CN214265570U - 关节结构、并联六轴机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种关节结构以及一种具有该关节结构的并联六轴机器人。本实用新型所述的关节结构包括：轴承座；交叉轴壳体，所述交叉轴壳体转动设置在所述轴承座上；轴耳，所述轴耳转动设置在所述交叉轴壳体上，所述轴耳在所述交叉轴壳体上的旋转轴线与所述交叉轴壳体在所述轴承座上的旋转轴线相交且相互垂直，在所述轴耳上设置有两个轴承孔，所述两个轴承孔关于所述轴耳在所述交叉轴壳体上的旋转轴线对称分布，所述两个轴承孔的轴线相互平行且位于同一水平面上，所述轴承孔的轴线与所述交叉轴壳体在所述轴承座上的旋转轴线相互垂直。

Description

关节结构、并联六轴机器人

技术领域

本实用新型涉及工业机器人技术领域，特别是涉及一种关节结构以及一种具有该关节结构的并联六轴机器人。

背景技术

并联机器人相较于串联机器人具有刚度大，精度高，负载自重比较大的特点，在定位平台，仿真设备，娱乐设备等领域已有广泛的应用，其在自动化加工应用场景的潜力很大。

在目前的学术和商用领域，绝大多数并联六轴机器人采用6-6UPS或者6-6UPU构型。

6-6UPS表示在静平台上设置6个虎克铰关节，在动平台上设置6个球绞关节。静平台上的每个虎克铰关节和动平台上的虎克绞关节中间均通过电缸连接，电缸的活塞杆可以伸缩。6个电缸的活塞杆伸缩可导致动平台的位置和姿态变化，共6个自由度。

6-6UPU表示在静平台上设置6个虎克铰关节，在动平台上设置6个虎克铰关节。静平台上的每个虎克铰关节和动平台上的每个虎克绞关节中间均通过电缸连接，电缸的活塞杆可以伸缩。6个电缸的活塞杆伸缩可导致动平台的位置和姿态变化，共6个自由度。

现有的6-6UPS构型并联六轴机器人的缺点在于：

(1)动平台上必须安装6个球绞关节，结构不够紧凑，装配较复杂；

(2)动平台上必须安装6个球绞关节，球绞关节属于非常用传动零部件，球绞关节的加工精度要求较高，耐磨材料的成本较高，故综合成本较高；

(3)球绞关节的结构决定了球绞杆相对于球绞壳体的角度可偏转范围较小，这严重影响了动平台的工作空间(位置范围和姿态翻转范围)；

(4)球绞关节的结构决定了球绞的受力特点为：可承受极限压缩力大于可承受极限拉伸力，这限制了6-6UPS构型并联六轴机器人的吊挂使用。

现有的6-6UPU构型并联六轴机器人的缺点在于：

(1)动平台上安装了6个虎克铰关节，结构不够紧凑，装配较复杂；

(2)虎克铰的两端轴线的角度范围变化也较小，这限制了动平台的工作空间(位置范围和姿态翻转范围)；

(3)虎克铰组件中的十字轴承或十字轴的加工精度要求较高，成本较高。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于，提供一种关节结构以及一种具有该关节结构的并联六轴机器人，该关节结构具有增大并联六轴机器人的工作空间范围、减少并联六轴机器人的物料成本、减少并联六轴机器人的装配复杂度、使并联六轴机器人可吊装使用的优点。

一种关节结构，其包括：

轴承座；

交叉轴壳体，所述交叉轴壳体转动设置在所述轴承座上；

轴耳，所述轴耳转动设置在所述交叉轴壳体上，所述轴耳在所述交叉轴壳体上的旋转轴线与所述交叉轴壳体在所述轴承座上的旋转轴线相交且相互垂直，在所述轴耳上设置有两个轴承孔，所述两个轴承孔关于所述轴耳在所述交叉轴壳体上的旋转轴线对称分布，所述两个轴承孔的轴线相互平行且位于同一水平面上，所述轴承孔的轴线与所述交叉轴壳体在所述轴承座上的旋转轴线相互垂直。

进一步地，在所述轴承座内转动设置有一中心轴；在所述轴承座上安装有两个第三圆锥滚子轴承，所述两个第三圆锥滚子轴承同轴设置，所述第三圆锥滚子轴承的外圈与所述轴承座紧配合，所述中心轴的两端分别安装在所述两个第三圆锥滚子轴承内，所述中心轴与所述第三圆锥滚子轴承的内圈紧配合；在所述中心轴的两端处分别设置有一第三端盖，所述第三端盖可拆卸地安装在所述轴承座上，所述第三端盖相抵于所述第三圆锥滚子轴承，所述第三圆锥滚子轴承位于所述轴承座与所述第三端盖构成的空间内。

