CN208215392U - 一种轻型机械臂模块化关节本体 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种轻型机械臂模块化关节本体，包括壳体、电机和减速机，减速机固定在壳体中，减速机的输出端穿过壳体设置在外，电机也固定在壳体中，电机的输出轴上设有第一同步带轮，减速机的输入端上设有第二同步带轮，第一同步带轮和第二同步带轮之间通过同步带相连接，电机控制减速机的输出端进行转动，模块化设计、易生产制造、易使用、高负载/自重比、模块化可重构、可靠性高。

Description

一种轻型机械臂模块化关节本体

技术领域

本实用新型涉及一种关节本体，特别涉及一种轻型机械臂模块化关节本体。

背景技术

机器人一般可理解为：一种可编程的通过自动控制区完成某些操作和移动作业的机器。人们力图把这种机器设计成具有仿人或动物的某些功能，并使这些功能扩大和延伸以替代人去工作。

工业机器人（Industrial robot）是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作及，用于搬运材料、工件或操持工具，完成各种作业。它可以是固定式或移动式。工业机器人的控制功能和结构特点以及自治能力各有差异，但必须具备三个基本要求：采用以CPU为核心的控制器进行控制，如工业控制计算机、NC控制器、PLC等；能输入指令进行记忆和再现；能独立地按给定指令在三维空间内进行操作。工业机器人的应用非常广泛，制造业和非制造业各领域都可以采用。目前常用的工业机器人有喷涂机器人、点焊机器人、弧焊机器人、搬运机器人、装配机器人、冲压及压铸上下料机器人等，还有在特殊作业环境下采用的机器人。本篇所属的机器人一般意指工业 机器人。

一台工业机器人一般由机器人本体，控制装置和驱动单元三部分构成。工业机器人具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其他操作的机械装置，有些机器人还带有使操作机构移动的机械装置--移动机构和行走机构。工业机器人本体包括基座：工业机器人机构中相对固定，并承受相应力的基础部件。手臂：由机器人本体的动力关节和连接杆件等构成，用于支承和调整手腕和末端执行器位置的部件（手臂又称主轴）。手腕：支承和调整末端执行器姿态的部件（手腕又称次轴）。末端执行器：工业机器人直接执行工作的装置（如夹持器、工具和传感器等）。机械接口：为与末端执行器相连接的机械连接界面。控制装置：由人操作启动、停机及示教机器人的一种装置。即期二年控制装置由计算机控制系统、伺服驱动系统、电源装置及操作装置（如操作面板、显示器、示教盒和操作杆等）组成。驱动单元包括驱动器：将电能或流体能等转换成机械能的动力装置。按动力源的类别可分为电动驱动、液压驱动和气压驱动三类。减速器：所采用的传动减速机构与一般的机械传动机构类似，常用的有谐波齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗杆减速器、滚珠丝杠、链条、同步齿形带、钢带及钢丝等。检测元件：检测机器人自身运动状态的元件，包括位置传感器（位移和角度）、速度传感器、加速度传感器及平衡传感器等。

工业机器人一般分为操作型机器人：是一种能自动控制、可重复编程、多功能、具有几个自由度的操作机器人，可固定在某处或可移动，用于工业自动化系统中。顺控型机器人：按预先要求的顺序及条件对机械动作一次进行控制的机器人。示教再现型机器人：是一种按示教程序输入工作程序、自动重复地进行工作的机器人。数控性机器人：通过数值、语言等示教其顺序、条件、位置及吉他信息，根据这些信息进行作业的机器人。智能机器人：由人工智能决定行动的机器人。感觉控制型机器人：具有适应控制功能的机器人。所谓适应控制是指适应环境变化控制等特性，以满足所需要的条件。学习控制型机器人：具有学习控制功能的机器人。所谓学习控制是指反应作业经验，进行适当地作业控制。本篇中的机器人为操作型示教再现机器人。

工业机器人根据控制方式分为伺服控制型机器人：通过伺服机构进行控制的机器人。有位置伺服、力伺服、软件伺服等。非伺服控制型机器人：通过伺服意外的手段进行控制的机器人。连续路径控制机器人：不仅要控制行程的起点和终点，而且控制其路径的机器人。点位控制机器人：只控制运动所达到的位姿，而不控制路径的机器人。根据上述，本篇机器人为伺服控制连续路径控制机器人。

工业机器人根据动作机构分为直角坐标型机器人：机器人的手臂具有三个直线运动关节，并按直角坐标系形式动作的机器人。圆柱坐标型机器人：机器人的手臂具有一个旋转运动和两个直线运动关节，并按圆柱坐标形式动作的机器人。球（极）坐标型机器人：机器人的手臂具有两个旋转运动和一个直线运动关节，并按球坐标形式动作的机器人。关节型机器人：机器人手臂具有三个旋转运动关节，并类似人的上肢关节动作的机器人。根据上述，本篇机器人为关节型机器人。

