CN112873182A - 一种高精度大载荷的输出端 - Google Patents

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CN112873182A CN202110098103.6A CN202110098103A CN112873182A CN 112873182 A CN112873182 A CN 112873182A CN 202110098103 A CN202110098103 A CN 202110098103A CN 112873182 A CN112873182 A CN 112873182A
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姚达毛
白晓伟
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases

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Abstract

本发明提出一种高精度大载荷的输出端，包括：支撑组件、输出轴、补偿件；所述支撑组件包括第一支撑件、第二支撑件，以及一个间隔件，其中间隔件设置在第一支撑件和第二支撑件中间，用于承载由后续关节和负载造成的剪力和弯矩；所述支撑组件安装在输出轴的一端，输出轴的另一端安装有补偿件，补偿件一端与机械臂关节传动末端连接。本发明在面对高负载工况对关节造成的高扭矩、高弯矩及高剪力等其中一种或多种作用，可有效减小关节输出端变形，保证关节的输出精度，降低机械臂关节的破坏风险。

Description

一种高精度大载荷的输出端
技术领域
本发明专利涉及一种高精度大载荷的输出端，尤其是适用于高精度高负载的旋转装置的输出端。
背景技术
工业机械臂由于其可靠性高，可高效率完成重复性工作，在各类行业有着广泛的应用。但目前机械臂普遍存在负载能力有限、刚性不足的缺点，对机械臂的应用范围的扩展造成了较大的阻碍。常规的工业机械臂由多关节连接而成，采用连杆结构连接相邻关节。机械臂关节输出端一般没有补偿机构也没有承重组件。在执行低负载任务时，由于负载较轻，不会在关节连接处造成较大的变形也无需设计承重组件，不会对机械臂的精度造成较大影响。但在高负载情况下，由于高负载原因形成的大弯矩和剪力将会在关节连接处造成较大的变形，对机械臂的最终输出精度造成较大影响，且可能会对关节及其壳体造成不可逆的变形。
发明内容
本发明的目的是为了解决高负载情况下机械臂关节输出端变形造成的输出精度较低、关节变形较大的问题，设计一种高精度大载荷的输出端。
为了达到上述目的，本发明所采用的解决方案为：一种高精度大载荷的输出端，包括：支撑组件、输出轴、补偿件；所述支撑组件包括第一支撑件、第二支撑件，以及一个间隔件，其中间隔件设置在第一支撑件和第二支撑件中间，用于承载由后续关节和负载造成的剪力和弯矩；
所述的支撑组件的第一支撑件、第二支撑件，以及一个间隔件均为环形的结构，用于套在输出轴外周；
所述支撑组件安装在输出轴的一端，输出轴的另一端安装有补偿件，补偿件一端与机械臂关节传动末端连接。
进一步的，所述的补偿件为鼓形齿式联轴器。
进一步的，所述的输出轴与补偿件采用一体化连接或采用两部分连接。
进一步的，所述的支撑组件与输出轴相对位置固定。
进一步的，输出轴采用实心设计或采用中空设计；输出轴中空设计能减轻整体重量，如果线缆内置也方便走线。
进一步的，补偿件用于补偿由于外界剪力、弯矩和扭矩其中一种或者两种或三种的所造成的关节输出端的变形。
进一步的，所述补偿件发挥鼓形齿式联轴器的高精度补偿特性，即鼓形齿式联轴器的外齿轴套和内齿圈间的齿侧间隙允许鼓形齿式联轴器两轴间出现角位移和径向位移来补偿因外力造成的机械臂关节的变形，同时，鼓形齿式联轴器的内啮合齿轮副容许有预定范围的轴向滑动，用于对机械臂关节的轴向变形进行补偿。
有益效果：
本发明发挥补偿件鼓形齿式联轴器的高精度补偿特性，配合高负载支撑组件，在传统机械臂关节输出端设计加入轴向长度根据需求设计的高精度大载荷的输出端配置方案，保证了在高负载工况下关节输出端机械结构的可靠性。在面对高负载工况对关节造成的高扭矩、高弯矩及高剪力等其中一种或多种作用，可有效减小关节输出端变形，保证关节的输出精度，降低机械臂关节的破坏风险。相对于传统机械臂关节输出端，本发明在载荷承载方面可提高至传统机械臂关节载荷承载力的1.5-2倍；在精度补偿方面，相对于传统机械臂关节无补偿结构而言，可补偿因外力造成的径向、轴向、角度位移。
附图说明
图1为本发明的示例主视图；
图2为本发明的示例剖视图。
图中：
1.第一支撑件
2.间隔件
3.第二支撑件
4.输出轴
5.补偿件
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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
图1显示了作为本发明的示例的一种高精度大载荷的输出端主视图。所述的高精度大载荷的输出端包括：支撑组件、输出轴、补偿件。图中支撑组件包括第一支撑件1、第二支撑件3，以及一个间隔件2，可承载由后续关节和负载造成的巨大剪力和弯矩。支撑组件安装在输出轴的一端。通过支撑组件承载外力(弯矩、扭矩)，保证输出端正常工作；
所述的支撑组件的第一支撑件1、第二支撑件3，以及一个间隔件2均为环形的结构，用于套在输出轴4外周；
输出轴4的另一端安装有补偿件5，补偿件5一端与机械臂关节传动末端连接，另一端与输出轴连接。
所述的补偿件5为鼓形齿式联轴器，可根据需要在设计上控制其轴向长度。
所述的输出轴4与补偿件5可以采用一体化连接也可以采用两部分连接。
所述的支撑组件与输出轴应该具有固定的相对位置。
图2通过剖视图展示了配置方案的内部结构，补偿件5可以补偿由于外界剪力、弯矩和扭矩其中一种或者两种或三种的所造成的关节输出端的变形。输出轴4可采用实心设计也可以采用中空设计，这里展示的是中空设计。输出轴4中空设计可减轻整体重量，如果线缆内置也可方便走线。一般情况下，机械臂关节会受到外界剪力、弯矩和扭矩其中一种或两种或三种的作用，剪力会造成关节在径向方向上的位移变形，弯矩会造成关节在径向、轴向方向上的位移变形，扭矩会造成关节在角度方向上的位移变形。补偿件5发挥鼓形齿式联轴器的高精度补偿特性，即鼓形齿式联轴器的外齿轴套和内齿圈间的少量齿侧间隙允许鼓形齿式联轴器两轴间出现角位移和径向位移来补偿因外力造成的机械臂关节的变形，同时，鼓形齿式联轴器的内啮合齿轮副容许有一定的轴向滑动，可以对机械臂关节的轴向变形进行补偿。
尽管已经参照本发明的示例对本发明进行了详细的描述，但在相关的变化范围内，专业领域内的人士仍将可以根据具体的应用要求在本发明的基础上进行相应的修改。本发明的示例意在为本领域内的技术人员阐明本发明的原理以及用途。

