CN107856056A - 一种机器人的腕部件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人的腕部件，属于机械技术领域。它解决了现有机器人腕部件当末端的负载较大时，传动轴稳定性差的问题。本机器人的腕部件的壳体中设有减速器，减速器中具有安装通道，传动轴两端的直径大于传动轴中间的直径，传动轴包括第一轴、第二轴和紧固件，紧固件穿过第二轴并穿设在第一轴中使第一轴和第二轴相固连，第一轴的外端用于连接锥齿轮，第二轴外侧壁的中间处具有齿轮，齿轮和第二轴为一体式结构，齿轮与减速器相联，第一轴的外端与壳体之间设有第一轴承，第二轴的外端与壳体之间设有第二轴承。本机器人的腕部件具有在机器人腕部的负载较大时，传动轴依然具有足够的刚性和稳定性的优点。

Description

一种机器人的腕部件

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种机器人的腕部件。

背景技术

随着社会的发展，科技的进步，企业的生产逐渐自动化，而自动化的生产离不开工业机器人，工业机器人通常包括多个依次连接的机械臂，设置于机器人末端的机械臂可装设夹具、切削工具及探测器等末端执行器以执行各种动作。

现有的机械臂，例如中国专利文献资料公开了机器人臂部件[申请号：201010521540.6；申请公布号：CN102452080A]，其包括手腕壳体、与手腕壳体转动连接的手腕、与手腕转动连接的转动盘、驱动该手腕的第一驱动件、设于手腕与第一驱动件之间的第一传动机构、驱动该转动盘的第二驱动件以及设于转动盘与第二驱动件之间的第二传动机构，第二传动机构包括与该第二驱动件耦接的第二带传动部件、由该第二带传动部件带动的第二转轴、与该第二转轴止转连接的主动锥齿轮、与该转动盘固定连接的第三转轴、与该第三转轴止转连接并与该主动锥齿轮相互啮合的从动锥齿轮，以及与该第三转轴耦接且用于将该第二驱动件的运动传递至该转动盘的第二谐波减速机。

该种结构的机器人臂部件，结构紧凑。但是该种结构的机器人臂部件，第三转轴的一端具有从动锥齿轮，另一端设有第二谐波减速机，而第三转轴仅仅通过中部的角接触轴承与手腕相抵靠，即第三转轴的两端并未有相应的轴承进行支撑，导致第三转轴在工作的过程中，存在偏转、弯曲的问题，刚性不足，稳定性差；而且针对机器人末端的机械臂，当末端的负载在30kg以上时，由于关节运行的力矩较大，需要的减速比要小一些，而谐波减速机减速比大，刚性差，这就导致谐波减速机等轻便型减速机一般无法使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种机器人的腕部件，解决的技术问题是如何在机器人腕部的负载较大时，传动轴具有足够的刚性和稳定性。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种机器人的腕部件，包括壳体和传动轴，所述壳体中设有减速器，所述减速器中具有安装通道，所述传动轴的中间穿设在安装通道中，所述传动轴两端的直径大于传动轴中间的直径，其特征在于，所述传动轴包括第一轴、第二轴和紧固件，所述第一轴和第二轴同轴设置，沿传动轴的轴向，所述紧固件穿过第二轴并穿设在第一轴中使第一轴和第二轴相固连，所述第一轴的外端用于连接锥齿轮，所述第二轴外侧壁的中间处具有齿轮，所述齿轮和第二轴为一体式结构，所述齿轮与减速器相联，所述第一轴的外端与壳体之间设有第一轴承，所述第二轴的外端与壳体之间设有第二轴承。

