CN109591048B - 一种机器人的腕部关节结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人的腕部关节结构，属于机器人设备技术领域。它解决了现有的机器人的关节轴的噪音高的问题。本机器人的腕部关节结构，机器人包括壳体、驱动电机和关节轴，本腕部关节结构包括能与驱动电机的电机轴连接的输入带轮，所述输入带轮设置在壳体内，所述输入带轮上套设有涨紧皮带，所述涨紧皮带上套接有输出带轮，所述输出带轮的齿轮轴一上还开设有安装槽，本腕部关节结构还包括输入齿轮，所述输入齿轮的齿轮轴二嵌入安装槽后齿轮轴二能在安装槽内滑动并通过紧固件与齿轮轴一连接，所述关节轴上设有与输入齿轮啮合的输出齿轮。本结构降低了该腕部关节结构在使用过程中会产生的噪音。

Description

一种机器人的腕部关节结构

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种机器人的腕部关节结构。

背景技术

随着现在社会的不断发展，人们对于机器人的使用也越来越多，现有的机器人在使用时是对30kg以下的物品进行抓取，因此需要对腕部的关节轴进行设计，现有机器人的关节轴处的转速不高，可电机在极低的速度下转动是不平稳的，控制不易，因此需要设置一个机械，使得电机在较合理的转速下运动，此时电机的输出转速较大，因此需要增设一个可以降低电机转速的机械，保证了运动的平顺。

现有的机器人关节轴上，一般是在带轮之后设置有谐波减速机，用于对关节轴进行减速，使得电机能在合理的转速下进行运动，导致了在安装过程中，经常是将谐波减速机进行安装和固定，再将带轮定位，而谐波减速机是设置在带轮后，在机器人关节轴运行时，电机是在合理的转速下转动，当速度传递至带轮时，由于谐波减速机是设置在带轮之后，因此当电机速度传递至带轮时带轮的传动比较大，造成了关节轴在运行过程中噪音较大，影响了工作环境，且现有的谐波减速机的价格非常昂贵，谐波减速机在整个机器人成本中占比较大，谐波减速机通常是采用柔轮周期性的发生变形，使得谐波减速机在长期使用的过程中，会产生疲劳破坏，进一步的增大了机器人关节轴的维修成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种机器人的腕部关节结构，本发明所要解决的技术问题是如何在实现关节轴减速的同时使得关节轴的噪音降低。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种机器人的腕部关节结构，机器人包括壳体、驱动电机和关节轴，本腕部关节结构包括能与驱动电机的电机轴连接的输入带轮，所述输入带轮设置在壳体内，所述输入带轮上套设有涨紧皮带，所述涨紧皮带上套接有输出带轮，其特征在于，所述输出带轮的齿轮轴一上还开设有安装槽，本腕部关节结构还包括输入齿轮，所述输入齿轮的齿轮轴二嵌入安装槽后齿轮轴二能在安装槽内滑动并通过紧固件与齿轮轴一连接，所述关节轴上设有与输入齿轮啮合的输出齿轮。

工作原理：在安装过程中，关节轴是稳定设置的，此时将输入齿轮与输出齿轮相啮合，输入齿轮的位置是根据与输出齿轮的位置来定位的，再将输入齿轮的齿轮轴二设置在安装槽内并通过紧固件与齿轮轴一固连，输出带轮能随着输入齿轮的位置进行微调，输入带轮和涨紧皮带能随着输出齿轮的位置进行相应的调节，驱动电机能带动输入带轮转动，腕部关节结构主要是通过减速比较大的输入带轮和输出带轮以及减速比较大的输入齿轮和输出齿轮，使得腕部关节结构的速度能降低，且采用上述结构，上述结构的部件为常用零件加工制成，相比于现有的谐波减速机，本腕部关节结构的成本较低，整个腕部关节结构在安装的过程中，仅仅是通过关节轴的定位，一步步将上述结构进行压紧安装，使得整个腕部关节结构的安装较为方便，且在安装时，输入齿轮可以通过轴向移动齿轮轴二，调整齿轮轴二在安装槽内的位置后来通过紧固件进行固定并使得输入齿轮与输出齿轮之间啮合紧密、不会产生晃动，并带动输出带轮的轴向位置也可以做出相应的调整，从而输入齿轮与输出齿轮的啮合间隙的调整更加精确，降低了该腕部关节结构在使用过程中会产生的噪音。

在上述的机器人的腕部关节结构中，所述齿轮轴二嵌入安装槽一端的端面与安装槽的槽底之间具有间距。

间距的设置，使得齿轮轴二能在安装槽内轴向滑动，并将齿轮轴二定位在指定位置上，使得输入齿轮的轴向调整更加方便，能起到一定的降噪效果，从而使得输入齿轮的调节更加的方便且降低了腕部关节结构使用时的噪音。