传统的机器臂大都固定形状和类型，即针对用户的要求，进行专门的设计，只能适用于某一个特定环境，如果改变应用场景则原有的机械臂就不再适用，除此之外，传统机械臂灵活性差，且各种机械臂产品规格多，零件的通用性差，而且存在质量和可靠性都不稳定等问题，不能够满足实际需求。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种轻型机械臂模块化关节本体，模块化设计、易生产制造、易使用、高负载/自重比、模块化可重构、可靠性高。

具体的技术方案如下：

一种轻型机械臂模块化关节本体，包括壳体、电机和减速机，减速机固定在壳体中，减速机的输出端穿过壳体设置在外，电机也固定在壳体中，电机的输出轴上设有第一同步带轮，减速机的输入端上设有第二同步带轮，第一同步带轮和第二同步带轮之间通过同步带相连接，电机控制减速机的输出端进行转动。

进一步的，壳体包括第一壳体和第二壳体，减速机和电机均固定在第一壳体中，第二壳体在与第一壳体的连接处设有卡板，卡板插入式的设置在第一壳体后、通过螺丝将卡板和第一壳体加以锁紧固定，第一壳体的侧壁上设有转接开口。

进一步的，减速机分别通过第一螺栓和加固销钉固定在壳体中。

进一步的，壳体中设有一圈固定台阶，加固销钉垂直的固定在固定台阶上，加固销钉穿过减速机，螺母与加固销钉的顶部通过螺纹配合加以锁紧固定，从而将减速机固定在壳体中。

进一步的，加固销钉的中部为光轴部分，光轴部分的两端分别设有一段固定螺牙，固定台阶上设有多个内螺纹固定孔，加固销钉其中一端的固定螺牙通过螺纹配合固定在内螺纹固定孔中，加固销钉另一端的固定螺牙与螺母通过螺纹配合锁紧固定。

进一步的，减速机为中空谐波减速机。

进一步的，加固销钉的光轴部分与谐波减速机上相应的配合孔间隙配合。

进一步的，减速机上设有穿线保护套，穿线保护套包括护套本体、支撑板和垫高螺柱；

护套本体包括一体式结构的上护套和下护套，上护套和下护套中设有相互连通的穿线通道，上护套的外壁上设有限位块，护套本体的下护套穿过支撑板、使支撑板与上护套贴合设置并加以固定，垫高螺柱垂直的设置在支撑板的两侧。

进一步的，第二螺栓穿过限位块将上护套固定在支撑板上。

进一步的，垫高螺柱包括垫高柱和第三螺栓，第三螺栓自上而下的穿过支撑板，垫高柱套设在第三螺栓的外部、且位于支撑板的下方。

进一步的，护套本体以尼龙为材料制成，支撑板为铁板。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的关节本体可以相互拼接形成机械臂的大臂或小臂，每个关节本体都可以互相连接，可根据应用场景的具体不同要求，如负载不同，臂展要求不同，选择相应的关节模块并组装；

本实用新型将护套本体自上而下穿过支撑板，通过第一螺栓将穿过限位块将上护套固定在支撑板上，将下护套穿过中空减速机中间旋转轴，将支撑板上的两个垫高螺柱安装在谐波减速机钢轮上，伺服电机通过皮带轮带动谐波减速机输入高速旋转，而钢轮部分不旋转，所以尼龙材质的护套本体与其中穿过的电缆相对静止，保护机械臂电缆不被中空谐波减速机旋转轴破坏，并提高了刚性支撑力；

加固销钉安装时，先将加固销钉的其中一端的固定螺牙通过螺纹配合固定在内螺纹固定孔中，使加固销钉垂直的固定在固定台阶上，然后将谐波减速机相应配合孔与加固销钉光轴部分配合安装，谐波减速机安装到位后，在加固销钉另一端的固定螺牙上装好螺母，防止松动；

综上所述，本实用新型模块化设计、易生产制造、易使用、高负载/自重比、模块化可重构、可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型结构图。

图2为图1中A-A方向剖视图。

图3为第二壳体图。

图4为减速机装配剖视图。

图5为加固销钉结构图。

图6为穿线保护套结构图。

图7为穿线保护套在减速机上装配示意图。

图8为本实用新型装配示意图。

附图标记

壳体1、电机2、减速机3、减速机的输出端4、第一同步带轮5、第二同步带轮6、减速机的输入端7、第一壳体8、第二壳体9、卡板10、转接开口11、第一螺栓12、加固销钉13、固定台阶14、防松螺母15、光轴部分16、固定螺牙17、穿线保护套18、护套本体19、支撑板20、垫高螺柱21、上护套22、下护套23、穿线通道24、限位块25、第二螺栓26、垫高柱27、第三螺栓28、同步带29。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本实用新型进行进一步描述，任何对本实用新型技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本实用新型保护范围。

如图所示一种轻型机械臂模块化关节本体，包括壳体1、电机2和减速机3，减速机固定在壳体中，减速机的输出端4穿过壳体设置在外，电机也固定在壳体中，电机的输出轴上设有第一同步带轮5，减速机的输入端7上设有第二同步带轮6，第一同步带轮和第二同步带轮之间通过同步带29相连接，电机控制减速机的输出端进行转动。

