CN108167394A - 一种旋转底座及圆柱坐标系机器人 - Google Patents

一种旋转底座及圆柱坐标系机器人 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种旋转底座及圆柱坐标系机器人,该旋转底座包括旋转底座电机、减速器、联轴器、平台。该旋转底座整体结构紧凑,在较小的体积内实现电机的减速;整体结构牢固,可承受较大的负载,具有良好的稳定性;根据平台的圆周周转运动性质,可实现圆周轨迹运动,并应用至多种场景的圆形加工轨迹的加工工序中,具有良好的实用性。

Description

一种旋转底座及圆柱坐标系机器人
技术领域
[0001] 本发明涉及机器人技术领域,具体涉及一种旋转底座及圆柱坐标系机器人。
背景技术
[0002] 工业机器人按照坐标系分类,可分为圆柱坐标型、球坐标型、多关节型、平面关节 型、直角坐标型。其中,圆柱坐标型机器人指该机器人的轴能够形成圆柱坐标系的机器人, 在圆柱坐标型机器人中应用较为广泛的为SCARA机器人。
[0003] 在圆柱坐标型机器人中,第一级转轴负责整个机器人模块的转动,载荷较重,第一 级转轴的稳定性影响着整个机器人的运行精度,因此,第一级转轴的设计是尤为关键的。
发明内容
[0004] 本发明提供一种旋转底座及圆柱坐标系机器人,整体结构紧凑,在较小的体积内 实现电机的减速;整体结构牢固,可承受较大的负载,具有良好的稳定性;根据平台的圆周 周转运动性质,可实现圆周轨迹运动,并应用至多种场景的圆形加工轨迹的加工工序中,具 有良好的实用性。。
[0005] 相应的,本发明提供了一种旋转底座,所述旋转底座包括旋转底座电机、减速器、 联轴器、平台;
[0006] 所述旋转底座电机的外壳固定于一旋转底座电机支架上,转轴沿Z正向布置并与 所述减速器的输入端连接;
[0007] 所述减速器的输出端与联轴器的输入端连接,所述联轴器的输出端与所述平台连 接;
[0008] 所述旋转电机支架焊接于一平面上实现固定。
[0009] 所述旋转底座电机固定在所述旋转底座电机支架的内腔中部;所述旋转底座电机 的外壳锁紧在所述旋转底座电机支架上。 _
[0010] 所述减速器包括减速器外壳、输入轴、输入齿轮、两个直齿轮、两根曲柄轴、第一行 星架、齿数相等的第一 RV齿轮和第二RV齿轮、第二行星架;
[0011] 在所述减速器外壳内部,从z负向至z正向,依次安装有所述第二行星架、第二RV齿 轮、第一 RV齿轮、第一行星架;
[0012] 所述第一行星架和第二行星架基于外周的角接触轴承配合在所述减速器外壳内 壁;所述减速器外壳内壁对应于所述第一 RV齿轮、第二RV齿轮的位置上,均匀安装有比所述 第一 RV齿轮和第二RV齿轮齿数数量多一的针齿;
[0013] 所述输入轴和所述两根曲柄轴从减速器外壳z负向起,依次穿过所述第二行星架、 第二RV齿轮、第一 RV齿轮、第一行星架;
[0014] 所述输入轴末端处于所述第一行星架的通孔中并与所述输入齿轮相连接,所述两 根曲柄轴末端处于所述第一行星架的通孔中并分别与所述两个直齿轮相连接;
[0015] 所述两个直齿轮对称布置于所述输入齿轮外并与所述输入齿轮啮合;
[0016] 所述曲柄轴从z正向至z负向,分别为第一转轴部、第一曲柄部、第二曲柄部和第二 转轴部;
[0017] 在所述曲柄轴中,所述第一转轴部外周基于圆锥滚子轴承配合在所述第一行星架 的通孔内壁;所述第二转轴部外周基于圆锥滚子轴承配合在所述第二行星架的通孔内壁; 所述第一转轴部和第二转轴部的轴线共线并与所述输入轴轴线平行;
[0018] 所述两根曲柄轴的第一曲柄部分别基于滚针轴承与所述第一 RV齿轮连接;所述两 根曲柄轴的第二曲柄部分别基于滚针轴承与所述第二RV齿轮的通孔内壁连接;
[0019] 所述第一 RV齿轮与所述第二RV齿轮在所述两根曲柄轴的带动下,啮合至所述针齿 上;
[0020] 所述第一行星架、第二行星架、第一 RV齿轮和第二RV齿轮上,设置有散热孔。
