CN211466445U - 一种机器人手腕 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种机器人手腕，包括小臂部件和手腕部件，小臂部件包括四轴减速机，手腕部件包括五轴减速机和六轴减速机，在小臂部件的四轴关节端设置四轴电机和第一传动组件，四轴电机通过第一传动组件驱动四轴减速机转动；在手腕部件的外壳内的五轴关节端设置五轴电机、第二传动组件、六轴电机和第三传动组件，五轴电机通过第二传动组件驱动五轴减速机转动，六轴电机通过第三传动组件驱动六轴减速机转动，并向外输出转矩；在小臂部件和手腕部件内设置穿线通道，并设置穿线组件和线缆。本实用新型具有传动精度和效率、方便装配调整、成本低等优点，且避免了外置管线易产生干涉的问题。

Description

一种机器人手腕

技术领域

本实用新型涉及工业机器人领域，具体涉及一种机器人手腕。

背景技术

随着工业自动化的迅速发展，工业机器人已逐渐渗透到越来越多的行业当中，尤其是一些劳动密集型企业更是大规模采用机器人代替人工操作，例如汽车行业、3C行业、搬运码垛等。此外，在一些威胁人身健康和安全的恶劣工作环境中更是需要机器人来操作，例如打磨抛光行业的高噪音高粉尘、压铸行业的高温高湿等环境。

以打磨抛光行业为例，目前应用最多的是采用6关节通用工业机器人来夹持工件进行打磨抛光，如图1、图2所示，为通用工业机器人手臂结构示意图，其中J4～J6关节电机集中布置在靠近J3关节一端，有助于减轻J3关节的负担；各关节的传动方式采用多级齿轮组件通过传动轴组件实现长距离传动，能够抵抗打磨抛光过程中产生的冲击力，同时密封效果也较好，但该种结构也存在诸多弊端，如传动精度和效率低、能量损耗多、装配调整不便、外置管线易产生干涉、成本高、外观臃肿等。

此外，还有一种手腕结构采用同步带传动代替齿轮传动方案，该结构传动精度和效率高、装配调整方便、内置管线不易产生干涉、成本低，但同步带抵抗打磨抛光冲击力的能力较弱，易产生塑性变形和疲劳断裂，故本文结合了各种手腕的结构特点开发一种传动精度和效率高、装配调整方便、管线内置的多用途经济型手腕。

发明内容

为了解决上述传动精度和效率低、装配调整不便、外置管线易产生干涉、成本高的问题，本实用新型提供一种多用途经济型机器人手腕。

本实用新型所述机器人手腕，包括小臂部件和手腕部件，小臂部件包括四轴减速机，手腕部件包括安装在外壳内的五轴减速机和六轴减速机，其特征在于，在小臂部件的四轴关节端设置四轴电机和第一传动组件，四轴电机通过第一传动组件驱动四轴减速机转动；

在手腕部件的五轴关节端的外壳上开设相对的两个缺口并分别设置用于密封所述缺口的两盖板，在缺口所在的外壳内壁设置五轴电机、第二传动组件、六轴电机和第三传动组件，五轴电机通过第二传动组件驱动五轴减速机转动，六轴电机通过第三传动组件驱动六轴减速机转动，并向外输出转矩；

在小臂部件和手腕部件内设置穿线通道，并设置穿线组件和线缆。

进一步地，所述第一传动组件包括键连接在四轴电机上的四轴输入齿轮和设置在四轴减速机上的中心齿轮，所述四轴输入齿轮与中心齿轮啮合。

进一步地，所述第二传动组件包括：与五轴电机键连接的五轴输入齿轮、与五轴输入齿轮啮合的五轴惰轮、与五轴惰轮啮合的五轴输出齿轮，五轴输出齿轮键连接在五轴减速机上；

所述第三传动组件包括：与六轴电机键连接的六轴输入齿轮、与六轴输入齿轮啮合的六轴第一惰轮、与六轴第一惰轮啮合的六轴第二惰轮、与六轴第二惰轮啮合的六轴输出齿轮、与六轴输出齿轮固接的传动轴、与传动轴键连接的输入锥齿轮、与输入锥齿轮啮合的输出锥齿轮，输出锥齿轮键连接在六轴减速机上；

在手腕部件外壳内的五轴关节端还包括：固设在外壳内壁的第一支撑轴和第二支撑轴、轴承杯、手腕体和末端法兰，五轴惰轮通过轴承连接在第二支撑轴，六轴第一惰轮通过轴承连接在第一支撑轴，六轴第二惰轮通过轴承连接在五轴惰轮上，手腕体固接在五轴减速机上，输出锥齿轮通过轴承镶嵌在轴承杯中并整体固接在手腕体上，末端法兰固接在六轴减速机上并整体固接在手腕体上，六轴输出齿轮和传动轴固接后整体通过轴承镶嵌在五轴输出齿轮和五轴减速机之间。

