助带轮能自由转动，也就能随着齿形皮带转动，而不会出现打滑的情况，因此不会对齿形皮带造成磨损，保证了齿形皮带的使用寿命。

在上述的机器人用带轮结构中，所述辅助带轮的内孔一端孔壁上开有定位台阶，所述轴承的外圈位于定位台阶内且与定位台阶紧配合，所述轴承的外圈一端端面与定位台阶底面抵靠。该结构使得轴承能与辅助带轮牢固的连接，在齿形皮带往复转动时能保证与齿形皮带同步转动，而不会出现打滑的情况，因此不会对齿形皮带造成磨损，保证了齿形皮带的使用寿命。

在上述的机器人用带轮结构中，所述定位凸台位于调节孔的一端，所述固定孔的轴心线与调节孔的轴心线共面。调节座上的辅助带轮将齿形皮带张紧后会受到反作用力，该结构使得受到的反作用力作用方向与调节孔的轴心线共面，直接作用在螺栓上，因此能使得调节座更稳定的定位在关节上；同时辅助带轮始终能与齿形皮带一侧的中部抵靠，也就是齿形皮带一侧的中部向外张紧，位于辅助带轮两侧的齿形皮带长度相同，从而在高速转动时齿形皮带能更稳定的运行，提高了齿形皮带传动的稳定性。

与现有技术相比，本机器人用带轮结构由于主动带轮和从动带轮之间间距固定，因此避开了电机安装形式的局限，使得本带轮结构适用性更广；辅助带轮的安装位置使得关节能做的更小，使得机器人结构更紧凑；辅助带轮与齿形皮带的连接方式能保证齿形皮带保持合适的张紧度，提高传动的稳定性，同时不会对齿形皮带造成磨损，保证了齿形皮带的使用寿命的优点。

附图说明

图1是本机器人用带轮结构的立体结构示意图。

图2是本机器人用带轮结构的正视结构示意图。

图3是辅助带轮的剖视结构示意图。

图中，1、关节；11、固定孔；2、主动带轮；21、驱动转轴；3、从动带轮；31、从动转轴；4、齿形皮带；5、辅助带轮；51、轮齿；52、定位台阶；6、调节座；61、调节孔；62、螺栓；63、定位凸台；64、安装孔；7、轴承；71、螺钉。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本实施例如图1至图3所示，机器人包括连接机械臂的关节1，本机器人用带轮结构包括与驱动转轴21连接的主动带轮2、与从动转轴31连接的从动带轮3以及设置在主动带轮2和被动带轮之间的齿形皮带4，主动带轮2和从动带轮3均设置在关节1内且主动带轮2和从动带轮3之间间距固定，关节1内位于主动带轮2和从动带轮3之间还设有具有轮齿51的辅助带轮5，辅助带轮5位于齿形皮带4的内侧，辅助带轮5能与齿形皮带4其中一侧啮合并使得齿形皮带4保持张紧。

关节1内位于主动带轮2和从动带轮3之间设有调节座6，调节座6上具有长条形的调节孔61，关节1上具有至少两个固定孔11，固定孔11呈直线排列，固定孔11之间的连线与主动带轮2的轴心线和从动带轮3的轴心线之间的连线垂直，固定孔11之间的连线与主动带轮2的轴心线和从动带轮3的轴心线之间连线的中点相交，调节孔61能与至少两个固定孔11对齐。本实施例中固定孔11具有两个，调节座6通过螺栓62穿过调节孔61和两个固定孔11可调定位在关节1上，辅助带轮5设置在调节座6上且辅助带轮5能沿其轴心线自由转动。

辅助带轮5套在轴承7的外圈上并与轴承7的外圈固定，调节座6上具有定位凸台63，定位凸台63上开有具有内螺纹的安装孔64，轴承7的内圈穿设有螺钉71，螺钉71的螺帽与轴承7内圈的一端抵靠，螺钉71的另一端与安装孔64固定使得轴承7的内圈抵靠在定位凸台63的台面上。辅助带轮5的内孔一端孔壁上开有定位台阶52，轴承7的外圈位于定位台阶52内且与定位台阶52紧配合，轴承7的外圈一端端面与定位台阶52底面抵靠。定位凸台63位于调节孔61的一端，固定孔11的轴心线与调节孔61的轴心线共面。

