CN109910053B - 一种工业机器人的小臂及工业机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业机器人领域，尤其涉及一种工业机器人的小臂及工业机器人，该工业机器人的小臂包括小臂筒以及设置在小臂筒内的两个传动轴，两个传动轴分别为第一传动轴以及套装在第一传动轴上的第二传动轴；其中，第一传动轴与第二传动轴之间以及第二传动轴与小臂筒之间分别通过至少一个轴承转动连接，每对轴承分别设置在对应的传动轴的两端；第一传动轴与第二传动轴之间以及第二传动轴与小臂筒之间还分别设有紧固结构，紧固结构用于对相应的至少一个轴承进行预紧；第一传动轴分别与工业机器人的肘部以及腕部连接，并用于驱动腕部做回转运动，第二传动轴分别与工业机器人的肘部以及腕部连接，并用于驱动腕部做点头运动。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人领域，尤其涉及一种工业机器人的小臂及工业机器人。
背景技术
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机械系统，它能通过学习和继承来重复执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器，其中，六轴工业机器人能够自由地在三维空间内进行活动，能够准确快速地进行搬运、焊接、喷涂等大量重复性工作。
针对六轴工业机器人小臂内部的传动结构，通常由同轴设置的两个传动轴从肘部向腕部传输动力，工业机器人的肘部安装有与这两个传动轴对应设置的电机，电机通过内部的减速齿轮驱动传动轴转动，由传动轴带动腕部做回转运动或点头运动，但由于传动轴结构较长，并且，在小臂筒内没有支撑，因此，传动轴的结构稳定性差，不容易保证传动精度，在高速旋转过程中也容易会出现较大的扰动。
发明内容
本发明提供一种工业机器人的小臂及工业机器人，用以提高传动轴的回转精度，减少扰动。
本发明实施例提供了一种工业机器人的小臂，该工业机器人的小臂包括小臂筒以及设置在所述小臂筒内的两个传动轴，所述两个传动轴分别为第一传动轴以及套装在所述第一传动轴上的第二传动轴；其中，
所述第一传动轴与所述第二传动轴之间以及所述第二传动轴与所述小臂筒之间分别通过至少一个轴承转动连接，每对轴承分别设置在对应的传动轴的两端；
所述第一传动轴与所述第二传动轴之间以及所述第二传动轴与所述小臂筒之间还分别设有紧固结构，所述紧固结构用于对相应的所述至少一个轴承进行预紧；
所述第一传动轴分别与工业机器人的肘部以及腕部连接，并用于驱动所述腕部做回转运动，所述第二传动轴分别与工业机器人的肘部以及腕部连接，并用于驱动所述腕部做点头运动。
上述实施例中，一方面，通过在传动轴上设置轴承以支撑传动轴的转动，使传动轴在转动过程中能够支撑在小臂筒的内壁上；另一方面，通过设置紧固结构使轴承内外套圈之间产生一定的预变形，以保持轴承内外圈均处于压紧状态，使轴承带负游隙运行，这样，增加了传动轴的回转精度，减少了扰动。
在一个具体的实施例中，所述第一传动轴与所述第二传动轴之间以及所述第二传动轴与所述小臂筒之间分别通过至少一对轴承转动连接，每对轴承分别设置在对应的传动轴的两端。
具体设置时，所述每对轴承为角接触轴承或圆锥滚子轴承，且所述每对轴承背对背设置。这样设置使得轴承能够同时承受双向轴向载荷，避免传动轴的轴向扰动。
具体设置时，所述紧固结构包括设置在相应的传动轴两端并与轴承内圈配合的锁紧螺母以及凸台；
还包括与轴承外圈配合并与所述锁紧螺母对应设置的第一靠肩，以及与轴承外圈配合并与所述凸台对应设置的第二靠肩；其中，
所述每对轴承包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承设置在所述锁紧螺母与所述第一靠肩之间，所述第二轴承设置在所述凸台与所述第二靠肩之间；
