CN111571635A - 一种水平关节机器人的小臂结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种酒业自动上甄环节的机器人，特别涉及一种水平关节机器人的小臂结构。包括大臂、小臂、减速机及驱动电机，其中减速机设置于大臂上、且输出轴与小臂连接，驱动电机设置于小臂上、且输出轴与减速机的减速机输入轴连接，减速机输入轴与小臂转动连接，减速机输入轴与小臂之间设有浮动补充装置，浮动补充装置用于对减速机内的润滑油脂的体积膨胀进行补偿。本发明在食品级对关节减速装置的要求下，利用浮动环解决传动系统压力和温度平衡、旋转密封、粉尘污染的问题。

Description

一种水平关节机器人的小臂结构

技术领域

本发明涉及一种酒业自动上甄环节的机器人，特别涉及一种水平关节机器人的小臂结构。

背景技术

上甄机器人系统，用于酒业行业的自动上甄环节应用，其作为整体项目的重要组成部分，上甄机器人系统中的一种水平关节机器人的小臂结构。由于上甄机器人系统为自动上甄设备组成之一，需配合混料机、输送机、自动开关甄锅盖、自动蒸汽控制系统一起完成一套完整的酒料自动上甄、蒸馏工作。上甄机器人系统包含：四轴主体机器人系统、大小臂及末端送料机系统、红外传感系统、超声波系统。具体工作时，四轴机器人关节负责甄锅内的铺料轨迹实现，大小臂及末端送料机负责将酒料均匀的输送至甄锅内铺料轨迹上，同时辅以红外传感系统及超声波系统进行上料过程中的探气检测与高度检测避免串气与酒料密度层叠不均匀。

对于含有蒸汽环节的食品级机器人应用常规的小臂结构环境适应性欠缺。由于水平关节机器人的小臂结构关节的减速机的唇形密封圈的密封是通过其唇口在液压力的作用下变形，使唇边紧贴密封面而实现的。液压力越高，唇边与密封面贴得就越紧，密封唇边磨损后，具有一定自动补偿的能力。这种密封圈常用于往复动和旋转密封。为了保证液压系统良好的密封性，对密封装置的基本要求如下，有相对运动时，由密封件引起的摩擦力要小，摩擦系数要稳定，在一定的压力和温度范围内具有良好的密封性能，并能随压力的增大自动地提高密封程度，结构简单，使用及维修方便，成本低，抗腐蚀能力强，不易老化，耐磨性要好，磨损后在一定程度上能自动补偿，工作寿命长。由于上甄机器人系统对油脂对外泄露的零容忍，及外部环境粉尘的影响，所以急需一种水平关节机器人的小臂结构满足使用要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种水平关节机器人的小臂结构，以保证液压系统良好的密封性及满足密封装置的基本要求。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水平关节机器人的小臂结构，包括大臂、小臂、减速机及驱动电机，其中减速机设置于所述大臂上、且输出轴与小臂连接，所述驱动电机设置于所述小臂上、且输出轴与所述减速机的减速机输入轴连接，所述减速机输入轴与所述小臂转动连接，所述减速机输入轴与所述小臂之间设有浮动补充装置，所述浮动补充装置用于在所述减速机工作速度和温度改变引起对所述减速机内的润滑油脂的体积膨胀或收缩进行动态补偿。

所述浮动补充装置包括浮动套、外侧唇形密封圈、内侧唇形密封圈及O型密封圈，其中浮动套套设于所述减速机输入轴的外侧、且具有沿轴向运动的自由度，所述浮动套的外圆周通过O型密封圈与所述小臂密封连接，所述外侧唇形密封圈和内侧唇形密封圈分别设置于所述浮动套的两端，并且所述外侧唇形密封圈套设于所述浮动套的外侧，所述内侧唇形密封圈嵌设于所述浮动套的内侧。

所述外侧唇形密封圈的外侧与所述小臂弹性静密封连接，内侧与所述浮动套的旋转圆柱副动密封连接。

所述内侧唇形密封圈的外侧与所述浮动套弹性静密封连接，内侧与所述减速机输入轴的旋转圆柱副动密封连接。

所述减速机输入轴通过轴承与所述小臂连接，所述轴承的外侧固定端与所述小臂过渡配合，所述轴承的内圈通过设置于所述减速机输入轴上的卡簧轴向限位。

所述减速机输入轴通过电机锁定螺钉固定在所述驱动电机的输出轴上。

所述小臂上沿垂直于所述小臂方向设有浮动补充装置容置腔，所述减速机输入轴和所述浮动补充装置容置于所述浮动补充装置容置腔内，所述浮动补充装置容置腔的侧壁上设有位于所述浮动补充装置外侧的纳米粉尘空气过滤塞。