进一步地，所述交叉轴壳体具有第一通孔，所述第一通孔与所述中心轴紧配合；所述交叉轴壳体还具有第二通孔，所述第二通孔的轴线与所述第一通孔的轴线相交且相互垂直，在所述第二通孔内安装有第四圆锥滚子轴承、第五圆锥滚子轴承，所述第四圆锥滚子轴承与所述第五圆锥滚子轴承同轴设置，所述第四圆锥滚子轴承的外圈与第二通孔的内壁紧配合，所述第五圆锥滚子轴承的外圈与第二通孔的内壁紧配合；在所述第二通孔的内壁上设置有凸台，所述第四圆锥滚子轴承、所述第五圆锥滚子轴承分别位于所述凸台的两端，所述第四圆锥滚子轴承的外圈的端面相抵于所述凸台的端面，所述第五圆锥滚子轴承的外圈的端面相抵于所述凸台的另一端面。

进一步地，在所述轴耳上设置有圆柱部，所述圆柱部依次穿过所述第五圆锥滚子轴承、所述第四圆锥滚子轴承，在所述圆柱部的端部螺纹连接有锁紧螺母，所述锁紧螺母抵压第四圆锥滚子轴承的内圈的端面；在所述轴耳与所述第五圆锥滚子轴承之间设置有平垫圈，所述平垫圈相抵于所述第五圆锥滚子轴承的内圈；在所述锁紧螺母与所述第四圆锥滚子轴承之间设置有止动垫圈。

进一步地，还包括孔用弹性挡圈、滚针轴承、承力销轴，所述孔用弹性挡圈安装在所述轴承孔内，所述滚针轴承安装在所述轴承孔中，所述滚针轴承的外圈与所述轴承孔紧配合，所述滚针轴承的外圈相抵于所述孔用弹性挡圈，所述承力销轴安装在滚针轴承内，所述承力销轴与所述滚针轴承的内圈紧配合；在承力销轴的两端均开设有挡圈槽，在每个所述挡圈槽内安装一轴用弹性挡圈。

一种并联六轴机器人，其包括上述的关节结构。

进一步地，还包括静平台、动平台、虎克铰组件、电缸组件，所述虎克组件铰安装在所述静平台上，所述关节组件安装在所述动平台上，所述电缸组件的一端安装在所述虎克铰组件上，所述电缸组件的另一端通过承力销轴转动连接在所述关节组件的所述轴耳上，所述承力销轴转动设置在所述轴耳的所述轴承孔内。

进一步地，在所述动平台上设置有三个所述关节组件，定义所述交叉轴壳体在所述轴承座上的旋转轴线与所述轴耳在所述交叉轴壳体上的旋转轴线的交点为关节中心，所述三个关节组件的关节中心等间隔地布置在一个虚拟圆上；在组装过程中，所述交叉轴壳体在所述轴承座上的旋转轴线垂直于所述虚拟圆的圆心与所述关节组件的关节中心的连线。

进一步地，所述虎克铰组件包括虎克铰下基座、十字轴，所述虎克铰下基座安装在所述静平台上，在所述虎克铰下基座上安装两个第一圆锥滚子轴承，所述两个第一圆锥滚子轴承同轴设置，所述第一圆锥滚子轴承的外圈与所述虎克铰下基座紧配合，所述十字轴的固定轴部的两端分别安装在所述两个第一圆锥滚子轴承内，所述十字轴的固定轴部与所述第一圆锥滚子轴承的内圈紧配合，在所述第一圆锥滚子轴承远离所述虎克铰下基座的一侧依次设置有第一端盖、第一平垫片、第一弹簧垫片、第一螺栓，所述第一螺栓依次穿过所述第一弹簧垫片、所述第一垫片、所述第一端盖后与所述十字轴的固定轴部螺纹连接，所述第一螺栓的头部抵压所述第一弹簧垫片，所述第一端盖相抵于所述第一圆锥滚子轴承的内圈的端面；所述虎克铰组件包括虎克铰上座，所述虎克铰上座用于安装电缸组件，在所述虎克铰上座上安装有两个第二圆锥滚子轴承，所述两个第二圆锥滚子轴承同轴设置，所述第二圆锥滚子轴承的外圈与所述虎克铰上座紧配合，所述第二圆锥滚子轴承的内圈与所述十字轴的摆动轴部紧配合，在所述第二圆锥滚子轴承远离所述虎克铰上座的一侧依次设置有第二端盖、第二平垫片、第二弹簧垫片、第二螺栓，所述第二螺栓依次穿过所述第二弹簧垫片、所述第二垫片、所述第二端盖后与所述十字轴的摆动轴部螺纹连接，所述第二螺栓的头部抵压所述第二弹簧垫片，所述第二端盖相抵于所述第二圆锥滚子轴承的内圈的端面。

