CN110394792A - 一种中间轴装置、传动系统、机器人及其手臂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中间轴装置、传动系统、机器人及其手臂，包括装置主体、第一带轮和第二带轮；所述第一带轮的两端分别与所述装置主体转动连接；所述第二带轮套设于所述第一带轮上。通过将套设有第二带轮的第一带轮的两端分别与所述装置主体转动连接，第一带轮的两端被装置主体分别固定，大大提高了第一带轮的支撑刚度，使其可以承受更大的弯矩，提高了中间轴装置的整体刚性，减缓了冲击和振动，进而减小噪声，而且极大地提高了中间轴装置的传动准确性；再者安装简单，装配便捷，省时省力。

Description

一种中间轴装置、传动系统、机器人及其手臂

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种中间轴装置、传动系统、机器人及其手臂。

背景技术

随着科学技术的不断进步，工业生产中越来越自动化，越来越多的机器人出现在生产作业之中。

应用于装配作业的机器人手臂(SCARA)是平面关节型机器人中应用最为广泛的一种机器人，其应用价值和机器人技术对工业自动化具有非常重要的意义。这种机器人拥有三个旋转自由度和一个垂直方向的自由度,能够准确快速地进行搬运、装配、分拣等大量重复性的工作。而且具有高速、高精度的特点，由于机器人小臂末端线速度和转动惯量较大，运动会产生较大的冲击和振动，同时，三四关节要完成绕Z轴的回转运动和沿Z轴方向的直线运动，所以三四关节是这种机器人的设计重点,因此要求三四关节的中间轴结构合理、传动高效、传动准确，同时具有减缓冲击和减震的效果。目前第三四关节中间轴悬臂梁结构轴的刚度较差，经常因此出现传动不准确；而且中间轴的结构复杂，安装要求高、装配十分困难、费时费力。

因此，需要提供一种中间轴装置、传动系统、机器人及其手臂来解决现有技术的不足。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种中间轴装置、传动系统、机器人及其手臂。

一种中间轴装置，包括装置主体、第一带轮和第二带轮；

所述第一带轮的两端分别与所述装置主体转动连接；所述第二带轮套设于所述第一带轮上。

进一步的，所述装置主体的截面呈封闭的圆形或多边形，所述第一带轮沿所述装置主体的径向设置。

进一步的，所述装置主体包括安装板和轴承座，所述轴承座包括底板和分别与所述底板两端垂直连接的两个立板，所述安装板分别与两个所述立板的远离所述底板的一端连接。

进一步的，所述底板设有轴承槽，所述轴承槽内设有第一轴承，所述第一带轮的一端设于所述第一轴承内。

进一步的，还包括端盖和第二轴承；所述安装板设有带轮孔；

所述端盖与所述安装板的远离所述轴承座的一侧连接，所述端盖的靠近所述轴承座的一侧设有向内延伸的轴承孔，所述第二轴承设于所述轴承孔内，所述第一带轮的另一端贯穿所述带轮孔后设于所述第二轴承内。

进一步的，还包括连接头；所述端盖的远离所述轴承座的一侧设有向内延伸的连接孔，所述连接孔与所述轴承孔同轴连通，所述轴承孔的内径与所述第二轴承匹配且大于所述连接孔的内径，所述连接孔的内径与所述连接头匹配且大于所述第二轴承的内径；

所述连接头设于所述连接段内、与所述第一带轮的另一端连接、且与所述第二轴承相抵。

进一步的，所述第一带轮沿远离所述底板的方向依次包括第一轴承段、传动段、第二带轮段和第二轴承段，所述第一轴承段和所述第二轴承段的直径相等，所述第一轴承段、所述第二带轮段和所述传动段的直径依次增加。

进一步的，所述第一带轮还包括环状凸起，所述环状凸起设于所述第一轴承段和所述传动段之间。

进一步的，所述安装板还设有与其垂直的安装耳，所述连接耳上设有安装孔。

进一步的，所述第一带轮和所述第二带轮间设有用于防止二者相对转动的限位机构。

基于同一发明思路，本发明还提供了一种传动系统，包括所述的中间轴装置。

进一步的，还包括驱动件和丝杆；所述驱动件设有输出轴，所述第二带轮与所述输出轴通过传动带传动连接；所述丝杆套设有传动带轮，所述第一带轮与所述传动带轮通过传动带传动连接。

