CN111645062A - 一种机器人用传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人用传动装置，包括安装板，所述安装板的上表面分别固定安装有支撑框和固定箱，所述支撑框的内壁滑动连接有支撑杆，所述支撑杆的上表面固定安装有支撑板，所述支撑板的下表面固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端延伸至支撑板的上表面并固定连接有衔接板，所述衔接板的上表面固定安装有装置箱，所述装置箱的两侧内壁分别固定安装有固定块和动力箱。该机器人用传动装置，通过设置硅胶缓冲层、阻尼弹簧减震器和橡胶缓冲层，使该关节机器人在进行旋转或者伸缩时产生的震动和拉扯力能够被有效缓冲，提高了关节机器人工作时的稳定性，同时提高了关节机器人的使用寿命。

Description

一种机器人用传动装置

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种机器人用传动装置。

背景技术

关节机器人，也称关节手臂机器人或关节机械手臂，是当今工业领域中最常见的工业机器人的形态之一，适合用于诸多工业领域的机械自动化作业，比如，自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作，按照构造分为五轴和六轴关节机器人、托盘关节机器人和平面关节机器人，此外，还可以按照关节机器人的工作性质分为搬运机器人、弧焊机器人和激光切割机器人等。

目前，现有的关节机器人主要通过关节手臂的旋转和伸缩来进行作业，然而关节机器人不管是旋转和伸缩都会产生一定的震动和拉扯力，使关节机器人在工作过程中稳定性较差，影响关节机器人的使用寿命。

因此，我们需要一种机器人用传动装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人用传动装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机器人用传动装置，包括安装板，所述安装板的上表面分别固定安装有支撑框和固定箱，所述支撑框和固定箱的数量均为两个，所述固定箱的内壁固定安装有第一电机，所述支撑框的内壁滑动连接有支撑杆，所述支撑杆的下表面螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆的底端通过第一轴承与安装板的上表面转动连接，所述支撑杆的上表面固定安装有支撑板，所述支撑板的下表面固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端延伸至支撑板的上表面并固定连接有衔接板，所述衔接板的上表面固定安装有装置箱，所述装置箱的两侧内壁分别固定安装有固定块和动力箱，所述动力箱的内壁固定安装有第二电机，所述第二电机的输出端延伸至固定块的左侧面并通过第二轴承与固定块转动连接，所述第二电机的输出轴表面固定安装有支撑块，所述支撑块的上表面固定连接有机器臂。

优选的，所述第一电机的输出端和螺纹杆的表面均固定连接安装有锥形齿轮，两个所述锥形齿轮相互啮合。

优选的，所述支撑杆的两侧均固定安装有滑杆，所述支撑框的内壁开设有供滑杆滑动的滑槽。

优选的，所述装置箱的内底壁分别固定连接有硅胶缓冲层和两个阻尼弹簧减震器，两个所述阻尼弹簧减震器的上表面分别与固定块和动力箱的下表面固定连接。

优选的，所述安装板的下表面固定连接有橡胶缓冲层。

优选的，所述安装板的上表面分别开设有两个安装孔。

在一实施例中，还包括：

位移传感器，设置在所述支撑杆上，用于检测支撑杆的位移信息；

第一角度传感器，设置在所述装置箱上，用于检测装置箱的第一转动角度信息；

第二角度传感器，设置在所述支撑块上，用于检测支撑块的第二转动角度信息；

控制器，与所述位移传感器、第一角度传感器、第二角度传感器连接；用于：

在所述机器人用传动装置开机预设时间内，接收所述位移传感器发送的位移信息，根据所述位移信息判断所述支撑杆可伸缩的位移范围与预设位移范围是否一致；在确定所述支撑杆可伸缩的位移范围与预设位移范围一致时，表示上下方向伸缩功能正常；反之，表示上下方向伸缩功能不正常；

在所述机器人用传动装置开机预设时间内，接收所述第一角度传感器发送的第一转动角度信息，根据所述第一转动角度信息判断所述装置箱的第一转动角度范围与预设第一转动角度范围是否一致；在确定所述装置箱的第一转动角度范围与预设第一转动角度范围一致时，表示左右方向转动功能正常；反之，表示左右方向转动功能不正常；

在所述机器人用传动装置开机预设时间内，接收所述第二角度传感器发送的第二转动角度信息，根据所述第二转动角度信息判断所述支撑块的第二转动角度范围与预设第二转动角度范围是否一致；在确定所述支撑块的第二转动角度范围与预设第二转动角度范围一致时，表示前后方向转动功能正常；反之，表示前后方向转动功能不正常；

