CN205735002U - 工业机器人用三自由度机械传动手腕 - Google Patents

Abstract

工业机器人用三自由度机械传动手腕；其设置有三根平行轴即轴B(21)、轴T(22)、轴S(23)；还设置有多个齿轮、手爪(8)、壳体A(9)、壳体B(10)、壳体C(16)；齿轮J(13)同时与齿轮K(14)、齿轮L(15)二者啮合，齿轮H(11)与齿轮I(12)啮合；齿轮C(3)同时与齿轮A(1)、齿轮B(2)二者啮合，齿轮D(4)与齿轮E(5)啮合，齿轮F(6)与齿轮G(7)啮合，齿轮G(7)连接着手爪(8)。本实用新型传动可靠，体积小，姿态控制灵活，其在机械手的相关工业应用中具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。

Description

工业机器人用三自由度机械传动手腕

技术领域

本实用新型涉及机器人用机械传动手腕的结构设计和应用技术领域，特别提供了一种工业机器人用三自由度机械传动手腕。

背景技术

现有技术中，机械手传动装置多种多样，其结构通常也都较为复杂，其能实现的运动形式通常较为有限。人们迫切希望获得一种技术效果优良的工业机器人用三自由度机械传动手腕。

实用新型内容

本实用新型的目是提供一种技术效果优良的工业机器人用三自由度机械传动手腕。

本实用新型提供了一种工业机器人用三自由度机械传动手腕；其特征在于：其构成如下：齿轮A1、齿轮B2、齿轮C3、齿轮D4、齿轮E5、齿轮F6、齿轮G7、齿轮H11、齿轮I12、齿轮J13、齿轮K14、齿轮L15，手爪8，壳体A9、壳体B10、壳体C16、轴B21、轴T22、轴S23；其中：

齿轮L15固定布置在轴B21上，齿轮A1固定布置在轴S23上；齿轮C3和齿轮J13都空套在轴T22上，

轴线平行布置的壳体B10、壳体C16、轴B21三者都活动支撑在壳体C16上，轴T22和壳体B10固定连接为一体；

齿轮I12和齿轮K14共轴且二者均与其共用的旋转轴固定为一体，二 者共用的旋转轴轴线平行于轴B21；齿轮B2齿轮D4共轴且二者均与其共用的旋转轴固定为一体，二者共用的旋转轴轴线平行于轴B21；齿轮E5、齿轮F6共轴且二者均与其共用的旋转轴固定为一体，二者共用的旋转轴轴线垂直于轴B21；上述的三组共用的旋转轴均活动支撑在壳体B10上；

齿轮F6、齿轮G7均活动支撑在壳体A9上，齿轮H11固定在其旋转轴上且其旋转轴固定在壳体A9上；

齿轮啮合关系满足下述要求：

齿轮J13同时与齿轮K14、齿轮L15二者啮合，齿轮H11与齿轮I12啮合；齿轮C3同时与齿轮A1、齿轮B2二者啮合，齿轮D4与齿轮E5啮合，齿轮F6与齿轮G7啮合，齿轮G7连接着手爪8。

所述工业机器人用三自由度机械传动手腕中，轴T22和轴S23不转，轴B21转动驱动壳体A9做机械手手腕的俯仰动作，齿轮B2、齿轮K14为行星齿轮，壳体B10成为行星架，齿轮B2、齿轮C3、齿轮J13、齿轮K14连同壳体B10构成两行星轮系，由作为行星轮的齿轮B2自转运动通过传动链获得手爪8最终的回转传动n′₇。则有回转运动n′₇：

$\begin{array}{cc}\frac{n_2-n_T}{n_3-n_T}=-\frac{Z_3}{Z_2}& \underset{\·}{\·\·}{n}_3=0\stackrel{\·}{\·\·}{n}_2=\frac{Z_3+Z_2}{Z_2}{n}_T\end{array},$

n₂产生诱导运动n′₇：

行星轮Z₁₄自传运动诱导出附加的手腕俯仰运动n′₉：

$\begin{array}{cc}\frac{n_{14}-n_T}{n_{13}-n_T}=-\frac{Z_{13}}{Z_{14}}& \underset{\·}{\·\·}{n}_{13}=0\stackrel{\·}{\·\·}{n}_{14}=\frac{Z_{13}+Z_{14}}{Z_{14}}{n}_T\end{array},$

n₁₄产生诱导运动n′₉：

所述工业机器人用三自由度机械传动手腕中，手爪8具体为滑槽杠杆式回转型夹持器；其构成如下：支架81、传动杆82、圆柱销83、杠杆84，活塞85活塞缸86、V型卡爪87；其中：活塞85布置在活塞缸86的内腔中，活塞85上固定着传动杆82，支架81套装在传动杆82上，杠杆84为两个且面对面布置，杠杆84具体为角度为122～128°的“V”型结构，其一端铰接固定在传动杆82远离活塞85那一端的端部，中央部分铰接在支架81上，另一端固定连接有V型卡爪87，两个杠杆84端部的两个V型卡爪87面对面布置；V型卡爪87中V型结构的角度为132～135°。