[0021] 在所述第一行星架上,设置有供动力输出的输出连接孔和用于所述圆锥棍子轴承 接触的圆锥棍子轴承接触面;
[0022] 所述散热孔距所述输出连接孔的距离,至少为所述输出连接孔直径的十分之一;
[0023] 所述散热孔距所述圆锥棍子轴承接触面的距离,至少为所述圆锥棍子轴承接触面 直径的十分之一。
[0024] 在所述第一 RV齿轮和第二RV齿轮上,分别设置有与所述曲柄轴第一曲柄部或第二 曲柄部连接的曲柄部连接孔;
[0025] 所述散热孔距所述曲柄部连接孔的距离至少为所述曲柄部连接孔直径的十分之 -- • »
[0026] 所述散热孔距所述第一 RV齿轮的齿的齿底圆的距离,至少为所述第一 RV齿轮的齿 的齿闻;
[0027] 在所述第二RV齿轮上,所述散热孔距所述第二RV齿轮的齿的齿底圆的距离,至少 为所述第二RV齿轮的齿的齿高。
[0028] 所述第一 RV齿轮和所述第二RV齿轮的z正向面和z负向面上,分别设置有耐磨陶瓷 涂层。
[0029] 所述联轴器包括联轴器支架、联轴器外壳、联轴器本体、联轴器底盖和油封;
[0030] 所述联轴器支架固定于所述旋转底座电机支架上方,所述联轴器外壳固定于所述 联轴器支架中部;所述联轴器底盖安装于所述联轴器外壳的z负向并与所述减速器的第一 行星架连接固定;所述联轴器本体Z正向与所述平台连接固定,从所述联轴器外壳的Z正向 伸入所述联轴器外壳内腔,从所述联轴器外壳的2负向穿出,与所述联轴器底盖连接固定; [0031]所述油封数量为两个,分别安装于所述联轴器本体和所述联轴器外壳Z正向和z负 向的接触位置上。
[0032]所述平台上设置有平台工作板和水平调平装置,所述平台工作板基于所述水平调 平装置安装于所述平台上。
[0033] 相应的,本发明还提供了一种圆柱坐标系机器人,该圆柱坐标系机器人包括以上 任意一项所述的旋转底座和执行末端。
[0034] 所述圆柱坐标系机器人还包括滑轨与滑块;所述滑轨安装于所述平台或所述平台 工作板上,所述滑块配合在所述滑轨上,所述执行末端固定在所述滑块上。
[0035]本发明提供的旋转底座,整体结构紧凑,在较小的体积内实现电机的减速;整体结 构牢固,可承受较大的负载,具有良好的稳定性;根据平台的圆周周转运动性质,可实现圆 周轨迹运动,并应用至多种场景的圆形加工轨迹的加工工序中,具有良好的实用性。
附图说明
[0036] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以 根据这些附图获得其它的附图。
[0037] 图1示出了本发明实施例旋转底座的三维结构示意图;
[0038] 图2示出了本发明实施例旋转底座的正视全剖视图;
[0039] 图3示出了本发明实施例的减速器透视图一;
[0040] 图4示出了本发明实施例的减速器俯视图;
[0041] 图5示出了本发明实施例的减速器仰视图;
[0042] 图6示出了本发明实施例的减速器透视图二;
[0043] 图7示出了本发明实施例的第一行星架结构俯视图;
[0044] 图8示出了本发明实施例改进后的第一行星架结构俯视图;
[0045] 图9示出了本发明实施例改进后的第一 RV齿轮结构俯视图;
[0046] 图10示出了本发明实施例的联轴器局部放大剖视图;
[0047] 图11示出了本发明实施例的调平装置局部放大剖视图;
[0048] 图12示出了本发明实施例的圆柱坐标系机器人的工作末端示意图。
具体实施方式
[0049]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它 实施例,都属于本发明保护的范围。
[0050] 图1示出了本发明实施例旋转底座三维结构示意图,图2示出了本放实施例旋转底 座半剖视图,其中,由于减速器207的剖视图较为复杂,在整体结构图上表达不清晰,后面会 就减速器207进行分解介绍。