在确定所述机器人用传动装置的上下方向伸缩功能、左右方向转动功能及前后方向转动功能均正常时，接收输入器件输入的执行指令；反之，控制报警装置发出故障报警信息。

在一实施例中，还包括磨损度检测装置，与处理器连接，用于对所述锥形齿轮的磨损度进行检测；算法如下：

计算所述锥形齿轮的磨损度S：

其中，k为磨损因子；p为两锥形齿轮啮合时的载荷；h为啮合过程中移动距离；x为积分时被积分参数；

其中，E为两锥形齿轮的等效弹性模量；Z为载荷因子；a为Z对k的影响指数，a∈(1,1.3)；Y为润滑因子；b为Y对k的影响指数，b∈(-8，-4)；F为粗糙度因子；c为F对k的影响指数，c∈(1.5,2)；

所述处理器，用于在确定锥形齿轮的磨损度大于预设磨损度时，控制第一电机停止工作，并控制报警装置发出报警信息提醒用户及时处理。

有益效果

本发明提供了一种机器人用传动装置，具备以下有益效果：

1.该机器人用传动装置，通过设置硅胶缓冲层、阻尼弹簧减震器和橡胶缓冲层，使该关节机器人在进行旋转或者伸缩时产生的震动和拉扯力能够被有效缓冲，提高了关节机器人工作时的稳定性，同时提高了关节机器人的使用寿命。

2.该机器人用传动装置，通过设置第一电机、螺纹杆、支撑块、驱动电机和第二电机，关节机器人在使用过程中能够实现旋转和伸缩，使该关节机器人能够适应不同形式的作业要求，提高了该关节机器人的使用范围。

附图说明

图1为本发明正剖结构示意图；

图2为本发明正视结构示意图；

图3为图1中A处放大结构示意图；

图4为根据本发明又一实施例的机器人用传动装置的框图。

图中：1安装板、2支撑框、3第一电机、4支撑杆、5螺纹杆、6支撑板、7驱动电机、8衔接板、9装置箱、10固定块、11第二电机、12支撑块、13锥形齿轮、14滑杆、15硅胶缓冲层、16阻尼弹簧减震器、17橡胶缓冲层、18安装孔、19位移传感器、20第一角度传感器、21第二角度传感器、22控制器、23输入器件、24报警装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种机器人用传动装置，包括安装板1，安装板1的下表面固定连接有橡胶缓冲层17，安装板1的上表面分别开设有两个安装孔18，安装板1的上表面分别固定安装有支撑框2和固定箱，支撑框2和固定箱的数量均为两个。

固定箱的内壁固定安装有第一电机3，支撑框2的内壁滑动连接有支撑杆4，支撑杆4的两侧均固定安装有滑杆14，支撑框2的内壁开设有供滑杆14滑动的滑槽，支撑杆4的下表面螺纹连接有螺纹杆5，第一电机3的输出端和螺纹杆5的表面均固定连接安装有锥形齿轮13，两个锥形齿轮13相互啮合，螺纹杆5的底端通过第一轴承与安装板1的上表面转动连接，支撑杆4的上表面固定安装有支撑板6。

支撑板6的下表面固定安装有驱动电机7，驱动电机7的输出端延伸至支撑板6的上表面并固定连接有衔接板8，衔接板8的上表面固定安装有装置箱9，装置箱9的两侧内壁分别固定安装有固定块10和动力箱，装置箱9的内底壁分别固定连接有硅胶缓冲层15和两个阻尼弹簧减震器16，两个阻尼弹簧减震器16的上表面分别与固定块10和动力箱的下表面固定连接，通过设置硅胶缓冲层15、阻尼弹簧减震器16和橡胶缓冲层17，使该关节机器人在进行旋转或者伸缩时产生的震动和拉扯力能够被有效缓冲，提高了关节机器人工作时的稳定性，同时提高了关节机器人的使用寿命。

动力箱的内壁固定安装有第二电机11，第二电机11的输出端延伸至固定块10的左侧面并通过第二轴承与固定块10转动连接，第二电机11的输出轴表面固定安装有支撑块12，支撑块12的上表面固定连接有机器臂，通过设置第一电机3、螺纹杆5、支撑块12、驱动电机7和第二电机11，关节机器人在使用过程中能够实现旋转和伸缩，使该关节机器人能够适应不同形式的作业要求，提高了该关节机器人的使用范围。

工作原理：在该关节机器人使用过程中，通过启动第一电机3，使螺纹杆5转动，螺纹杆5转动带动支撑杆4向上或向下滑动，支撑杆4向上或向下滑动带动装置箱9向上或向下运动，装置箱9向上或向下运动实现机器臂伸缩，通过启动驱动电机7，使装置箱9转动，装置箱9转动实现机器臂转动，通过启动第二电机11，使支撑块12转动，支撑块12转动实现机器臂前后转动，通过设置硅胶缓冲层15、阻尼弹簧减震器16和橡胶缓冲层17，使该关节机器人在进行旋转或者伸缩时产生的震动和拉扯力能够被有效缓冲，提高了关节机器人工作时的稳定性，同时提高了关节机器人的使用寿命。