所述第一靠肩与所述第二靠肩设置在所述小臂筒的内壁上或所述第二传动轴的内壁上。
优选的，所述锁紧螺母与相邻的轴承之间设有隔套。隔套的设置使得锁紧螺母压紧轴承内圈的力比较均匀，也可以保护轴承不受损伤。
优选的，所述第一传动轴与所述第二传动轴之间以及所述第二传动轴与所述小臂筒之间分别通过一对角接触轴承转动连接。
优选的，所述第一传动轴与所述第二传动轴之间以及所述第二传动轴与所述小臂筒之间还分别设有用于密封轴承的密封件。密封件可以防止润滑油进入空腔内部。
优选的，还包括外花键轴，所述外花键轴套装在所述第一传动轴上且与所述第二传动轴固定连接，所述外花键轴用于向所述第二传动轴传输动力。花键连接可以传递较大的扭矩。
优选的，所述第一传动轴和所述第二传动轴分别与所述腕部采用花键连接。花键连接可以传递较大的扭矩。
本发明实施例还提供了一种工业机器人，包括上述任一项所述的工业机器人的小臂。上述实施例中，第一传动轴与第二传动轴之间以及第二传动轴与小臂筒之间分别通过轴承转动连接，并设有对轴承进行预紧的紧固结构，保证了传动轴的回转精度，减少了扰动。
附图说明
图1为本发明实施例提供的工业机器人的小臂的剖视图；
图2为图1左端的局部剖视图；
图3为图1右端的局部剖视图。
附图标记：
10-小臂筒
20-传动轴 201-第一传动轴 202-第二传动轴
30-轴承 301-第一轴承 302-第二轴承
40-锁紧螺母 50-凸台
601-第一靠肩 602-第二靠肩
70-密封件 80-外花键轴 801-螺钉 802-垫圈
90-隔套
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步详细地描述，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种工业机器人的小臂，该工业机器人的小臂包括小臂筒以及设置在小臂筒内的两个传动轴，两个传动轴分别为第一传动轴以及套装在第一传动轴上的第二传动轴；其中，
第一传动轴与第二传动轴之间以及第二传动轴与小臂筒之间分别通过至少一个轴承转动连接，每对轴承分别设置在对应的传动轴的两端；
第一传动轴与第二传动轴之间以及第二传动轴与小臂筒之间还分别设有紧固结构，紧固结构用于对相应的至少一个轴承进行预紧；
第一传动轴分别与工业机器人的肘部以及腕部连接，并用于驱动腕部做回转运动，第二传动轴分别与工业机器人的肘部以及腕部连接，并用于驱动腕部做点头运动。
上述实施例中，两个传动轴之间以及传动轴与小臂筒之间分别通过轴承转动连接，轴承起支撑作用，使传动轴能够支撑在小臂筒的内壁上，提高了传动轴在运动过程中的稳定性；另外，通过设置紧固结构使轴承内外套圈之间产生一定的预变形，以保持轴承内外圈均处于压紧状态，使轴承带负游隙运行，保证了传动精度，减少了扰动。
为了便于更加清楚得了解本发明实施例提供的工业机器人的小臂的具体结构，现结合附图进行详细说明。
如图1所示，该工业机器人的小臂包括小臂筒10，小臂筒10内设有两个传动轴20，分别为第一传动轴201和具有中空结构的第二传动轴202，第二传动轴202为一体式结构，以保证了内外孔的同心度；第二传动轴202套装在第一传动轴201上，且第二传动轴202与第一传动轴201同轴设置，其中，第一传动轴201分别与工业机器人的肘部以及腕部连接，用于驱动腕部做回转运动，第二传动轴202分别与工业机器人的肘部以及腕部连接，用于驱动腕部做点头运动，肘部分别安装有与第一传动轴201以及第二传动轴202对应设置的伺服电机，以图1所示的设置位置为参考，第一传动轴201和第二传动轴202在左端分别与腕部连接，右端分别与伺服电机连接，伺服电机分别通过这两个传动轴20向腕部传输动力。