CN114179071B - 一种工业机器人末端传动装置 - Google Patents

Abstract

一种工业机器人末端传动装置，包括壳体、设有第一输入轴的第一传动单元、设有第二输入轴的第二传动单元、设有第一齿轮盘和第二齿轮盘的第三传动单元，使用时，可沿所述第一输入轴、所述第二输入轴、第一齿轮盘和第二齿轮盘之间的周向进行间隙调节。与现有技术相比较，本发明的工业机器人末端传动装置能从三个不同的传动方向进行间隙的调整，从而提高传动精度。

Description

一种工业机器人末端传动装置

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种工业机器人末端传动装置。

背景技术

现代化工业生产中，工业机器人因其高精度的运动以及对各种极端环境的高适应性而在各个行业中得到广泛的应用，尤其是在焊接工作中使用。

传统的焊接工作一般由人工完成，但是焊接的工作环境恶劣，对操作人员身体健康影响大，工作效率低，并且人工焊接精度差，质量不稳定，不能进行高精度焊接生产，因此逐渐被焊接机器人所替代。然而焊接机器人在满载工作一段时间后，容易出现因磨损而导致间隙加大，出现精度与稳定性下降情况，特别是机器人末端，其精度的下降直接对焊接质量产生直接的影响。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种工业机器人末端传动装置，其在三个传动方向上调整间隙的精度，从而提高传动精度。

本发明采取的技术方案如下：

一种工业机器人末端传动装置，包括壳体；第一传动单元，其包括输入件、第一输入轴、角接触球轴承、第一锥齿轮和挡板；所述角接触球轴承固定在所述壳体上；所述输入件带动所述第一输入轴回转；所述第一输入轴插入所述角接触球轴承内且被其支撑；所述第一锥齿轮安装在所述第一输入轴远离所述输入件的一端并随之回转；所述挡板安装在所述第一输入轴背向所述第一锥齿轮的端面上，推动所述挡板调节所述第一传动单元沿所述第一输入轴方向的间隙；

第二传动单元，包括轴承旋转套、第二输入轴、第二锥齿轮和啮合齿轮；所述轴承旋转套相对于所述壳体旋转；所述第二输入轴随所述轴承旋转套轴向移动；所述第二锥齿轮套设在所述第二输入轴上并与所述第一锥齿轮啮合；所述啮合齿轮设置在所述第二输入轴并随之回转；转动所述轴承旋转套调整所述第二传动单元沿所述第二输入轴轴线方向的间隙；

第三传动单元，包括第一齿轮盘、第二齿轮盘和间隙调节件；所述第一齿轮盘和所述第二齿轮盘同轴连接且具有周向齿间间隙；所述啮合齿轮与所述第一齿轮盘或所述第二齿轮盘啮合；所述间隙调节件连接在所述第一齿轮盘和所述第二齿轮盘之间以保持所述周向齿间间隙。

与现有技术相比较，本发明的工业机器人末端传动装置在使用时能从第一输入轴轴向、第二输入轴轴向、第一齿轮盘和第二齿轮盘之间周向三个不同的传动方向进行间隙的调整，从而提高传动精度。

进一步，所述间隙调节件为弹簧，一端与所述第一齿轮盘盘面固定，另一端所述第二齿轮盘盘面固定；所述间隙调节件的形变方向平行于所述第一齿轮盘盘面和所述第二齿轮盘盘面，且无外力作用时所述间隙调节件形变量为零，利用弹簧的拉力减少回转间隙，使得传动平稳，进一步提高精度。

进一步，所述角接触球轴承的数量为两个，且背对背设置，提供第一输入轴方向的间隙调整的便捷性的同时，提供更为稳定的支撑。

进一步，所述第一齿轮盘设有法兰连接部、第一齿部和支撑部；所述第一齿部位于所述法兰连接部与所述支撑部之间；所述支撑部的外径小于所述第一齿部的外径；所述第二齿轮盘套设在所述支撑部，以便于第一齿部位和第二齿轮盘之间的安装与周向间隙的调整。