所述小臂和所述大臂平行设置。

本发明的优点及有益效果是：本发明在食品级对关节减速装置的要求下，利用浮动环解决传动系统压力和温度平衡、旋转密封、粉尘污染的问题。

本发明有助于关节减速机构的小型化，及有助于关节减速机机构散热和温度稳定。

本发明有助于提高设备的洁净等级。

附图说明

图1为本发明的轴测图；

图2为本发明的主视图；

图3为图2的俯视图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为图4的I处放大图。

图中：1为底座，2为大臂，3为小臂，4为减速机，5为减速机输入轴，6为电机锁定螺钉，7为卡簧，8为轴承，9为浮动套，10为外侧唇形密封圈，11为上侧O型密封圈，12为下侧O型密封圈，13为内侧唇形密封圈，14为纳米粉尘空气过滤塞，15为驱动电机，16为润滑油脂，17为内部空间，18为外部空间。

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，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1-5所示，本发明提供的一种水平关节机器人的小臂结构，包括大臂2、小臂3、减速机4及驱动电机15，其中减速机4设置于大臂2上、且输出轴与小臂3连接，驱动电机15设置于小臂3上、且输出轴与减速机4的减速机输入轴5连接，减速机输入轴5与小臂3转动连接，减速机输入轴5与小臂3之间设有浮动补充装置，浮动补充装置用于对减速机4内的润滑油脂16的体积膨胀进行补偿。

底座1的下端固定，大臂2设置于底座1上，且可以相对于底座1水平旋转运动。小臂3和大臂2平行设置，小臂3通过减速机4使大臂2和小臂3可以水平相对旋转运动，如图1-2所示。

如图5所示，浮动补充装置包括浮动套9、外侧唇形密封圈10、内侧唇形密封圈13及O型密封圈，其中浮动套9套设于减速机输入轴5的外侧、且具有沿轴向运动的自由度，浮动套9的外圆周通过O型密封圈与小臂3密封连接，外侧唇形密封圈10和内侧唇形密封圈13分别设置于浮动套9的两端，并且外侧唇形密封圈10套设于浮动套9的外侧，内侧唇形密封圈13嵌设于浮动套9的内侧。

外侧唇形密封圈10的外侧与小臂3弹性静密封连接，内侧与浮动套9的旋转圆柱副动密封连接。内侧唇形密封圈13的外侧与浮动套9弹性静密封连接，内侧与减速机输入轴5的旋转圆柱副动密封连接。O型密封圈包括上侧O型密封圈11和下侧O型密封圈12。

减速机输入轴5通过轴承8与小臂3连接，轴承8的外侧固定端与小臂3过渡配合，轴承8的内圈通过设置于减速机输入轴5上的卡簧7轴向限位。

减速机输入轴5通过电机锁定螺钉6固定在驱动电机15的输出轴上。

小臂3上沿垂直于小臂3方向设有浮动补充装置容置腔，减速机输入轴5和浮动补充装置容置于浮动补充装置容置腔内，浮动补充装置容置腔的侧壁上设有位于浮动补充装置外侧的纳米粉尘空气过滤塞14。

驱动电机15的安装法兰固定在小臂3上，驱动电机15的安装法兰通过静密封圈与小臂3静密封。大臂2、小臂3、减速机4、减速机输入轴5、浮动套9、外侧唇形密封圈10、内侧唇形密封圈13和驱动电机15内封满润滑油脂16。对于常规减速机内封定量油脂和空气腔，当减速机由静止状态到工作状态，常规减速机的内封定量油脂由于摩擦原理升温，常规减速机内封定量油脂体积膨胀，由常规减速机内封空气腔压缩所补偿。由于常规减速机的内部压力升高可能导致唇形密封圈的工作温度和压力超范围，导致油脂外侧渗漏。对于上甄机器人系统对油脂对外泄露的零容忍，本发明的减速机4由静止状态到运动工作状态，减速机4内封定量油脂由于摩擦原理升温，润滑油脂16体积膨胀，浮动套9带着上侧O型密封圈11、下侧O型密封圈12、内侧唇形密封圈13向润滑油脂16外侧运动补偿，润滑油脂16体积膨胀。所以相对于常规应用，减速机4内封油脂不会由于摩擦原理升温润滑油脂16体积膨胀，导致内部润滑油脂16压力异常。

浮动套9、上侧O型密封圈11和下侧O型密封圈12，提高了对加工面的公差容隐度。由于上侧O型密封圈11和下侧O型密封圈12为弹性体，小臂3、浮动套9和减速机输入轴5加工的圆柱度要求可以下降37％，对于降低成本有一定益处。

