CN207548757U - 模块式减速装置和平面多关节机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自动化的技术领域，公开了模块式减速装置和平面多关节机器人，其中模块式减速装置，安装于平面多关节机器人的任一关节臂上，所述关节臂上设有电机，所述电机具有转轴，包括输出轴、一个或多个传动组件以及设置于所述关节臂上的多个可供所述传动组件或所述电机安装的安装位；各所述传动组件包括传动轴以及用于与其他所述传动组件或所述转轴传递转矩并加/减速的变速装置；各所述传动轴末端均设有可供输出轴安装固定的安装座。本实用新型中的模块式减速装置能够选择不同数量、种类的传动组件组合出不同的减速比，最终提供多种转速输出，因此采用模块式减速装置的平面多关节机器人具有更强的产品力。

Description

模块式减速装置和平面多关节机器人

技术领域

本实用新型涉及的自动化的技术领域，尤其涉及平面多关节机器人的末端减速结构。

背景技术

平面多关节机器人(scara机器人)是自动化领域中一种常见的机械人结构，其一般具有竖直设置的底座，在底座上安装有有多个首位依次铰接的关节臂(一般为两个：直接安装在底座上的大臂和安装在大臂末端的小臂)，各关节臂能够在平面上摆动。平面多关节机器人最后一节关节臂的上设置有执行端，执行端能够在纵向移动，实现空间定位，提供自动夹持、铣床、3D打印、手术等多种功能。平面多关节机器人具有结构成熟、自动化程度高、控制容易等特点，越来越多的在各种领域中替代人手进行机械化的工作。

由于平面多关节机器人的执行端需要为执行部件提供水平转矩，现有技术中一般在执行端处安装电机，由减速机对电机输出进行减速后输出转矩，减速机作为一集成度较高的装置，具有以下缺点：(1)由于减速机一般为纵向结构而电机本身即需要一定的纵向空间，导致二者相互安装后整体纵向尺寸大，占据了较大的空间；(2)减速机位于机械臂的末端，该处重量较大会使得平面过多关节机器人的重心偏向外侧，增加了整体的静负载；(3)减速机只能输出固定的减速比，提供一种输出转速，无法改变转速；(4)减速机还具有成本高、难以维护、等缺点。上述的这些缺点，使得采用减速机作为执行端减速结构，会最终影响平面多关节机器人的产品力和性价比。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供模块式减速装置和平面多关节机器人，旨在现有技术中的平面多关节机器人只能输出固定转速的问题。

本实用新型是这样实现的，模块式减速装置，安装于平面多关节机器人的任一关节臂上，所述关节臂上设有电机，所述电机具有转轴，包括输出轴、一个或多个传动组件以及设置于所述关节臂上的多个可供所述传动组件或所述电机安装的安装位；各所述传动组件包括传动轴以及用于与其他所述传动组件或所述转轴传递转矩并加/减速的变速装置；各所述传动轴末端均设有可供输出轴安装固定的安装座。

进一步地，各所述安装位上可拆卸式安装有用于固定所述传动组件或所述电机的固定组件。

进一步地，所述变速装置包括安装于所述传动轴上的一个或多个皮带轮，所述转轴上设有主动轮，多个所述皮带轮之间以及所述主动轮和所述皮带轮之间对应安装有同步带。

进一步地，多个所述传动组件包括第一传动组件和第二传动组件，所述第一传动组件包括第一传动轴和安装于所述第一传动轴上的第一皮带轮和第二皮带轮，所述第二传动组件包括第二传动轴和安装于所述第二传动轴上的第三皮带轮。

进一步地，所述第一皮带轮通过所述同步带连接至所述主动轮，所述第二皮带轮通过所述同步带连接至所述第三皮带轮。

进一步地，所述第一传动组件、所述电机和所述第二传动组件依次安置于所述小臂。

进一步地，所述安装位为开设于所述小臂上端的凹腔，所述凹腔底部开设有通孔。

进一步地，所述固定组件包括用于嵌入所述凹腔的固定板以及用于将所述固定板可拆卸式固定于所述小臂的固定件。

进一步地，沿所述小臂，多个所述安装位呈直线排布。

本实用新型还提供了平面多关节机器人，包括上述的模块式减速装置。

进一步地，还包括扣设在所述小臂外的壳体，所述壳体下端对应各所述安装座的位置开设有可供输出轴穿过的通孔。

与现有技术相比，本实用新型中的模块式减速装置能够选择不同数量、种类的传动组件组合出不同的减速比，最终提供多种转速输出，因此采用模块式减速装置的平面多关节机器人具有更强的产品力。