[0051] 本发明实施例提供的旋转底座包括包括旋转底座电机206、减速器207、联轴器 208、平台 204。
[0052] 旋转底座电机206的外壳固定于一旋转底座电机支架201上,转轴沿z正向布置并 与所述减速器的输入端连接。在本发明实施例中,旋转底座电机支架201同时充当整个旋转 底座的支撑件,因此,本发明实施例的旋转底座电机支架201为圆桶状,底板背离圆心向外 延伸,在底板和旋转底座电机支架2〇1之间设置有多个加强肋,以提供更好的稳定性能,具 体实施中,该旋转底座电机支架2〇1可通过铸造的方式进行一体加工,此外,在该旋转底座 电机支架2〇1顶部通过一块中部开有通孔的顶板进行封盖,在为减速器支架202提供固定点 的同时,减少灰尘的进入。旋转底座电机201固定在旋转底座电机支架201内腔中,具体位置 为底板的中部上,转轴朝向z正向。
[0053]具体实施中,结合本发明实施例的旋转底座结构特点,旋转底座电机支架201和后 文介绍的减速器支架2〇2、联轴器支架2〇3可通过一体铸造进行成型,以增强旋转底座的整 体刚性。
[0054] 在旋转底座电机2〇6上方的为减速器2〇7,减速器2〇7的输入端与旋转底座电机2〇6 的转轴连接,输出端与联轴器的输入端连接。
[0055] 本发明实施例的减速器207安装在减速器支架2〇2的中部,图3示出了本发明实施 例的减速器的透视视图一,因为减速器具有对称性,因此只示出对称平面其中一侧的视图, 便于理解。本发明实施例的减速器包括减速器外壳216、输入轴210、输入齿轮211、两个直齿 轮213、两根曲柄轴212、第一行星架214、齿数相等的第一 RV齿轮218和第二RV齿轮219、第二 行星架226。
[0056]在减速器外壳216内部,从z负向至z正向,依次安装有第二行星架226、第二RV齿轮 219、第一 RV齿轮218、第一行星架214。
[0057]其中,所述第一行星架226和第二行星架214基于外周的角接触轴承215安装于所 述减速器外壳216内壁;所述减速器外壳216内壁对应于所述第一 RV齿轮218、第二RV齿轮 219的位置上,均匀安装有比所述第一 RV齿轮和第二RV齿轮齿数数量多一的针齿217。
[0058]所述第一行星架214上中部设置有供输入齿轮转动的输入齿轮通孔261,所述输入 齿轮通孔对称向外延伸出供直齿轮转动的直齿轮通孔262;输入齿轮211安装在输入齿轮通 孔中,两个直齿轮213分别安装在两个直齿轮通孔中;两个直齿轮213对称布置于所述输入 齿轮211外并与所述输入齿轮211嗤合。
[0059] 所述输入轴210和所述两根曲柄轴212从外壳z负向起,依次穿过所述第二行星架 226、第二RV齿轮219、第一 RV齿轮218、第一行星架214;所述输入轴210末端处于所述第一行 星架214的输入齿轮通孔中并与其中的输入齿轮211相连接,所述两根曲柄轴212末端处于 所述第一行星架的直齿轮通孔中并分别与其中的所述两个直齿轮213相连接。
[0060]需要说明的是,输入齿轮和直齿轮之间通过直齿啮合,因此,输入齿轮和直齿轮之 间只会在xy平面上存在相互作用力,z方向上的作用力几乎接近于零,因此,在进行结构设 计、受力计算等方面设计时,只需着重考虑xy平面上的作用力即可;在2向上,只需要考虑输 入齿轮和直齿轮的自重及安装方式,而不用进行有关于z向受力的计算。
[0061]两根曲柄轴212的结构相同,其中,每根曲柄轴212包括分别位于所述曲柄轴两端 的转轴部和中部的第一曲柄部、第二曲柄部,从z负向开始,依次为第二转轴部225、第二曲 柄部224、第一曲柄部223、第一转轴部222。
[0062]其中,直齿轮213安装于第一转轴部222的端部,具体实施中,还可以将第一转轴部 222的端部外周加工为直齿面;位于直齿轮213和第一曲柄部223之间的第一转轴部222上套 有圆锥滚子轴承220,曲柄轴212基于该圆锥滚子轴承220与第一行星架214配合连接。需要 说明的是,两根曲柄轴212在该位置上的圆锥滚子轴承220同时与第一行星架214连接。