进一步，所述第三传动单元还包括安装在所述壳体内的交叉滚子轴承和末端深沟球轴承；所述交叉滚子轴承套设在所述法兰连接部，所述末端深沟球轴承套设在所述支撑部，两者同时支撑所述第一齿轮盘。与其他轴承相比较，末端部分采用交叉滚子轴承和深沟球轴承结合的方式共同起到支撑作用，而且交叉滚子轴承拥有小间隙高承载力的优点，可提高末端承载能力。

进一步，所述第二传动单元还包括双列角接触球轴承，所述双列角接触球轴承安装在所述壳体内，并位于远离所述轴承旋转套一侧；与所述轴承旋转套相配合支撑所述第二输入轴的回转，以提供稳定的支撑。

进一步，所述第二传动单元还包括深沟轴承；所述深沟轴承安装在所述壳体内，并位于靠近所述轴承旋转套一侧；与所述双列角接触球轴承相配合支撑所述第二输入轴的回转。在这种情况下，即便第二输入轴与轴承旋转套为活动连接，第二输入轴仍然能获得较大的支撑力。

进一步，所述第二传动单元还包括位于所述第二锥齿轮与所述深沟轴承之间的轴承垫圈，以防止轴承旋转套与深沟轴承发生碰撞，提高安全性。

进一步，还包括末端法兰组件；所述末端法兰组件与所述法兰连接部相接并随之移动，以便于安装其他设备。

进一步，所述第一传动单元还包括固定在所述壳体上的第一支撑法兰；所述角接触球轴承设置在所述第一支撑法兰内，以便于第一传动单元的安装。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明中工业机器人末端传动装置的整体结构示意图；

图2为本发明中拆除壳体后工业机器人末端传动装置的整体结构示意图；

图3为本发明中第一传动单元的正视剖视图；

图4为本发明中第二传动单元的正视剖视图；

图5为本发明中第三传动单元的正视剖视图；

图6为本发明中第一齿轮盘的结构示意图；

图7为本发明中第二齿轮盘的结构示意图；

图8为沿图5中线Z-Z’的投影图；

图9为图8中的局部放大图A；

图10为本发明另一个实施例中第三传动单元的正视剖视图的局部示意图。

具体实施方式

具体地，请结合参阅图1与图2，本发明的工业机器人末端传动装置包括壳体10、第一传动单元20、第二传动单元30、第三传动单元40和末端法兰组件50。所述第一传动单元20、所述第二传动单元30、所述第三传动单元40和所述末端法兰组件50均设置在所述壳体10上，且动力依次从所述第一传动单元20、所述第二传动单元30、所述第三传动单元40传动至所述末端法兰组件50。焊枪等装置与所述末端法兰组件50连接并在其带动下运动。

其中，请参阅图3，所述第一传动单元20包括第一支撑法兰21、输入件22、第一输入轴23、角接触球轴承24、第一锥齿轮25和挡板26。所述输入件22为同步轮或齿轮，位于所述壳体10外侧，与电机输出端(图未示)连接并在其带动下绕轴回转。所述第一支撑法兰21通过螺栓等固定在所述壳体10外侧，所述角接触球轴承24的外侧固定在所述第一支撑法兰21上。所述第一输入轴23一端与所述输入件22同轴连接后插入所述角接触球轴承24内，并延伸至所述壳体10内。所述第一锥齿轮25安装在所述第一输入轴23远离所述输入件22的一端，并与所述第一输入轴23同轴转动，所述第一锥齿轮25将动力输送至所述第二传动单元30。所述挡板26通过沿所述第一输入轴23的轴向延伸的螺栓27等固定在所述第一输入轴23上，并顶住所述输入件22背向所述第一锥齿轮25的侧面。转动所述螺栓27，所述挡板26沿所述第一输入轴23轴向向所述角接触球轴承24靠接，从而减少所述输入件22、所述角接触球轴承24和第一锥齿轮25之间的间隙，紧凑结构。优选地，所述角接触球轴承24数量为两个，并且两个角接触球轴承24背对背设置，提高对所述第一输入轴23支撑效果的同时，减少所述角接触球轴承24之间的间隙。调整所述挡板26使其沿所述第一输入轴23轴向移动，从而实现在所述第一输入轴23轴线方向上的间隙调整。

