CN216372200U - 一种机器人中空手腕结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人中空手腕结构，包括手臂部和手腕部，手腕部可转动的设置手臂部的前端，手臂部包括第一壳体以及均设置在第一壳体内的第一驱动机构、第二驱动机构和第一传动机构，第一驱动机构和第二驱动机构分别与第一传动机构传动连接，手腕部包括第二壳体以及均设置在第二壳体内的第二传动机构和输出轴，第一驱动机构工作时，通过第二传动机构和第一传动机构带动第二壳体沿竖直方向转动，第二驱动机构工作时，通过第二传动机构和第一传动机构带动输出轴沿其轴线转动。本实用新型提供一种机器人中空手腕结构，手腕运动姿态灵活、空间狭小的应用场景优势突出，大中空手腕干涉空间小，同时满足焊接机器人和通用六轴机器人的使用工况。

Description

一种机器人中空手腕结构

技术领域

本实用新型涉及机器人领域。更具体地说，本实用新型涉及一种机器人中空手腕结构。

背景技术

六轴多关节通用机器人是目前市场上应用最广泛的机器人。针对于不同应用场景，往往会研制相对应的专门用途、不同性能参数六轴机器人。如应用于搬运码垛、焊接领域的专用机器人，不同应用场景的机器人不具有可替代性。六轴机器人的手腕结构一般是要实现手腕部与手臂部的相对转动，以及手腕部输出与手腕部与手臂部之间相对转动相垂直的转动。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种机器人中空手腕结构，手腕运动姿态灵活、空间狭小的应用场景优势突出，大中空手腕干涉空间小，可同时满足焊接机器人和通用六轴机器人的使用工况。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种机器人中空手腕结构，包括手臂部和手腕部，所述手腕部可转动的设置所述手臂部的前端，所述手臂部包括第一壳体以及均设置在所述第一壳体内的第一驱动机构、第二驱动机构和第一传动机构，所述第一传动机构设置在所述第一壳体的前端，且其上端向上穿过所述第一壳体的上端，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构分别与所述第一传动机构传动连接，所述手腕部包括第二壳体以及均设置在所述第二壳体内的第二传动机构和输出轴，所述输出轴水平设置，且其一端穿过所述第二壳体并延伸至所述第二壳体外，其另一端与所述第二传动机构传动连接，所述第二传动机构的下端穿过所述第二壳体的下端并与所述第一传动机构的上端传动连接，所述第一驱动机构工作时，通过所述第二传动机构和所述第一传动机构带动所述第二壳体沿竖直方向转动，所述第二驱动机构工作时，通过所述第二传动机构和所述第一传动机构带动所述输出轴沿其轴线转动。

优选的是，所述的一种机器人中空手腕结构中，所述第一传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、第一轴承、第一圆筒和第二圆筒，所述第一圆筒竖直设置，所述第一齿轮通过所述第一轴承可转动的同轴套设在所述第一圆筒上，所述第二齿轮设置在所述第一齿轮下方并同轴套设在所述第一圆筒上，所述第一齿轮和所述第二齿轮分别与所述第一驱动机构和第二驱动机构传动连接，所述第二圆筒同轴设置在所述第一齿轮的上端，所述第一壳体的上端设有第一缺口，所述第二壳体的下端设有与所述第一缺口对应的第二缺口，所述第二圆筒的上端向上穿过所述第一缺口并与所述第二缺口的内壁连接；

所述第二传动机构包括第三齿轮、连接单元和连接组件，所述第三齿轮水平设置在所述第二缺口上方，所述第一圆筒的上端向上依次穿过所述第一缺口和第二缺口并与所述第三齿轮的下端同轴连接。

优选的是，所述的一种机器人中空手腕结构中，所述连接单元包括法兰盘和第四齿轮，所述法兰盘竖直设置，其一端同轴设有一套筒，所述法兰盘及所述套筒均与所述第二壳体转动连接，所述输出轴的另一端同轴依次穿过所述法兰盘和所述套筒并与二者固定连接，所述第三齿轮和所述第四齿轮为锥齿轮，所述第四齿轮同轴套设在所述套筒上并与所述第三齿轮啮合。