[0063]曲柄轴212的第一曲柄部223基于滚针轴承221与第一RV齿轮连接;曲柄轴212的第 二曲柄部2¾基于滚针轴承221与第二RV齿轮连接;需要说明的是,两根曲柄轴212的第一曲 柄部223同时与第一 RV齿轮连接,连接位置关于第一 RV齿轮的轴线对称,由于两根曲柄轴 212的第一曲柄部223分别为转向相反的偏心转动运动,第一RV齿轮的运动轨迹为摆线运 动;同理,第二RV齿轮的运动轨迹为外摆线轨迹;由于第一RV齿轮和第二RV齿轮外周为与其 相配合的针齿,第一 RV齿轮和第二RV齿轮的齿相继啮合在针齿上,进行力的传递。
[00M]以上为减速器各部件之间的连接关系,本发明实施例的减速器在实际运行中,主 要由两级减速组成。
[0065]前级减速为由输入齿轮和两个直齿轮之间组成的正齿轮减速机构;后级减速主要 由曲柄轴、RV齿轮、外壳上的针齿之间组成的差动齿轮减速机构。
[0066]在前级的正齿轮减速机构中,输入齿轮和直齿轮按照齿数比进行减速,如本发明 实施例的输入齿轮为12齿,直齿轮为42齿,减速比为3.5,即输入轴带动输入齿轮转动3.5 圈,直齿轮转动1圈。
[0067]在后级的差动齿轮减速机构中,具体为摆线针轮减速机构,本发明实施例的RV齿 轮齿数为39,减速机外壳的针齿数量较RV齿轮齿数大一,为4〇;曲柄轴转一周,RV齿轮和减 速机外壳之间相对转动1个齿的角度,即RV齿轮和减速机外壳之间相对转动丨周,曲柄轴需 要转动40周,因此,后级的差动齿轮减速机构的减速比为4〇,因此,本发明实施例的减速器 的总减速比为140。
[0068]如果将第一行星架和第二行星架固定,则曲柄轴的转轴轴向相对应固定,此时,可 使用减速器外壳作为减速器的输出端;如果将减速器外壳固定,则第一行星架和第二行星 架可作为输出端。考虑到减速器安装的环境,常用的实施方式为将减速器外壳固定,使用第 一行星架和第二行星架作为减速器的输出端。
[0069]具体实施中,还要考虑到减速器外壳内的部件z方向上的固定方式,由于本发明实 施例的减速器主要依靠齿的啮合传递功率,且输入齿轮和直齿轮、RB齿轮和齿针之间均为 直齿配合,各部件主要在xy平面上受力,因此,z向上只需提供一定的支撑力,保证零部件不 从减速器外壳内脱出即可。
[0070]图6示出了本发明实施例的减速器透视视图二,该透视视图主要用于显示第一行 星架214和第二行星架226之间的连接方式。本发明实施例依靠第一行星架214、第二行星架 22G和减速器外壳216间的配合方式实现减速器外壳内的零部件在2向上的固定。具体固定 方式为:
[0071]第一行星架214在其角接触轴承215上方,线径增加,在重力作用压在角接触轴承 上;第二行星架226基于贯穿第二RV齿轮219和第一 RV齿轮218的螺钉263与第一行星架214 连接紧固一体;第二行星架在其角接触轴承下方,线径增加,在螺钉263锁紧时,压紧在角接 触轴承上。
[0072]结合图4示出的本发明实施例减速器俯视图,本发明实施例的第一行星架214和第 二行星架226共使用四组螺钉263进行锁紧,一方面,第一行星架214和第二行星架226之间 形成一个夹紧力,将二者之间的第一 RV齿轮和第二RV齿轮夹紧,确保其能在对应于减速器 外壳的针齿位置上啮合;另一方面,第一行星架214和第二行星架226分别安装于第一RV齿 轮和第二RV齿轮的两侧,并连接至两根曲柄轴上,可较为平衡的对减速器外壳给予RB齿轮 的反作用力进行输出。
[0073]具体运行中,输入轴210为输入端;输入轴210与输入齿轮211连接,输入齿轮211的 转速与输入轴210转速相同;输入齿轮211与直齿轮213连接进行前级减速。