基于同一发明思路，本发明还提供了一种机器人手臂，包括所述的传动系统。

基于同一发明思路，本发明还提供了一种机器人，包括所述的机器人手臂。

本发明的技术方案与最接近的现有技术相比具有如下优点：

本发明提供的技术方案提供的中间轴装置，通过将套设于第二带轮的第一带轮的两端分别与所述装置主体转动连接，第一带轮的两端被装置主体分别固定，大大提高了第一带轮的支撑刚度，使其可以承受更大的弯矩，提高了中间轴装置的整体刚性，减缓了冲击和振动，进而减小噪声，而且极大地提高了中间轴装置的传动准确性；再者安装简单，装配便捷，省时省力。

附图说明

图1是本发明提供的中间轴装置的结构示意图；

图2是本发明提供的中间轴装置的爆炸示意图；

图3是本发明提供的传动系统的结构示意图。

其中，1-轴承座；2-第一轴承；3-底板；4-第一带轮；5-立板；6-第二带轮；7-安装板；8-连接头；9-端盖；10-安装耳；11-安装孔；12-第二轴承；13-环状凸起；14-驱动件；15-输出轴；16-传动带；17-中间轴装置；18-丝杆；19-传动带轮。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1-3并结合实施例来详细说明本申请。图1是本发明提供的中间轴装置的结构示意图；图2是本发明提供的中间轴装置的爆炸示意图；以及，图3是本发明提供的传动系统的结构示意图。

本发明提供了一种中间轴装置，包括装置主体、第一带轮4和第二带轮6；所述第一带轮4的两端分别与所述装置主体转动连接；所述第二带轮6套设于所述第一带轮4上。

通过将套设有第二带轮6的第一带轮4的两端分别与所述装置主体转动连接，第一带轮4的两端被装置主体分别固定，大大提高了第一带轮4的支撑刚度，使其可以承受更大的弯矩，提高了中间轴装置的整体刚性，减缓了冲击和振动，进而减小噪声，而且极大地提高了中间轴装置的传动准确性；再者安装简单，装配便捷，省时省力。

在本发明的一些实施例中，所述装置主体的截面呈封闭的圆形或多边形，所述第一带轮4沿所述装置主体的径向设置。将第一带轮4设置在封闭的装置主体内，而且沿径向设置，使装置主体与第一带轮4的两个连接点间存在两个连接途径，进一步提高了第一带轮4的刚性支撑。

在本发明的一些实施例中，所述装置主体包括安装板7和轴承座1，所述轴承座1包括底板3和分别与所述底板3两端垂直连接的两个立板5，所述安装板7分别与两个所述立板5的远离所述底板3的一端连接。所述轴承座1呈U形，所述安装板7与其开口连接，从而二者组成矩形或方形的装置主体，方形或矩形的装置主体便于安装，而且稳定性好、刚度强。

在本发明的一些实施例中，所述底板3设有轴承槽，所述轴承槽内设有第一轴承2，所述第一带轮4的一端设于所述第一轴承2内。所述第一轴承2设有内圈和外圈，其外圈与所述轴承槽的内壁过盈配合连接，其内圈与所述第一带轮4的一端过盈配合连接；所述轴承槽优选设于所述底板3的中心位置，而且第一轴承2设于所述第一轴承2内后，与所述底板3垂直，与所述立板5平行，这样可以提高第一带轮4的连接稳定性和转动过程中的稳定性，而且设于装置主体的正中位置，方便与之连接的传动带16的连接，同时也方便第二带轮6的安装。

