CN106426264B - 一种具有内置传动轴的机器人手腕 - Google Patents

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Abstract

一种具有内置传动轴的机器人手腕，包括：连接体，所述连接体为中空结构，其后端用来连接机器人上臂，前端用来支承摆动体回转和连接B轴减速组件，内腔用来安装内置式B/T传动轴组件；所述摆动体在连接体上旋转以实现B轴摆动运动；所述B轴减速组件可带动摆动体低速摆动；T轴减速与输出组件带动工具安装法兰及作业工具实现T轴回转运动；T轴中间传动组件可将内置式B/T传动轴组件中的T输入轴动力传递到T轴谐波减速器输入轴上。本发明不仅解决了减速器和传动系统部件的分离、安装、维修等问题，确保了传动系统精度，延长了使用寿命；同时，又大幅度减少了机械零部件的数量；结构简单，生产制造和装配维修非常容易。

Description

一种具有内置传动轴的机器人手腕
技术领域
本发明涉及工业机器人领域，尤其是一种具有内置传动轴的机器人手腕。
背景技术
业机器人手腕需要有手腕回转(R轴)、手腕摆动(B轴)和手腕回转(T轴)3个回转运动轴。为了实现回转运动，必须有相应的驱动电机、减速器和传动系统。为了提高输出转矩和机器人承载能力，使R/B/T轴驱动电机需要有足够的安装空间，并减小上臂的体积和重量，大中型机器人需要将R/B/T轴驱动电机布置在上臂后端，以平衡上臂重量、降低重心，提高作业稳定性。驱动电机后置的机器人手腕，其B/T轴传动系统需要布置在上臂内部，然后在手腕上将其转换为成B轴摆动和T轴回转运动。因此，其传动系统结构通常较复杂，安装调试和维修十分困难。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种具有内置传动轴的机器人手腕，不仅可满足驱动电机后置机器人的B/T轴传动要求，而且在安装调试和维修时无需分离谐波减速器及传动系统部件，故可提高传动精度、延长使用寿命；同时，其结构简单，生产制造和装配、维修非常容易。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案：一种具有内置传动轴的机器人手腕，包括：连接体，所述连接体为中空结构，其前端用来连接摆动体，后端用来连接机器人上臂；
内置式B/T传动轴组件，设于所述连接体的中空内腔中，包括外套和设在所述外套内的B轴连接套、内套、B轴伞齿轮、B输入轴、T输入轴和T轴伞齿轮，所述内套的后端通过所述B轴连接套与所述B输入轴连接，所述内套的前端通过锁紧螺母、键与所述B轴伞齿轮连接，所述内套、B轴连接套、B轴伞齿轮通过支承轴承与所述外套配合后可以在所述外套中旋转，所述T轴伞齿轮通过支承轴承与所述内套配合并可以在所述内套中旋转，所述T轴伞齿轮通过键、固定螺钉与所述T输入轴连接；
B轴减速组件，所述B轴减速组件是实现B轴减速的组合部件，设于所述连接体的前端一侧，包括B轴谐波减速器，所述B轴谐波减速器包括B轴输入伞齿轮、B轴谐波减速器输入轴和B轴谐波减速器输出轴，所述B轴谐波减速器输出轴与所述摆动体连接，所述B轴输入伞齿轮设在所述B轴谐波减速器输入轴，所述输入伞齿轮与所述B轴伞齿轮啮合；