[0074] 直齿轮213带动曲柄轴212转动,曲柄轴212带动第一RV齿轮218和第二RV齿轮219 交错摆动,相继与减速机外壳的针齿进行啮合;由于本发明实施例的减速机外壳216固定, 减速机后级减速的具体表现为曲柄轴212绕输入轴缓慢周转;由于第一行星架214和第二行 星架226与两根曲柄轴212连接,因此,第一行星架214在曲柄轴212的带动下,绕输入轴210 缓慢周转,可作为输出端与其他零部件进行连接。
[0075]同理,第二行星架226也可作为输出端。
[0076]由以上所述的减速器结构可知,第一行星架、第一RV齿轮、第二RV齿轮和第二行星 架之间,z向上主要通过夹紧的方式进行固定;由于该减速器运作时,第一行星架、第一RV齿 轮、第二RV齿轮和第二行星架相互间是相互转动的,接触面之间为相互滑动的,因此,具体 实施中,第一行星架、第一RV齿轮、第二RV齿轮和第二行星架的z向的接触面需加工成光滑 表面,以减少摩擦力。由于第一行星架、第一RV齿轮、第二RV齿轮和第二行星架材质常采用 金属材质,因此,在减速器静止时,光滑接触面之间可能会发生分子运动,形成粘连,容易对 减速器造成磨损。
[0077]因此,具体实施中,可采用在曲柄轴上,第一行星架、第一RV齿轮、第二RV齿轮和第 二行星架之间的接触位置,增加垫圈,以将第一行星架、第一RV齿轮、第二RV齿轮和第二行 星架分隔开;增加垫圈后,第一行星架、第一 RV齿轮、第二RV齿轮相互间可以形成一定的间 隙,但由于垫圈与各部件的接触面积较少,高速运动时容易发生磨损造成损耗;垫圈磨损掉 出的粉末容易混合进润滑脂内,润滑脂性能下降,对减速器的性能造成影响。
[0078]因此,还可以在第一 RV齿轮和第二RV齿轮的z正向面和z负向面上,设置耐磨陶瓷 涂层。
[0079]耐磨陶瓷是以AL203为主要原料,以稀有金属氧化物为熔剂,经一千七百度高温焙 烧而成的特种刚玉陶瓷,再分别用特种橡胶和高强度的有机/无机粘合剂组合而成的产品, 具有硬度大、耐磨性能极好、重量轻、粘接牢固、耐热性能好等优良特点,结构较为稳定。在 本发明实施例的减速器中,用于作为第一行星架、第一 RV齿轮、第二RV齿轮和第二行星架之 间的隔离介质,可防止第一行星架、第一 RV齿轮、第二RV齿轮和第二行星架因长期静止发生 分子运动,形成粘连;需要说明的是,耐磨陶瓷表面需要打磨光滑,以减少摩擦阻力。
[0080] 进一步的,本发明实施例的减速器主要用于负载较重的应用场景中,具有体积小, 减速比大等特点;当负载较低,转速较快时,可对该减速器进行轻量化设计,以减轻该减速 器重量。
[0081] 图4示出了本发明实施例减速器的俯视图,图7示出了本发明实施例的第一行星架 俯视图,第二行星架结构与第一行星架结构类似,不再做重复介绍。图7中,粗实线表示主要 受力位置第一行星架的主要受力位置,第一行星架214上的设计如下:
[0082] 第一行星架214上开有用于容纳输入轴211和输入齿轮211的输入齿轮通孔261、用 于容纳曲柄轴212和直齿轮213的直齿轮通孔262。除此以外,为了实现第一行星架214的安 装和动力输出,还设置有用于连接螺钉263的螺纹孔和用于与外部零部件连接的输出连接 孔264。
[0083]结合图4示出的减速器透视图一和图6示出的减速器透视图二以及上文的描述可 得,第一行星架214主要受力的位置包括输出连接孔264和与圆锥滚子轴承220接触的圆锥 滚子轴承安装面270,在图7所示的俯视图中,由于视角的关系,以虚线进行示出。其中,输出 连接口 264与外部的零部件输出连接,受力较大;圆锥棍子轴承安装面270主要受到减速器 外壳经RV齿轮给予曲柄轴的反作用力。由于圆锥棍子轴承与圆锥棍子轴承安装面270之间 为环状面接触,圆锥棍子轴承安装面270主要受力为沿曲柄轴圆周运动的切线方向,以图5 所示的顺时针运动方向为例,曲柄轴基于圆锥棍子轴承给予圆锥棍子轴承安装面270的力 的朝向为图7中圆锥棍子轴承安装面270上的箭头引线所示方向。
[0084] 图8示出了改进后的第一行星架俯视示意图。具体实施中,为了本发明实施例减速 器的轻量化,可在第一行星架214和第二行星架上开有散热孔,一方面,减轻行星架的重量, 从而减轻减速器的重量;另一方面,增大其外露面积,用于加快减速器内部的散热速度,使 其能在更高转速下工作。