为了保证传动轴20的传动精度，并减小高速旋转时产生的扰动，第一传动轴201与第二传动轴202之间以及第二传动轴202与小臂筒10之间分别通过至少一个轴承30转动连接，每个轴承30起支撑转动的作用，使得传动轴20在转动过程中能够支撑在小臂筒10的内壁上，有利于提高传动轴20的稳定性。一并参考图2、图3，第一传动轴201与第二传动轴202之间以及第二传动轴202与小臂筒10之间还分别设有紧固结构，紧固结构用于对上述相对应的至少一个轴承30进行预紧，紧固结构使得轴承内外圈之间产生一定的预变形，以保持轴承内外圈均处于压紧状态，使轴承带负游隙运行。这样设置提高了传动轴的回转精度，减少了扰动。
在一个具体的实施例中，第一传动轴201与第二传动轴202之间以及第二传动轴202与小臂筒10之间分别通过至少一对轴承30转动连接，每对轴承30分别设置在对应的传动轴20的两端。每对轴承包括第一轴承301和第二轴承302，每对轴承30分别设置在对应的传动轴20的两端，即在传动轴20一端，至少有一个第一轴承301并排排列，相应的，在传动轴20另一端，至少有一个第二轴承302并排排列，每对轴承30在两端起到支撑作用，提高了长轴传动的稳定性；具体的，每对轴承30为角接触轴承或圆锥滚子轴承，且每对轴承30采用背对背设置，这样设置使得每对轴承30都能够同时承受双向轴向载荷，避免传动轴20沿轴向发生窜动。如图1所示，第一传动轴201与第二传动轴202之间以及第二传动轴202与小臂筒10之间分别通过一对角接触轴承转动连接，并可以根据实际结构，选用不同型号的角接触轴承。
具体设置时，每个预紧结构包括设置在对应的传动轴20两端并与轴承内圈配合的锁紧螺母40以及凸台50，锁紧螺母40与传动轴20螺纹连接，凸台50为传动轴20上呈环形设置的轴肩结构，传动轴20可以在锁紧螺母40以及凸台50之间设置一对、两对或多对轴承30。每个紧固结构还包括与轴承外圈配合并与锁紧螺母40对应设置的第一靠肩601，以及与轴承外圈配合并与凸台50对应设置的第二靠肩602，其中，每对轴承30中，第一轴承301设置在锁紧螺母40与第一靠肩601之间，第二轴承302设置在凸台50与第二靠肩602之间，在需要进行预紧时，通过拧紧锁紧螺母40使设置在传动轴20左右两端的轴承30的内外圈受到相应的挤压，达到预紧的效果。如图2所示，第一靠肩601位于锁紧螺母40一侧，第一靠肩601与锁紧螺母40用于对设置在传动轴20一端的轴承30进行预紧，在拧紧锁紧螺母40的过程中，锁紧螺母40以及第一靠肩601分别挤压轴承内圈与轴承外圈，使轴承内外圈均处于压紧状态，锁紧螺母40以及第一靠肩601可以同时对设置在该端的一个、两个或多个轴承30进行预紧；同理，如图3所示，第二靠肩602位于凸台50一侧，第二靠肩602与凸台50用于对设置在传动轴20另一端的轴承30进行预紧，在拧紧锁紧螺母40的过程中，凸台50以及第二靠肩602分别挤压轴承内圈与轴承外圈，使轴承内外圈均处于压紧状态，凸台50以及第二靠肩602可以同时对设置在该端的一个、两个或多个轴承30进行预紧。
具体设置时，第一靠肩601与第二靠肩602设置在小臂筒10的内壁上或第二传动轴202的内壁上，也可以理解为第一靠肩601和第二靠肩602为设置在小臂筒10内壁上的台阶结构或设置在第二传动轴202内壁上的台阶结构；在预紧过程中，为了使轴承30内圈的受力比较均匀，锁紧螺母40与相邻的轴承30之间设有隔套，隔套的设置也可以保护轴承30不受损伤。另外，小臂筒10以及第二传动轴202都为中空型结构，轴承30内的润滑油容易泄漏到空腔内部，本实施例中，第一传动轴201与第二传动轴202之间以及第二传动轴202与小臂筒10之间分别设有用于密封轴承30的密封件70，具体的，第一靠肩601一侧设有第一密封件，第二靠肩602一侧设有第二密封件，第一密封件和第二密封件在空腔两端形成密闭结构，防止润滑油进入空腔内部。