在本发明的一些实施例中，还包括端盖9和第二轴承12；所述安装板7设有带轮孔；所述端盖9与所述安装板7的远离所述轴承座1的一侧连接，所述端盖9的靠近所述轴承座1的一侧设有向内延伸的轴承孔，所述第二轴承12设于所述轴承孔内，所述第一带轮4的另一端设于所述第二轴承12内。所述第二轴承12设有内圈和外圈，其外圈与所述轴承孔的内壁过盈配合连接，其内圈与所述第一带轮4的另一端过盈配合连接。所述带轮孔与所述第一带轮4同轴，端盖9与所述安装板7通过螺钉连接。通过设置第二轴承12，使第一带轮4的两端分别设有轴承，且轴承分别设置在轴承座1和端盖9内，而且端盖9和轴承座1又分别与安装板7固定连接，第一带轮4的两端的都有了刚性支撑，使其能够承受更大的弯矩，增加了传动时的准确性和稳定性。

在本发明的一些实施例中，还包括连接头8；所述端盖9的远离所述轴承座1的一侧设有向内延伸的连接孔，所述连接孔与所述轴承孔同轴连通，所述轴承孔的内径与所述第二轴承12匹配且大于所述连接孔的内径，所述连接孔的内径与所述连接头8匹配且大于所述第二轴承12的内径；所述连接头8设于所述连接段内、与所述第一带轮4的另一端连接、且与所述第二轴承12相抵。连接头8的直径大于所述第一带轮4且小于所述第二轴承12，则连接头8与第一带轮4的另一端连接的同时与第二轴承12相抵，即封闭了第一带轮4的端部，又固定了第二轴承12，防止其在轴承上发生晃动，进一步增强了第一带轮4的刚性支撑，进一步提高了第一带轮4的传动精度。

在本发明的一些实施例中，所述第一带轮4沿远离所述底板3的方向依次包括第一轴承2段、传动段、第二带轮6段和第二轴承12段，所述第一轴承2段和所述第二轴承12段的直径相等，所述第一轴承2段、所述第二带轮6段和所述传动段的直径依次增加。通过不同段的设置，可以方便与第一带轮4连接的各部件的定位和连接准确性，即第一轴承2段的直径与所述第一轴承2的内圈的内径匹配，第一轴承2套设于所述第一轴承2段上，第二带轮6段与所述第二带轮6的内径匹配，第二带轮6套设于所述第二带轮6段上，第二轴承12段的直径与所述第二轴承12的内圈的内径匹配，且所述第二轴承12套设于所述第二轴承12段上，所述传动段用于套设传动带16。

在本发明的一些实施例中，所述第一带轮4还包括环状凸起13，所述环状凸起13设于所述第一轴承2段和所述传动段之间。所述环状凸起13可用于分隔第一轴承2段和传动段，防止套设于传动段上的传动带16影响第一带轮4与第一轴承2的连接，提高传动的稳定性。

在本发明的一些实施例中，所述安装板7还设有与其垂直的安装耳10，所述连接耳上设有安装孔11。所述安装耳10用于将中间轴装置安装于其应用场景内，安装孔11便于使用螺栓等工具进行安装。

在本发明的一些实施例中，所述第一带轮4和所述第二带轮6间设有用于防止二者相对转动的限位机构。所述限位机构包括相互匹配的键槽和键。第一带轮4和第二带轮6在转动时不能出现相对转动，否则会影响传动的准确性，通过在第一带轮4上设置键槽，在第二带轮6的内壁设置于所述键槽相匹配的键，并通过将键设置在键槽内完成第一带轮4和第二带轮6的定位和连接，并且能够防止二者相对转动，或者在第一带轮4上设置键，在第二带轮6的内壁上设置于所述键匹配的键槽，同样可以达到上述目的。

本申请中的所述第一轴承2和第二轴承12均为深沟球轴承；本申请提供的中间轴装置相对于传统的中间轴减少了中间轴套环和轴承套筒两个精加工部件，降低了生产难度、装配复杂度，降低了成本，提高了生产效率。

基于同一发明思路，本发明还提供了一种传动系统，包括所述的中间轴装置17。

在本发明的一些实施例中，还包括驱动件14和丝杆18；所述驱动件14设有输出轴15，所述第二带轮6与所述输出轴15通过传动带16传动连接；所述丝杆18套设有传动带轮19，所述第一带轮4与所述传动带轮19通过传动带16传动连接。驱动件14可以选择电机或者马达，通过中间轴装置17完成驱动件14到丝杆18的传动，使丝杆18的转动减速，并且能够通过第一带轮4、第二带轮6、输出轴15和传动带轮19间的直径比例，完成减速的比例的配置。