[0085] 需要说明的是,考虑到上文所述的第一行星架的受力特点,为了避免圆锥棍子轴 承安装面270和输出连接孔264因四周壁厚过薄,因应力集中而造成第一行星架的损坏,散 热孔的设置因避免离圆锥滚子轴承安装面270和输出连接孔264过近;具体实施中,假如圆 锥棍子轴承安装面270的半径为D1,则为了避免产生应力集中,散热孔距圆锥棍子轴承安装 面270的距离至少为0.1D1;同理,输出连接孔264四周的散热孔至少距输出连接孔的距离为 输出连接孔直径的十分之一。
[0086] 图9示出了改进后的第一 RV齿轮俯视示意图。同理,在第一 RV齿轮和第二RV齿轮上 也可在设定的范围内开有散热孔。考虑到第一 RV齿轮和第二RV齿轮的受力位置,分别为与 曲柄轴第一曲柄部或第二曲柄部连接的曲柄部连接孔272,因此,假设曲柄部连接孔272的 直径为D2,则散热孔距曲柄部连接孔的距离至少为0 • 1D2;除此以外,第一RV齿轮和第二RV 齿轮的受力位置还包括四周的齿,因此,RV齿轮在开设散热孔设置还需注意,散热孔与外齿 的齿底圆之间,至少保持一个齿高的距离。
[0087]需要说明的是,本发明实施例提供的减速器的散热孔形状并没有限定,可针对实 际负载需求和加工需求进行设计,通过散热孔的开孔面积,使该减速器在负载力和转速上 取得平衡,以适应各种工况。
[0088]经过改进的减速器,虽然因散热孔的设置,额定载荷小于未开散热孔前的额定载 荷,但由于重量减轻和散热孔的设置,可适用于高速轻载运动,有利于减少该减速器的生产 成本和扩展该减速器的应用场景。
[0089]本发明实施例的减速器从动力输入端至动力输出端,共经过两级减速和两级传 动,各级的减速和传动中均为线接触或面接触,负载较大;各个零部件的布置充分利用了空 间,使该减速器在较小的体积内实现较大减速比的减速;行星架和RV齿轮的散热孔设置,可 使该减速器应用至高转速、低负载的使用场合中,增加其适用范围。
[0090]联轴器可分为刚性联轴器和挠性联轴器两大类。刚性联轴器不具有缓冲性和补偿 两轴线相对位移的能力,要求两轴严格对中,但此类联轴器结构简单,制造成本较低,装拆 维护方便,能保证两轴有较高的对中性,传递转矩较大,应用广泛。常用的有凸缘联轴器、套 筒联轴器和夹壳联轴器等。
[0091]烧性联轴器又可分为无弹性元件烧性联轴器和有弹性元件烧性联轴器,前一类只 具有补偿两轴线相对位移的能力,但不能缓冲减振,常见的有滑块联轴器、齿式联轴器、万 向联轴器和链条联轴器等;后一类因含有弹性元件,除具有补偿两轴线相对位移的能力外, 还具有缓冲和减振作用,但传递的转矩因受到弹性元件强度的限制,一般不及无弹性元件 挠性联轴器,常见的有弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、梅花形联轴器、轮胎式联轴器、 蛇形弹簧联轴器和簧片联轴器等。
[0092] 图10示出了本发明实施例的联轴器结构示意图。本发明实施例米用刚性联轴器, 该刚性联轴器包括联轴器支架232、联轴器外壳2:33、联轴器本体231、联轴器底盖230、联轴 器轴承236、联轴器减速器油封234;
[0093] 所述联轴器支架232固定于所述减速器支架202上,所述联轴器外壳233安装于所 述联轴器支架232中部;
[0094] 所述联轴器底盖230安装于所述联轴器外壳233的z负向并与所述减速器的第一行 星架214连接固定;所述联轴器本体231z正向与所述平台204连接固定,具体的,与平台204 的多孔圆盘205连接固定。
[0095] 联轴器本体231从所述联轴器外壳233的z正向伸入所述联轴器外壳233内腔,从所 述联轴器外壳233的z负向穿出,与所述联轴器底盖230连接固定;