齿形皮带4套在主动带轮2、从动带轮3以及辅助带轮5之间，电机与驱动转轴21连接，从而带动主动带轮2转动，再通过齿形皮带4带动从动带轮3转动，进而带动了从动转轴31转动；由于主动带轮2和从动带轮3之间间距固定，因此避开了电机安装形式的局限，使得本带轮结构适用性更广；在齿形皮带4转动时辅助带轮5也随齿形皮带4转动，由于辅助带轮5和齿形皮带4是齿啮合的，也就不需要过分的张紧齿形皮带4以达到辅助带轮5和齿形皮带4同步转动的目的，因此能保证齿形皮带4保持合适的张紧度，提高传动的稳定性；同时在齿形皮带4来回快速转动时辅助带轮5能始终随着转动，而不会出现打滑的情况，因此不会对齿形皮带4造成磨损，保证了齿形皮带4的使用寿命；由于辅助带轮5是位于齿形皮带4内侧的，相对于位于外侧的张紧轮，其安装结构更紧凑，因此能将关节1做的更小，使得机器人结构更紧凑。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种机器人用带轮结构，机器人包括连接机械臂的关节(1)，其特征在于，本带轮结构包括与驱动转轴(21)连接的主动带轮(2)、与从动转轴(31)连接的从动带轮(3)以及设置在主动带轮(2)和被动带轮之间的齿形皮带(4)，所述主动带轮(2)和从动带轮(3)均设置在关节(1)内且主动带轮(2)和从动带轮(3)之间间距固定，所述关节(1)内位于主动带轮(2)和从动带轮(3)之间还设有具有轮齿(51)的辅助带轮(5)，所述辅助带轮(5)位于齿形皮带(4)的内侧，所述辅助带轮(5)能与齿形皮带(4)其中一侧啮合并使得齿形皮带(4)保持张紧。

2.根据权利要求1所述的机器人用带轮结构，其特征在于，所述关节(1)内位于主动带轮(2)和从动带轮(3)之间设有调节座(6)，所述调节座(6)上具有长条形的调节孔(61)，所述关节(1)上具有固定孔(11)，所述调节座(6)通过螺栓(62)穿过调节孔(61)和固定孔(11)可调定位在关节(1)上，所述辅助带轮(5)设置在调节座(6)上且辅助带轮(5)能沿其轴心线自由转动。

3.根据权利要求2所述的机器人用带轮结构，其特征在于，所述固定孔(11)具有至少两个，所述固定孔(11)呈直线排列，所述固定孔(11)之间的连线与主动带轮(2)的轴心线和从动带轮(3)的轴心线之间的连线垂直，所述调节孔(61)能与至少两个固定孔(11)对齐。

4.根据权利要求3所述的机器人用带轮结构，其特征在于，所述固定孔(11)之间的连线与主动带轮(2)的轴心线和从动带轮(3)的轴心线之间连线的中点相交。

5.根据权利要求2或3或4所述的机器人用带轮结构，其特征在于，所述辅助带轮(5)套在轴承(7)的外圈上并与轴承(7)的外圈固定，所述调节座(6)上具有定位凸台(63)，所述定位凸台(63)上开有具有内螺纹的安装孔(64)，所述轴承(7)的内圈穿设有螺钉(71)，螺钉(71)的螺帽与轴承(7)内圈的一端抵靠，螺钉(71)的另一端与安装孔(64)固定使得轴承(7)的内圈抵靠在定位凸台(63)的台面上。

6.根据权利要求5所述的机器人用带轮结构，其特征在于，所述辅助带轮(5)的内孔一端孔壁上开有定位台阶(52)，所述轴承(7)的外圈位于定位台阶(52)内且与定位台阶(52)紧配合，所述轴承(7)的外圈一端端面与定位台阶(52)底面抵靠。

7.根据权利要求5所述的机器人用带轮结构，其特征在于，所述定位凸台(63)位于调节孔(61)的一端，所述固定孔(11)的轴心线与调节孔(61)的轴心线共面。