优选的是，所述的一种机器人中空手腕结构中，所述第一齿轮的上端同轴设有第二轴承，所述第二轴承的外圈与所述第一壳体连接，所述第二圆筒的下端向下伸入所述第二轴承中并与其内圈连接。

优选的是，所述的一种机器人中空手腕结构中，所述第一驱动机构包括第一电机和第一传动组件，所述第一电机通过所述第一传动组件与所述第一齿轮传动连接。

优选的是，所述的一种机器人中空手腕结构中，所述第一传动组件包括第一主动齿轮、第一从动齿轮和多个水平设置的传动齿轮，多个所述传动齿轮分别通过竖直设置的转动轴与所述第一壳体转动连接，多个所述传动齿轮由前向后并列设置，且任意相邻的两个所述传动齿轮啮合，位于最前侧的所述传动齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第一从动齿轮同轴套设在位于最后侧的所述传动齿轮所在的所述转动轴上，所述第一主动齿轮同轴套设在所述第一电机的转轴上，所述第一从动齿轮与所述第一主动齿轮啮合。

优选的是，所述的一种机器人中空手腕结构中，所述第二驱动机构包括第二电机、第二传动组件和第六齿轮，所述第二齿轮和所述第六齿轮均为准双曲面齿轮，所述第六齿轮竖直设置在所述第二齿轮下方并与其啮合，并通过所述第二传动组件与所述第二电机传动连接。

优选的是，所述的一种机器人中空手腕结构中，所述第二传动组件包括第二主动齿轮、第二从动齿轮、第二传动杆和连接轴，所述第二主动齿轮同轴套设在所述第二电机的转轴上，所述第二传动杆和所述连接轴均沿前后方向设置，并均与所述第一壳体转动连接，所述第六齿轮和所述第二从动齿轮分别套设在所述第二传动杆的前端和所述连接轴的后端，所述第二从动齿轮与所述第二主动齿轮啮合，所述第二传动杆的后端和所述连接轴的前端转动连接。

优选的是，所述的一种机器人中空手腕结构中，所述第二电机设置在所述第一电机后侧。

优选的是，所述的一种机器人中空手腕结构中，所述第二传动杆的后端和所述连接轴的前端分别同轴套设有第七齿轮和第八齿轮，所述第七齿轮和所述第八齿轮啮合。

本实用新型的机器人中空手腕结构同时满足焊接机器人和通用六轴机器人的使用工况；手腕运动姿态灵活、空间狭小的应用场景优势突出，大中空手腕干涉空间小；外设线缆布局灵活，对机器人运动范围的影响小，进而增大了机器人的工作空间；采用了齿轮传动，相对于减速机，提高了刚度。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型所述的中空手腕结构的结构示意图；

图2为本实用新型所述的中空手腕结构的俯视图；

图3为图2中A-A向的剖视图；

图4为本实用新型所述的第一传动机构和第二传动机构的连接示意图；

图5为图2中B-B向的剖视图；

图6为本实用新型所述的中空手腕结构的侧视图；

图7为图6中C-C向的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“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，并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。

如图1-图7所示，本实用新型的实施例提供一种机器人中空手腕结构，包括手臂部和手腕部，所述手腕部可转动的设置所述手臂部的前端，所述手臂部包括第一壳体1以及均设置在所述第一壳体1内的第一驱动机构、第二驱动机构和第一传动机构，所述第一传动机构设置在所述第一壳体1的前端，且其上端向上穿过所述第一壳体1的上端，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构分别与所述第一传动机构传动连接，所述手腕部包括第二壳体2以及均设置在所述第二壳体2内的第二传动机构和输出轴3，所述输出轴3水平设置，且其一端穿过所述第二壳体2并延伸至所述第二壳体2外，其另一端与所述第二传动机构传动连接，所述第二传动机构的下端穿过所述第二壳体2的下端并与所述第一传动机构的上端传动连接，所述第一驱动机构工作时，通过所述第二传动机构和所述第一传动机构带动所述第二壳体2沿竖直方向转动，所述第二驱动机构工作时，通过所述第二传动机构和所述第一传动机构带动所述输出轴3沿其轴线转动。