[0096] 所述联轴器减速器油封234数量为两个,分别安装于所述联轴器本体2幻和所述联 轴器外壳233z正向和z负向的接触位置上。
[0097] 为了避免重复更换润滑油或润滑脂的麻烦,可在两个联轴器减速器油封234之间 注满润滑油或润滑脂235。
[0098] 在位于z正向的联轴器减速器油封234上方,设置有联轴器轴承236,该联轴器轴承 236用于减少联轴器运行时的摩擦力。
[0099] 平台204可以为多种形式,本发明实施例的附图中没有完全示出平台204的形状。 由于平台204与联轴器208的连接为刚性连接,长期运行中容易因损坏、疲劳等问题造成松 动、脱落。为了减少平台204的维护成本,具体实施中,在在平台204上安装一多孔圆盘2〇5, 多孔圆盘205基于过盈配合配合在平台204上,平台204基于多孔圆盘205与联轴器本体205 连接固定。维护时只需更换多孔圆盘205即可,维护成本较低。
[0100] 所述旋转底座电机支架为固定支架;所述旋转底座电机支架通过螺丝锁死或通过 焊接在一固定平面上,在该旋转底座运动时,可提供良好的稳定性。
[0101]图11示出了本发明实施例的调平装置局部剖视图。所述平台上安装有水平调平装 置,图1中并没有示出平台工作板240。具体实施中,该水平调平装置可以为三点调平装置。 三个调平装置呈三角形安装于平台工作板240和平台204上。调平装置的结构如下:
[0102] 调平装置包括长螺丝241、两个螺母242和弹簧243;长螺丝241穿过平台工作板240 和平台204,锁于重叠嵌在平台204上的螺母242上;位于平台工作板240和平台204之间的长 螺丝241外周,套有呈压缩状态的弹簧243;需要注意的是,三个调平装置的弹簧243所提供 的支撑力,可以维持平台工作板240在最大负载时保持不动。
[0103]相应的,本发明实施例提供的旋转底座可应用至圆柱坐标系机器人中,旋转底座 可用作圆柱坐标系机器人的第一级自转臂,示具体工作状况,可在平台工作板240上继续安 装第二级臂。
[0104]图12示出了将执行末端直接安装至平台工作板240上时的结构示意图。具体实施 中,由于本发明实施例的旋转底座旋转时具有高度的圆周性,如果将执行末端,如喷嘴252 安装在平台工作板240上时,当旋转底座运作时,喷嘴252的末端会呈圆周运动,因此,该喷 嘴252可对喷漆轨迹为圆周轨迹的工件进行喷漆工作。进一步的,考虑到不同半径的喷漆轨 迹,可将喷嘴252安装至一导轨251上,以动态调节喷嘴末端的运动圆周半径。
[0105]进一步的,由于本发明实施例旋转底座的整体结构、减速器和联轴器的结构特点, 在重负荷工况下,依旧具有良好的稳定性,因此,可以作为圆柱坐标系机器人的第一级臂使 用。具体实施中,可在平台工作板240上继续安装第二级臂,以扩展该旋转底座应用场景。 [0106] 本发明实施例提供的旋转底座,整体结构紧凑,在较小的体积内实现电机的减速; 整体结构牢固,可承受较大的负载,具有良好的稳定性;根据平台的圆周周转运动性质,可 实现圆周轨迹运动,并应用至多种场景的圆形加工轨迹的加工工序中,具有良好的实用性。 [0107]以上对本发明实施例所提供的旋转底座及圆柱坐标系机器人进行了详细介绍,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;同时,对于本领域的一般技术人员,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,综上所述,本说明书内容不应理解为对 本发明的限制。

Claims (9)

1. 一种旋转底座,其特征在于,所述旋转底座包括旋转底座电机、减速器、联轴器、平 台; 所述旋转底座电机的外壳固定于一旋转底座电机支架上,转轴沿Z正向布置并与所述 减速器的输入端连接; 所述减速器的输出端与联轴器的输入端连接,所述联轴器的输出端与所述平台连接; 所述旋转电机支架焊接于一平面上实现固定。
