CN204748650U - 一种机器人关节结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人关节结构，包括第一关节转臂（1）、第二关节减速器（2）、第二关节摆臂（3）、第三关节减速器（4）、第三关节摆臂（5），所述第二关节摆臂（3）的下端两侧分别支承在第一关节转臂（1）、第二关节减速器（2）上，所述第三关节摆臂（5）的下端两侧分别支承在第二关节摆臂（3）、第三关节减速器（4）上。本实用新型中的机器人关节结构是将伺服电机通过同步带传动来驱动机器人关节减速器，把伺服电机、控制线缆布置在机器人关节摆臂内部，同时将原有悬臂结构改为两侧支承，从而有效保护电机、缩小机器人外形、增加摆臂稳定性、刚性，降低对关节减速器的倾覆刚性要求。

Description

一种机器人关节结构

技术领域

本实用新型涉及一种工业机器人的技术领域，具体是一种机器人关节的结构。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。机器人的主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部。而机器人底座作为承重部件，机器人的臂部起着连接底座与腕部、手部的作用，同时传递力和多维度的运动，机器人的臂部作为一个过渡结构，起着至关重要的作用。机器人的臂部关节也称作第二、第三关节，而现目前，如图4所示，该结构存在诸多不足。

1、第二关节摆臂是单侧固定在第二关节减速器上，同时第二关节摆臂也是单侧固定在第三关节减速器上，均属于悬臂支承，其刚性、稳定性、平衡性都不理想。

2、由于是悬臂支承结构，对第二关节减速器和第三关节减速器的倾覆扭矩承载要求提高，使其制造加工成本提高。

3、伺服电机都裸露在外面，机器人在运动和运输过程中容易损坏，也不便于防尘。

4、伺服电机的安装使机器人外形尺寸增大，不利于机器人小型化设计，对于要求体积小、外观整洁、防尘要求高的机器人，这种结构便不能满足要求。

5、电机控制线缆裸露在外，布局不方便，也容易造成磨损。

发明内容

针对现目前存在的问题和不足，提供一种机器人关节结构，具体技术方案如下：

一种机器人关节结构，包括第一关节转臂1、第二关节减速器2、第二关节摆臂3、第三关节减速器4、第三关节摆臂5，所述第二关节摆臂3的下端两侧分别支承在第一关节转臂1、第二关节减速器2上，所述第三关节摆臂5的下端两侧分别支承在第二关节摆臂3、第三关节减速器4上。

作为可选方式，上述的一种机器人关节结构，所述第二关节减速器2通过连接部件6固定在第一关节转臂上1，所述第二关节减速器2的输出端与第二关节摆臂3的下端一侧联接；所述第二关节摆臂3的下端另一侧由轴承7、轴承支座8、连接部件6支承在第一关节转臂上1。

作为可选方式，上述的一种机器人关节结构，还包括一号主动带轮9、一号同步带10、一号从动带轮11，一号主动带轮9经一号同步10带将运动传递给一号从动带轮11，一号从动带轮11安装在第二关节减速器2的输入轴上。

作为可选方式，上述的一种机器人关节结构，所述第三关节减速器4通过连接部件6固定在第二关节摆臂3上，所述第三关节减速器4的输出端与第三关节摆臂5的下端一侧联接；所述第三关节摆臂5的下端另一侧由轴承7、轴承支座8、连接部件6支承在第二关节摆臂3上。

作为可选方式，上述的一种机器人关节结构，还包括二号主动带轮12、二号同步带13、二号从动带轮14，二号主动带轮12经二号同步带13将运动传递给二号从动带轮14，二号从动带轮14安装在第三关节减速器4的输入轴上。

6．如权利要求1所述的一种机器人关节结构，其特征在于：所述第二关节摆臂3外部设置罩壳15。

作为可选方式，上述的一种机器人关节结构，电机16、线缆17设置在罩壳15内部。

作为可选方式，上述的一种机器人关节结构，所述第一关节转臂1、轴承支座8、第三关节摆臂5的内部设计成中空，所述线缆17穿过第一关节转臂1、轴承支座8、第三关节摆臂5布置。

作为可选方式，上述的一种机器人关节结构，所述轴承支座8通过连接部件6固定在第二关节摆臂3上，所述轴承7被固定在第一关节转臂1与第二关节摆臂3之间，第二关节摆臂3与第三关节摆臂5之间。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型中的机器人关节结构是将伺服电机通过同步带传动来驱动机器人关节减速器，把伺服电机、控制线缆布置在机器人关节摆臂内部，同时将原有悬臂结构改为两侧支承，从而有效保护电机、缩小机器人外形、增加摆臂稳定性、刚性，降低对关节减速器的倾覆刚性要求。具体有益效果如下：

