CN105904481B - 一种六轴工业机器人的手腕 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种六轴工业机器人的手腕，包括手臂、枢接在手臂前端的摆动臂、固定在摆动臂前端旋转盘上的旋转手；旋转手包括伸缩机构和空间摆动机构；空间摆动机构固定在伸缩机构的前端；伸缩机构包括伸缩支撑座和底座；空间摆动机构包括摆动座、连接座和摆动机构；摆动头座固定在连接座上；摆动机构设置在摆动座内；球体活动设置在摆动机构中；旋转手执行末端安装在球体上。本发明的优点在于：通过摆动机构上球体的两组相垂直的平面旋转动作可以使旋转手执行末端的任意摆动，使机器人的手腕体运转更加灵活，适应各种复杂的工艺要求。

Description

一种六轴工业机器人的手腕
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种六轴工业机器人的手腕。
背景技术
申请号为CN201210566463.5的发明专利申请公开了一种轻型六轴通用机器人，其中，手腕体是机器人的重要部件，它具有手臂，在手臂的前端连接有摆动臂，在摆动臂前端还连接有旋转手，设置摆动臂和旋转手都是为了机器人的手腕体运转更加灵活，适应各种复杂的工艺要求。
上述轻型六轴通用机器人摆动臂和旋转手的组合虽然能够使机器人的手腕体运转更加灵活，但是，上述轻型六轴通用机器人的手腕体却不能像自然人的手腕那样在空间任意摆动。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提供一种轻型六轴通用机器人的手腕体能像自然人的手腕那样在空间任意摆动六轴工业机器人的手腕。
为达到上述目的，本发明提供了一种六轴工业机器人的手腕，包括手臂、枢接在手臂前端的摆动臂、驱动摆动臂摆动的第一驱动单元、固定在摆动臂前端旋转盘上的旋转手和驱动旋转盘旋转的第二驱动单元；所述摆动臂摆动时的中心线垂直于旋转盘的旋转中心线；旋转手包括伸缩机构和空间摆动机构；伸缩机构固定在摆动臂的旋转盘上；空间摆动机构固定在伸缩机构的前端；空间摆动机构包括摆动座、连接座和摆动机构；连接座为上端面开设有圆柱槽的圆柱体；摆动座为一个圆环；摆动座内侧壁中心有一个环形的齿条安装槽；齿条安装槽的底部固定有一个环形齿条；摆动座位于齿条安装槽上下侧的内侧壁开设有一对环形导槽；摆动机构包括球体、竖直面旋转机构、水平面旋转机构；球体左右侧壁上成型有左转轴和右转轴；
竖直面旋转机构包括左导座、第一蜗轮、第一蜗杆和第一电机；左导座竖直截面呈左侧卧的“凵”字型；左转轴通过轴承枢接在左导座右侧壁上；第一蜗轮固定在位于左导座中的左转轴；第一蜗杆竖直枢接在左导座的上下侧壁之间；第一蜗杆与第一蜗轮啮合；第一电机竖直向上固定在左导座下端面上；第一电机的输出轴与第一蜗杆固连；左导座上下侧壁的前端插设在摆动座的环形导槽；
水平面旋转机构包括右导座、右齿轮和第二电机；右导座竖直截面呈右侧卧的“凵”字型；右转轴通过轴承枢接在右导座的左侧壁上；右导座的上下侧壁之间枢接有右齿轮；第二电机竖直向上固定在右导座下端面上；第二电机的输出轴与右齿轮固连；右齿轮与齿条安装槽中的环形齿条啮合；右导座上下侧壁的前端插设在摆动座的环形导槽；旋转手执行末端安装在球体上。
作为上述技术方案的优选，伸缩机构包括伸缩支撑座、底座、螺纹杆、螺杆和第三电机；底座包括底板和若干第一支撑杆；第一支撑杆一端固定在连接座的底面、另一端固定在底板上；底板开设有若干圆孔和中心螺纹孔；伸缩支撑座包括支撑板和若干第二支撑杆；第二支撑杆一端插设在底板的圆孔中、另一端固定在支撑板上；支撑板中心固定有轴承；螺纹杆上端螺接在底板的中心螺纹孔内、下端插设在轴承内；螺纹杆下部固定有蜗轮；螺杆枢接在一对固定在支撑板上的第三支撑板上；螺杆与蜗轮啮合；螺杆固定在第三电机的输出轴。
作为上述技术方案的优选，所述第一驱动单元包括安装在手臂上的第四电机、联接第四电机与摆动臂的第一传动单元；所述第一传动单元包括枢接在手臂上且同轴设置的第二齿轮和第三齿轮、枢接在手臂上且同轴设置的第四齿轮和第一同步带轮、枢接在手臂上的第三轴、固定安装在第三轴上的第二同步带轮；所述第四电机的输出轴上安装有第一齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合，第三齿轮与第四齿轮啮合，第一同步带轮通过同步带与第二同步带轮联接，第三轴与摆动臂固定连接。
本发明的有益效果在于：通过摆动机构上球体的两组相垂直的平面旋转动作可以使旋转手执行末端的任意摆动，使机器人的手腕体运转更加灵活，适应各种复杂的工艺要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的旋转手的结构示意图；