2. 如权利要求1所述的旋转底座,其特征在于,所述减速器包括减速器外壳、输入轴、输 入齿轮、两个直齿轮、两根曲柄轴、第一行星架、齿数相等的第一 RV齿轮和第二RV齿轮、第二 行星架; _ 在所述减速器外壳内部,从z负向至z正向,依次安装有所述第二行星架、第二RV齿轮、 第一 RV齿轮、第一行星架; 所述第一行星架和第二行星架基于外周的角接触轴承配合在所述减速器外壳内壁;所 述减速器外壳内壁对应于所述第一 RV齿轮、第二RV齿轮的位置上,均匀安装有比所述第一 RV齿轮和第二RV齿轮齿数数量多一的针齿; 所述输入轴和所述两根曲柄轴从减速器外壳z负向起,依次穿过所述第二行星架、第二 RV齿轮、第一 RV齿轮、第一行星架; 所述输入轴z正向端处于所述第一行星架的通孔中并与所述输入齿轮相连接,所述两 根曲柄轴z正向端处于所述第一行星架的通孔中并分别与所述两个直齿轮相连接; 所述两个直齿轮对称布置于所述输入齿轮外并与所述输入齿轮啮合; 所述曲柄轴从z正向至z负向,分别为第一转轴部、第一曲柄部、第二曲柄部和第二转轴 部; _ 在所述曲柄轴中,所述第一转轴部外周基于圆锥滚子轴承配合在所述第一行星架的通 孔内壁;所述第二转轴部外周基于圆锥滚子轴承配合在所述第二行星架的通孔内壁;所述 第一转轴部和第二转轴部的轴线共线并与所述输入轴轴线平行; 所述两根曲柄轴的第一曲柄部分别基于滚针轴承与所述第一 RV齿轮连接;所述两根曲 柄轴的第二曲柄部分别基于滚针轴承与所述第二RV齿轮的通孔内壁连接; 所述第一 RV齿轮与所述第二RV齿轮在所述两根曲柄轴的带动下,啮合至所述针齿上; 所述第一行星架、第二行星架、第一 RV齿轮和第二RV齿轮上,设置有散热孔。
3. 如权利要求2所述的旋转底座,其特征在于,在所述第一行星架上,设置有供动力输 出的输出连接孔和用于所述圆锥棍子轴承接触的圆锥棍子轴承接触面; 所述散热孔距所述输出连接孔的距离,至少为所述输出连接孔直径的十分之一; 所述散热孔距所述圆锥棍子轴承接触面的距离,至少为所述圆锥棍子轴承接触面直径 的十分之一。
4. 如权利要求3所述的旋转底座,其特征在于,在所述第一 RV齿轮和第二RV齿轮上,分 别设置有与所述曲柄轴第一曲柄部或第二曲柄部连接的曲柄部连接孔; 所述散热孔距所述曲柄部连接孔的距离至少为所述曲柄部连接孔直径的十分之一; 所述散热孔距所述第一 RV齿轮的齿的齿底圆的距离,至少为所述第一 RV齿轮的齿的齿 局; 在所述第二RV齿轮上,所述散热孔距所述第二RV齿轮的齿的齿底圆的距离,至少为所 述第二RV齿轮的齿的齿高。
5. 如权利要求4所述的旋转底座,其特征在于,所述第一 RV齿轮和所述第二RV齿轮的z 正向面和z负向面上,分别设置有耐磨陶瓷涂层。
6. 如权利要求3〜5任意一项所述的旋转底座,其特征在于,所述联轴器包括联轴器支 架、联轴器外壳、联轴器本体、联轴器底盖和油封; 所述联轴器支架固定于所述旋转底座电机支架上方,所述联轴器外壳固定于所述联轴 器支架中部;所述联轴器底盖安装于所述联轴器外壳的z负向并与所述减速器的第一行星 架连接固定;所述联轴器本体Z正向与所述平台连接固定,从所述联轴器外壳的Z正向伸入 所述联轴器外壳内腔,从所述联轴器外壳的Z负向穿出,与所述联轴器底盖连接固定; 所述油封数量为两个,分别安装于所述联轴器本体和所述联轴器外壳Z正向和Z负向的 接触位置上。
7. 如权利要求6所述的旋转底座,其特征在于,所述平台上设置有平台工作板和水平调 平装置,所述平台工作板基于所述水平调平装置安装于所述平台上。
8. —种圆柱坐标系机器人,其特征在于,包括权利要求1至7任意一项所述的旋转底座 和执行末端。
9. 如权利要求8所述的圆柱坐标系机器人,其特征在于,所述圆柱坐标系机器人还包括 滑轨与滑块;所述滑轨安装于所述平台或所述平台工作板上,所述滑块配合在所述滑轨上, 所述执行末端固定在所述滑块上。
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