第一轴的外端与壳体之间设有第一轴承，第二轴的外端与壳体之间设有第二轴承，即第一轴承和第二轴承是设置在传动轴的两端的，而第一轴和第二轴的内端是位于壳体内减速器的安装通道中，即整根传动轴的两端和中间均有相应的支撑，传动轴的刚性好，稳定性好，实现高刚度传递力矩，可以使机器人腕部的负载更大。而为了提高力矩，降低减速比，齿轮的外径就相对较大，而且第一轴的外端用于连接锥齿轮，第一轴的外端的外径也必须相应的较大才具有足够的强度，这就是传动轴的结构是两头大、中间小，本传动轴分开制成第一轴和第二轴两个部分，是两段式结构，将第一轴和第二轴分开安装，再通过紧固件使第一轴和第二固连，使传动轴安装方便，且成本低。

在上述的一种机器人的腕部件中，所述第一轴的内端具有嵌入柱，所述嵌入柱的外侧壁上具有第一定位槽，所述第二轴的内端具有嵌入孔，所述嵌入孔的内侧壁上具有第二定位槽，所述第二定位槽贯穿第二轴的内端，当嵌入柱嵌入到嵌入孔中时，所述第一定位槽和第二定位槽正对设置，且第一定位槽和第二定位槽中设有定位销。嵌入柱紧配合的设置在嵌入孔中，嵌入柱和嵌入孔对第一轴和第二轴的位置起到定位的作用，使第一轴和第二轴安装到位，提高稳定性；第一定位槽、第二定位槽和定位销起到周向定位的作用，使第一轴和第二轴不会相对旋转，稳定性好，提高传动精度，第二定位槽贯穿第二轴的内端，定位销沿着第二定位槽移动，定位销插入方便，第一轴和第二轴连接方便。

在上述的一种机器人的腕部件中，所述嵌入柱中具有第一固定孔，所述第二轴中还具有第二固定孔，所述第二固定孔贯穿第二轴的外端，且所述第二固定孔与嵌入孔相连通，所述嵌入孔的内径大于第二固定孔的内径，所述紧固件穿设在第一固定孔和第二固定孔中使第一轴和第二轴相固连。第二轴的外端还设有保护罩，先将第二轴插入到安装通道中，再将紧固件从第二轴的外端穿过第二固定孔并进入到第一固定孔中，使第一轴和第二轴相固连，然后再装上保护罩，使第一轴和第二轴固连方便。

在上述的一种机器人的腕部件中，所述第一固定孔沿第一轴的轴向设置，所述第二固定孔沿第二轴的轴向设置。该种结构使第一轴和第二轴固连后的稳定性好，传动精度高。

在上述的一种机器人的腕部件中，沿第二轴的轴向，所述齿轮和嵌入孔相邻设置。第二轴在齿轮啮合处承受的力最大，齿轮设置在该处对第二轴产生的扭力的影响最小，使第二轴的稳定性好，从而提高传动轴的稳定性。

在上述的一种机器人的腕部件中，所述第一轴外端面的中间处具有凸出设置的定位柱，所述第一轴的外端还设有若干个第三固定孔，所述第三固定孔沿定位柱的周向均布。锥齿轮套设在定位柱外，再通过紧固件穿过锥齿轮并穿设在第三固定孔中使锥齿轮与第一轴相固连，固连方便。

在上述的一种机器人的腕部件中，所述第一轴外端的端部处具有向外凸出设置的环形凸沿，所述第一轴承抵靠在环形凸沿上。环形凸沿抵住第一轴承，提高第一轴承安装的稳定性，从而提高传动轴的稳定性。

在上述的一种机器人的腕部件中，所述第二轴的外端轴向固定有抵靠环，所述第二轴承抵靠在抵靠环上。抵靠环抵住第二轴承，提高第二轴承安装的稳定性，从而提高传动轴的稳定性。

在上述的一种机器人的腕部件中，所述第一轴承和第二轴承均为圆锥滚子轴承。使用圆锥滚子轴承对第一轴和第二轴具有更好的轴向和径向的支撑力，使传动轴的刚性更高，稳定性更好。

