CN207309971U - 一种六轴工业机器人手腕结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种六轴工业机器人手腕，其特征在于：所述六轴工业机器人手腕由5、6轴支撑单元、小臂、6轴传动单元、惰轮、6轴输出齿轮、6轴减速机、输出法兰、手腕、5轴减速机、5轴输出齿轮等构成，包括2个自由度的转动（5轴、6轴）；各个自由度可实现独立转动，其驱动电机并非直接驱动机构，而是设计在远离手腕的大臂后端，通过传动机构驱动5、6轴。本实用新型通过机械结构设计实现电机后置驱动，使机器人本体质量相对集中以降低机器人运行时的力矩；同时通过单元化、模块化的设计思路进行机械设计，简化设计流程、降低安装难度。

Description

一种六轴工业机器人手腕结构

技术领域

本发明涉及六轴工业机器人本体设计的技术领域，特别是涉及一种六轴工业机器人的手腕结构。

背景技术

现有六轴工业机器人5、6轴即手腕部分多采用电机前置的形式进行驱动，即电机安装在手腕附件、通过同步带轮以及同步带驱动各个轴的转动。此结构属于电机直接驱动，电机的安装必须靠近转动轴，因此造成机器人手腕机械重量增加，造成机器人转矩增加、电机及减速机的型号选择相应增大；同时由于采用同步带进行驱动，传动精度以及传动刚度相对较差，无法满足高精度、高负载的应用场合。

目前六轴工业机器人本体的机械部件根据具体的型号有所不同，各个型号机器人的传动部件无法进行互换，造成机器人本体设计的开发周期加长、研发成本加大。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种六轴工业机器人手腕结构：该手腕结构通过机械结构设计实现电机后置驱动，使机器人本体质量相对集中以降低机器人运行时的力矩、提高传动精度以及传动刚度；同时通过单元化、模块化的设计思路进行机械设计，简化设计流程、缩短设计周期、降低安装难度、提高互换性。

本发明采用的技术方案是：该手腕结构由5、6轴支撑单元、小臂、6轴传动单元、惰轮、6轴输出齿轮、6轴减速机、输出法兰、手腕、5轴减速机、5轴输出齿轮等构成。

所述5、6轴支撑单元为标准化单元，在满足零件强度及负载的前提下可实现不同型号机器人间的互换。该单元在整体装配完毕之后，再整体将其与小臂进行装配，实现了机械部件的单元化、模块化。该单元以支撑套筒为基础，支撑套筒与轴承端盖共用安装孔，通过螺钉安装在小臂上；在支撑套筒内装入一对角接触球轴承1以支撑5轴花键轴，轴承之间用轴承外隔套1和轴承内隔套1进行定位，轴承前端采用隔套和螺母进行压紧、轴承后端通过5轴花键轴的轴肩进行定位；5轴花键轴为中空轴，前端为内花键，用于与前端大臂传动结构对接，后端为安装法兰，用于安装5轴输入齿轮；5轴花键轴的中空设计是为了安装6轴花键轴，在5轴输入齿轮的轮毂中安装一对角接触球轴承2用以支撑6轴花键轴，6轴花键轴前端为外花键，用于与前端大臂传动结构对接，后端为键槽，用于安装6轴输入齿轮。

所述小臂为六轴工业机器人手腕的主要安装零件，用于安装5、6轴支撑单元、手腕以及5轴减速机。

所述6轴传动单元为独立的标准化传动单元，在满足零件强度及负载的前提下可实现不同型号机器人间的互换。该单元在整体装配完毕之后，再整体将其与小臂、手腕进行装配。6轴传动单元以安装轴套为基础，6轴传动轴通过一对角接触球轴承3安装在安装轴套内，轴承之间采用轴承外隔套2和轴承内隔套2进行定位、轴承端部通过轴承压盖进行压紧；6轴传动轴的两端均为键槽，一端安装6轴传动齿轮1用于与5、6轴支撑单元中的6轴输入齿轮传动，另一端安装6轴传动齿轮2用于与惰轮传动。一个手腕零件上需安装两个6轴传动单元，6轴传动单元之间通过惰轮进行传动；前端的6轴传动单元通过小臂上的深沟球轴承安装在小臂上，5、6轴支撑单元的六轴输入齿轮带动前端的6轴传动单元中的6轴传动齿轮1，从而带动6轴传动齿轮2，通过惰轮将转动传递到后端6轴传动单元中的6轴传动齿轮2，从而带动6轴传动齿轮1，后端6轴传动单元的传动齿轮1与5、6轴支撑单元中的6轴输出齿轮啮合，最后带动6轴减速机，实现输出法兰的转动。

小臂上装有5轴减速机，5轴减速机输出端通过螺钉直接与手腕连接，输入端安装有5轴输出齿轮。5轴输出齿轮与5、6轴支撑单元中的5轴输入齿轮啮合，带动5轴减速机，实现手腕及安装在其上的机械部件的转动。

