CN109895132A - 一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构，包括小臂壳体和腕部壳体，小臂壳体内安装有主动锥齿轮转动结构，腕部壳体一端安装有从动锥齿轮转动结构，另一端安装有齿圈组件，主动锥齿轮转动结构包括主动锥齿轮、第一轴承、第二轴承、轴套及同步轮；第一轴承压装于轴套的一轴承位内，第二轴承装于轴套的另一轴承位中，主动锥齿轮安装于第二轴承内，通过第二紧定螺钉压紧第一轴承；同步轮安装于第二轴承内位于主动锥齿轮上方，同步轮通过锁紧螺钉与主动锥齿轮锁紧，构成主动锥齿轮转动结构并被整体装入小臂壳体内；腕部壳体通过螺钉与轴套的底部连接。本发明的末端传动结构可实现对齿轮传动的侧隙的调节，且具有外形紧凑的优点。

Description

一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构

技术领域

本发明涉及六轴机器人技术领域，特别涉及一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构。

背景技术

机器人的手腕部件是用来连接机器人手臂和末端执行机构的，处于机器人关节的最末端，与人体的手腕作用相似，用来调节或改变末端的姿态，以使机器人末端执行机构满足具体的动作要求，因而手腕应具有独立的自由度，由于传动级数多，腕部锥齿轮传动精度影响整个机器人的精度，所以在使用锥齿轮传动结构时需要尽可能的降低齿轮传动的侧隙，尽量提高其定位精度。

由于末端直接和执行机构相连，外部也要安装辅助设备，故对其末端的外形尺寸有限制，通常此部分的体积较大，同时末端的重量对整机的负载性能影响较为敏感，本体重量超标，必然导致工作负载降低，造成效率低下，能耗损失过多。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构，可实现对齿轮传动侧隙的调节，且具有外形紧凑的优点。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构，包括小臂壳体和腕部壳体，在小臂壳体内安装有主动锥齿轮转动结构，在腕部壳体一端安装有从动锥齿轮转动结构，腕部壳体另一端安装有齿圈组件，所述主动锥齿轮转动结构具体包括主动锥齿轮、第一轴承、第二轴承、轴套及同步轮；其中，第一轴承压装于轴套的一轴承位内，第二轴承装于轴套的另一轴承位中，主动锥齿轮安装于第二轴承内，再通过第二紧定螺钉压紧第一轴承；同步轮安装于第二轴承内位于主动锥齿轮上方，且同步轮通过锁紧螺钉与主动锥齿轮锁紧，从而构成主动锥齿轮转动结构并被整体装入小臂壳体内；腕部壳体通过螺钉与轴套的底部连接。

进一步地，所述从动锥齿轮转动结构包括从动锥齿轮、齿轮轴、滚柱轴承、深沟球轴承及花键套，其中，滚柱轴承的内圈装入齿轮轴一端的轴承位并以轴挡限位，齿轮轴另一端装入从动锥齿轮内并通过第一紧定螺钉及第一垫片锁紧，从动锥齿轮的轴表面上设有外花键，花键套内壁设有与所述外花键相配合的内花键，花键套套设于从动锥齿轮的轴上，且在从动锥齿轮的轴上还套设有弹性部件，弹性部件的一端与从动锥齿轮的轴肩连接，弹性部件的另一端与花键套相抵接，且在花键套表面还嵌装有深沟球轴承。

进一步地，所述从动锥齿轮转动结构安装于腕部壳体内并通过小端盖封装及压紧，从动锥齿轮与所述主动锥齿轮相啮合，小端盖通过第三垫片与花键套抵接。

进一步地，所述弹性部件为预紧弹簧。

进一步地，所述齿圈组件包括第一内齿圈、第二内齿圈、十字交叉轴承及输出法兰，第一内齿圈与第二内齿圈通过隔套和第二紧定螺钉固定组成一个整齿圈，在第二内齿圈内部安装有十字交叉轴承，齿圈组件整体放入腕部壳体内，具体由十字交叉轴承的内圈将齿圈组件安装于腕部壳体的轴承位，并通过压环压住十字交叉轴承的内圈端面同时通过螺钉锁住，使齿轮轴与第一内齿圈、第二内齿圈相啮合，输出法兰固定于第二内齿圈上同时压住十字交叉轴承的外圈端面并用螺钉固定。