与现有技术相比，本发明提供的机器人的腕部件具有以下优点：

1、本传动轴的整体结构为两头大、中间小，齿轮的外径相对较大，降低减速比，提高力矩，使机器人腕部的负载更大。

2、本传动轴的两端分别设置有第一轴承和第二轴承，即整根传动轴的两端和中间均有相应的支撑，传动轴的刚性好，稳定性好，实现高刚度传递力矩，使机器人腕部的负载更大。

3、本传动轴设置成第一轴和第二轴两段式的形式，配合壳体的内部结构，使传动轴安装方便，且可以降低成本。

附图说明

图1是本机器人腕部件的结构示意图。

图2是本机器人腕部件的示意图。

图3是本机器人腕部件的剖视图。

图4是本机器人腕部件第一轴的结构示意图。

图5是本机器人腕部件第二轴的结构示意图。

图中，1、壳体；2、第一轴；3、第二轴；4、紧固件；5、齿轮；6、第一轴承；7、第二轴承；8、嵌入柱；9、第一定位槽；10、嵌入孔；11、第二定位槽；12、定位销；13、第一固定孔；14、第二固定孔；15、定位柱；16、第三固定孔；17、环形凸沿；18、抵靠环；19、减速器；20、安装通道。

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。

如图1所示，机器人腕部件包括壳体1，壳体1中设有减速器19，减速器19中具有安装通道20。如图2、图3所示，传动轴包括第一轴2、第二轴3、紧固件4、第一轴承6和第二轴承7。传动轴的中间穿设在安装通道20中，传动轴两端的直径大于传动轴中间的直径，第一轴2和第二轴3同轴设置，第一轴承6和第二轴承7均为圆锥滚子轴承。

第一轴2外端的外径大于安装通道20的内径，第一轴2的内端位于安装通道20中，如图4所示，第一轴2的内端具有嵌入柱8，嵌入柱8的外侧壁上具有第一定位槽9，嵌入柱8中具有第一固定孔13，第一固定孔13沿第一轴2的轴向设置。第一轴2外端面的中间处具有凸出设置的定位柱15，本实施例中，第一轴2的外端还设有四个第三固定孔16，四第三固定孔16沿定位柱15的周向均布，在实际生产中，第三固定孔16的数量可以为三个或者六个，第一轴2外端的端部处具有向外凸出设置的环形凸沿17，第一轴2的外端用于连接锥齿轮5，锥齿轮5套在定位柱15外，且通过螺栓或者螺钉穿过锥齿轮5并穿设在第三固定孔16中使锥齿轮5与第一轴2相固连。

如图5所示，第二轴3外侧壁的中间处具有齿轮5，齿轮5与减速器19相联，第二轴3和齿轮5为一体式结构，齿轮5的外径大于安装通道20的内径，第二轴3的内端位于安装通道20中，第二轴3的内端具有嵌入孔10，沿第二轴3的轴向，齿轮5和嵌入孔10相邻设置。嵌入孔10的内侧壁上具有第二定位槽11，第二定位槽11贯穿第二轴3的内端，第二轴3中还具有第二固定孔14，第二固定孔14沿第二轴3的轴向设置，第二固定孔14贯穿第二轴3的外端，且第二固定孔14与嵌入孔10相连通，嵌入孔10的内径大于第二固定孔14的内径。

组装时，先将第一轴承6套在第一轴2外端的外侧壁上，再将第一轴2的内端插入到减速器19内的安装通道20中，由于第一轴2的外端直径较大，第一轴2的外端不能嵌入到安装通道20中，此时第一轴承6位于第一轴2的外端与壳体1之间，第一轴承6抵靠在环形凸沿17上。然后将第二轴3的内端从安装通道20的另一端嵌入，嵌入柱8嵌入到嵌入孔10中，第一定位槽9和第二定位槽11正对设置，且第一定位槽9和第二定位槽11中设有定位销12，将紧固件4从第二轴3的外端伸入，紧固件4穿过第一固定孔13并嵌入到第二固定孔14中，旋紧紧固件4使第一轴2和第二轴3相固连，此时的齿轮5与壳体1内的减速器19啮合，本实施例中，紧固件4为螺栓，在实际生产中，紧固件4为螺钉。将第二轴承7套在第二轴3的外端，再将抵靠环18套在第二轴3的外端，通过销轴使抵靠环18和第二轴3轴向固连，此时第二轴承7位于第二轴3和壳体1之间，且第二轴承7抵靠在抵靠环18上。