附图说明

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明5（6）轴支撑单元的结构示意图；

图3为本发明6轴传动单元的结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明作进一步的说明，但本发明并不局限于以下实施例。

参见图1所示，本发明公开了一种六轴工业机器人手腕结构，主要由5（6）轴支撑单元、小臂、6轴传动单元、惰轮、6轴输出齿轮、6轴减速机、法兰、手腕、5轴减速机、5轴输出齿轮等构成。

参见图2所示，所述5、6轴支撑单元由6轴花键轴、轴承端盖、角接触球轴承1、支撑套筒、轴承外隔套1、轴承内隔套1、5轴花键轴、5轴输入齿轮、6轴输入齿轮、角接触球轴承2、隔套以及螺母组成。5、6轴支撑单元通过机械配合实现与小臂实现快速拆装。

参见图3所示，所述6轴传动单元由安装轴套、轴承压盖、角接触球轴承3、6轴传动齿轮2、轴承外隔套2、轴承内隔套2、6轴传动轴、6轴传动齿轮1组成。6轴传动单元通过轴承及机械配合实现与小臂、手腕的安装与配合。

所述5、6轴支撑单元标准化单元，在满足零件强度及负载的前提下可实现不同型号机器人间的互换。该单元在整体装配完毕之后，再整体将其与小臂进行装配，实现了机械部件的单元化、模块化。该单元以支撑套筒为基础，支撑套筒与轴承端盖共用安装孔，通过螺钉安装在小臂上；在支撑套筒内装入一对角接触球轴承1以支撑5轴花键轴，轴承之间用轴承外隔套1和轴承内隔套1进行定位，轴承前端采用隔套和螺母进行压紧、轴承后端通过5轴花键轴的轴肩进行定位；5轴花键轴为中空轴，前端为内花键，用于与前端大臂传动结构对接，后端为安装法兰，用于安装5轴输入齿轮；5轴花键轴的中空设计是为了安装6轴花键轴，在5轴输入齿轮的轮毂中安装一对角接触球轴承2用以支撑6轴花键轴，6轴花键轴前端为外花键，用于与前端大臂传动结构对接，后端为键槽，用于安装6轴输入齿轮。

所述6轴传动单元为独立的标准化传动单元，在满足零件强度及负载的前提下可实现不同型号机器人间的互换。该单元在整体装配完毕之后，再整体将其与小臂、手腕进行装配。6轴传动单元以安装轴套为基础，6轴传动轴通过一对角接触球轴承3安装在安装轴套内，轴承之间采用轴承外隔套2和轴承内隔套2进行定位、轴承端部通过轴承压盖进行压紧；6轴传动轴的两端均为键槽，一端安装6轴传动齿轮1用于与5、6轴支撑单元中的6轴输入齿轮传动，另一端安装6轴传动齿轮2用于与惰轮传动。参见图1所示，一个手腕零件上需安装两个6轴传动单元，6轴传动单元之间通过惰轮进行传动；前端的6轴传动单元通过小臂上的深沟球轴承安装在小臂上，5、6轴支撑单元的六轴输入齿轮带动前端的6轴传动单元中的6轴传动齿轮1，从而带动6轴传动齿轮2，通过惰轮将转动传递到后端6轴传动单元中的6轴传动齿轮2，从而带动6轴传动齿轮1，后端6轴传动单元的传动齿轮1与5、6轴支撑单元中的6轴输出齿轮啮合，最后带动6轴减速机，实现6轴法兰的转动。

参见图1所示，小臂上装有5轴减速机，5轴减速机输出端通过螺钉直接与手腕连接，输入端安装有5轴输出齿轮。5轴输出齿轮与5、6轴支撑单元中的5轴输入齿轮啮合，带动5轴减速机，实现手腕及安装在其上的机械部件的转动。

本发明的工作原理是：以机器人本体主要的安装、支撑部件（包括小臂、手腕）为基础，设计单元化、模块化的传动单元。即使机器人本体进行改型，传动单元也可进行通用，具有较高的互换性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种六轴工业机器人手腕结构，其特征在于：所述六轴工业机器人手腕由5、6轴支撑单元（1）、小臂（2）、6轴传动单元（3）、惰轮（4）、6轴输出齿轮（5）、6轴减速机（6）、输出法兰（7）、手腕（8）、5轴减速机（9）、5轴输出齿轮（10）构成；所述5、6轴支撑单元（1）指的是六轴工业机器人第5轴和第6轴的支撑单元，其组成包括：6轴花键轴（2-1）、轴承端盖（2-2）、角接触球轴承1（2-3）、支撑套筒（2-4）、轴承外隔套1（2-5）、轴承内隔套1（2-6）、5轴花键轴（2-7）、5轴输入齿轮（2-8）、6轴输入齿轮（2-9）、角接触球轴承2（2-10）、隔套（2-11）以及螺母（2-12）组成；所述6轴传动单元（3）包括：安装轴套（3-1）、轴承压盖（3-2）、角接触球轴承3（3-3）、6轴传动齿轮2（3-4）、轴承外隔套2（3-5）、6轴传动轴（3-6）、轴承内隔套2（3-7）、6轴传动齿轮1（3-8）。