附图说明

图1为本实用新型实施例中平面多关节机器人的小臂结构示意图；

图2为本实用新型实施例中小臂的结构示意图；

图3本实用新型实施例电机、传动组件和小臂的安装结构示意图；

图4和图5为本实用新型其他实施例中的电机和传动组件组合方案。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合具体附图对本实施例的实现进行详细的描述，在各附图中，在下方以箭头的形式标识出小臂的延伸方向，箭头所指方向即为各图中执行端所在的方向。

如图1至图3所示，本实施例中提供模块式减速装置，具体安装于平面多关节机器人的小臂1的执行端处，在小臂1上设有电机11和输出轴15，电机11具有输出转矩的转轴111。需要理解得是，虽然名为模块式减速装置，实际上在本领域常识中，减速机构不仅仅只能提供减速，也能通过改变传动比的选择实现加速的效果。

模块式减速装置包括输出轴15、一个或多个传动组件以及设置在小臂1上的多个安装位16，各安装位16可供传动组件或电机11安装。

各传动组件包括传动轴以及用于传递转矩并加/减速的变速装置，变速装置用于在传动组件之间以及传动组件和电机11的转轴111之间传递转矩并改变转速。

在各传动轴末端和转轴111末端均设有可供输出轴15安装固定的安装座151。

由于小臂1上设有多个安装位16，因此使用时可以选择一个或多个传动组件安装在小臂1上合适的安装位16内，同时选择另一合适的安装位16安装电机11，然后通过变速装置将电机11和各个传动组件相互连接，实现一级或多级减速，然后将输出轴15安装至某指定的传动轴对应安装座151上，最终输出合适的转速。一个或多个传动组件能够组合形成各种加/减速比，从中选择和/或组合，即可实现各种转速输出要求。

因此，采用了本实施例中模块式减速装置的平面多关节机器人，在使用时能够选择一个或多个传动组件实现不同的转速比，安装在小臂1上为电机11进行减速，能够提供不同的转速输出。

在其他的实施例中，减速装置可选择性安装在平面多关节机器人2的其他关节臂上，为相关的电机提供减速，例如安装在平面多关节机器人2的大臂3上，对应的电机相应可为驱动大臂3摆动的驱动电机，相应的输出轴即应该固定安装在大臂3的一端；或者对应的电机为大臂3上用于驱动小臂1摆动的驱动电机，相应的输出轴即应该固定安装在小臂1的一端。

变速装置的实现可以有多种，例如在每个传动轴上安装不同的齿轮，相互啮合实现转矩传递和加/减速。具体地，本实施例中的变速装置包括安装在传动轴上的一个或多个皮带轮，在转轴111上设有主动轮112，多个皮带轮之间以及主动轮112和皮带轮之间对应安装有同步带14。采用同步带14和皮带轮、主动轮112的传动减速系统无需与电机11同轴安装，不仅不会增加纵向占据的空间，而且将重心分散，与末端设置有减速机的小臂相比，本实施例中的小臂1重心更加靠近平面多关节机器人2的底座21方向，有助于减少整体的静负载。除此以外，相较于集成的减速机，同步带14传动还具有使用成本低、容易维护等优点。

皮带轮和同步带14配合能够实现转矩传递，多个皮带轮不同的直径组合能够实现不同的减速比。在需要改变输出转速时，通过需要输出的转速和电机11输出的转速计算转速比，选择合适尺寸比的皮带轮组合，将其对应的传动组件安装至小臂1上，然后在对应的皮带轮之间、皮带轮和主动轮112之间套上同步带14，即完成安装过程。

优选的，安装位16为开设于小臂1上端的凹腔，在凹腔的底部开设有通孔161。当传动模组安装至安装位16上时，其传动轴能够穿过通孔161，当电机11安装至安装位16上时，其转轴111能够穿过通孔161。