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。

尽管本文较多地使用了壳体1、第一轴2、第二轴3、紧固件4、齿轮5、第一轴承6、第二轴承7、嵌入柱8、第一定位槽9、嵌入孔10、第二定位槽11、定位销12、第一固定孔13、第二固定孔14、定位柱15、第三固定孔16、环形凸沿17、抵靠环18、减速器19、安装通道20等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种机器人的腕部件，包括壳体(1)和传动轴，所述壳体(1)中设有减速器(19)，所述减速器(19)中具有安装通道(20)，所述传动轴的中间穿设在安装通道(20)中，所述传动轴两端的直径大于传动轴中间的直径，其特征在于，所述传动轴包括第一轴(2)、第二轴(3)和紧固件(4)，所述第一轴(2)和第二轴(3)同轴设置，沿传动轴的轴向，所述紧固件(4)穿过第二轴(3)并穿设在第一轴(2)中使第一轴(2)和第二轴(3)相固连，所述第一轴(2)的外端用于连接锥齿轮(5)，所述第二轴(3)外侧壁的中间处具有齿轮(5)，所述齿轮(5)和第二轴(3)为一体式结构，所述齿轮(5)与减速器(19)相联，所述第一轴(2)的外端与壳体(1)之间设有第一轴承(6)，所述第二轴(3)的外端与壳体(1)之间设有第二轴承(7)。

2.根据权利要求1所述的一种机器人的腕部件，其特征在于，所述第一轴(2)的内端具有嵌入柱(8)，所述嵌入柱(8)的外侧壁上具有第一定位槽(9)，所述第二轴(3)的内端具有嵌入孔(10)，所述嵌入孔(10)的内侧壁上具有第二定位槽(11)，所述第二定位槽(11)贯穿第二轴(3)的内端，当嵌入柱(8)嵌入到嵌入孔(10)中时，所述第一定位槽(9)和第二定位槽(11)正对设置，且第一定位槽(9)和第二定位槽(11)中设有定位销(12)。

3.根据权利要求2所述的一种机器人的腕部件，其特征在于，所述嵌入柱(8)中具有第一固定孔(13)，所述第二轴(3)中还具有第二固定孔(14)，所述第二固定孔(14)贯穿第二轴(3)的外端，且所述第二固定孔(14)与嵌入孔(10)相连通，所述嵌入孔(10)的内径大于第二固定孔(14)的内径，所述紧固件(4)穿设在第一固定孔(13)和第二固定孔(14)中使第一轴(2)和第二轴(3)相固连。

4.根据权利要求3所述的一种机器人的腕部件，其特征在于，所述第一固定孔(13)沿第一轴(2)的轴向设置，所述第二固定孔(14)沿第二轴(3)的轴向设置。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种机器人的腕部件，其特征在于，沿第二轴(3)的轴向，所述齿轮(5)和嵌入孔(10)相邻设置。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种机器人的腕部件，其特征在于，所述第一轴(2)外端面的中间处具有凸出设置的定位柱(15)，所述第一轴(2)的外端还设有若干个第三固定孔(16)，所述第三固定孔(16)沿定位柱(15)的周向均布。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种机器人的腕部件，其特征在于，所述第一轴(2)外端的端部处具有向外凸出设置的环形凸沿(17)，所述第一轴承(6)抵靠在环形凸沿(17)上。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种机器人的腕部件，其特征在于，所述第二轴(3)的外端轴向固定有抵靠环(18)，所述第二轴承(7)抵靠在抵靠环(18)上。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的一种机器人的腕部件，其特征在于，所述第一轴承(6)和第二轴承(7)均为圆锥滚子轴承。