进一步地，在所述静平台上安装有六个所述虎克铰组件，所述六个虎克铰组件分别为第一虎克铰、第二虎克铰、第三虎克铰、第四虎克铰、第五虎克铰、第六虎克铰；定义所述虎克铰组件的所述十字轴的两旋转轴线的交点为虎克铰旋转中心，所述六个虎克铰组件的虎克铰旋转中心分布在另一虚拟圆上，从所述另一虚拟圆的圆心上延伸出三条射线，所述三条射线分别是射线Y1、射线Y2、射线Y3，所述射线Y1与所述射线Y2的夹角、所述射线Y1与所述射线Y3的夹角、所述射线Y2与所述射线Y3的夹角均相等；所述第一虎克铰的虎克铰旋转中心与第二虎克铰的虎克铰旋转中心关于射线Y1对称，所述第三虎克铰的虎克铰旋转中心与第四虎克铰的虎克铰旋转中心关于射线Y2对称，所述第五虎克铰的虎克铰旋转中心与第六虎克铰的虎克铰旋转中心关于射线Y3对称；所述射线Y1与所述射线Y2的夹角、所述射线Y1与所述射线Y3的夹角、所述射线Y2与所述射线Y3的夹角均为120度；所述第一虎克铰的十字轴的固定轴部的轴线与所述射线Y1成30度夹角，所述第二虎克铰的十字轴的固定轴部的轴线与所述射线Y1成30度夹角，所述第三虎克铰的十字轴的固定轴部的轴线与所述射线Y1成30度夹角，所述第四虎克铰的十字轴的固定轴部的轴线与所述射线Y1成90度夹角，所述第五虎克铰的十字轴的固定轴部的轴线与所述射线Y1成90度夹角，所述第六虎克铰的十字轴的固定轴部的轴线与所述射线Y1成30度夹角；所述电缸组件包括缸体、活塞杆、减速机、电机，所述活塞杆通过所述承力销轴转动连接在所述轴耳上；在组装过程中，所述承力销轴在所述活塞杆上的旋转轴线与所述电缸组件在所述十字轴上的旋转轴线相互平行。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为实施例所述的并联六轴机器人的结构示意图；

图2为实施例所述的并联六轴机器人的爆炸示意图；

图3为实施例所述的虎克铰组件与静平台的连接示意图；

图4为实施例所述的关节组件、电缸组件、动平台的连接示意图；

图5为实施例所述的虎克铰组件在静平台上的分布示意图；

图6为实施例所述的虎克铰组件的爆炸示意图；

图7为实施例所述的虎克铰组件的固定轴系的连接示意图；

图8为实施例所述的虎克铰组件的摆动轴系的连接示意图；

图9为实施例所述的关节组件在动平台上的分布示意图；

图10为实施例所述的关节组件的爆炸示意图；

图11为实施例所述的关节组件的组装示意图；

图12为实施例所述的交叉轴壳体的内部示意图；

图13为实施例所述的轴耳的结构示意图；

图14为实施例所述的关节组件的承力销轴轴系的连接示意图；

图15为实施例所述的电缸组件的结构示意图；

附图标记：

100、静平台；200、动平台；300、虎克铰组件；310、虎克铰下基座；311、第一圆锥滚子轴承；312、十字轴；313、第一端盖；314、第一平垫片；315、第一弹簧垫片；316、第一螺栓；320、虎克铰上座；321、第二圆锥滚子轴承；322、第二端盖；323、第二平垫片；324、第二弹簧垫片；325、第二螺栓；400、关节组件；410、承力销轴；411、孔用弹性挡圈；412、滚针轴承；413、轴用弹性挡圈；420、轴承座；421、第三圆锥滚子轴承；422、中心轴；423、第三端盖；430、交叉轴壳体；431、第四圆锥滚子轴承；432、第五圆锥滚子轴承；433、轴耳；434、锁紧螺母；435、平垫圈；436、止动垫圈；437、第一通孔；438、第二通孔；439、凸台；440、圆柱部；441、轴承孔；500、电缸组件；510、缸体；520、活塞杆；530、减速机；540、电机。

具体实施方式

一种并联六轴机器人，参见图1与图2，其包括静平台100、动平台200、六个虎克铰组件300、三个关节组件400、六个电缸组件500。其中，虎克组件铰安装在静平台100上，关节组件400安装在动平台200上，电缸组件500的一端安装在虎克铰组件300上，电缸组件500的另一端通过承力销轴410转动连接在关节组件400上。

机器人的构型可认为是由关节的布置，包括关节类型、关节数量及装配尺寸参数。本实施例所述的并联六轴机器人使用上述零部件按照特定的装配方式可形成一种6-3UPU构型(表示支腿构型为：虎克铰关节-平动关节-交叉轴关节)。上述零部件可形成的关节类型和数量为：