1、第二关节摆臂的下端两侧分别支承在第一关节转臂、第二关节减速器上，所述第三关节摆臂的下端两侧分别支承在第二关节摆臂、第三关节减速器上，将原来的悬臂结构改为两侧支承结构，使其刚性、稳定性、平衡性大大增强。由于实现了两侧支承，对第二关节减速器和第三关节减速器的倾覆扭矩承载要求大大降低，使其制造加工成本大大降低。

2、电机位于罩壳内部，机器人在运动和运输过程中电机不再容易损坏，同时也有利于防尘。另外，电机的安装在罩壳内部使机器人外形尺寸减小，有利于机器人小型化设计，满足了体积小、外观整洁、防尘要求高的机器人的目的。电机控制线缆也位于罩壳内部，方便了布局，同时也减小了线缆的外部磨损。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本实用新型中一种机器人关节结构的结构示意图；

图2为本实用新型中一种机器人关节结构的侧视图；

图3为本实用新型中一种机器人关节结构的轴承支座结构示意图；

图4为传统结构中一种机器人关节结构的结构示意图。

附图标记：1为第一关节转臂、2为第二关节减速器、3为第二关节摆臂、4为第三关节减速器、5为第三关节摆臂、6为连接部件、7为轴承、8为轴承支座、9为一号主动带轮、10为一号同步带、11为一号从动带轮、12为二号主动带轮、13为二号同步带、14为二号从动带轮、15为罩壳、16为电机、17为线缆、18为张紧调节板、19为连接面、20为定位面。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

传统结构中一种机器人关节结构，为悬臂支撑结构，第二关节摆臂是单侧固定在第二关节减速器上，同时第二关节摆臂也是单侧固定在第三关节减速器上，该结构的刚性、稳定性、平衡性都不理想。

如图1所示，为本实用新型中的一种机器人关节结构，包括第一关节转臂1、第二关节减速器2、第二关节摆臂3、第三关节减速器4、第三关节摆臂5，所述第二关节摆臂3的下端两侧分别支承在第一关节转臂1、第二关节减速器2上，所述第三关节摆臂5的下端两侧分别支承在第二关节摆臂3、第三关节减速器4上。

所述第二关节减速器2通过连接部件6固定在第一关节转臂上1，所述第二关节减速器2的输出端通过连接部件6与第二关节摆臂3的下端一侧联接；所述第二关节摆臂3的下端另一侧由轴承7、轴承支座8、连接部件6支承在第一关节转臂上1。本结构还包括一号主动带轮9、一号同步带10、一号从动带轮11，一号主动带轮9经一号同步带10将运动传递给一号从动带轮11，一号从动带轮11安装在第二关节减速器2的输入轴上。所述轴承7可以为深沟球轴承。在一号主动带轮9的内侧设置张紧调节板18。

所述第三关节减速器4通过连接部件6固定在第二关节摆臂3上，所述第三关节减速器4的输出端通过连接部件6与第三关节摆臂5的下端一侧联接；所述第三关节摆臂5的下端另一侧由轴承7、轴承支座8、连接部件6支承在第二关节摆臂3上。本结构还包括二号主动带轮12、二号同步带13、二号从动带轮14，二号主动带轮12经二号同步带13将运动传递给二号从动带轮14，二号从动带轮14安装在第三关节减速器4的输入轴上。所述轴承7可以为深沟球轴承。在二号主动带轮12的内侧设置张紧调节板18。

如图1、图2所示，所述第二关节摆臂3外部设置罩壳15。电机16、线缆17设置在罩壳15内部。所述电机16为伺服电机。

所述轴承支座8通过连接部件6固定在第二关节摆臂3上，所述轴承7被固定在第一关节转臂1与第二关节摆臂3之间，第二关节摆臂3与第三关节摆臂5之间。所述连接部件6可以是内六角螺钉。

如图3所示，所述轴承支座8为环状，其外壁设置为阶梯形，阶梯型一侧设置连接面19，阶梯型另一侧设置定位面20。所述第二关节摆臂3的下端、上端各设置一个轴承支座8，使用内六角螺钉通过连接面19将两个轴承支座8分别固定连接在第二关节摆臂3下端、上端的端部。所述定位面20用于将轴承7定位在轴承支座8与第一关节转臂1之间，定位在轴承支座8与第三关节摆臂之间。