请参阅图4，所述第二传动单元30位于所述壳体10内，包括轴承支撑板31、轴承旋转套32、深沟轴承33、第二输入轴34、双列角接触球轴承35、第二锥齿轮36和啮合齿轮37。所述轴承支撑板31通过螺栓等固定在所述壳体10上。所述轴承旋转套32与所述轴承支撑板31啮合并可相对其绕轴转动。所述轴承旋转套32套设在所述深沟轴承33外并与之过盈配合。所述双列角接触球轴承35固定在内所述壳体10。所述第二输入轴34插设在所述深沟轴承33与所述双列角接触球轴承35内，所述第二输入轴34的轴线与所述轴承旋转套32的回转轴重合并与所述第一输入轴23的轴线不平行。在本实施例中，所述第一输入轴23与所述第二输入轴34的轴线相互垂直，所述深沟轴承33和所述双列角接触球轴承35沿所述第二输入轴34的轴向设置在所述第二输入轴34的两端。所述第二锥齿轮36套设在所述第二输入轴34外侧，并与所述第一锥齿轮25啮合，所述第一传动单元20的动力通过所述第二锥齿轮36输入至所述第二传动单元30。所述第二锥齿轮36带动所述第二输入轴34转动。所述啮合齿轮37固定在所述第二输入轴34远离所述轴承支撑板31的一端，动力从所述啮合齿轮37传送至所述第三传动单元40。优选地，所述啮合齿轮37与所述第二输入轴34一体成型。进一步，沿所述第二输入轴34的轴向，所述第一锥齿轮25和所述深沟轴承33之间还设有轴承垫圈38，以防止其相互接触而对传动产生影响。相对于所述壳体10回转所述轴承旋转套32，所述第二输入轴34沿轴向前后移动，从而调整所述第一锥齿轮25与所述第二锥齿轮36之间的啮合间隙。所述深沟轴承33与所述双列角接触球轴承35相互配合为所述第二输入轴34提供稳定的支撑。转动所述轴承旋转套32，可带动所述第二输入轴34沿其轴向移动，从而实现在所述第二输入轴34轴线方向上的间隙调整。

请参阅图5，所述第三传动单元40位于所述壳体10内，包括第一齿轮盘41、第二齿轮盘42、交叉滚子轴承43、末端深沟球轴承44和间隙调节件45。所述末端深沟球轴承44和所述交叉滚子轴承43的外侧分别固定在所述壳体10内侧，且沿所述第一齿轮盘41轴向设置在所述第一齿轮盘41两侧，所述第一齿轮盘41插设在所述末端深沟球轴承44和所述交叉滚子轴承43内。所述交叉滚子轴承43因其特性在轴承和径向方向上都可以受力，并且都有较小的间隙，从而在轴向上限制了所述第一齿轮盘41在轴向上的晃动。所述第二齿轮盘42安装在所述第一齿轮盘41上并与之同轴，且在所述第一齿轮盘41周向上，所述第二齿轮盘42与所述第一齿轮盘41错齿。所述啮合齿轮37与所述第一齿轮盘41或所述第二齿轮盘42啮合传动。所述间隙调节件45安装在所述第一齿轮盘41与所述第二齿轮盘42之间，以保持所述第一齿轮盘41与所述第二齿轮盘42的周向齿间间隙大小，并保证所述啮合齿轮37顺时针或逆时针转动时，所述第一齿轮盘41随之转动。沿所述第一齿轮盘41的轴向，所述末端法兰组件50安装在所述第一齿轮盘41一侧并随之转动，从而实现动力从电机，经过所述第一传动单元20、所述第二传动单元30、所述第三传动单元40传递至所述末端法兰组件50。进一步，所述第三传动单元40还包括末端骨架油封46和骨架油封47。所述末端骨架油封46位于所述第一齿轮盘41与所述壳体10之间，并与所述交叉滚子轴承43背向所述第二齿轮盘42的一侧相接。所述骨架油封47位于所述壳体10和所述末端深沟球轴承44之间，所述末端骨架油封46与所述骨架油封47分别在两端共同作用进行油脂的密封。