(1)与静平台100固连的每个虎克铰组件300均有2个旋转关节，以实现电缸组件500的缸体510相对于静平台100有2个旋转自由度，共12个旋转自由度，旋转轴如图3中J1～J12所示；

(2)每个电缸组件500有1个平动关节，实现电缸组件500的活塞杆520相对于电缸组件500的缸体510有一个平移自由度，共6个平移自由度，移动轴如图4中的J13～J18所示；

(3)关节组件400的轴耳433底部上有2个单轴旋转关节，以实现每个轴耳433相对于连接的2个活塞杆520各有1个旋转自由度，共6个旋转自由度，旋转轴为图4中的J19～J24；

(4)每个关节组件400有2个旋转关节，一个旋转关节是可实现关节组件400的轴耳433相对于关节组件400交叉轴壳体430的单轴旋转，共3个自由度，旋转轴如图4中的J25～J27所示；另一个旋转关节是可实现关节组件400的交叉轴壳体430相对于动平台200单轴旋转，共3个自由度，旋转轴为图4中的J28～J30所示。

参见图5，每个虎克铰组件300均通过螺栓固定安装在静平台100上。在组装过程中，六个虎克铰组件300需要按照图5的分布来安装在静平台100上。下面为了清楚地解释六个虎克铰组件300在静平台100上的分布，将六个虎克铰组件300分别定义为第一虎克铰、第二虎克铰、第三虎克铰、第四虎克铰、第五虎克铰、第六虎克铰。具体地，定义虎克铰组件300的十字轴312的两旋转轴的交点为虎克铰旋转中心，在本实施例中，第一虎克铰的虎克铰旋转中心为B1，第二虎克铰的虎克铰旋转中心为B2，第三虎克铰的虎克铰旋转中心为B3，第四虎克铰的虎克铰旋转中心为B4，第五虎克铰的虎克铰旋转中心为B5，第六虎克铰的虎克铰旋转中心为B6。虎克铰旋转中心B1～B6布置在一个圆心为O、半径为Rb的虚拟圆上。从虚拟圆的圆心O上延伸出三条射线，分别是射线Y1、射线Y2、射线Y3。射线Y1与射线Y2的夹角、射线Y1与射线Y3的夹角、射线Y2与射线Y3的夹角均相等，均为120度。虎克铰旋转中心B1与虎克铰旋转中心B2关于射线Y1对称。虎克铰旋转中心B3与虎克铰旋转中心B4关于射线Y2对称。虎克铰旋转中心B5与虎克铰旋转中心B6关于射线Y3对称。第一虎克铰的十字轴312的固定轴部的轴线与射线Y1成30度夹角。第二虎克铰的十字轴312的固定轴部的轴线与射线Y1成30度夹角。第三虎克铰的十字轴312的固定轴部的轴线与射线Y1成30度夹角。第四虎克铰的十字轴312的固定轴部的轴线与射线Y1成90度夹角。第五虎克铰的十字轴312的固定轴部的轴线与射线Y1成90度夹角。第六虎克铰的十字轴312的固定轴部的轴线与射线Y1成30度夹角。

六个虎克铰组件300的结构完全相同，下面具体描述其中一个虎克铰组件300的具体结构，参见图6至图8，虎克铰组件300由固定轴系和摆动轴系组成。固定轴系是实现虎克铰组件300的十字轴312相对于虎克铰组件300的虎克铰下基座310的相对转动，以十字轴312的固定轴部的轴线为旋转轴。摆动轴系是实现虎克铰组件300的虎克铰上座320相对于虎克铰组件300的十字轴312的摆动轴部的相对转动，以十字轴312的摆动轴部的轴线为旋转轴。

参见图6与图7，固定轴系包括虎克铰下基座310、第一圆锥滚子轴承311、十字轴312、第一端盖313、第一平垫片314、第一弹簧垫片315、第一螺栓316。其中，虎克铰下基座310通过螺栓固定安装在静平台100上。在虎克铰下基座310上安装两个第一圆锥滚子轴承311，两个第一圆锥滚子轴承311同轴设置。第一圆锥滚子轴承311的外圈与虎克铰下基座310紧配合，第一圆锥滚子轴承311的外圈与虎克铰下基座310不能相对转动。十字轴312的固定轴部的两端分别安装在两个第一圆锥滚子轴承311内，且十字轴312的固定轴部与第一圆锥滚子轴承311的内圈紧配合，十字轴312的固定轴部与第一圆锥滚子轴承311的内圈不能相对转动。在第一圆锥滚子轴承311远离虎克铰下基座310的一侧依次设置有第一端盖313、第一平垫片314、第一弹簧垫片315、第一螺栓316，第一螺栓316依次穿过第一弹簧垫片315、第一垫片、第一端盖313后与十字轴312的固定轴部螺纹连接，并且第一螺栓316的头部抵压第一弹簧垫片315，第一端盖313相抵于第一圆锥滚子轴承311的内圈的端面。