本发明的实施例中，减速机4为市购产品，购置于住友集团，型号为F2CFS-W55-132。

纳米粉尘空气过滤塞14有助于提高设备的洁净等级。纳米粉尘空气过滤塞14分割出小臂3、减速机4、减速机输入轴5、浮动套9、外侧唇形密封圈10、内侧唇形密封圈13和驱动电机15所包含的内部空间17和外部空间18。纳米粉尘空气过滤塞14阻隔了外部空间18的粉尘进入内部空间17。纳米粉尘空气过滤塞14保护了外侧唇形密封圈10和内侧唇形密封圈13动密封工作面，所受粉尘污染的可能性，提高了外侧唇形密封圈10和内侧唇形密封圈13的环境适应性。同时如若外侧唇形密封圈10和内侧唇形密封圈13小概率失效，微量渗透出的油脂无法通过纳米粉尘空气过滤塞14从内部空间17污染到外部空间18。

本发明提供的一种水平关节机器人的小臂结构，由于在结构设计中不用考虑用于减速机4内封定量油脂热胀冷缩的空气腔尺寸和体积，所以有助于关节减速机构的小型化。小臂3和减速机4内部走线空间更加合理，大臂2和减速机4内部走线空间更加合理。大臂2和小臂3构型，由于减速机4内封无空气腔尺寸和体积更加规整，便于降低加工成本。

本发明提供的一种水平关节机器人的小臂结构，由于在结构设计中不用考虑用于减速机4内封定量油脂热胀冷缩的空气腔尺寸和体积，所以有助于关节减速通过润滑油脂16热量流通渠道更加迅捷(空气的热阻大远大于油脂的热阻)。有助于关节减速机机构散热和温度稳定，进而提高减速机关节的运动精度。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种水平关节机器人的小臂结构，其特征在于，包括大臂(2)、小臂(3)、减速机(4)及驱动电机(15)，其中减速机(4)设置于所述大臂(2)上、且输出轴与小臂(3)连接，所述驱动电机(15)设置于所述小臂(3)上、且输出轴与所述减速机(4)的减速机输入轴(5)连接，所述减速机输入轴(5)与所述小臂(3)转动连接，所述减速机输入轴(5)与所述小臂(3)之间设有浮动补充装置，所述浮动补充装置用于在所述减速机(4)工作速度和温度改变引起对所述减速机(4)内的润滑油脂(16)的体积膨胀或收缩进行动态补偿。

2.根据权利要求1所述的水平关节机器人的小臂结构，其特征在于，所述浮动补充装置包括浮动套(9)、外侧唇形密封圈(10)、内侧唇形密封圈(13)及O型密封圈，其中浮动套(9)套设于所述减速机输入轴(5)的外侧、且具有沿轴向运动的自由度，所述浮动套(9)的外圆周通过O型密封圈与所述小臂(3)密封连接，所述外侧唇形密封圈(10)和内侧唇形密封圈(13)分别设置于所述浮动套(9)的两端，并且所述外侧唇形密封圈(10)套设于所述浮动套(9)的外侧，所述内侧唇形密封圈(13)嵌设于所述浮动套(9)的内侧。

3.根据权利要求2所述的水平关节机器人的小臂结构，其特征在于，所述外侧唇形密封圈(10)的外侧与所述小臂(3)弹性静密封连接，内侧与所述浮动套(9)的旋转圆柱副动密封连接。

4.根据权利要求2所述的水平关节机器人的小臂结构，其特征在于，所述内侧唇形密封圈(13)的外侧与所述浮动套(9)弹性静密封连接，内侧与所述减速机输入轴(5)的旋转圆柱副动密封连接。

5.根据权利要求1所述的水平关节机器人的小臂结构，其特征在于，所述减速机输入轴(5)通过轴承(8)与所述小臂(3)连接，所述轴承(8)的外侧固定端与所述小臂(3)过渡配合，所述轴承(8)的内圈通过设置于所述减速机输入轴(5)上的卡簧(7)轴向限位。

6.根据权利要求1所述的水平关节机器人的小臂结构，其特征在于，所述减速机输入轴(5)通过电机锁定螺钉(6)固定在所述驱动电机(15)的输出轴上。

7.根据权利要求1所述的水平关节机器人的小臂结构，其特征在于，所述小臂(3)上沿垂直于所述小臂(3)方向设有浮动补充装置容置腔，所述减速机输入轴(5)和所述浮动补充装置容置于所述浮动补充装置容置腔内，所述浮动补充装置容置腔的侧壁上设有位于所述浮动补充装置外侧的纳米粉尘空气过滤塞(14)。

8.根据权利要求1所述的水平关节机器人的小臂结构，其特征在于，所述小臂(3)和所述大臂(2)平行设置。

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