进一步地，所述穿线组件包括轴向设置在四轴减速机中间的穿线管、设置在穿线管远离手腕部件的一端的防水接头、设置在手腕部件外壳内的线卡支架和固定在线卡支架上的线卡。

进一步地，所述两盖板均通过平面密封胶将缺口密封。

有益效果：本实用新型通过将四轴电机设置在小臂部件，将五轴电机、六轴电机设置在手腕部件五轴关节端的外壳内，提高了传动精度和效率，方便装配调整；同时将线缆布设在小臂部件和手腕部件内部，避免了外置管线易产生干涉的问题，并节约了成本。

附图说明

图1为现有的通用工业机器人手臂结构示意图；

图2为现有的通用工业机器人手臂结构示意图；

图3为本实用新型的外观结构图；

图4为本实用新型的布线图；

图5为本实用新型的小臂部件剖面图；

图6为本实用新型的手腕部件剖面图。

具体实施方式

以下，参照图3至图6，对本实用新型的一种机器人手腕进行详细说明，但本实用新型并不限定于以下所述。

图3为一种机器人手腕外观结构图。如图3所示，该手腕由安装有小臂外壳的小臂部件1、安装有手腕外壳的手腕部件2及若干固定线缆用零件构成，其中小臂部件1和手腕部件2通过螺钉固接。图5为小臂部件剖面图，如图5所示，所述小臂部件1主要由电机座6、J4轴减速机7、穿线管8、过渡板9、J4轴输入齿轮10和J4轴电机11构成。所述J4轴减速机7固接在电机座6上，并在其上安装穿线管8用于保护内部线缆；所述J4轴输入齿轮10通过键连接在J4轴电机11后整体安装在电机座6上；所述过渡板9固接在J4轴减速机7上，作为与手腕部件2相连接的连接件。工作时，J4轴电机11作为动力源，带动J4轴输入齿轮10转动；J4轴输入齿轮10与J4轴减速机7上自带的中心齿轮啮合传动，其中中心齿轮作为J4轴减速机7的动力输入端；经过J4轴减速机7降速增扭后，动力传递至过渡板9带动整个手腕部件2旋转，完成J4轴传动。

图6为手腕部件剖面图，如图6所示，所述手腕部件2主要由作为手腕外壳的连接体12、J6轴电机13、J6轴输入齿轮14、第一盖板15、J6轴第一惰轮16、第一支撑轴17、J5轴输入齿轮18、J5轴电机19、J6轴第二惰轮20、J5轴惰轮21、第二支撑轴22、J5轴输出齿轮23、J6轴输出齿轮24、传动轴25、J5轴减速机26、J6轴减速机27、末端法兰28、手腕体29、轴承杯30、输出锥齿轮31、输入锥齿轮32和第二盖板33构成。所述第一盖板15和第二盖板33分别用于密封设置在连接体12上的用来放进各构件并安装的相对两缺口，两盖板均通过涂抹平面密封胶将缺口密封。所述J5轴输入齿轮18通过键连接在J5轴电机19后整体安装在连接体12内壁上；所述J6轴输入齿轮14通过键连接在J6轴电机13后整体安装在连接体12内壁上；所述J6轴第一惰轮16通过轴承连接在第一支撑轴17后整体安装在连接体12内壁上；所述J5轴惰轮21通过轴承连接在第二支撑轴22，J6轴第二惰轮20通过轴承连接在J5轴惰轮21，然后整体安装在连接体12内壁上；所述J5轴输出齿轮23通过键连接在J5轴减速机26上，然后整体固接在连接体12内壁上；所述J6轴输出齿轮24和传动轴25固接，然后整体通过轴承镶嵌在J5轴输出齿轮23和J5轴减速机26之间；所述输入锥齿轮32通过花键连接在传动轴25上，用锁紧螺母轴向固定；所述手腕体29固接在J5轴减速机26上；所述输出锥齿轮31通过轴承镶嵌在轴承杯30之中，然后整体固接在手腕体29上；所述末端法兰28与J6轴减速机27固接，然后整体固接在手腕体29上，J6轴减速机27通过键与输出锥齿轮31连接。工作时，对于J5轴传动，J5轴电机19作为动力源，带动J5轴输入齿轮18转动；J5轴输入齿轮18通过J5轴惰轮21与J5轴输出齿轮23啮合传动；J5轴输出齿轮23通过平键带动J5轴减速机26旋转，经过J5轴减速机26降速增扭后，动力传递至手腕体29，完成J5轴传动。对于J6轴传动，J6轴电机13作为动力源，带动J6轴输入齿轮14转动；J6轴输入齿轮14通过J6轴第一惰轮16和J6轴第二惰轮20与J6轴输出齿轮24啮合传动；J6轴输出齿轮24通过传动轴25带动输入锥齿轮32和输出锥齿轮31啮合传动；输出锥齿轮31通过平键带动J6轴减速机27旋转，经过J6轴减速机27降速增扭后，动力传递至末端法兰28，末端法兰28带动负载端旋转，完成J6轴传动。