参见图6与图8，摆动轴系包括虎克铰上座320、第二圆锥滚子轴承321、第二端盖322、第二平垫片323、第二弹簧垫片324、第二螺栓325。虎克铰上座320用于安装电缸组件500。在虎克铰上座320上安装有两个第二圆锥滚子轴承321，两个第二圆锥滚子轴承321同轴设置。第二圆锥滚子轴承321的外圈与虎克铰上座320紧配合，第二圆锥滚子轴承321的外圈与虎克铰上座320不能相对转动。第二圆锥滚子轴承321的内圈与十字轴312的摆动轴部紧配合，十字轴312的摆动轴部与第二圆锥滚子轴承321的内圈不能相对转动。在第二圆锥滚子轴承321远离虎克铰上座320的一侧依次设置有第二端盖322、第二平垫片323、第二弹簧垫片324、第二螺栓325，第二螺栓325依次穿过第二弹簧垫片324、第二垫片、第二端盖322后与十字轴312的摆动轴部螺纹连接，并且第而螺栓的头部抵压第二弹簧垫片324，第二端盖322相抵于第二圆锥滚子轴承321的内圈的端面。

参见图9，每个关节组件400均通过螺栓固定安装在动平台200上。在组装过程中，三个关节组件400需要按照图9的分布来安装在动平台200上。下面为了清楚地解释三个关节组件400在动平台200上的分布，将三个关节组件400分别定义为第一关节、第二关节、第三虎关节。定义关节组件400的中心轴422的轴线与关节组件400的轴耳433的圆柱部440的轴线的交点为关节中心，在本实施例中，第一关节的关节中心为Q1，第二关节的关节中心为Q2，第三关节的关节中心为Q3。关节中心Q1～Q3布置在一个圆心为P、半径为Rq的虚拟圆上，其中，Rq要小于Rb。三个关节组件400等间隔地分布在圆心为P的虚拟圆上，也就是说，连线PQ1与连线PQ2成120度夹角，连线PQ1与连线PQ3成120度夹角，连线PQ2与连线PQ3成120度夹角。并且，第一关节的中心轴422的轴线与连线PQ1相互垂直，第二关节的中心轴422的轴线与连线PQ2相互垂直，第三关节的中心轴422的轴线与连线PQ3相互垂直。

三个关节组件400的结构完全相同，下面具体描述其中一个关节组件400的具体结构，参见图10至图14，关节组件400由水平轴系、垂直轴系、承力销轴410轴系组成。水平轴系是实现关节组件400的交叉轴壳体430相对于关节组件400的轴承座420的转动，垂直轴系是实现关节组件400的轴耳433相对于关节组件400的交叉轴壳体430的转动。承力销轴410轴系是实现关节组件400的轴耳433相对于电缸组件500的活塞杆520的转动。

参见图10与图11，水平轴系包括轴承座420、第三圆锥滚子轴承421、中心轴422、第三端盖423。其中，轴承座420通过螺栓固定安装在动平台200上。在轴承座420上安装有两个第三圆锥滚子轴承421，两个第三圆锥滚子轴承421同轴设置。第三圆锥滚子轴承421的外圈与轴承座420紧配合，第三圆锥滚子轴承421的外圈与轴承座420不能相对转动。中心轴422的两端分别安装在两个第三圆锥滚子轴承421内，且中心轴422与第三圆锥滚子轴承421的内圈紧配合，中心轴422与第三圆锥滚子轴承421的内圈不能相对转动。在中心轴422的两端处分别设置有一个第三端盖423，第三端盖423螺栓连接在轴承座420上，第三端盖423将第三圆锥滚子轴承421限定在轴承座420内。