2.根据权利要求1所述的一种六轴工业机器人手腕结构，其特征在于：采用单元化、模块化的设计思路，将零散复杂的机械传动结构设计为可互换的单元，具体体现在此发明的5、6轴支撑单元（1）和6轴传动单元（3）。

3.根据权利要求1所述的一种六轴工业机器人手腕结构，其特征在于：传动结构单元化、模块化，在设计中只需针对无法通用的安装、支撑部件进行设计即可针对六轴工业机器人进行改型，具体体现在此发明的小臂（2）、手腕（8）等安装、支撑部件。

4.根据权利要求1所述的一种六轴工业机器人手腕结构，其特征在于：常用的部件独立于传动单元设计、直接安装在小臂（2）、手腕（8）等安装、支撑部件上，具体体现在此发明的5轴减速机（9）、5轴输出齿轮（10）、6轴减速机（6）、6轴输出齿轮（5）。

5.根据权利要求1所述的一种六轴工业机器人手腕结构，其特征在于：5、6轴支撑单元（1）为标准化单元，在满足零件强度及负载的前提下可实现不同型号机器人间的互换；该单元以支撑套筒（2-4）为基础，支撑套筒（2-4）与轴承端盖（2-2）共用安装孔，通过螺钉安装在小臂（2）上；在支撑套筒（2-4）内装入一对角接触球轴承1（2-3）以支撑5轴花键轴（2-7），轴承之间用轴承外隔套1（2-5）和轴承内隔套1（2-6）进行定位，轴承前端采用隔套（2-11）和螺母（2-12）进行压紧、轴承后端通过5轴花键轴（2-7）的轴肩进行定位；5轴花键轴（2-7）为中空轴，前端为内花键，用于与前端大臂传动结构对接，后端为安装法兰，用于安装5轴输入齿轮（2-8）；5轴花键轴（2-7）的中空设计是为了安装6轴花键轴（2-1），在5轴输入齿轮（2-8）的轮毂中安装一对角接触球轴承2（2-10）用以支撑6轴花键轴（2-1），6轴花键轴（2-1）前端为外花键，用于与前端大臂传动结构对接，后端为键槽，用于安装6轴输入齿轮（2-9）。

6.根据权利要求1所述的一种六轴工业机器人手腕结构，其特征在于：所述6轴传动单元（3）为独立的标准化传动单元，在满足零件强度及负载的前提下可实现不同型号机器人间的互换；该单元在整体装配完毕之后，再整体将其与小臂（2）、手腕（8）进行装配；以安装轴套（3-1）为基础，6轴传动轴（3-6）通过一对角接触球轴承3（3-3）安装在安装轴套（3-1）内，轴承之间采用轴承外隔套2（3-5）和轴承内隔套2（3-7）进行定位、轴承端部通过轴承压盖（3-2）进行压紧；6轴传动轴（3-6）的两端均为键槽，一端安装6轴传动齿轮1（3-8）用于与5、6轴支撑单元（1）中的6轴输入齿轮（2-9）传动，另一端安装6轴传动齿轮2（3-4）用于与惰轮传动；一个手腕零件上需安装两个6轴传动单元，6轴传动单元（3）之间通过惰轮（4）进行传动；前端的6轴传动单元（3）通过小臂（2）上的深沟球轴承安装在小臂（2）上，5、6轴支撑单元（1）的6轴输入齿轮（2-9）带动前端的6轴传动单元（3）中的6轴传动齿轮1（3-8），从而带动6轴传动齿轮2（3-4），通过惰轮（4）将转动传递到后端6轴传动单元中的6轴传动齿轮2（3-4），从而带动6轴传动齿轮1（3-8），后端6轴传动单元（3）的6轴传动齿轮1（3-8）与6轴输出齿轮（5）啮合，最后带动6轴减速机（6），实现输出法兰（7）的转动。

7.根据权利要求1所述的一种六轴工业机器人手腕结构，其特征在于：小臂（2）上装有5轴减速机（9），5轴减速机（9）输出端通过螺钉直接与手腕（8）连接，减速机输入端安装有5轴输出齿轮（10）；5轴输出齿轮（10）与5、6轴支撑单元（1）中的5轴输入齿轮（2-8）啮合，带动5轴减速机（9），实现手腕及安装在其上的机械部件的整体转动。