在各安装位16上可拆卸式安装有固定组件，固定组件用于固定传动组件或电机11。通过固定组件与安装位16之间的拆卸或安装，即可实现传动组件或电机11与小臂1之间的拆装。

在本实施例中，固定组件包括用于嵌入凹腔的固定板162以及用于将固定板162可拆卸式固定于小臂1的固定件，例如螺栓、卡扣等，固定板162能够固定在电机11或者传动组件上。在其他的实施例中，固定组件也可以仅包括多个固定件，或者采用套设在电机11或传动组件外侧的套壳等结构实现。

如图2所示，本实施例中的多个安装位16沿小臂1呈直线排布，在其他的实施例中也可以不沿直线排布。

本实施中具体包括第一传动组件12和第二传动组件13，第一传动组件12包括第一传动轴和安装于第一传动轴上的第一皮带轮121和第二皮带轮122，第二传动组件13包括第二传动轴131和安装于第二传动轴131上的第三皮带轮132。其中第一皮带轮121通过同步带14连接至主动轮，第二皮带轮122通过同步带14连接至第三皮带轮132，输出轴15安装于第三皮带轮132上的安装座151。由于主动轮112直径小于第一皮带轮121，第二皮带轮122直径小于第三皮带轮132，电机11输出的转速经过两级减速从输出轴15输出。

第一传动组件12、电机11和第二传动组件13依次安置于小臂1，使得模块式减速装置在小臂11长度方向占据的空间较小。

如图4所示，在其他的实施例中，也可以只采用一个传动组件13a，电机11和传动组件13a相邻安装，只经过一次减速即从输出轴15输出转矩。

如图5所示，在其他的实施例中，也可以只采用一个传动组件13b，该传动组件13b具有较大内径的皮带轮132b，因此不能与电机11相邻安装，电机11与传动组件13b之间相隔一段距离进行安装。

本实施例中还提供了平面多关节机器人2，包括多个关节臂和上述的模块式减速装置。根据上文可知，采用了模块式减速装置的平面多关节机器人2能选择不同种类、数量的传动组件组合，提供多种转速输出，因此更强的产品力。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.模块式减速装置，安装于平面多关节机器人的任一关节臂上，所述关节臂上设有电机，所述电机具有转轴，其特征在于，包括输出轴、一个或多个传动组件以及设置于所述关节臂上的多个可供所述传动组件或所述电机安装的安装位；

各所述传动组件包括传动轴以及用于与其他所述传动组件或所述转轴传递转矩并加/减速的变速装置；

各所述传动轴末端均设有可供所述输出轴安装固定的安装座。

2.如权利要求1所述的模块式减速装置，其特征在于，各所述安装位上可拆卸式安装有用于固定所述传动组件或所述电机的固定组件。

3.如权利要求2所述的模块式减速装置，其特征在于，所述变速装置包括安装于所述传动轴上的一个或多个皮带轮，所述转轴上设有主动轮，多个所述皮带轮之间以及所述主动轮和所述皮带轮之间对应安装有同步带。

4.如权利要求3所述的模块式减速装置，其特征在于，多个所述传动组件包括第一传动组件和第二传动组件，所述第一传动组件包括第一传动轴和安装于所述第一传动轴上的第一皮带轮和第二皮带轮，所述第二传动组件包括第二传动轴和安装于所述第二传动轴上的第三皮带轮。

5.如权利要求4所述的模块式减速装置，其特征在于，所述第一皮带轮通过所述同步带连接至所述主动轮，所述第二皮带轮通过所述同步带连接至所述第三皮带轮。

6.如权利要求4所述的模块式减速装置，其特征在于，所述第一传动组件、所述电机和所述第二传动组件依次安置于所述关节臂。

7.如权利要求2至6任一项所述的模块式减速装置，其特征在于，所述安装位为开设于所述关节臂上端的凹腔，所述凹腔底部开设有通孔。

8.如权利要求7所述的模块式减速装置，其特征在于，所述固定组件包括用于嵌入所述凹腔的固定板以及用于将所述固定板可拆卸式固定于所述关节臂的固定件。

9.如权利要求1至6任一项所述的模块式减速装置，其特征在于，沿所述关节臂，多个所述安装位呈直线排布。

10.平面多关节机器人，包括多个关节臂，其特征在于，还包括权利要求1至9任一项所述的模块式减速装置。