参见图10至图13，垂直轴系包括交叉轴壳体430、第四圆锥滚子轴承431、第五圆锥滚子轴承432、轴耳433、锁紧螺母434、平垫圈435、止动垫圈436。交叉轴壳体430具有第一通孔437、第二通孔438，第一通孔437的轴线与第二通孔438的轴线相交且相互垂直。第一通孔437与中心轴422紧配合，交叉轴壳体430与中心轴422同步运动。在第二通孔438内设置有凸台439，凸台439从第二通孔438的内壁向第二通孔438的内腔延伸。在第二通孔438内安装有第四圆锥滚子轴承431、第五圆锥滚子轴承432，第四圆锥滚子轴承431、第五圆锥滚子轴承432分别位于凸台439的两侧，第四圆锥滚子轴承431与第五圆锥滚子轴承432同轴设置。第四圆锥滚子轴承431的外圈与第二通孔438的内壁紧配合，第四圆锥滚子轴承431的外圈与交叉轴壳体430不能相对转动，并且第四圆锥滚子轴承431的外圈的端面相抵于凸台439的端面。第五圆锥滚子轴承432的外圈与第二通孔438的内壁紧配合，第五圆锥滚子轴承432的外圈与交叉轴壳体430不能相对转动，并且第五圆锥滚子轴承432的外圈的端面相抵于凸台439的另一端面。在轴耳433上设置有圆柱部440，该圆柱部440依次穿过第五圆锥滚子轴承432、第四圆锥滚子轴承431。在圆柱部440的端部螺纹连接有锁紧螺母434，锁紧螺母434抵压第四圆锥滚子轴承431的内圈的端面。在轴耳433与第五圆锥滚子轴承432之间设置有平垫圈435，该平垫圈435相抵于第五圆锥滚子轴承432的内圈，以减少轴耳433与第五圆锥滚子轴承432的接触面积。在锁紧螺母434与第四圆锥滚子轴承431之间设置有止动垫圈436，以防止锁紧螺母434松动。另外，在轴耳433上还设置有两个轴承孔441，两个轴承孔441关于圆柱部440的轴线对称分布，两个轴承孔441的轴线相互平行且位于同一水平面上，轴承孔441的轴线与中心轴422的轴线相互垂直。

参见图10、图11、图14，承力销轴410轴系包括承力销轴410、孔用弹性挡圈411、滚针轴承412、轴用弹性挡圈413。其中，孔用弹性挡圈411安装在轴耳433的轴承孔441内。滚针轴承412安装在轴耳433的轴承孔441中，滚针轴承412的外圈与轴承孔441紧配合，滚针轴承412的外圈与轴耳433不能相对转动。滚针轴承412的外圈相抵于孔用弹性挡圈411，通过孔用弹性挡圈411来限定滚针轴承412的位置。承力销轴410安装在滚针轴承412内，承力销轴410与滚针轴承412的内圈紧配合，承力销轴410与滚针轴承412的内圈不能相对转动。承力销轴410还穿设在电缸组件500的活塞杆520上。在承力销轴410的两端均开设有挡圈槽，在每个挡圈槽内安装一个轴用弹性挡圈413，两个轴用弹性挡圈413分别位于电缸组件500的活塞杆520的两侧，并且轴用弹性挡圈413相抵于活塞杆520，以防止承力销轴410在轴耳433或电杆组件的活塞杆520上轴向窜动。

参见图15，电缸组件500包括缸体510、活塞杆520、减速机530、电机540。由于电缸组件500采用现有技术，所以在此不再论述电缸组件500的具体结构以及缸体510、活塞杆520、减速机530、电机540之间的连接关系、位置关系。但是，需要注意的是，在组装过程中，活塞杆520端部的叉架的销轴孔的轴线需要与虎克铰组件300的十字轴312的摆动轴部的轴线相互平行。

相对于现有技术，本实施例所述的并联六轴机器人具有如下有益效果：

1、通过伺服驱动器驱动电缸组件500的电机540旋转，电缸里的丝杆机构，可将电机540的旋转运动转化为活塞杆520的平行移动。整机仅有这6个可主动运动的平动关节，对这6个关节施加运动可导致动平台200产生6个自由度的运动，包括沿X轴、Y轴、Z轴的平移和绕X轴、绕Y轴、绕Z轴的转动；

2、在动平台200摒弃使用常规的虎克铰关节或球绞关节，改用重新设计的关节组件400，这可以增大动平台200的工作空间范围，例如位置范围、姿态翻转范围等；

3、球绞关节、虎克铰关节均是特殊传动零件，需要加工定制，少量可以在市面上购买得到，而本实施例所述的关节组件400是由市面上常规的传动零件和机加件装配而成，大大地降低制造成本；

4、本实施例所述的关节组件400为模块化结构，且只有三个，这可以降低并联六轴机器人的装配复杂度；

5、摒弃使用球绞关节，采用本实施例所述的关节组件400，可以让并联六轴机器人吊挂使用。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种关节结构，其特征在于，其包括：

轴承座(420)；

交叉轴壳体(430)，所述交叉轴壳体(430)转动设置在所述轴承座(420)上；

轴耳(433)，所述轴耳(433)转动设置在所述交叉轴壳体(430)上，所述轴耳(433)在所述交叉轴壳体(430)上的旋转轴线与所述交叉轴壳体(430)在所述轴承座(420)上的旋转轴线相交且相互垂直，在所述轴耳(433)上设置有两个轴承孔(441)，所述两个轴承孔(441)关于所述轴耳(433)在所述交叉轴壳体(430)上的旋转轴线对称分布，所述两个轴承孔(441)的轴线相互平行且位于同一水平面上，所述轴承孔(441)的轴线与所述交叉轴壳体(430)在所述轴承座(420)上的旋转轴线相互垂直。