T轴减速与输出组件，所述T轴减速与输出组件是用来实现T轴减速和安装作业工具的组合部件，设于所述摆动体的前端，包括T轴谐波减速器、工具安装法兰和密封外套，所述T轴谐波减速器、工具安装法兰均设在所述密封外套内，所述T轴谐波减速器包括T轴输入伞齿轮、T轴谐波减速器输入轴和T轴谐波减速器输出轴，所述T轴输入伞齿轮设在所述T轴谐波减速器输入轴上，所述工具安装法兰与所述T轴谐波减速器输出轴连接；
T轴中间传动组件，所述T轴中间传动组件是用来连接内置式B/T传动轴组件和T轴减速与输出组件的组合部件，设于所述连接体的前端的另一侧，包括两组结构完全相同的第一过渡轴部件和第二过渡轴部件，所述第一过渡轴部件设于所述连接体的前端，所述第二过渡轴部件设于所述摆动体的前端，所述第一过渡轴部件与所述第二过渡轴部件通过同步皮带连接，所述第一过渡轴部件包括第一过渡轴伞齿轮、第一过渡轴支承座和第一过渡轴中间传动轴，所述第一过渡轴伞齿轮通过键、螺钉、垫固定在所述第一过渡轴中间传动轴上，所述第一过渡轴伞齿轮与所述T轴伞齿轮啮合，所述第二过渡轴部件包括第二过渡轴伞齿轮、第二过渡轴支承座和第二过渡轴中间传动轴，所述第二过渡轴伞齿轮通过键、螺钉、垫固定在所述第二过渡轴中间传动轴上，所述第二过渡轴伞齿轮与所述T轴输入伞齿轮啮合。
进一步地，所述摆动体为U型箱体，包括带固定臂的箱体和固定在箱体上的辅助臂，所述摆动体可旋转地连接在所述连接体上。
进一步地，所述固定臂与所述B轴谐波减速器输出轴连接，所述辅助臂上设有辅助支承轴承，所述辅助支承轴承通过锁紧螺母固定在所述连接体上。
进一步地，所述辅助臂为双联端盖结构，前端盖内侧通过连接螺钉和所述摆动体连成一体，后端盖设有辅助支承轴承，它可通过压圈、连接螺钉固定辅助支承轴承的外圈。进一步地，所述B轴伞齿轮和所述B轴输入伞齿轮模数相同但直径可以不同，改变伞齿轮的直径可调整B轴谐波减速器和B/T传动轴组件的相对位置。
进一步地，所述T轴伞齿轮和设在所述T轴中间传动组件过渡轴部件上的伞齿轮模数相同但直径可以不同，改变伞齿轮的直径可调整T轴中间传动组件和B/T传动轴组件的相对位置。
进一步地，所述B轴谐波减速器与所述B轴谐波减速器输入轴、所述B轴谐波减速器输出轴分别通过可同时承受径向和轴向载荷的交叉滚子轴承连接。
进一步地，所述T轴谐波减速器与所述T轴谐波减速器输入轴、所述T轴谐波减速器输出轴分别通过可同时承受径向和轴向载荷的交叉滚子轴承连接。
进一步地，所述工具安装法兰通过连接螺钉和所述T轴谐波减速器输出轴连成一体。
进一步地，所述密封外套固定在所述摆动体上，作为所述T轴谐波减速器和工具安装法兰的保护外壳。
发明的有益效果在于：本发明将手腕的全部零件设计成4个独立的、可直接装拆的整体单元，装配或维修时无需进行任何调整。与通常的机器人手腕比较，不仅解决了谐波减速器及传动系统部件的分离、安装、维修等问题，而且在装配或维修时无需进行任何调整，故可确保传动精度、延长使用寿命；同时，又大幅度减少了机械零部件数量；其结构简单，生产制造和装配、维修非常容易。