进一步的，壳体包括第一壳体8和第二壳体9，减速机和电机均固定在第一壳体中，第二壳体在与第一壳体的连接处设有卡板10，卡板插入式的设置在第一壳体后、通过螺丝将卡板和第一壳体加以锁紧固定，第一壳体的侧壁上设有转接开口11。

进一步的，减速机分别通过第一螺栓12和加固销钉13固定在壳体中。

进一步的，壳体中设有一圈固定台阶14，加固销钉垂直的固定在固定台阶上，加固销钉穿过减速机，防松螺母15与加固销钉的顶部通过螺纹配合加以锁紧固定，从而将减速机固定在壳体中。

进一步的，加固销钉的中部为光轴部分16，光轴部分的两端分别设有一段固定螺牙17，固定台阶上设有多个内螺纹固定孔，加固销钉其中一端的固定螺牙通过螺纹配合固定在内螺纹固定孔中，加固销钉另一端的固定螺牙与螺母通过螺纹配合锁紧固定，固定螺牙的外径小于光轴部分的外径。

进一步的，减速机为中空谐波减速机。

进一步的，加固销钉的光轴部分与谐波减速机上相应的配合孔间隙配合。

进一步的，减速机上设有穿线保护套18，穿线保护套包括护套本体19、支撑板20和垫高螺柱21；

护套本体包括一体式结构的上护套22和下护套23，上护套和下护套中设有相互连通的穿线通道24，上护套的外壁上设有限位块25，护套本体的下护套穿过支撑板、使支撑板与上护套贴合设置并加以固定，垫高螺柱垂直的设置在支撑板的两侧。

进一步的，第二螺栓26穿过限位块将上护套固定在支撑板上。

进一步的，垫高螺柱包括垫高柱27和第三螺栓28，第三螺栓自上而下的穿过支撑板，垫高柱套设在第三螺栓的外部、且位于支撑板的下方。

进一步的，护套本体以尼龙为材料制成，支撑板为铁板。

本实用新型的关节本体可以相互拼接形成机械臂的大臂或小臂，每个关节本体都可以互相连接，可根据应用场景的具体不同要求，如负载不同，臂展要求不同，选择相应的关节模块并组装，组装时，其中一个关节本体的减速机的输出端可固定在另一个关节本体的转接开口上。

Claims (9)

1.一种轻型机械臂模块化关节本体，其特征为，包括壳体、电机和减速机，减速机固定在壳体中，减速机的输出端穿过壳体设置在外，电机也固定在壳体中，电机的输出轴上设有第一同步带轮，减速机的输入端上设有第二同步带轮，第一同步带轮和第二同步带轮之间通过同步带相连接，电机控制减速机的输出端进行转动。

2.如权利要求1所述的一种轻型机械臂模块化关节本体，其特征为，壳体包括第一壳体和第二壳体，减速机和电机均固定在第一壳体中，第二壳体在与第一壳体的连接处设有卡板，卡板插入式的设置在第一壳体后、通过螺丝将卡板和第一壳体加以锁紧固定，第一壳体的侧壁上设有转接开口。

3.如权利要求1或2所述的一种轻型机械臂模块化关节本体，其特征为，减速机分别通过第一螺栓和加固销钉固定在壳体中。

4.如权利要求3所述的一种轻型机械臂模块化关节本体，其特征为，壳体中设有一圈固定台阶，加固销钉垂直的固定在固定台阶上，加固销钉穿过减速机，螺母与加固销钉的顶部通过螺纹配合加以锁紧固定，从而将减速机固定在壳体中。

5.如权利要求4所述的一种轻型机械臂模块化关节本体，其特征为，加固销钉的中部为光轴部分，光轴部分的两端分别设有一段固定螺牙，固定台阶上设有多个内螺纹固定孔，加固销钉其中一端的固定螺牙通过螺纹配合固定在内螺纹固定孔中，加固销钉另一端的固定螺牙与螺母通过螺纹配合锁紧固定。

6.如权利要求5所述的一种轻型机械臂模块化关节本体，其特征为，加固销钉的光轴部分与谐波减速机上相应的配合孔间隙配合。

7.如权利要求1或2所述的一种轻型机械臂模块化关节本体，其特征为，减速机上设有穿线保护套，穿线保护套包括护套本体、支撑板和垫高螺柱；

护套本体包括一体式结构的上护套和下护套，上护套和下护套中设有相互连通的穿线通道，上护套的外壁上设有限位块，护套本体的下护套穿过支撑板、使支撑板与上护套贴合设置并加以固定，垫高螺柱垂直的设置在支撑板的两侧。

8.如权利要求7所述的一种轻型机械臂模块化关节本体，其特征为，第二螺栓穿过限位块将上护套固定在支撑板上。

9.如权利要求7所述的一种轻型机械臂模块化关节本体，其特征为，垫高螺柱包括垫高柱和第三螺栓，第三螺栓自上而下的穿过支撑板，垫高柱套设在第三螺栓的外部、且位于支撑板的下方。