图4为根据本发明又一实施例的机器人用传动装置的框图；如图4所示，在一实施例中，还包括：

位移传感器19，设置在所述支撑杆4上，用于检测支撑杆4的位移信息；

第一角度传感器20，设置在所述装置箱9上，用于检测装置箱9的第一转动角度信息；

第二角度传感器21，设置在所述支撑块12上，用于检测支撑块12的第二转动角度信息；

控制器22，与所述位移传感器19、第一角度传感器20、第二角度传感器21连接；用于：

在所述机器人用传动装置开机预设时间内，接收所述位移传感器19发送的位移信息，根据所述位移信息判断所述支撑杆4可伸缩的位移范围与预设位移范围是否一致；在确定所述支撑杆4可伸缩的位移范围与预设位移范围一致时，表示上下方向伸缩功能正常；反之，表示上下方向伸缩功能不正常；

在所述机器人用传动装置开机预设时间内，接收所述第一角度传感器20发送的第一转动角度信息，根据所述第一转动角度信息判断所述装置箱9的第一转动角度范围与预设第一转动角度范围是否一致；在确定所述装置箱9的第一转动角度范围与预设第一转动角度范围一致时，表示左右方向转动功能正常；反之，表示左右方向转动功能不正常；

在所述机器人用传动装置开机预设时间内，接收所述第二角度传感器21发送的第二转动角度信息，根据所述第二转动角度信息判断所述支撑块12的第二转动角度范围与预设第二转动角度范围是否一致；在确定所述支撑块12的第二转动角度范围与预设第二转动角度范围一致时，表示前后方向转动功能正常；反之，表示前后方向转动功能不正常；

在确定所述机器人用传动装置的上下方向伸缩功能、左右方向转动功能及前后方向转动功能均正常时，接收输入器件23输入的执行指令；反之，控制报警装置24发出故障报警信息。

上述技术方案的工作原理及有益效果：在机器人用传动装置开机工作时，首先进行自检，在自检结果为该机器人用传动装置可以正常运行时，可以接收输入器件23输入的执行指令；反之，在自检结果为该机器人用传动装置不可以正常运行时，控制报警装置24发出故障报警信息，提醒用户及时进行处理，提高了设备运行的安全性与可靠性，消除安全隐患，同时可以保证设备维修的及时性，降低损失，提高用户体验。具体的，预设时间可以是1min。在确定所述机器人用传动装置的上下方向伸缩功能、左右方向转动功能及前后方向转动功能均正常时，表示该机器人用传动装置可以正常运行；反之，表示该机器人用传动装置不可以正常运行。

在一实施例中，还包括磨损度检测装置，与处理器连接，用于对所述锥形齿轮13的磨损度进行检测；算法如下：

计算所述锥形齿轮13的磨损度S：

其中，k为磨损因子；p为两锥形齿轮13啮合时的载荷；h为啮合过程中移动距离；x为积分时被积分参数；

其中，E为两锥形齿轮13的等效弹性模量；Z为载荷因子；a为Z对k的影响指数，a∈(1,1.3)；Y为润滑因子；b为Y对k的影响指数，b∈(-8，-4)；F为粗糙度因子；c为F对k的影响指数，c∈(1.5,2)；

所述处理器，用于在确定锥形齿轮13的磨损度大于预设磨损度时，控制第一电机3停止工作，并控制报警装置24发出报警信息提醒用户及时处理。

上述技术方案的有益效果：通过磨损度检测装置对锥形齿轮13的磨损度进行检测，在计算锥形齿轮13的磨损度时，考虑啮合的两锥形齿轮13间的移动距离、载荷、磨损因子等因素，磨损度的计算结果更加准确，提高了检测的准确性，在确定锥形齿轮13的磨损度大于预设磨损度时，控制第一电机3停止工作，并控制报警装置24发出报警信息提醒用户及时处理，可以更换新的锥形齿轮13，保证传动效率，同时避免因锥形齿轮13磨损较大带来的安全隐患，提高了设备的安全性及可靠性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种机器人用传动装置，包括安装板(1)，其特征在于：所述安装板(1)的上表面分别固定安装有支撑框(2)和固定箱，所述支撑框(2)和固定箱的数量均为两个，所述固定箱的内壁固定安装有第一电机(3)，所述支撑框(2)的内壁滑动连接有支撑杆(4)，所述支撑杆(4)的下表面螺纹连接有螺纹杆(5)，所述螺纹杆(5)的底端通过第一轴承与安装板(1)的上表面转动连接，所述支撑杆(4)的上表面固定安装有支撑板(6)，所述支撑板(6)的下表面固定安装有驱动电机(7)，所述驱动电机(7)的输出端延伸至支撑板(6)的上表面并固定连接有衔接板(8)，所述衔接板(8)的上表面固定安装有装置箱(9)，所述装置箱(9)的两侧内壁分别固定安装有固定块(10)和动力箱，所述动力箱的内壁固定安装有第二电机(11)，所述第二电机(11)的输出端延伸至固定块(10)的左侧面并通过第二轴承与固定块(10)转动连接，所述第二电机(11)的输出轴表面固定安装有支撑块(12)，所述支撑块(12)的上表面固定连接有机器臂。

