CN109048869B - 腕体传动结构及六轴机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种腕体传动结构及六轴机器人，所述腕体传动结构包括输入传动组件以及输出传动组件，其中：所述输入传动组件包括第一轴承和与所述第一减速器的转轴同轴线的输入轴，且所述输入轴的第一端具有第一锥齿轮；所述输出传动组件包括第二轴承和用于驱动所述第二减速器转动的输出轴，且所述输出轴的第一端具有第二锥齿轮；所述输入轴通过第一轴承安装到所述腕体，所述输出轴通过第二轴承安装到所述腕体，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮在所述腕体内啮合，且所述第一锥齿轮的轴线与所述第二锥齿轮的轴线垂直相交。本发明通过将输入传动组件装配到腕体，可以降低对零部件的加工精度要求。

Description

腕体传动结构及六轴机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，更具体地说，涉及一种腕体传动结构及六轴机器人。

背景技术

在六关节机器人中，腕体部分一般处于机器人手臂的最前端，具有绕J5轴轴心俯仰和绕J6轴轴心旋转两个自由度。由于腕体部分需与外部执行器连接实现各种功能应用，因此要求腕体具有结构紧凑，质量轻，惯量小等特点。

目前，腕体的J6轴主要采用将电机放置在腕体内，并与J6轴减速器直接连接的方式传动。该结构中，传动部分受电机外形尺寸的影响，一般结构尺寸较大，从而导致腕体部分整体结构不够紧凑，质量偏重。

此外，J6轴还可采用多级传动结构方式，即J6轴的动力经过一组同步带或圆柱齿轮，与一组锥齿轮组合传动，来传递动力及改变传动方向。在上述方式中，锥齿轮组合中的主动锥齿轮组件一般固定在六关节机器人的前臂部分上，通过一组轴承与从动锥齿轮组件在腕体内配合完成动力的传递。在上述结构中，前臂部分及腕体部分的左右两端的安装孔要保证较高的同轴度及轴向定位尺寸，才能满足锥齿轮的啮合要求，否则极容易产生锥齿轮的噪声异常现象。但由于六轴机器人的前臂多为开叉结构，前臂部分自身的刚度较低，加工及受力后极易产生变形；并且，多个零件组装时，由于尺寸链误差累积等原因，容易造成锥齿轮的装配及调整困难，生产成本很高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述传动结构对部件加工精度要求较高、容易造成装配和调整困难、生产成本较高的问题，提供一种腕体传动结构及六轴机器人。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种腕体传动结构，所述腕体由装设于所述前臂的末端的第一减速器驱动做俯仰动作，且所述腕体装设有用于输出旋转动作的第二减速器；所述腕体传动结构包括输入传动组件以及输出传动组件，其中：所述输入传动组件包括第一轴承和与所述第一减速器的转轴同轴线的输入轴，且所述输入轴的第一端具有第一锥齿轮；所述输出传动组件包括第二轴承和用于驱动所述第二减速器转动的输出轴，且所述输出轴的第一端具有第二锥齿轮；所述输入轴通过第一轴承安装到所述腕体，所述输出轴通过第二轴承安装到所述腕体，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮在所述腕体内啮合，且所述第一锥齿轮的轴线与所述第二锥齿轮的轴线垂直相交。

在本发明所述的腕体传动结构中，所述输入传动组件包括第一轴承座，所述第一轴承座固定在所述腕体的第一安装面，且所述输入轴通过所述第一轴承安装到所述第一轴承座。

在本发明所述的腕体传动结构中，所述第一轴承座与腕体之间具有第一调整垫片，所述第一锥齿轮在所述腕体内的位置通过所述第一调整垫片调整。

在本发明所述的腕体传动结构中，所述输出传动组件包括第二轴承座，所述第二轴承座固定在所述腕体的第二安装面，且所述输出轴通过所述第二轴承安装到所述第二轴承座。

在本发明所述的腕体传动结构中，所述第二轴承座与腕体之间具有第二调整垫片，所述第二锥齿轮在所述腕体内的位置通过所述第二调整垫片调整。

在本发明所述的腕体传动结构中，所述前臂的末端具有第一支撑部和第二支撑部，且所述第一支撑部和第二支撑部构成开叉结构；所述腕体安装于所述第一支撑部和第二支撑部之间，所述第一减速器安装在所述第一支撑部并驱动所述腕体相对于所述前臂做俯仰动作。