在上述的机器人的腕部关节结构中，所述输入齿轮上套设有呈筒状的支撑座，所述壳体上设有抵靠台阶，所述支撑座的一端向外凸起形成挡肩，所述挡肩能与抵靠台阶相贴合并通过螺钉定位在壳体上，所述螺钉的端部能与抵靠台阶相抵靠。

抵靠台阶和挡肩的设置，使得支撑座在安装时能进行预紧定位，直接通过螺钉将挡肩定位在抵靠台阶上，再通过输入齿轮的具体位置，对支撑座进行径向调整，进一步的使得整个腕部关节结构的安装更加的方便，且提供了输入齿轮径向的支撑力，使得输入齿轮在运行过程中，不会发生偏离，提高了腕部关节结构的稳定性。

在上述的机器人的腕部关节结构中，所述支撑座的外侧壁与壳体的内侧壁之间具有调整间隙。

该结构的设置，使得支撑座的位置是可以径向调节的，从而能通过移动支撑座的位置来实现对输入齿轮的位置进行调整，带动输入齿轮连接的输出带轮的位置进行调节，使得输入齿轮与输出齿轮的精度更加的准确并对其磨损程度较低，进一步的降低了腕部关节结构在使用过程中会产生噪音，并且能增加腕部关节结构的使用寿命。

在上述的机器人的腕部关节结构中，所述支撑座的另一端向内凸起形成限位挡板，所述齿轮轴一靠近输入齿轮的一端凸起形成限位环，所述支撑座内设有若干个轴承，所述轴承均设置在限位挡板与限位环之间，所述轴承的内侧壁均与齿轮轴二的外侧壁相贴合。

轴承的设置，减少了支撑座的内侧壁与齿轮轴二外侧壁之间的摩擦力，且能对齿轮轴二提供径向支撑力，而限位挡板和限位环的设置，使得轴承的设置能更加的稳定，不影响输出锥齿轮的轴向调整，使得旋转结构的噪音能进一步的降低。

在上述的机器人的腕部关节结构中，本腕部关节结构包括设置在两个相邻轴承之间的调整垫片。

通过设置不同厚度的调整垫片，且调整垫片具有将齿轮轴一推离齿轮轴二的阻挡力，而紧固件具有将齿轮轴二固定在齿轮轴一安装槽内的拉力，在阻挡力和拉力的共同作用下，使得齿轮轴一与齿轮轴二相对设置位置能更加的稳定，实现了对输入齿轮和输出带轮的轴向位置的调节，使得输入齿轮和输出带轮的轴向调节更加的方便。

在上述的机器人的腕部关节结构中，所述挡肩上设有阻挡片，所述阻挡片通过螺钉压紧在挡肩上，其中一个轴承能与阻挡片相抵靠，所述阻挡片与轴承抵靠的端面与限位环的端面平齐。

该结构的设置，能实现对轴承的进一步限位，使得轴承能稳定的设置在限位环和限位挡板之间，避免了轴承发生错位，提高了腕部关节结构的稳定性。

与现有技术相比，本机器人的腕部关节结构具有的优点：在安装时，输入齿轮可以通过轴向移动齿轮轴二，调整齿轮轴二在安装槽内的位置来实现对输入齿轮轴向位置的调整，并带动输出带轮的轴向位置也可以做出相应的调整，从而输入齿轮与输出齿轮的啮合间隙的调整更加精确，降低了该腕部关节结构在使用过程中会产生的噪音。

附图说明

图1是本机器人的腕部关节结构装配后的部分剖视图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图中，1、壳体；11、驱动电机；12、电机轴；13、抵靠台阶；2、关节轴；21、输出齿轮；3、输入带轮；4、涨紧皮带；5、输出带轮；51、齿轮轴一；52、安装槽；53、限位环；6、输入齿轮；61、齿轮轴二；62、支撑座；63、挡肩；64、调整间隙；65、限位挡板；66、轴承；67、调整垫片；68、阻挡片；7、紧固件；8、间距；9、螺钉。

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，本机器人的腕部关节结构，机器人包括壳体1、驱动电机11和关节轴2，本腕部关节结构包括能与驱动电机11的电机轴12连接的输入带轮3，输入带轮3设置在壳体1内，输入带轮3上套设有涨紧皮带4，涨紧皮带4上套接有输出带轮5。

具体的说，如图1和图2所示，输出带轮5的齿轮轴一51上还开设有安装槽52，本腕部关节结构还包括输入齿轮6，输入齿轮6的齿轮轴二61嵌入安装槽52后齿轮轴二61能在安装槽52内滑动并通过紧固件7与齿轮轴一51连接，关节轴2上设有与输入齿轮6啮合的输出齿轮21。