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图中：1、连接体，2、外套，2.1、B轴连接套，2.2、B轴内套，2.3、B轴伞齿轮，3、B轴输入轴，4、T轴输入轴，4.1、T轴伞齿轮，5、第一过渡轴部件，5.1、第一过渡轴伞齿轮，5.2、第一过渡轴支承座，5.3、第一过渡轴中间传动轴，6、辅助臂，6.1、辅助支承轴承，7、同步皮带，8、第二过渡轴部件，8.1、第二过渡轴伞齿轮，8.2、第二过渡轴支承座，8.3、第二过渡轴中间传动轴，9、T轴谐波减速器，9.1、T轴输入伞齿轮，9.2、T轴谐波减速器输入轴，9.3、T轴谐波减速器输出轴，10、工具安装法兰，11、密封外套，12、摆动体，13、B轴谐波减速器，13.1、B轴输入伞齿轮，13.2、B轴谐波减速器输入轴，13.3、B轴谐波减速器输出轴。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的一种具有内置传动轴的机器人手腕，包括：连接体1，所述连接体1为中空结构，其前端用来连接摆动体12，后端用来连接机器人上臂；
内置式B/T传动轴组件，设于所述连接体1的中空内腔中，包括外套2和设在所述外套2内的B轴连接套2.1、内套2.2、B轴伞齿轮2.3、B输入轴3、T输入轴4和T轴伞齿轮4.1，所述内套2.2的后端通过所述B轴连接套2.1与所述B输入轴3连接，所述内套2.2的前端与所述B轴伞齿轮2.3连接，所述内套2.2、B轴连接套2.1、B轴伞齿轮2.3与所述外套2配合并可在所述外套2中旋转，所述T轴伞齿轮4.1与所述内套2.2配合并可在所述内套2.2中旋转，所述T轴伞齿轮4.1与所述T输入轴4连接；
B轴减速组件，设于所述连接体1的前端一侧，包括B轴谐波减速器13，所述B轴谐波减速器13包括B轴输入伞齿轮13.1、B轴谐波减速器输入轴13.2和B轴谐波减速器输出轴13.3，所述B轴谐波减速器输出轴13.3与所述摆动体12连接，所述B轴输入伞齿轮13.1通过连接键、中心螺钉、垫固定在所述B轴谐波减速器输入轴13.2上，所述的B轴谐波减速器13与所述B轴谐波减速器输入轴13.2、所述B轴谐波减速器输出轴13.3分别通过可同时承受径向和轴向载荷的交叉滚子轴承连接，所述输入伞齿轮13.1与所述B轴伞齿轮2.3啮合；
T轴减速与输出组件，设于所述摆动体12的前端，包括T轴谐波减速器9、工具安装法兰10和密封外套11，所述T轴谐波减速器9、工具安装法兰10均设在所述密封外套11内，所述T轴谐波减速器9包括T轴输入伞齿轮9.1、T轴谐波减速器输入轴9.2和T轴谐波减速器输出轴9.3，所述T轴输入伞齿轮9.1设在所述T轴谐波减速器输入轴9.2上，所述工具安装法兰10与所述T轴谐波减速器输出轴9.3连接，所述的T轴谐波减速器9与所述T轴谐波减速器输入轴9.2、所述T轴谐波减速器输出轴9.3分别通过可同时承受径向和轴向载荷的交叉滚子轴承连接，所述工具安装法兰10通过连接螺钉和所述T轴谐波减速器输出轴9.3连成一体，所述密封外套11固定在所述摆动体12上，作为所述T轴谐波减速器9和工具安装法兰10的保护外壳；
T轴中间传动组件，设于所述连接体1的前端的另一侧，包括两组结构完全相同的第一过渡轴部件5和第二过渡轴部件8，所述第一过渡轴部件5设于所述连接体1的前端，所述第二过渡轴部件8设于所述摆动体12的前端，所述第一过渡轴部件5与所述第二过渡轴部件8通过同步皮带7连接，所述第一过渡轴部件5包括第一过渡轴伞齿轮5.1、第一过渡轴支承座5.2和第一过渡轴中间传动轴5.3，所述第一过渡轴伞齿轮5.1固定在所述第一过渡轴中间传动轴5.3上，所述第一过渡轴伞齿轮5.1与所述T轴伞齿轮4.1啮合，所述第二过渡轴部件8包括第二过渡轴伞齿轮8.1、第二过渡轴支承座8.2和第二过渡轴中间传动轴8.3，所述第二过渡轴伞齿轮8.1固定在所述第二过渡轴中间传动轴8.3上，所述第二过渡轴伞齿轮8.1与所述T轴输入伞齿轮9.1啮合。