在本发明所述的腕体传动结构中，所述第二支撑部上具有开窗，且所述输入传动组件穿过所述开窗安装到所述腕体。

在本发明所述的腕体传动结构中，所述输入轴的第二端具有同步带轮，且所述同步带轮突出到所述第二支撑部的外侧。

在本发明所述的腕体传动结构中，所述第二支撑部的开窗处具有用于密封所述输入传动组件的油封。

本发明还提供一种六轴机器人，包括腕体、前臂以及如上所述的腕体传动结构。

本发明的腕体传动结构及六轴机器人，通过将输入传动组件装配到腕体，可以降低对零部件的加工精度要求。与电机与减速器直连的方式相比，本发明的结构可以使得腕体部分的结构紧凑，质量及惯量可以有效减小。与传统采用锥齿轮传动的安装结构相比，本发明的结构可以减少零件数量，减少零件误差的累积，降低零件的加工精度要求，同时有效规避前臂结构刚性不足的劣势，使得锥齿轮的装配及调整更加容易，有效降低生产制造成本。

附图说明

图1是本发明腕体传动结构实施例的示意图；

图2是本发明腕体传动结构中输入传动组件实施例的示意图；

图3是本发明腕体传动结构中输出传动组件实施例的示意图；

图4是本发明腕体传动结构中输出传动组件与第二减速器的连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明腕体传动结构实施例的示意图，该腕体传动结构可应用于六轴机器人的前臂1与腕体2之间的传动。上述腕体2组装于前臂1的末端，且前臂1的末端装设有第一减速器3(例如J5轴减速器)、腕体2装设有第二减速器4(例如J6轴减速器)。上述第一减速器3的固定端与前臂1末端的一侧连接并带动腕体2旋转，实现腕体2的俯仰动作；第二减速器4则用于输出旋转动作。具体地，可通过同步带轮或齿轮将J5轴电机的动力传递到第一减速器3，实现腕体2的俯仰动作(即绕J5轴的轴线做旋转运动)。

本实施例的腕体传动结构包括输入传动组件5以及输出传动组件6，且上述输入传动组件5和输出传动组件6相互独立。上述输入传动组件5安装到腕体2，并由安装在腕体2的外部的电机驱动转动；输出传动组件6同样安装到腕体2，并由输入传动组件5驱动运行。上述输出传动组件6还与第二减速器4连接，并驱动第二减速器4运行，实现旋转输出。

本实施例的腕体传动结构将输入传动部分与输出传动部分分别组成独立的组件，且独立的输入传动组件5和输出传动组件6均固定在腕体2上，并驱动第二减速器4转动，实现腕体2的旋转运动输出。上述结构不仅可以将J6轴电机固定到腕体外，从而减小腕体传动结构的体积，并且还可减少传动部分的零件数量，减少零件误差的累积，降低零件的加工精度要求。同时，由于输入传动组件5和输出传动组件6均固定在腕体2上，上述结构还可有效规避前臂结构刚性不足的劣势，使得传动部分的装配及调整更加容易，有效降低生产制造成本。

结合图2所示，上述输入传动组件5包括第一锥齿轮51、第一轴承53(该第一轴承53具体可采用双轴承结构)和输入轴54(上述第一锥齿轮51可与输入轴54同轴)，且上述输入轴54与第一减速器3的转轴同轴线。上述第一锥齿轮51位于输入轴54的第一端，并且在输入传动组件5被外部电机驱动时，第一锥齿轮51可绕输入轴54旋转。上述输入轴54的第二端，可具有同步带轮55，从而可实现外部电机(例如J6轴电机)连接，实现扭矩输入。

具体地，上述输入传动组件5还包括第一轴承座52，该第一轴承座52固定在腕体2的第一安装面(例如通过螺钉7)，且输入轴54通过第一轴承53安装在第一轴承座52上。在对输入传动组件5进行安装和维护时，只需将第一轴承座52从腕体2拆下即可，简单快捷。

特别地，上述第一轴承座5可安装在腕体2的与第一减速器3相对的一侧。并且，可在输入传动组件5与腕体2的第一安装面之间可增加第一调整垫片56，通过调整第一调整垫片56的厚度，可以方便的调整第一锥齿轮51在腕体2内的位置，以更好地与输出传动组件6啮合。

结合图3、4所示，输出传动组件6可包括第二轴承63(该第二轴承63具体可采用双轴承结构)和用于驱动第二减速器4转动的输出轴64。输出轴64的第一端具有第二锥齿轮61(该第二锥齿轮61可通过螺钉65固定到输出轴64，在具体应用中，第二锥齿轮61也可与输出轴64一体)，且该输出轴64的第二端连接到第二减速器4(输出轴64与第二减速器4的转轴同轴线)，以驱动第二减速器4转动。上述输出轴64通过第二轴承63安装到腕体2，且第二锥齿轮61在腕体2内与第一锥齿轮51啮合，以实现扭矩传递。特别地，上述第一锥齿轮51的轴线与第二锥齿轮61的轴线垂直相交。

上述输出传动组件6还可包括第二轴承座62，该第二轴承座62固定在腕体2的第二安装面(例如通过螺钉8)，且输出轴64通过第二轴承63安装在第二轴承座62。同样地，在对输出传动组件6进行安装和维护时，只需将第二轴承座62从腕体2拆下即可，简单快捷。第二减速器4可再装配到上述第二轴承座62上。当然，在实际应用中，上述输出传动组件6也可先与第二减速器4安装固定在一起，然后再将组合在一起的输出传动组件6及第二减速器4安装到腕体2，不会影响装配性和调整的便利性。