图3为本发明的旋转手的正视图；
图4为本发明的旋转手的左视图；
图5为本发明的图3中A-A的剖面结构示意图；
图6为本发明的图3中B-B的剖面结构示意图；
图7为本发明的图3中C-C的剖面结构示意图；
图8为本发明的图3中D-D的剖面结构示意图；
图9为本发明的图4中E-E的剖面结构示意图；
图中，10、空间摆动机构；11、摆动座；111、齿条安装槽；1111、环形齿条；112、环形导槽；12、连接座；14、摆动机构；141、球体；1411、右转轴；1412、左转轴；142、左导座；143、第一蜗轮；144、右导座；145、右齿轮；146、第二电机；147、第一蜗杆；148、第一电机；20、伸缩机构；21、底座；211、第一支撑杆；212、底板；22、伸缩支撑座；221、第二支撑杆；222、支撑板；23、螺纹杆；24、蜗轮；25、螺杆；251、第三支撑板；26、第三电机；30、手臂；31、第一齿轮；32、第二齿轮；34、第四齿轮；35、第一同步带轮；36、第三轴；37、第二同步带轮；38、同步带；40、摆动臂；41、旋转盘。
具体实施方式
如图1～图5、图8所示，一种六轴工业机器人的手腕，包括手臂30、枢接在手臂30前端的摆动臂40、驱动摆动臂40摆动的第一驱动单元、固定在摆动臂40前端旋转盘41上的旋转手和驱动旋转盘41旋转的第二驱动单元；所述摆动臂40摆动时的中心线垂直于旋转盘41的旋转中心线；旋转手包括伸缩机构20和空间摆动机构10；
伸缩机构20固定在摆动臂40的旋转盘41上；空间摆动机构10固定在伸缩机构20的前端；空间摆动机构10包括摆动座11、连接座12和摆动机构14；连接座12为上端面开设有圆柱槽的圆柱体；摆动座11为一个圆环；摆动座11内侧壁中心有一个环形的齿条安装槽111；齿条安装槽111的底部固定有一个环形齿条1111；摆动座11位于齿条安装槽111上下侧的内侧壁开设有一对环形导槽112；摆动机构14包括球体141、竖直面旋转机构、水平面旋转机构；球体141左右侧壁上成型有左转轴1412和右转轴1411；
竖直面旋转机构包括左导座142、第一蜗轮143、第一蜗杆147和第一电机148；左导座142竖直截面呈左侧卧的“凵”字型；左转轴1412通过轴承枢接在左导座142右侧壁上；第一蜗轮143固定在位于左导座142中的左转轴1412；第一蜗杆147竖直枢接在左导座142的上下侧壁之间；第一蜗杆147与第一蜗轮143啮合；第一电机148竖直向上固定在左导座142下端面上；第一电机148的输出轴与第一蜗杆147固连；左导座142上下侧壁的前端插设在摆动座11的环形导槽112；
水平面旋转机构包括右导座144、右齿轮145和第二电机146；右导座144竖直截面呈右侧卧的“凵”字型；右转轴1411通过轴承枢接在右导座144的左侧壁上；右导座144的上下侧壁之间枢接有右齿轮145；第二电机146竖直向上固定在右导座144下端面上；第二电机146的输出轴与右齿轮145固连；右齿轮145与齿条安装槽111中的环形齿条1111啮合；右导座144上下侧壁的前端插设在摆动座11的环形导槽112；旋转手执行末端安装在球体上。
如图2～图4、图8所示，伸缩机构20包括伸缩支撑座22、底座21、螺纹杆23、螺杆25和第三电机26；底座21包括底板212和若干第一支撑杆211；第一支撑杆211一端固定在连接座12的底面、另一端固定在底板212上；底板212开设有若干圆孔和中心螺纹孔；伸缩支撑座22包括支撑板222和若干第二支撑杆221；第二支撑杆221一端插设在底板212的圆孔中、另一端固定在支撑板222上；支撑板222中心固定有轴承；螺纹杆23上端螺接在底板212的中心螺纹孔内、下端插设在轴承内；螺纹杆23下部固定有蜗轮24；螺杆25枢接在一对固定在支撑板222上的第三支撑板251上；螺杆25与蜗轮24啮合；螺杆25固定在第三电机26的输出轴。
如图1所示，所述第一驱动单元包括安装在手臂30上的第四电机、联接第四电机与摆动臂40的第一传动单元；所述第一传动单元包括枢接在手臂30上且同轴设置的第二齿轮32和第三齿轮、枢接在手臂30上且同轴设置的第四齿轮34和第一同步带轮35、枢接在手臂30上的第三轴36、固定安装在第三轴36上的第二同步带轮37；所述第四电机的输出轴上安装有第一齿轮31，第一齿轮31与第二齿轮32啮合，第三齿轮与第四齿轮34啮合，第一同步带轮35通过同步带38与第二同步带轮37联接，第三轴36与摆动臂40固定连接。
具体操作如下：伸缩机构20：第三电机26带动螺杆25旋转，螺杆25通过蜗轮24驱动螺纹杆23旋转；由于第二支撑杆221的存在，螺纹杆23只能带动空间摆动机构10上下运动。