Claims (7)

1.一种高精度大载荷的输出端，其特征在于，包括：支撑组件、输出轴、补偿件；所述支撑组件包括第一支撑件、第二支撑件，以及一个间隔件，其中间隔件设置在第一支撑件和第二支撑件中间，用于承载由后续关节和负载造成的剪力和弯矩；
所述的支撑组件的第一支撑件、第二支撑件，以及一个间隔件均为环形的结构，用于套在输出轴外周；
所述支撑组件安装在输出轴的一端，输出轴的另一端安装有补偿件，补偿件一端与机械臂关节传动末端连接。
2.根据权利要求1所述的一种高精度大载荷的输出端，其特征在于，所述的补偿件为鼓形齿式联轴器。
3.根据权利要求1所述的一种高精度大载荷的输出端，其特征在于，所述的输出轴与补偿件采用一体化连接或采用两部分连接。
4.根据权利要求1所述的一种高精度大载荷的输出端，其特征在于，所述的支撑组件与输出轴相对位置固定。
5.根据权利要求1所述的一种高精度大载荷的输出端，其特征在于，输出轴采用实心设计或采用中空设计；输出轴中空设计能减轻整体重量，如果线缆内置也方便走线。
6.根据权利要求1所述的一种高精度大载荷的输出端，其特征在于，补偿件用于补偿由于外界剪力、弯矩和扭矩其中一种或者两种或三种的所造成的关节输出端的变形。
7.根据权利要求6所述的一种高精度大载荷的输出端，其特征在于，所述补偿件发挥鼓形齿式联轴器的高精度补偿特性，即鼓形齿式联轴器的外齿轴套和内齿圈间的齿侧间隙允许鼓形齿式联轴器两轴间出现角位移和径向位移来补偿因外力造成的机械臂关节的变形，同时，鼓形齿式联轴器的内啮合齿轮副容许有预定范围的轴向滑动，用于对机械臂关节的轴向变形进行补偿。
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