图4为一种机器人手腕布线图，如图4所示，在小臂部件1和手腕部件2内设置了穿线通道，穿线通道上设置了穿线组件，穿线组件包括：设置在小臂部件1的J4轴减速机7上的穿线管8、固接在穿线管8远离手腕部件的一端的防水接头3、固设在手腕部件2的连接体12内壁上的线卡支架5和设置在线卡支架5上的线卡4。J4轴线缆直接连接至J4轴电机11；J5～J6轴线缆依次通过防水接头3、穿线管8、过渡板9进入连接体12内部，其中防水接头3作为J5～J6轴线缆的一个支撑点，并通过线卡4固定J5～J6轴线缆作为J5～J6轴线缆的另一个支撑点；J5轴线缆直接连至J5轴电机19，J6轴线缆直接连至J6轴电机13；所有线缆外部包裹护线套。

本实用新型中，动力从J4～J6轴电机直接传递至J4～J6轴减速机，传动路线相对较短，传动效率和精度相对较高，能量损耗相对较少，零部件成本相对较低，装配调整简单，结构紧凑。另外，由于采用了防水接头，各处盖板均涂抹平面密封胶，所以本实用新型无论处于打磨抛光等高噪音高粉尘的环境，还是处于压铸等高温高湿的环境，均能实现较高的IP防护等级，有效保护内部传动装置。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (5)

1.一种机器人手腕，包括小臂部件和手腕部件，小臂部件包括四轴减速机，手腕部件包括安装在外壳内的五轴减速机和六轴减速机，其特征在于，在小臂部件的四轴关节端设置四轴电机和第一传动组件，四轴电机通过第一传动组件驱动四轴减速机转动；

在手腕部件的五轴关节端的外壳上开设相对的两个缺口并分别设置用于密封所述缺口的两盖板，在缺口所在的外壳内壁设置五轴电机、第二传动组件、六轴电机和第三传动组件，五轴电机通过第二传动组件驱动五轴减速机转动，六轴电机通过第三传动组件驱动六轴减速机转动，并向外输出转矩；

在小臂部件和手腕部件内设置穿线通道，并设置穿线组件和线缆。

2.根据权利要求1所述的机器人手腕，其特征在于，所述第一传动组件包括键连接在四轴电机上的四轴输入齿轮和设置在四轴减速机上的中心齿轮，所述四轴输入齿轮与中心齿轮啮合。

3.根据权利要求1所述的机器人手腕，其特征在于，所述第二传动组件包括：与五轴电机键连接的五轴输入齿轮、与五轴输入齿轮啮合的五轴惰轮、与五轴惰轮啮合的五轴输出齿轮，五轴输出齿轮键连接在五轴减速机上；

所述第三传动组件包括：与六轴电机键连接的六轴输入齿轮、与六轴输入齿轮啮合的六轴第一惰轮、与六轴第一惰轮啮合的六轴第二惰轮、与六轴第二惰轮啮合的六轴输出齿轮、与六轴输出齿轮固接的传动轴、与传动轴键连接的输入锥齿轮、与输入锥齿轮啮合的输出锥齿轮，输出锥齿轮键连接在六轴减速机上；

在手腕部件外壳内的五轴关节端还包括：固设在外壳内壁的第一支撑轴和第二支撑轴、轴承杯、手腕体和末端法兰，五轴惰轮通过轴承连接在第二支撑轴，六轴第一惰轮通过轴承连接在第一支撑轴，六轴第二惰轮通过轴承连接在五轴惰轮上，手腕体固接在五轴减速机上，输出锥齿轮通过轴承镶嵌在轴承杯中并整体固接在手腕体上，末端法兰固接在六轴减速机上并整体固接在手腕体上，六轴输出齿轮和传动轴固接后整体通过轴承镶嵌在五轴输出齿轮和五轴减速机之间。

4.根据权利要求1所述的机器人手腕，其特征在于，所述穿线组件包括轴向设置在四轴减速机中间的穿线管、设置在穿线管远离手腕部件的一端的防水接头、设置在手腕部件外壳内的线卡支架和固定在线卡支架上的线卡。

5.根据权利要求1所述的机器人手腕，其特征在于，所述两盖板均通过平面密封胶将缺口密封。

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