机器人关节的传动路线为：

第二关节摆动：动力由电机16，例如伺服电机，的输出轴传递给一号主动带轮9，经一号同步带10传递给一号从动带轮11，一号从动带轮11安装在第二关节减速器2的输入轴上，经第二关节减速器2减速增力后传递给第二关节摆臂3，第二关节减速器2通过内六角螺钉固定在第一关节转臂1上面，第二关节减速器2的输出端通过内六角螺钉与第二关节摆臂3相联接，从而第二关节摆臂3相对第一关节转臂1做相对摆动。同时第二关节摆臂3的另一侧由轴承支座8、深沟球轴承、内六角螺钉支承在第一关节转臂1上面，起到平衡、稳定、提高刚性的作用。

第三关节摆动：动力由电机16，例如伺服电机的输出轴传递给二号主动带轮12，经二号同步带13传递给二号从动带轮14，二号从动带轮14安装在第三关节减速器4的输入轴上，经第三关节减速器4减速增力后传递给第三关节摆臂5，第三关节减速器4通过内六角螺钉固定在第二关节摆臂3上面，第三关节减速器4的输出端通过内六角螺钉与第三关节摆臂7相联接，从而第三关节摆臂5相对第二关节摆臂3做相对摆动；同时第三关节摆臂5的另一侧由轴承支座8、深沟球轴承7、内六角螺钉支承在第二关节摆臂3上面，起到平衡、稳定、提高刚性的作用。

第一关节转臂1、轴承支座8、第三关节摆臂5的内部设计成中空，所述线缆17穿过第一关节转臂1、轴承支座8、第三关节摆臂5布置。该结构主要解决了工业机器人第二关节、第三关节传动结构布局问题。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种机器人关节结构，包括第一关节转臂（1）、第二关节减速器（2）、第二关节摆臂（3）、第三关节减速器（4）、第三关节摆臂（5），其特征在于：所述第二关节摆臂（3）的下端两侧分别支承在第一关节转臂（1）、第二关节减速器（2）上，所述第三关节摆臂（5）的下端两侧分别支承在第二关节摆臂（3）、第三关节减速器（4）上。

2.如权利要求1所述的一种机器人关节结构，其特征在于：所述第二关节减速器（2）通过连接部件（6）固定在第一关节转臂上（1），所述第二关节减速器（2）的输出端与第二关节摆臂（3）的下端一侧联接；所述第二关节摆臂（3）的下端另一侧由轴承（7）、轴承支座（8）、连接部件（6）支承在第一关节转臂上（1）。

3.如权利要求2所述的一种机器人关节结构，其特征在于：还包括一号主动带轮（9）、一号同步带（10）、一号从动带轮（11），一号主动带轮（9）经一号同步带（10）将运动传递给一号从动带轮（11），一号从动带轮（11）安装在第二关节减速器（2）的输入轴上。

4.如权利要求1所述的一种机器人关节结构，其特征在于：所述第三关节减速器（4）通过连接部件（6）固定在第二关节摆臂（3）上，所述第三关节减速器（4）的输出端与第三关节摆臂（5）的下端一侧联接；所述第三关节摆臂（5）的下端另一侧由轴承（7）、轴承支座（8）、连接部件（6）支承在第二关节摆臂（3）上。

5.如权利要求4所述的一种机器人关节结构，其特征在于：还包括二号主动带轮（12）、二号同步带（13）、二号从动带轮（14），二号主动带轮（12）经二号同步带（13）将运动传递给二号从动带轮（14），二号从动带轮（14）安装在第三关节减速器（4）的输入轴上。

6.如权利要求1所述的一种机器人关节结构，其特征在于：所述第二关节摆臂（3）外部设置罩壳（15）。

7.如权利要求6所述的一种机器人关节结构，其特征在于：电机（16）、线缆（17）设置在罩壳（15）内部。

8.如权利要求7所述的一种机器人关节结构，其特征在于：所述第一关节转臂（1）、轴承支座（8）、第三关节摆臂（5）的内部设计成中空，所述线缆（17）穿过第一关节转臂（1）、轴承支座（8）、第三关节摆臂（5）布置。

9.如权利要求2或4所述的一种机器人关节结构，其特征在于：所述轴承支座（8）通过连接部件（6）固定在第二关节摆臂（3）上，所述轴承（7）被固定在第一关节转臂（1）与第二关节摆臂（3）之间，第二关节摆臂（3）与第三关节摆臂（5）之间。