所述摆动体12为U型箱体，包括带固定臂的箱体和固定在箱体上的辅助臂6，所述摆动体12可旋转地连接在所述连接体1上。所述固定臂与所述B轴谐波减速器输出轴13.3连接，所述辅助臂6上设有辅助支承轴承6.1，所述辅助支承轴承6.1通过锁紧螺母固定在所述连接体1上。所述辅助臂6为双联端盖结构，前端盖内侧通过连接螺钉和所述摆动体12连成一体，后端盖设有辅助支承轴承6.1，后端盖通过压圈、连接螺钉固定在所述辅助支承轴承6.1上。
本发明的工作原理如下：手腕需要进行B轴摆动时，B轴伺服驱动电机带动B输入轴2.1旋转，然后通过内置B/T传动轴组件的内套2.2将动力传递到B轴伞齿轮2.3上，经过与B轴伞齿轮2.3啮合的B轴输入伞齿轮13.1变换转向后，带动B轴谐波减速器输入轴13.2旋转，B轴谐波减速器13减速后，B轴谐波减速器输出轴13.3可直接带动摆动体12完成手腕摆动动作；当手腕需要进行T轴旋转时，T轴伺服驱动电机带动内置B/T传动轴组件的内套2.2中的T输入轴4旋转，然后通过T轴伞齿轮4.1变换转向，进而再通过与T轴伞齿轮4.1啮合的第一过渡轴伞齿轮5.1变换转向后，带动第一过渡轴中间传动轴5.3旋转，进而通过同步皮带7带动第二过渡轴部件8的第二过渡轴中间传动轴8.3旋转，最终通过第二过渡轴伞齿轮8.1和与第二过渡轴伞齿轮8.1啮合的T轴输入伞齿轮9.1变换转向，带动摆动体上的T轴谐波减速器输入轴9.2旋转，T轴谐波减速器9减速后，因T轴谐波减速器输出轴9.3与工具安装法兰10连接成一体，故可带动工具安装法兰10以及固定在工具安装法兰10上的作业工具完成手腕回转动作。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有内置传动轴的机器人手腕，包括：
连接体(1)，所述连接体(1)为中空结构，其前端用来连接摆动体(12)，后端用来连接机器人上臂；
内置式B/T传动轴组件，设于所述连接体(1)的中空内腔中，包括外套(2)和设在所述外套(2)内的B轴连接套(2.1)、内套(2.2)、B轴伞齿轮(2.3)、B输入轴(3)、T输入轴(4)和T轴伞齿轮(4.1)，所述内套(2.2)的后端通过所述B轴连接套(2.1)与所述B输入轴(3)连接，所述内套(2.2)的前端与所述B轴伞齿轮(2.3)连接，所述内套(2.2)、B轴连接套(2.1)、B轴伞齿轮(2.3)与所述外套(2)配合并可在所述外套(2)中旋转，所述T轴伞齿轮(4.1)与所述内套(2.2)配合并可在所述内套(2.2)中旋转，所述T轴伞齿轮(4.1)与所述T输入轴(4)连接；
B轴减速组件，设于所述连接体(1)的前端一侧，包括B轴谐波减速器(13)，所述B轴谐波减速器(13)包括B轴输入伞齿轮(13.1)、B轴谐波减速器输入轴(13.2)和B轴谐波减速器输出轴(13.3)，所述B轴谐波减速器输出轴(13.3)与所述摆动体(12)连接，所述B轴输入伞齿轮(13.1)设在所述B轴谐波减速器输入轴(13.2)上，所述B轴输入伞齿轮(13.1)与所述B轴伞齿轮(2.3)啮合；