进一步地，在输出法兰的内外部均有油封进行密封，其中，内部油封安装在腕部壳体上，外部油封安装在端盖上，且内部油封及外部油封的唇口均作用在输出法兰上实现密封。

进一步地，所述第一内齿圈与第二内齿圈的齿参数相同。

进一步地，所述主动锥齿轮转动结构中，所述第二轴承具体有两个且并列装入轴套的轴承位中。

进一步地，在所述第一轴承与第二紧定螺钉还垫设有第二垫片，第二紧定螺钉通过压紧第二垫片压紧第一轴承。

进一步地，第一轴承的端面与轴套的顶端齐平。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

本发明提供了一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构，其内部设有锥齿轮副啮合间隙的调节机构，从而在使用锥齿轮传动结构时实现齿轮侧隙的消除，尽量提高其定位精度。同时，本发明的工业机器人手腕传动结构的末端传动结构还具有外观小巧，结构紧凑、重量较轻的优点，可降低自身重量造成的机器人能耗损失，可有效实现工业机器人手腕工作负载的提升，从而进一步提升其工作效率。

附图说明

图1是本发明的工业机器人手腕传动结构的末端传动结构的示意图。

图2是本发明的工业机器人手腕传动结构的末端传动结构的传动原理示意图。

图3是本发明的工业机器人手腕传动结构的末端传动结构中主动锥齿轮转动结构的示意图。

图4是本发明的工业机器人手腕传动结构的末端传动结构中从动锥齿轮转动结构的示意图。

附图标记：1-小臂壳体，2-小端盖，3-花键套，4-深沟球轴承，5-腕部壳体，6-同步轮，7-轴套，8-第一轴承，9-第二轴承，10-主动锥齿轮，11-锁紧螺钉，12-第一紧定螺钉，13-第一垫片，14-从动锥齿轮，15-预紧弹簧，16-齿轮轴，17-第二垫片，18-滚柱轴承，19-第一内齿圈，20-第二紧定螺钉，21-隔套，22-第二内齿圈，23-十字交叉轴承，24-输出法兰，25-端盖，26-第三垫片，27-第三紧定螺钉，28-压环。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

实施例：

实施例一：

如图1和图2所示，一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构，包括小臂壳体1和腕部壳体5，在小臂壳体1内安装有主动锥齿轮转动结构，如图3所示，主动锥齿轮转动结构具体包括主动锥齿轮10、第一轴承8、第二轴承9、轴套7及同步轮6。其中，第一轴承8压装于轴套7的一轴承位内且第一轴承8的端面与轴套7的顶端齐平，第二轴承9具体有两个且并列装入轴套7的另一轴承位中，主动锥齿轮10安装于第二轴承9内并至小端面限位，第二紧定螺钉27通过压紧第二垫片17压紧第一轴承8；同步轮6安装于第二轴承9内位于主动锥齿轮10上方，且同步轮6通过锁紧螺钉11与主动锥齿轮10锁紧，从而构成主动锥齿轮转动结构并被整体装入小臂壳体1内。