2.根据权利要求1所述的关节结构，其特征在于：

在所述轴承座(420)内转动设置有一中心轴(422)；

在所述轴承座(420)上安装有两个第三圆锥滚子轴承(421)，所述两个第三圆锥滚子轴承(421)同轴设置，所述第三圆锥滚子轴承(421)的外圈与所述轴承座(420)紧配合，所述中心轴(422)的两端分别安装在所述两个第三圆锥滚子轴承(421)内，所述中心轴(422)与所述第三圆锥滚子轴承(421)的内圈紧配合；

在所述中心轴(422)的两端处分别设置有一第三端盖(423)，所述第三端盖(423)可拆卸地安装在所述轴承座(420)上，所述第三端盖(423)相抵于所述第三圆锥滚子轴承(421)，所述第三圆锥滚子轴承(421)位于所述轴承座(420)与所述第三端盖(423)构成的空间内。

3.根据权利要求2所述的关节结构，其特征在于：

所述交叉轴壳体(430)具有第一通孔(437)，所述第一通孔(437)与所述中心轴(422)紧配合；

所述交叉轴壳体(430)还具有第二通孔(438)，所述第二通孔(438)的轴线与所述第一通孔(437)的轴线相交且相互垂直，在所述第二通孔(438)内安装有第四圆锥滚子轴承(431)、第五圆锥滚子轴承(432)，所述第四圆锥滚子轴承(431)与所述第五圆锥滚子轴承(432)同轴设置，所述第四圆锥滚子轴承(431)的外圈与第二通孔(438)的内壁紧配合，所述第五圆锥滚子轴承(432)的外圈与第二通孔(438)的内壁紧配合；

在所述第二通孔(438)的内壁上设置有凸台(439)，所述第四圆锥滚子轴承(431)、所述第五圆锥滚子轴承(432)分别位于所述凸台(439)的两端，所述第四圆锥滚子轴承(431)的外圈的端面相抵于所述凸台(439)的端面，所述第五圆锥滚子轴承(432)的外圈的端面相抵于所述凸台(439)的另一端面。

4.根据权利要求3所述的关节结构，其特征在于：

在所述轴耳(433)上设置有圆柱部(440)，所述圆柱部(440)依次穿过所述第五圆锥滚子轴承(432)、所述第四圆锥滚子轴承(431)，在所述圆柱部(440)的端部螺纹连接有锁紧螺母(434)，所述锁紧螺母(434)抵压第四圆锥滚子轴承(431)的内圈的端面；

在所述轴耳(433)与所述第五圆锥滚子轴承(432)之间设置有平垫圈(435)，所述平垫圈(435)相抵于所述第五圆锥滚子轴承(432)的内圈；

在所述锁紧螺母(434)与所述第四圆锥滚子轴承(431)之间设置有止动垫圈(436)。

5.根据权利要求1所述的关节结构，其特征在于：

还包括孔用弹性挡圈(411)、滚针轴承(412)、承力销轴(410)，所述孔用弹性挡圈(411)安装在所述轴承孔(441)内，所述滚针轴承(412)安装在所述轴承孔(441)中，所述滚针轴承(412)的外圈与所述轴承孔(441)紧配合，所述滚针轴承(412)的外圈相抵于所述孔用弹性挡圈(411)，所述承力销轴(410)安装在滚针轴承(412)内，所述承力销轴(410)与所述滚针轴承(412)的内圈紧配合；

在承力销轴(410)的两端均开设有挡圈槽，在每个所述挡圈槽内安装一轴用弹性挡圈(413)。

6.一种并联六轴机器人，其特征在于：其包括权利要求1至5任一项所述的关节结构。

7.根据权利要求6所述的并联六轴机器人，其特征在于：还包括静平台(100)、动平台(200)、虎克铰组件(300)、电缸组件(500)，所述虎克铰组件(300)安装在所述静平台(100)上，所述关节结构安装在所述动平台(200)上，所述电缸组件(500)的一端安装在所述虎克铰组件(300)上，所述电缸组件(500)的另一端通过承力销轴(410)转动连接在所述关节结构(400)的所述轴耳(433)上，所述承力销轴(410)转动设置在所述轴耳(433)的所述轴承孔(441)内。

8.根据权利要求7所述的并联六轴机器人，其特征在于：

在所述动平台(200)上设置有三个所述关节结构(400)，

定义所述交叉轴壳体(430)在所述轴承座(420)上的旋转轴线与所述轴耳(433)在所述交叉轴壳体(430)上的旋转轴线的交点为关节中心，所述三个关节结构(400)的关节中心等间隔地布置在一个虚拟圆上；