其中，在实施例一中，请参阅图6，所述第一齿轮盘41沿其轴向依次设有法兰连接部411、第一齿部412和支撑部413。所述法兰连接部411用于安装所述末端法兰组件50。所述第一齿部412与所述安装部413同轴且其外径大于所述支撑部413的外径。所述第二齿轮盘42套设在所述支撑413外侧。所述交叉滚子轴承43设置在所述法兰连接部411，所述末端深沟球轴承44设置在所述支撑部413以为旋转提供稳定的支撑。与其他轴承相比较，所述交叉滚子轴承43具有间隙小、承载力高的优点，从而提高末端承载能力和稳定性。请参阅图7，所述第二齿轮盘42设有第二齿部421、安装部422和凹槽423。所述安装部421为开设在所述第二齿轮盘42中部的轴向通孔，所述安装部421套设在所述支撑部413外侧。所述第二齿部421、所述安装部与所支撑部413同轴。所述凹槽423沿所述第二齿轮盘42的径向与所述安装部421连通，所述间隙调节件45设置在所述凹槽423内。所述间隙调节件45为弹簧，其一侧沿所述第二齿轮盘42周向顶住所述凹槽423的侧壁。请结合参阅图8与图9，使用时，所述第一齿轮盘41与所述第二齿轮盘42沿轴向重叠，并沿周向将所述第一齿轮盘41的齿部与所述第二齿轮盘42的齿部错开一定的距离，然后将所述间隙调节件45放置在所述凹槽423，其轴线平行于所述第一齿轮盘41的盘面，通过螺钉等使得所述间隙调节件45一端与所述第一齿轮盘41的盘面连接，另一端与所述第二齿轮盘42盘面连接，所述间隙调节件45的形变方向平行于所述间隙调节件45连接的所述第一齿轮盘41的盘面和所述第二齿轮盘42盘面。无外力作用时，所述间隙调节件45的变形量为零，所述间隙调节件45不产生弹力，所述第一齿轮盘41与所述第二齿轮盘42之间保持一定的错齿间距。所述啮合齿轮37的齿面位于所述第一齿轮盘41的齿侧面与所述第二齿轮盘42的齿侧面之间。在本实施例中，如图9所示，在与所述第二输入轴34轴线垂直的平面内，所述啮合齿轮37逆时针回转时，其上齿侧面顶住所述第二齿轮盘42的下齿侧面，使得所述第二齿轮盘42发生顺时针转动，所述间隙调节件45随之转动并产生弹性变形，所产生的弹力拉动所述第一齿轮盘41顺时针转动，直到弹性变形量为零。当所述啮合齿轮37转为顺时针转动时，其下齿侧面顶住所述第一齿轮盘41的上齿侧面，使得所述第一齿轮盘41发生逆时针转动，所述间隙调节件45随之转动并产生弹性变形，所产生的弹力拉动所述第二齿轮盘42逆时针转动，直到弹性变形量为零。通过所述间隙调节件45使得所述第一齿轮盘41和所述第二齿轮盘42同步转动。调节所述第一齿轮盘41和所述第二齿轮盘42之间周向齿面的错齿间隙，可调整所述啮合齿轮37顺或逆时针切换的回转间隙，提高所述啮合齿轮37的回转精度。

请参阅图10，实施例二的所述第一齿轮盘41和所述第二齿轮盘42结构相同，不同之处在于，所述间隙调节件45为磁体对，其磁体分别正对设置在所述第一齿轮盘41和所述第二齿轮盘42相对的两盘面上，且相反的磁极相对设置。在本实施例中，所述第一齿轮盘41上的磁体N极朝向所述第二齿轮盘42，所述第二齿轮盘42上的磁体S极朝向所述第一齿轮盘41并与所述第一齿轮盘41上的磁体N极正对。进一步，所述间隙调节件45的数量为两个以上，并绕所述第一齿轮盘41轴心周向均匀分布。当所述啮合齿轮37推动所述第一齿轮盘41的齿侧面转动时，所述第二齿轮盘42在磁力的作用下随之转动；当所述啮合齿轮37反转并推动所述第二齿轮盘42的齿侧面，所述第一齿轮盘41除了磁力没有其他外力作用，在磁力作用下所述第一齿轮盘41随所述第二齿轮盘42转动。与弹簧相比较，使用磁体能在保证所述第一齿轮盘41和所述第二齿轮盘42之间周向齿面的错齿间隙的同时，减少因弹簧长期使用发生疲劳而导致精度下降的问题。进一步，还包括位于所述第一齿轮盘41和所述第二齿轮盘42之间的隔离垫圈46，所述隔离垫圈46套设在所述支撑部413上，以将所述第一齿轮盘41和所述第二齿轮盘42分开一段距离，以减少所述第一齿轮盘41和所述第二齿轮盘42等机械部件相互摩擦而产生噪声的情况。