腕部壳体5通过螺钉与轴套7的底部连接，在腕部壳体5一端安装有从动锥齿轮转动结构，腕部壳体5另一端安装有齿圈组件。

如图4所示，从动锥齿轮转动结构包括从动锥齿轮14、齿轮轴16、滚柱轴承18、深沟球轴承4及花键套3，具体为：滚柱轴承18的内圈装入齿轮轴16一端的轴承位并以轴挡限位，齿轮轴16另一端装入从动锥齿轮14内并通过第一紧定螺钉12及第一垫片13锁紧，从动锥齿轮14的轴表面上设有外花键，花键套3内壁设有与所述外花键相配合的内花键，花键套3套设于从动锥齿轮14的轴上，且在从动锥齿轮14的轴上还套设有预紧弹簧15，预紧弹簧15的一端与从动锥齿轮14的轴肩连接，预紧弹簧15的另一端与花键套3相抵接，且在花键套3表面还嵌装有深沟球轴承4。

从动锥齿轮转动结构安装于腕部壳体5内并通过小端盖2封装及压紧，小端盖2通过第三垫片26与花键套3抵接，从动锥齿轮转动结构安装于腕部壳体5后，其从动锥齿轮14与主动锥齿轮转动结构中的主动锥齿轮10相啮合，在从动锥齿轮转动结构中，通过预紧弹簧15推动从动锥齿轮14，可达到消除主动锥齿轮10与从动锥齿轮14间齿隙的目的，检测时，用手盘动同步轮6，检查主动锥齿轮10与从动锥齿轮14的锥齿轮副的啮合状态，如果啮合状态不对，可通过调节第三垫片26的厚度来调节预紧弹簧15的预紧力，从而调节预紧弹簧15对从动锥齿轮14的推力使锥齿轮副达到最好的啮合状态。如发现主动锥齿轮10与从动锥齿轮14间齿隙过大时，则可增加第三垫片26的厚度，从而增大预紧弹簧15对从动锥齿轮14的推力，从而调整锥齿轮10与从动锥齿轮14的锥齿轮副的啮合状态，再用手整体盘动同步轮6，检查主动锥齿轮10与从动锥齿轮14的锥齿轮副是否转动平稳顺畅，有无卡点阻滞等感。

具体的，齿圈组件包括第一内齿圈19、第二内齿圈22、十字交叉轴承23及输出法兰24，第一内齿圈19与第二内齿圈22通过隔套21和第二紧定螺钉20固定组成一个整齿圈，齿参数相同，在第二内齿圈22内部安装有十字交叉轴承23，齿圈组件整体放入腕部壳体5内，具体由十字交叉轴承23的内圈将齿圈组件安装于腕部壳体5的轴承位，并通过压环28压住十字交叉轴承23的内圈端面同时通过螺钉锁住，使齿轮轴16与第一内齿圈19、第二内齿圈22相啮合，输出法兰24固定于第二内齿圈22上，同时压住十字交叉轴承23的外圈端面并用螺钉固定，用手盘动整齿圈，检查是否自由转动，有无阻滞卡点。

作为优选，在输出法兰24的内外部均有油封进行密封，其中，内部油封安装在腕部壳体5上，外部油封安装在端盖25上，且内部油封及外部油封的唇口均作用在输出法兰24实现密封。

综上可知，在本发明的工业机器人手腕传动结构的末端传动结构中，可通过调节第三垫片的厚度来调节预紧弹簧的预紧力，从而调节预紧弹簧对从动锥齿轮的推力使锥齿轮副达到最好的啮合状态，从而在使用锥齿轮传动结构时实现尽可能的降低齿轮传动的侧隙，尽量提高其定位精度。同时，本发明的工业机器人手腕传动结构的末端传动结构还具有外观小巧，结构紧凑、重量较轻的优点，可降低自身重量造成的机器人能耗损失，可有效实现工业机器人手腕工作负载的提升，从而进一步提升其工作效率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构，包括小臂壳体(1)和腕部壳体(5)，其特征在于，在小臂壳体(1)内安装有主动锥齿轮转动结构，在腕部壳体(5)一端安装有从动锥齿轮转动结构，腕部壳体另一端安装有齿圈组件，所述主动锥齿轮转动结构具体包括主动锥齿轮(10)、第一轴承(8)、第二轴承(9)、轴套(7)及同步轮(6)；