基于同一发明思路，本发明还提供了一种机器人手臂，包括所述的传动系统。

基于同一发明思路，本发明还提供了一种机器人，包括所述的机器人手臂。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种中间轴装置，其特征在于，包括装置主体、第一带轮(4)和第二带轮(6)；

所述第一带轮(4)的两端分别与所述装置主体转动连接；所述第二带轮(6)套设于所述第一带轮(4)上。

2.根据权利要求1所述的中间轴装置，其特征在于，所述装置主体的截面呈封闭的圆形或多边形；所述第一带轮(4)沿所述装置主体的径向设置。

3.根据权利要求2所述的中间轴装置，其特征在于，所述装置主体包括安装板(7)和轴承座(1)，所述轴承座(1)包括底板(3)和分别与所述底板(3)两端垂直连接的两个立板(5)，所述安装板(7)分别与两个所述立板(5)的远离所述底板(3)的一端连接。

4.根据权利要求3所述的中间轴装置，其特征在于，所述底板(3)设有轴承槽，所述轴承槽内设有第一轴承(2)，所述第一带轮(4)的一端设于所述第一轴承(2)内。

5.根据权利要求3所述的中间轴装置，其特征在于，还包括端盖(9)和第二轴承(12)；所述安装板(7)设有带轮孔；

所述端盖(9)与所述安装板(7)的远离所述轴承座(1)的一侧连接，所述端盖(9)的靠近所述轴承座(1)的一侧设有向内延伸的轴承孔，所述第二轴承(12)设于所述轴承孔内，所述第一带轮(4)的另一端贯穿所述带轮孔后设于所述第二轴承(12)内。

6.根据权利要求5所述的中间轴装置，其特征在于，还包括连接头(8)；所述端盖(9)的远离所述轴承座(1)的一侧设有向内延伸的连接孔，所述连接孔与所述轴承孔同轴连通，所述轴承孔的内径与所述第二轴承(12)匹配且大于所述连接孔的内径，所述连接孔的内径与所述连接头(8)匹配且大于所述第二轴承(12)的内径；

所述连接头(8)设于所述连接段内、与所述第一带轮(4)的另一端连接、且与所述第二轴承(12)相抵。

7.根据权利要求3所述的中间轴装置，其特征在于，所述第一带轮(4)沿远离所述底板(3)的方向依次包括第一轴承(2)段、传动段、第二带轮(6)段和第二轴承(12)段，所述第一轴承(2)段和所述第二轴承(12)段的直径相等，所述第一轴承(2)段、所述第二带轮(6)段和所述传动段的直径依次增加。

8.根据权利要求7所述的中间轴装置，其特征在于，所述第一带轮(4)还包括环状凸起(13)，所述环状凸起(13)设于所述第一轴承(2)段和所述传动段之间。

9.根据权利要求3所述的中间轴装置，其特征在于，所述安装板(7)还设有与其垂直的安装耳(10)，所述连接耳上设有安装孔(11)。

10.根据权利要求1所述的中间轴装置，其特征在于，所述第一带轮(4)和所述第二带轮(6)间设有用于防止二者相对转动的限位机构。

11.一种传动系统，其特征在于，包括权利要求1至10任一项所述的中间轴装置(17)。

12.根据权利要求11所述的传动系统，其特征在于，还包括驱动件(14)和丝杆(18)；所述驱动件(14)设有输出轴(15)，所述第二带轮(6)与所述输出轴(15)通过传动带(16)传动连接；所述丝杆(18)套设有传动带轮(19)，所述第一带轮(4)与所述传动带轮(19)通过传动带(16)传动连接。

13.一种机器人手臂，其特征在于，包括权利要求11或12任一项所述的传动系统。

14.一种机器人，其特征在于，包括权利要求13所述的机器人手臂。