与现有技术相比较，本发明的工业机器人末端传动装置能从三个不同的传动方向进行间隙的调整，从而提高传动精度。而且回转支撑力大、传动平稳、调节便捷、安全性好，其他设备安装方便。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种工业机器人末端传动装置，其特征在于：包括

壳体；

第一传动单元，包括输入件、第一输入轴、角接触球轴承、第一锥齿轮和挡板；所述角接触球轴承固定在所述壳体上；所述输入件带动所述第一输入轴回转；所述第一输入轴插入所述角接触球轴承内且被其支撑；所述第一锥齿轮安装在所述第一输入轴远离所述输入件的一端并随之回转；所述挡板安装在所述第一输入轴背向所述第一锥齿轮的端面上，推动所述挡板调节所述第一传动单元沿所述第一输入轴方向的间隙；

第二传动单元，包括轴承旋转套、第二输入轴、第二锥齿轮和啮合齿轮；所述轴承旋转套与所述壳体转动连接，所述第二输入轴随所述轴承旋转套转动而轴向移动；所述第二锥齿轮套设在所述第二输入轴上并与所述第一锥齿轮啮合；所述啮合齿轮设置在所述第二输入轴并随之回转；转动所述轴承旋转套调整所述第二传动单元沿所述第二输入轴轴线方向的间隙；

第三传动单元，包括第一齿轮盘、第二齿轮盘和间隙调节件；所述第一齿轮盘和所述第二齿轮盘同轴连接且具有周向齿间间隙；所述啮合齿轮与所述第一齿轮盘或所述第二齿轮盘啮合；所述间隙调节件连接在所述第一齿轮盘和所述第二齿轮盘之间以保持所述周向齿间间隙；所述间隙调节件为磁体对，所述磁体对分别正对设置在所述第一齿轮盘和所述第二齿轮盘相对的两盘面上，且相反的磁极相对设置，所述第一齿轮盘上的磁体N极朝向所述第二齿轮盘，所述第二齿轮盘上的磁体S极朝向所述第一齿轮盘并与所述第一齿轮盘上的磁体N极正对。

2.根据权利要求1所述的末端传动装置，其特征在于：所述角接触球轴承的数量为两个，且背对背设置。

3.根据权利要求2所述的末端传动装置，其特征在于：所述第一齿轮盘设有法兰连接部、第一齿部和支撑部；所述第一齿部位于所述法兰连接部与所述支撑部之间；所述支撑部的外径小于所述第一齿部的外径；所述第二齿轮盘套设在所述支撑部。

4.根据权利要求3所述的末端传动装置，其特征在于：所述第三传动单元还包括安装在所述壳体内的交叉滚子轴承和末端深沟球轴承；所述交叉滚子轴承套设在所述法兰连接部，所述末端深沟球轴承套设在所述支撑部，两者同时支撑所述第一齿轮盘。

5.根据权利要求4所述的末端传动装置，其特征在于：所述第二传动单元还包括双列角接触球轴承，所述双列角接触球轴承安装在所述壳体内，并位于远离所述轴承旋转套一侧；与所述轴承旋转套相配合支撑所述第二输入轴的回转。

6.根据权利要求5所述的末端传动装置，其特征在于：所述第二传动单元还包括深沟轴承；所述深沟轴承安装在所述壳体内，并位于靠近所述轴承旋转套一侧；与所述双列角接触球轴承相配合支撑所述第二输入轴的回转。

7.根据权利要求6所述的末端传动装置，其特征在于：所述第二传动单元还包括位于所述第二锥齿轮与所述深沟轴承之间的轴承垫圈。

8.根据权利要求7所述的末端传动装置，其特征在于：还包括末端法兰组件；所述末端法兰组件与所述法兰连接部相接并随之移动。

9.根据权利要求8所述的末端传动装置，其特征在于：所述第一传动单元还包括固定在所述壳体上的第一支撑法兰；所述角接触球轴承设置在所述第一支撑法兰内。