一并参考图1、图3，在具体连接时，还包括外花键轴80，外花键轴80套装在第一传动轴201上且与第二传动轴202固定连接，外花键轴80用于向第二传动轴202传输动力，具体的，外花键轴80插入第二传动轴202内并在轴肩部通过螺钉801以及垫圈802与第二传动轴202上的轴肩部分相固定连接，进行预紧，保证外花键轴80与第二传动轴202定心连接。第一传动轴201和第二传动轴202分别与腕部采用花键连接，并且，外花键轴80与伺服电机之间通过花键连接，第一传动轴201与伺服电机之间也通过花键连接，伺服电机安装在机器人的肘部，伺服电机通过内部的减速齿轮，向小臂筒10中的第一传动轴201以及第二传动轴202传输动力，其中，花键连接结构保证了较大扭矩的传递，并且组装与维修方便。
本发明实施例还提供了一种工业机器人，该工业机器人包括上述小臂，通过小臂向腕部传输动力，保证传输精度，并减少扰动。具体的，该工业机器人还包括底座、大臂、腕部等结构，腕部上设有执行机构，通过上述结构之间的相互配合实现机器人在三维空间内的自由活动，完成搬运、焊接、喷涂等工作。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种工业机器人的小臂，其特征在于，包括小臂筒以及设置在所述小臂筒内的两个传动轴，所述两个传动轴分别为第一传动轴以及套装在所述第一传动轴上的第二传动轴；其中，
所述第一传动轴与所述第二传动轴之间以及所述第二传动轴与所述小臂筒之间分别通过至少一个轴承转动连接；
所述第一传动轴与所述第二传动轴之间以及所述第二传动轴与所述小臂筒之间还分别设有紧固结构，所述紧固结构用于对相应的所述至少一个轴承进行预紧；
所述第一传动轴分别与工业机器人的肘部以及腕部连接，并用于驱动所述腕部做回转运动，所述第二传动轴分别与工业机器人的肘部以及腕部连接，并用于驱动所述腕部做点头运动；
所述第一传动轴与所述第二传动轴之间以及所述第二传动轴与所述小臂筒之间分别通过至少一对轴承转动连接，每对轴承分别设置在对应的传动轴的两端；
所述每对轴承为角接触轴承或圆锥滚子轴承，且所述每对轴承背对背设置；
所述紧固结构包括设置在相应的传动轴两端并与轴承内圈配合的锁紧螺母以及凸台；
还包括与轴承外圈配合并与所述锁紧螺母对应设置的第一靠肩，以及与轴承外圈配合并与所述凸台对应设置的第二靠肩；其中，
所述每对轴承包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承设置在所述锁紧螺母与所述第一靠肩之间，所述第二轴承设置在所述凸台与所述第二靠肩之间；
所述第一靠肩与所述第二靠肩设置在所述小臂筒的内壁上或所述第二传动轴的内壁上；
所述小臂筒以及所述第二传动轴与所述锁紧螺母对应的一端分别设有孔结构，所述锁紧螺母位于对应的孔结构内。
2.如权利要求1所述的工业机器人的小臂，其特征在于，所述锁紧螺母与相邻的轴承之间设有隔套。
3.如权利要求1所述的工业机器人的小臂，其特征在于，所述第一传动轴与所述第二传动轴之间以及所述第二传动轴与所述小臂筒之间分别通过一对角接触轴承转动连接。
4.如权利要求1所述的工业机器人的小臂，其特征在于，所述第一传动轴与所述第二传动轴之间以及所述第二传动轴与所述小臂筒之间还分别设有用于密封轴承的密封件。
5.如权利要求1～4任一项所述的工业机器人的小臂，其特征在于，还包括外花键轴，所述外花键轴套装在所述第一传动轴上且与所述第二传动轴固定连接，所述外花键轴用于向所述第二传动轴传输动力。
6.如权利要求5所述的工业机器人的小臂，其特征在于，所述第一传动轴和所述第二传动轴分别与所述腕部采用花键连接。
7.一种工业机器人，其特征在于，包括1～6任一项所述的工业机器人的小臂。
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