工作原理：在安装过程中，关节轴2是稳定设置的，此时将输入齿轮6与输出齿轮21相啮合，输入齿轮6的位置是根据与输出齿轮21的位置来定位的，再将输入齿轮6的齿轮轴二61设置在安装槽52内并通过紧固件7与齿轮轴一51固连，输出带轮5能随着输入齿轮6的位置进行微调，输入带轮3和涨紧皮带4能随着输出齿轮21的位置进行相应的调节，驱动电机11能带动输入带轮3转动，腕部关节结构主要是通过减速比较大的输入带轮3和输出带轮5以及减速比较大的输入齿轮6和输出齿轮21，使得腕部关节结构的速度能降低，且采用上述结构，上述结构的部件为常用零件加工制成，相比于现有的谐波减速机，本腕部关节结构的成本较低，整个腕部关节结构在安装的过程中，仅仅是通过关节轴2的定位，一步步将上述结构进行压紧安装，使得整个腕部关节结构的安装较为方便，且在安装时，输入齿轮6可以通过轴向移动齿轮轴二61，调整齿轮轴二61在安装槽52内的位置后来通过紧固件7进行固定并使得输入齿轮6与输出齿轮21之间啮合紧密、不会产生晃动，并带动输出带轮5的轴向位置也可以做出相应的调整，从而输入齿轮6与输出齿轮21的啮合间隙的调整更加精确，降低了该腕部关节结构在使用过程中会产生的噪音。

如图2所示，齿轮轴二61嵌入安装槽52一端的端面与安装槽52的槽底之间具有间距8。

如图2所示，输入齿轮6上套设有呈筒状的支撑座62，壳体1上设有抵靠台阶13，支撑座62的一端向外凸起形成挡肩63，挡肩63能与抵靠台阶13相贴合并通过螺钉9定位在壳体1上，螺钉9的端部能与抵靠台阶13相抵靠。

如图2所示，支撑座62的外侧壁与壳体1的内侧壁之间具有调整间隙64。

如图2所示，支撑座62的另一端向内凸起形成限位挡板65，齿轮轴一51靠近输入齿轮6的一端凸起形成限位环53，支撑座62内设有若干个轴承66，轴承66均设置在限位挡板65与限位环53之间，轴承66的内侧壁均与齿轮轴二61的外侧壁相贴合。

如图2所示，本腕部关节结构包括设置在两个相邻轴承66之间的调整垫片67。

如图2所示，挡肩63上设有阻挡片68，阻挡片68通过螺钉9压紧在挡肩63上，其中一个轴承66能与阻挡片68相抵靠，阻挡片68与轴承66抵靠的端面与限位环53的端面平齐。

输出齿轮21上套设有多个锥轴承。

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。

Claims (4)

1.一种机器人的腕部关节结构，机器人包括壳体(1)、驱动电机(11)和关节轴(2)，本腕部关节结构包括能与驱动电机(11)的电机轴(12)连接的输入带轮(3)，所述输入带轮(3)设置在壳体(1)内，所述输入带轮(3)上套设有涨紧皮带(4)，所述涨紧皮带(4)上套接有输出带轮(5)，其特征在于，所述输出带轮(5)的齿轮轴一(51)上还开设有安装槽(52)，本腕部关节结构还包括输入齿轮(6)，在安装时所述输入齿轮(6)的齿轮轴二(61)嵌入安装槽(52)后齿轮轴二(61)能在安装槽(52)内滑动并通过紧固件(7)与齿轮轴一(51)连接，所述关节轴(2)上设有与输入齿轮(6)啮合的输出齿轮(21)，所述输入齿轮(6)上套设有呈筒状的支撑座(62)，所述支撑座(62)的另一端向内凸起形成限位挡板(65)，所述齿轮轴一(51)靠近输入齿轮(6)的一端凸起形成限位环(53)，所述支撑座(62)内设有若干个轴承(66)，所述轴承(66)均设置在限位挡板(65)与限位环(53)之间，所述轴承(66)的内侧壁均与齿轮轴二(61)的外侧壁相贴合，本腕部关节结构包括设置在两个相邻轴承(66)之间的调整垫片(67)，所述支撑座(62)的一端向外凸起形成挡肩(63)，所述挡肩(63)上设有阻挡片(68)，所述阻挡片(68)通过螺钉(9)压紧在挡肩(63)上，其中一个轴承(66)能与阻挡片(68)相抵靠，所述阻挡片(68)与轴承(66)抵靠的端面与限位环(53)的端面平齐。

2.根据权利要求1所述的机器人的腕部关节结构，其特征在于，所述齿轮轴二(61)嵌入安装槽(52)一端的端面与安装槽(52)的槽底之间具有间距(8)。

3.根据权利要求1或2所述的机器人的腕部关节结构，其特征在于，所述壳体(1)上设有抵靠台阶(13)，所述挡肩(63)能与抵靠台阶(13)相贴合并通过螺钉(9)定位在壳体(1)上，所述螺钉(9)的端部能与抵靠台阶(13)相抵靠。

4.根据权利要求3所述的机器人的腕部关节结构，其特征在于，所述支撑座(62)的外侧壁与壳体(1)的内侧壁之间具有调整间隙(64)。