本实用新型中，参考图3，手爪8即滑槽杠杆式回转型夹持器中，夹紧力F_N和驱动力F_p之间的关系式以及该夹持器的特性说明如下：

受力分析如图3所示；

推导计算：2F′_pcosα＝F_p；

$F_p^{\′}=\frac{F_p}{2cos\mathrm{\α}}$

$F_p^{\′}\frac{a}{cos\mathrm{\α}}=F_{N}b;$

$F_N=\frac{F_p^{\′}a}{bcos\mathrm{\α}}=\frac{F_{p}a}{2b{\cos }^2\mathrm{\α}}$

讨论该夹持器的特性：在驱动力F_p一定时，α增大，则夹紧力F_N将增大，但这将加大传动杆82的行程和滑槽的长度。导致结构尺寸加大。

本实用新型提出一种使用齿轮配合的机械手传动装置设计方案，并提出手爪8的一种具体结构设计方案，其灵活兼容多种应用模式，传动可靠， 体积小，姿态控制灵活，其在机械手的相关工业应用中具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。

附图说明

图1为工业机器人用三自由度机械传动手腕的结构原理示意简图；

图2为手爪8的局部结构简图；

图3为手爪8中杠杆84的受力分析原理图。

具体实施方式

实施例1

一种工业机器人用三自由度机械传动手腕；其构成如下：齿轮A1、齿轮B2、齿轮C3、齿轮D4、齿轮E5、齿轮F6、齿轮G7、齿轮H11、齿轮I12、齿轮J13、齿轮K14、齿轮L15，手爪8，壳体A9、壳体B10、壳体C16、轴B21、轴T22、轴S23；其中：

齿轮L15固定布置在轴B21上，齿轮A1固定布置在轴S23上；齿轮C3和齿轮J13都空套在轴T22上，

轴线平行布置的壳体B10、壳体C16、轴B21三者都活动支撑在壳体C16上，轴T22和壳体B10固定连接为一体；

齿轮I12和齿轮K14共轴且二者均与其共用的旋转轴固定为一体，二者共用的旋转轴轴线平行于轴B21；齿轮B2齿轮D4共轴且二者均与其共用的旋转轴固定为一体，二者共用的旋转轴轴线平行于轴B21；齿轮E5、齿轮F6共轴且二者均与其共用的旋转轴固定为一体，二者共用的旋转轴轴线垂直于轴B21；上述的三组共用的旋转轴均活动支撑在壳体B10上；

齿轮F6、齿轮G7均活动支撑在壳体A9上，齿轮H11固定在其旋转轴上且其旋转轴固定在壳体A9上；

齿轮啮合关系满足下述要求：

齿轮J13同时与齿轮K14、齿轮L15二者啮合，齿轮H11与齿轮I12啮合；齿轮C3同时与齿轮A1、齿轮B2二者啮合，齿轮D4与齿轮E5啮合，齿轮F6与齿轮G7啮合，齿轮G7连接着手爪8。

所述工业机器人用三自由度机械传动手腕中，轴T22和轴S23不转，轴B21转动驱动壳体A9做机械手手腕的俯仰动作，齿轮B2、齿轮K14为行星齿轮，壳体B10成为行星架，齿轮B2、齿轮C3、齿轮J13、齿轮K14连同壳体B10构成两行星轮系，由作为行星轮的齿轮B2自转运动通过传动链获得手爪8最终的回转传动n′₇。则有回转运动n′₇：

$\begin{array}{cc}\frac{n_2-n_T}{n_3-n_T}=-\frac{Z_3}{Z_2}& \underset{\·}{\·\·}{n}_3=0\stackrel{\·}{\·\·}{n}_2=\frac{Z_3+Z_2}{Z_2}{n}_T\end{array},$

n₂产生诱导运动n′₇：

行星轮Z₁₄自传运动诱导出附加的手腕俯仰运动n′₉：

$\begin{array}{cc}\frac{n_{14}-n_T}{n_{13}-n_T}=-\frac{Z_{13}}{Z_{14}}& \underset{\·}{\·\·}{n}_{13}=0\stackrel{\·}{\·\·}{n}_{14}=\frac{Z_{13}+Z_{14}}{Z_{14}}{n}_T\end{array},$

n₁₄产生诱导运动n′₉：

所述工业机器人用三自由度机械传动手腕中，手爪8具体为滑槽杠杆式回转型夹持器；其构成如下：支架81、传动杆82、圆柱销83、杠杆84，活塞85活塞缸86、V型卡爪87；其中：活塞85布置在活塞缸86的内腔 中，活塞85上固定着传动杆82，支架81套装在传动杆82上，杠杆84为两个且面对面布置，杠杆84具体为角度为122～128°的“V”型结构，其一端铰接固定在传动杆82远离活塞85那一端的端部，中央部分铰接在支架81上，另一端固定连接有V型卡爪87，两个杠杆84端部的两个V型卡爪87面对面布置；V型卡爪87中V型结构的角度为132～135°。