在组装过程中，所述交叉轴壳体(430)在所述轴承座(420)上的旋转轴线垂直于所述虚拟圆的圆心与所述关节结构(400)的关节中心的连线。

9.根据权利要求7所述的并联六轴机器人，其特征在于：

所述虎克铰组件(300)包括虎克铰下基座(310)、十字轴(312)，所述虎克铰下基座(310)安装在所述静平台(100)上，在所述虎克铰下基座(310)上安装两个第一圆锥滚子轴承(311)，所述两个第一圆锥滚子轴承(311)同轴设置，所述第一圆锥滚子轴承(311)的外圈与所述虎克铰下基座(310)紧配合，所述十字轴(312)的固定轴部的两端分别安装在所述两个第一圆锥滚子轴承(311)内，所述十字轴(312)的固定轴部与所述第一圆锥滚子轴承(311)的内圈紧配合，在所述第一圆锥滚子轴承(311)远离所述虎克铰下基座(310)的一侧依次设置有第一端盖(313)、第一平垫片(314)、第一弹簧垫片(315)、第一螺栓(316)，所述第一螺栓(316)依次穿过所述第一弹簧垫片(315)、所述第一平垫片(314)、所述第一端盖(313)后与所述十字轴(312)的固定轴部螺纹连接，所述第一螺栓(316)的头部抵压所述第一弹簧垫片(315)，所述第一端盖(313)相抵于所述第一圆锥滚子轴承(311)的内圈的端面；

所述虎克铰组件(300)包括虎克铰上座(320)，所述虎克铰上座(320)用于安装电缸组件(500)，在所述虎克铰上座(320)上安装有两个第二圆锥滚子轴承(321)，所述两个第二圆锥滚子轴承(321)同轴设置，所述第二圆锥滚子轴承(321)的外圈与所述虎克铰上座(320)紧配合，所述第二圆锥滚子轴承(321)的内圈与所述十字轴(312)的摆动轴部紧配合，在所述第二圆锥滚子轴承(321)远离所述虎克铰上座(320)的一侧依次设置有第二端盖(322)、第二平垫片(323)、第二弹簧垫片(324)、第二螺栓(325)，所述第二螺栓(325)依次穿过所述第二弹簧垫片(324)、所述第二平垫片(323)、所述第二端盖(322)后与所述十字轴(312)的摆动轴部螺纹连接，所述第二螺栓(325)的头部抵压所述第二弹簧垫片(324)，所述第二端盖(322)相抵于所述第二圆锥滚子轴承(321)的内圈的端面。

10.根据权利要求9所述的并联六轴机器人，其特征在于：

在所述静平台(100)上安装有六个所述虎克铰组件(300)，所述六个虎克铰组件(300)分别为第一虎克铰、第二虎克铰、第三虎克铰、第四虎克铰、第五虎克铰、第六虎克铰；

定义所述虎克铰组件(300)的所述十字轴(312)的两旋转轴线的交点为虎克铰旋转中心，所述六个虎克铰组件(300)的虎克铰旋转中心分布在另一虚拟圆上，从所述另一虚拟圆的圆心上延伸出三条射线，所述三条射线分别是射线Y1、射线Y2、射线Y3，所述射线Y1与所述射线Y2的夹角、所述射线Y1与所述射线Y3的夹角、所述射线Y2与所述射线Y3的夹角均相等；

所述第一虎克铰的虎克铰旋转中心与第二虎克铰的虎克铰旋转中心关于射线Y1对称，所述第三虎克铰的虎克铰旋转中心与第四虎克铰的虎克铰旋转中心关于射线Y2对称，所述第五虎克铰的虎克铰旋转中心与第六虎克铰的虎克铰旋转中心关于射线Y3对称；

所述射线Y1与所述射线Y2的夹角、所述射线Y1与所述射线Y3的夹角、所述射线Y2与所述射线Y3的夹角均为120度；

所述第一虎克铰的十字轴(312)的固定轴部的轴线与所述射线Y1成30度夹角，所述第二虎克铰的十字轴(312)的固定轴部的轴线与所述射线Y1成30度夹角，所述第三虎克铰的十字轴(312)的固定轴部的轴线与所述射线Y1成30度夹角，所述第四虎克铰的十字轴(312)的固定轴部的轴线与所述射线Y1成90度夹角，所述第五虎克铰的十字轴(312)的固定轴部的轴线与所述射线Y1成90度夹角，所述第六虎克铰的十字轴(312)的固定轴部的轴线与所述射线Y1成30度夹角；

所述电缸组件(500)包括缸体(510)、活塞杆(520)、减速机(530)、电机(540)，所述活塞杆(520)通过所述承力销轴(410)转动连接在所述轴耳(433)上；

在组装过程中，所述承力销轴(410)在所述活塞杆(520)上的旋转轴线与所述电缸组件(500)在所述十字轴(312)上的旋转轴线相互平行。

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