空间摆动机构10：竖直面旋转机构通过第一电机148驱动第一蜗杆147旋转，第一蜗杆147通过第一蜗轮143带动球体141在竖直面上旋转；水平面旋转机构通过第二电机146驱动右齿轮145旋转，右齿轮145通过环形齿条1111带动竖直面旋转机构在水平面上旋转。在第一驱动单元、第二驱动单元、空间摆动机构10、伸缩机构20的相互配合下，旋转手执行末端可像自然人的手腕那样在空间任意摆动。
以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种六轴工业机器人的手腕，包括手臂(30)、枢接在手臂(30)前端的摆动臂(40)、驱动摆动臂(40)摆动的第一驱动单元、固定在摆动臂(40)前端旋转盘(41)上的旋转手和驱动旋转盘(41)旋转的第二驱动单元；所述摆动臂(40)摆动时的中心线垂直于旋转盘(41)的旋转中心线；旋转手包括伸缩机构(20)和空间摆动机构(10)；伸缩机构(20)固定在摆动臂(40)的旋转盘(41)上；空间摆动机构(10)固定在伸缩机构(20)的前端；其特征在于：空间摆动机构(10)包括摆动座(11)、连接座(12)和摆动机构(14)；连接座(12)为上端面开设有圆柱槽的圆柱体；摆动座(11)为一个圆环；摆动座(11)内侧壁中心有一个环形的齿条安装槽(111)；齿条安装槽(111)的底部固定有一个环形齿条(1111)；摆动座(11)位于齿条安装槽(111)上下侧的内侧壁开设有一对环形导槽(112)；摆动机构(14)包括球体(141)、竖直面旋转机构、水平面旋转机构；球体(141)左右侧壁上成型有左转轴(1412)和右转轴(1411)；
竖直面旋转机构包括左导座(142)、第一蜗轮(143)、第一蜗杆(147)和第一电机(148)；左导座(142)竖直截面呈左侧卧的“凵”字型；左转轴(1412)通过轴承枢接在左导座(142)右侧壁上；第一蜗轮(143)固定在位于左导座(142)中的左转轴(1412)；第一蜗杆(147)竖直枢接在左导座(142)的上下侧壁之间；第一蜗杆(147)与第一蜗轮(143)啮合；第一电机(148)竖直向上固定在左导座(142)下端面上；第一电机(148)的输出轴与第一蜗杆(147)固连；左导座(142)上下侧壁的前端插设在摆动座(11)的环形导槽(112)；水平面旋转机构包括右导座(144)、右齿轮(145)和第二电机(146)；右导座(144)竖直截面呈右侧卧的“凵”字型；右转轴(1411)通过轴承枢接在右导座(144)的左侧壁上；右导座(144)的上下侧壁之间枢接有右齿轮(145)；第二电机(146)竖直向上固定在右导座(144)下端面上；第二电机(146)的输出轴与右齿轮(145)固连；右齿轮(145)与齿条安装槽(111)中的环形齿条(1111)啮合；右导座(144)上下侧壁的前端插设在摆动座(11)的环形导槽(112)；旋转手执行末端安装在球体上；
伸缩机构(20)包括伸缩支撑座(22)、底座(21)、螺纹杆(23)、螺杆(25)和第三电机(26)；底座(21)包括底板(212)和若干第一支撑杆(211)；第一支撑杆(211)一端固定在连接座(12)的底面、另一端固定在底板(212)上；底板(212)开设有若干圆孔和中心螺纹孔；伸缩支撑座(22)包括支撑板(222)和若干第二支撑杆(221)；第二支撑杆(221)一端插设在底板(212)的圆孔中、另一端固定在支撑板(222)上；支撑板(222)中心固定有轴承；螺纹杆(23)上端螺接在底板(212)的中心螺纹孔内、下端插设在轴承内；螺纹杆(23)下部固定有蜗轮(24)；螺杆(25)枢接在一对固定在支撑板(222)上的第三支撑板(251)上；螺杆(25)与蜗轮(24)啮合；螺杆(25)固定在第三电机(26)的输出轴；
所述第一驱动单元包括安装在手臂(30)上的第四电机、联接第四电机与摆动臂(40)的第一传动单元；所述第一传动单元包括枢接在手臂(30)上且同轴设置的第二齿轮(32)和第三齿轮、枢接在手臂(30)上且同轴设置的第四齿轮(34)和第一同步带轮(35)、枢接在手臂(30)上的第三轴(36)、固定安装在第三轴(36)上的第二同步带轮(37)；所述第四电机的输出轴上安装有第一齿轮(31)，第一齿轮(31)与第二齿轮(32)啮合，第三齿轮与第四齿轮(34)啮合，第一同步带轮(35)通过同步带(38)与第二同步带轮(37)联接，第三轴(36)与摆动臂(40)固定连接。
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