T轴减速与输出组件，设于所述摆动体(12)的前端，包括T轴谐波减速器(9)、工具安装法兰(10)和密封外套(11)，所述T轴谐波减速器(9)、工具安装法兰(10)均设在所述密封外套(11)内，所述T轴谐波减速器(9)包括T轴输入伞齿轮(9.1)、T轴谐波减速器输入轴(9.2)和T轴谐波减速器输出轴(9.3)，所述T轴输入伞齿轮(9.1)设在所述T轴谐波减速器输入轴(9.2)上，所述工具安装法兰(10)与所述T轴谐波减速器输出轴(9.3)连接；
T轴中间传动组件，设于所述连接体(1)的前端的另一侧，包括两组结构完全相同的第一过渡轴部件(5)和第二过渡轴部件(8)，所述第一过渡轴部件(5)设于所述连接体(1)的前端，所述第二过渡轴部件(8)设于所述摆动体(12)的前端，所述第一过渡轴部件(5)与所述第二过渡轴部件(8)通过同步皮带(7)连接，所述第一过渡轴部件(5)包括第一过渡轴伞齿轮(5.1)、第一过渡轴支承座(5.2)和第一过渡轴中间传动轴(5.3)，所述第一过渡轴伞齿轮(5.1)固定在所述第一过渡轴中间传动轴(5.3)上，所述第一过渡轴伞齿轮(5.1)与所述T轴伞齿轮(4.1)啮合，所述第二过渡轴部件(8)包括第二过渡轴伞齿轮(8.1)、第二过渡轴支承座(8.2)和第二过渡轴中间传动轴(8.3)，所述第二过渡轴伞齿轮(8.1)固定在所述第二过渡轴中间传动轴(8.3)上，所述第二过渡轴伞齿轮(8.1)与所述T轴输入伞齿轮(9.1)啮合。
2.根据权利要求1所述的一种具有内置传动轴的机器人手腕，其特征在于，所述摆动体(12)为U型箱体，包括带固定臂的箱体和固定在箱体上的辅助臂(6)，所述摆动体(12)可旋转地连接在所述连接体(1)上。
3.根据权利要求2所述的一种具有内置传动轴的机器人手腕，其特征在于，所述固定臂与所述B轴谐波减速器输出轴(13.3)连接，所述辅助臂(6)上设有辅助支承轴承(6.1)，所述辅助支承轴承(6.1)通过锁紧螺母固定在所述连接体(1)上。
4.根据权利要求3所述的一种具有内置传动轴的机器人手腕，其特征在于，所述辅助臂(6)为双联端盖结构，前端盖内侧通过连接螺钉和所述摆动体(12)连成一体，后端盖设有辅助支承轴承(6.1)，后端盖通过压圈、连接螺钉固定在所述辅助支承轴承(6.1)上。
5.根据权利要求1所述的一种具有内置传动轴的机器人手腕，其特征在于，所述的B轴谐波减速器(13)与所述B轴谐波减速器输入轴(13.2)、所述B轴谐波减速器输出轴(13.3)分别通过可同时承受径向和轴向载荷的交叉滚子轴承连接。
6.根据权利要求1所述的一种具有内置传动轴的机器人手腕，其特征在于，所述的T轴谐波减速器(9)与所述T轴谐波减速器输入轴(9.2)、所述T轴谐波减速器输出轴(9.3)分别通过可同时承受径向和轴向载荷的交叉滚子轴承连接。
7.根据权利要求1所述的一种具有内置传动轴的机器人手腕，其特征在于，所述工具安装法兰(10)通过连接螺钉和所述T轴谐波减速器输出轴(9.3)连成一体。
8.根据权利要求1所述的一种具有内置传动轴的机器人手腕，其特征在于，所述密封外套(11)固定在所述摆动体(12)上，作为所述T轴谐波减速器(9)和工具安装法兰(10)的保护外壳。
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