其中，第一轴承(8)压装于轴套(7)的一轴承位内，第二轴承(9)装于轴套(7)的另一轴承位中，主动锥齿轮(10)安装于第二轴承(9)内，再通过第二紧定螺钉(27)压紧第一轴承(8)；同步轮(6)安装于第二轴承(9)内位于主动锥齿轮(10)上方，且同步轮(6)通过锁紧螺钉(11)与主动锥齿轮(10)锁紧，从而构成主动锥齿轮转动结构并被整体装入小臂壳体(1)内；腕部壳体(5)通过螺钉与轴套(7)的底部连接。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构，其特征在于，所述从动锥齿轮转动结构包括从动锥齿轮(14)、齿轮轴(16)、滚柱轴承(18)、深沟球轴承(4)及花键套(3)，其中，滚柱轴承(18)的内圈装入齿轮轴(16)一端的轴承位并以轴挡限位，齿轮轴(16)另一端装入从动锥齿轮(14)内并通过第一紧定螺钉(12)及第一垫片(13)锁紧，从动锥齿轮(14)的轴表面上设有外花键，花键套(3)内壁设有与所述外花键相配合的内花键，花键套(3)套设于从动锥齿轮(14)的轴上，且在从动锥齿轮(14)的轴上还套设有弹性部件，弹性部件的一端与从动锥齿轮(14)的轴肩连接，弹性部件的另一端与花键套(3)相抵接，且在花键套(3)表面还嵌装有深沟球轴承(4)。

3.根据权利要求2所述的一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构，其特征在于，所述从动锥齿轮转动结构安装于腕部壳体(5)内并通过小端盖(2)封装及压紧，从动锥齿轮(14)与所述主动锥齿轮(10)相啮合，小端盖(2)通过第三垫片(26)与花键套(3)抵接。

4.根据权利要求2所述的一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构，其特征在于，所述弹性部件为预紧弹簧(15)。

5.根据权利要求2所述的一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构，其特征在于，所述齿圈组件包括第一内齿圈(19)、第二内齿圈(22)、十字交叉轴承(23)及输出法兰(24)，第一内齿圈(19)与第二内齿圈(22)通过隔套(21)和第二紧定螺钉(20)固定组成一个整齿圈，在第二内齿圈(22)内部安装有十字交叉轴承(23)，齿圈组件整体放入腕部壳体(5)内，具体由十字交叉轴承(23)的内圈将齿圈组件安装于腕部壳体(5)的轴承位，并通过压环(28)压住十字交叉轴承(23)的内圈端面同时通过螺钉锁住，使齿轮轴(16)与第一内齿圈(19)、第二内齿圈(22)相啮合，输出法兰(24)固定于第二内齿圈(22)上同时压住十字交叉轴承(23)的外圈端面并用螺钉固定。

6.根据权利要求5所述的一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构，其特征在于，在输出法兰(24)的内外部均有油封进行密封，其中，内部油封安装在腕部壳体(5)上，外部油封安装在端盖(25)上，且内部油封及外部油封的唇口均作用在输出法兰(24)上实现密封。

7.根据权利要求5所述的一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构，其特征在于，所述第一内齿圈(19)与第二内齿圈(22)的齿参数相同。

8.根据权利要求1至7中任一所述的一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构，其特征在于，所述主动锥齿轮转动结构中，所述第二轴承(9)具体有两个且并列装入轴套(7)的轴承位中。

9.根据权利要求1至7中任一所述的一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构，其特征在于，在所述第一轴承(8)与第二紧定螺钉(27)还垫设有第二垫片(17)，第二紧定螺钉(27)通过压紧第二垫片(17)压紧第一轴承(8)。

10.根据权利要求1至7中任一所述的一种工业机器人手腕传动结构的末端传动结构，其特征在于，第一轴承(8)的端面与轴套(7)的顶端齐平。