本实施例中，参考图3，手爪8即滑槽杠杆式回转型夹持器中，夹紧力F_N和驱动力F_p之间的关系式以及该夹持器的特性说明如下：

受力分析如图3所示；

推导计算：2F′_pcosα＝F_p；

$F_p^{\′}=\frac{F_p}{2cos\mathrm{\α}}$

$F_p^{\′}\frac{a}{cos\mathrm{\α}}=F_{N}b;$

$F_N=\frac{F_p^{\′}a}{bcos\mathrm{\α}}=\frac{F_{p}a}{2b{\cos }^2\mathrm{\α}}$

讨论该夹持器的特性：在驱动力F_p一定时，α增大，则夹紧力F_N将增大，但这将加大传动杆82的行程和滑槽的长度。导致结构尺寸加大。

本实施例提出一种使用齿轮配合的机械手传动装置设计方案，并提出手爪8的一种具体结构设计方案，其灵活兼容多种应用模式，传动可靠，体积小，姿态控制灵活，其在机械手的相关工业应用中具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。

Claims (3)

1.工业机器人用三自由度机械传动手腕；其特征在于：其构成如下：齿轮A(1)、齿轮B(2)、齿轮C(3)、齿轮D(4)、齿轮E(5)、齿轮F(6)、齿轮G(7)、齿轮H(11)、齿轮I(12)、齿轮J(13)、齿轮K(14)、齿轮L(15)，手爪(8)，壳体A(9)、壳体B(10)、壳体C(16)、轴B(21)、轴T(22)、轴S(23)；其中：

齿轮L(15)固定布置在轴B(21)上，齿轮A(1)固定布置在轴S(23)上；齿轮C(3)和齿轮J(13)都空套在轴T(22)上，

轴线平行布置的壳体B(10)、壳体C(16)、轴B(21)三者都活动支撑在壳体C(16)上，轴T(22)和壳体B(10)固定连接为一体；

齿轮I(12)和齿轮K(14)共轴且二者均与其共用的旋转轴固定为一体，二者共用的旋转轴轴线平行于轴B(21)；齿轮B(2)齿轮D(4)共轴且二者均与其共用的旋转轴固定为一体，二者共用的旋转轴轴线平行于轴B(21)；齿轮E(5)、齿轮F(6)共轴且二者均与其共用的旋转轴固定为一体，二者共用的旋转轴轴线垂直于轴B(21)；上述的三组共用的旋转轴均活动支撑在壳体B(10)上；

齿轮F(6)、齿轮G(7)均活动支撑在壳体A(9)上，齿轮H(11)固定在其旋转轴上且其旋转轴固定在壳体A(9)上；

齿轮啮合关系满足下述要求：

齿轮J(13)同时与齿轮K(14)、齿轮L(15)二者啮合，齿轮H(11)与齿轮I(12)啮合；

齿轮C(3)同时与齿轮A(1)、齿轮B(2)二者啮合，齿轮D(4) 与齿轮E(5)啮合，齿轮F(6)与齿轮G(7)啮合，齿轮G(7)连接着手爪(8)。

2.按照权利要求1所述工业机器人用三自由度机械传动手腕，其特征在于：所述工业机器人用三自由度机械传动手腕中，齿轮B(2)、齿轮K(14)为行星齿轮，壳体B(10)成为行星架，齿轮B(2)、齿轮C(3)、齿轮J(13)、齿轮K(14)连同壳体B(10)构成两行星轮系，由作为行星轮的齿轮B(2)自转运动通过传动链获得手爪(8)最终的回转传动n′₇。

3.按照权利要求1所述工业机器人用三自由度机械传动手腕，其特征在于：所述工业机器人用三自由度机械传动手腕中，手爪(8)具体为滑槽杠杆式回转型夹持器；其构成如下：支架(81)、传动杆(82)、圆柱销(83)、杠杆(84)，活塞(85)、活塞缸(86)、V型卡爪(87)；其中：活塞(85)布置在活塞缸(86)的内腔中，活塞(85)上固定着传动杆(82)，支架(81)套装在传动杆(82)上，杠杆(84)为两个且面对面布置，杠杆(84)具体为角度为122～128°的“V”型结构，其一端铰接固定在传动杆(82)远离活塞(85)那一端的端部，中央部分铰接在支架(81)上，另一端固定连接有V型卡爪(87)，两个杠杆(84)端部的两个V型卡爪(87)面对面布置；V型卡爪(87)中V型结构的角度为132～135°。