2.根据权利要求1所述的一种机器人用传动装置，其特征在于：所述第一电机(3)的输出端和螺纹杆(5)的表面均固定连接安装有锥形齿轮(13)，两个所述锥形齿轮(13)相互啮合。

3.根据权利要求1所述的一种机器人用传动装置，其特征在于：所述支撑杆(4)的两侧均固定安装有滑杆(14)，所述支撑框(2)的内壁开设有供滑杆(14)滑动的滑槽。

4.根据权利要求1所述的一种机器人用传动装置，其特征在于：所述装置箱(9)的内底壁分别固定连接有硅胶缓冲层(15)和两个阻尼弹簧减震器(16)，两个所述阻尼弹簧减震器(16)的上表面分别与固定块(10)和动力箱的下表面固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种机器人用传动装置，其特征在于：所述安装板(1)的下表面固定连接有橡胶缓冲层(17)。

6.根据权利要求1所述的一种机器人用传动装置，其特征在于：所述安装板(1)的上表面分别开设有两个安装孔(18)。

7.根据权利要求1所述的一种机器人用传动装置，其特征在于，还包括：

位移传感器(19)，设置在所述支撑杆(4)上，用于检测支撑杆(4)的位移信息；

第一角度传感器(20)，设置在所述装置箱(9)上，用于检测装置箱(9)的第一转动角度信息；

第二角度传感器(21)，设置在所述支撑块(12)上，用于检测支撑块(12)的第二转动角度信息；

控制器(22)，与所述位移传感器(19)、第一角度传感器(20)、第二角度传感器连接(21)；用于：

在所述机器人用传动装置开机预设时间内，接收所述位移传感器(19)发送的位移信息，根据所述位移信息判断所述支撑杆(4)可伸缩的位移范围与预设位移范围是否一致；在确定所述支撑杆(4)可伸缩的位移范围与预设位移范围一致时，表示上下方向伸缩功能正常；反之，表示上下方向伸缩功能不正常；

在所述机器人用传动装置开机预设时间内，接收所述第一角度传感器(20)发送的第一转动角度信息，根据所述第一转动角度信息判断所述装置箱(9)的第一转动角度范围与预设第一转动角度范围是否一致；在确定所述装置箱(9)的第一转动角度范围与预设第一转动角度范围一致时，表示左右方向转动功能正常；反之，表示左右方向转动功能不正常；

在所述机器人用传动装置开机预设时间内，接收所述第二角度传感器(21)发送的第二转动角度信息，根据所述第二转动角度信息判断所述支撑块(12)的第二转动角度范围与预设第二转动角度范围是否一致；在确定所述支撑块(12)的第二转动角度范围与预设第二转动角度范围一致时，表示前后方向转动功能正常；反之，表示前后方向转动功能不正常；

在确定所述机器人用传动装置的上下方向伸缩功能、左右方向转动功能及前后方向转动功能均正常时，接收输入器件(23)输入的执行指令；反之，控制报警装置(24)发出故障报警信息。

8.根据权利要求2所述的一种机器人用传动装置，其特征在于，还包括磨损度检测装置，与处理器连接，用于对所述锥形齿轮的磨损度进行检测；算法如下：

计算所述锥形齿轮的磨损度S：

其中，k为磨损因子；p为两锥形齿轮啮合时的载荷；h为啮合过程中移动距离；x为积分时被积分参数；

其中，E为两锥形齿轮的等效弹性模量；Z为载荷因子；a为Z对k的影响指数，a∈(1,1.3)；Y为润滑因子；b为Y对k的影响指数，b∈(-8，-4)；F为粗糙度因子；c为F对k的影响指数，c∈(1.5,2)；

所述处理器，用于在确定锥形齿轮的磨损度大于预设磨损度时，控制第一电机停止工作，并控制报警装置发出报警信息提醒用户及时处理。

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