同样地，可在输出传动组件6与腕体2的第二安装面之间增加第二调整垫片66，通过调整第二调整垫片66的厚度，可以方便的调整第二锥齿轮61在腕体2内的位置，以更好地与输入传动组件5啮合。

前臂1的末端可具有第一支撑部11和第二支撑部12，且第一支撑部11和第二支撑部12构成开叉结构；腕体2安装于第一支撑部11和第二支撑部12之间，第一减速器3安装在第一支撑部11并驱动腕体2相对于前臂1做俯仰动作。该结构相对简单，并且由于腕部2未被包裹，因此更易于控制和维护。

具体地，用于驱动第一减速器3的电机(例如J5轴电机)可安装到前臂1的外侧，并通过传动皮带驱动第一减速器3的同步带轮32(该同步带轮32位于第一支撑部11的外侧)转动，由同步带轮32带动第一减速器3的转轴31转动，从而实现腕体2的俯仰动作。

上述第二支撑部12上可具有开窗，且输入传动组件5穿过开窗安装到腕体2。其中输入传动组件5的第一轴承座52的前端位于腕体2内、尾端位于第二支撑部12的通孔内，同步带轮55则位于第二支撑部12的外侧，从而固定在前臂的电机(例如J6轴电机)可通过传动装置驱动输入传动组件5转动。根据电机的安装位置、安装方式，上述同步带轮55具体可采用皮带轮，传动装置则可采用传动皮带；或者，同步带轮55也可采用齿轮，相应地，传动装置可采用传动齿轮。

为提高密封性能，第二支撑部12的开窗处可具有用于密封输入传动组件5的油封9。由于油封9的唇口的弹性接触，因此对前臂零件与输入传动组件5的安装位置的加工精度要求大大降低，有效降低了零件的加工难度和加工成本。

本发明还提供一种六轴机器人，该六轴机器人可应用于工业生产。本实施例的六轴机器人包括腕体、前臂以及如上所述的腕体传动结构。通过上述腕体传动结构，降低了对前臂的加工精度要求，同时便于腕体的安装和维护。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种腕体传动结构，所述腕体组装于前臂的末端，所述腕体由装设于所述前臂的末端的第一减速器驱动做俯仰动作，且所述腕体装设有用于输出旋转动作的第二减速器；其特征在于，所述前臂的末端具有第一支撑部和第二支撑部，且所述第一支撑部和第二支撑部构成开叉结构；所述腕体安装于所述第一支撑部和第二支撑部之间；所述腕体传动结构包括输入传动组件以及输出传动组件，其中：所述输入传动组件包括第一轴承和与所述第一减速器的转轴同轴线的输入轴，且所述输入轴的第一端具有第一锥齿轮；所述输出传动组件包括第二轴承和用于驱动所述第二减速器转动的输出轴，且所述输出轴的第一端具有第二锥齿轮；所述输入轴通过第一轴承安装到所述腕体，所述输出轴通过第二轴承安装到所述腕体，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮在所述腕体内啮合，且所述第一锥齿轮的轴线与所述第二锥齿轮的轴线垂直相交；所述第二支撑部上具有开窗，且所述输入传动组件穿过所述开窗安装到所述腕体；

所述输入传动组件包括第一轴承座，所述第一轴承座固定在所述腕体的第一安装面，且所述输入轴通过所述第一轴承安装到所述第一轴承座；

所述第一轴承座与腕体之间具有第一调整垫片，所述第一锥齿轮在所述腕体内的位置通过所述第一调整垫片调整。

2.根据权利要求1所述的腕体传动结构，其特征在于，所述输出传动组件包括第二轴承座，所述第二轴承座固定在所述腕体的第二安装面，且所述输出轴通过所述第二轴承安装到所述第二轴承座。

3.根据权利要求2所述的腕体传动结构，其特征在于，所述第二轴承座与腕体之间具有第二调整垫片，所述第二锥齿轮在所述腕体内的位置通过所述第二调整垫片调整。

4.根据权利要求1所述的腕体传动结构，其特征在于，所述第一减速器安装在所述第一支撑部并驱动所述腕体相对于所述前臂做俯仰动作。

5.根据权利要求1所述的腕体传动结构，其特征在于，所述输入轴的第二端具有同步带轮，且所述同步带轮突出到所述第二支撑部的外侧。

6.根据权利要求1所述的腕体传动结构，其特征在于，所述第二支撑部的开窗处具有用于密封所述输入传动组件的油封。

7.一种六轴机器人，其特征在于，包括腕体、前臂以及如权利要求1-6中任一项所述的腕体传动结构。