该实施例中，第一驱动机构工作时，通过第二传动机构和第一传动机构带动第一壳体1沿竖直方向转动，第二驱动机构工作时，通过第二传动机构和第一传动机构带动输出轴3沿其轴线转动，这样就可以分别通过启动第一驱动机构和第二驱动机构，实现手腕部与手臂部之间的转动和手腕部沿水平方向输出转动。

优选地，作为本实用新型另外一个实施例，所述第一传动机构包括第一齿轮4、第二齿轮5、第一轴承6、第一圆筒8和第二圆筒9，所述第一圆筒8竖直设置，所述第一齿轮4通过所述第一轴承6可转动的同轴套设在所述第一圆筒8上，所述第二齿轮5设置在所述第一齿轮4下方并同轴套设在所述第一圆筒8上，所述第一齿轮4和所述第二齿轮5分别与所述第一驱动机构和第二驱动机构传动连接，所述第二圆筒9同轴设置在所述第一齿轮4的上端，所述第一壳体1的上端设有第一缺口，所述第二壳体2的下端设有与所述第一缺口对应的第二缺口，所述第二圆筒9的上端向上穿过所述第一缺口并与所述第二缺口的内壁连接；

所述第二传动机构包括第三齿轮10、连接单元和连接组件，所述第三齿轮10水平设置在所述第二缺口上方，所述第一圆筒8的上端向上依次穿过所述第一缺口和第二缺口并与所述第三齿轮10的下端同轴连接。

该实施例中，第一驱动机构工作时，通过第二传动机构和所述第一传动机构带动所述第二壳体2沿竖直方向转动，具体的，如图3-图4所示，第一驱动机构工作时，带动第一齿轮4转动，由于第二齿轮5通过第二轴承与第一圆筒8转动连接，所以第一齿轮4转动的时候，第二齿轮5保持静止；第一齿轮4转动的同时带动第二圆筒9同步转动，第二圆通9带动第二壳体同步转动，实现第二壳体2沿竖直方向转动，即实现手腕部和手臂部之间的相互转动；

第二驱动机构工作时，通过第二传动机构和第一传动机构带动输出轴3沿其轴线转动，具体的，如图4-图5所示，第二驱动机构工作时，带动第二齿轮5转动，由于第二齿轮5通过第二轴承与第一圆筒8转动连接，所以第二齿轮5转动的时候，第一齿轮4保持静止，第三齿轮10通过第一圆筒8与第二齿轮5固定连接，所以第二齿轮5转动的同时第三齿轮10随之同步转动，此时第三齿轮10转动带动连接单元转动。如图3-图5所示，连接单元包括法兰盘11和第四齿轮12，法兰盘11竖直设置，其一端同轴设有一套筒7，法兰盘11及套筒7均与第二壳体2转动连接，输出轴3的另一端同轴依次穿过法兰盘11和套筒7并与二者固定连接，第三齿轮10和第四齿轮12为锥齿轮，第四齿轮12同轴套设在套筒7上并与第三齿轮10啮合，所以在第三齿轮10转动时，输出轴3输出转动。

优选地，作为本实用新型另外一个实施例，所述第一齿轮4的上端同轴设有第二轴承13，所述第二轴承13的外圈与所述第一壳体1连接，所述第二圆筒9的下端向下伸入所述第二轴承13中并与其内圈连接。

该实施例中，如图4所示，通过第二轴承13实现第二圆筒9以及第一齿轮4与第一壳体1的转动连接，使得第二圆筒9以及第一齿轮4在转动过程中更加稳定。

优选地，作为本实用新型另外一个实施例，所述第一驱动机构包括第一电机14和第一传动组件，所述第一电机14通过所述第一传动组件与所述第一齿轮4传动连接；作为其中一种实施方式，如图3所示，所述第一传动组件包括第一主动齿轮16、第一从动齿轮17和多个水平设置的传动齿轮18，多个所述传动齿轮18分别通过竖直设置的转动轴与所述第一壳体1转动连接，多个所述传动齿轮18由前向后并列设置，且任意相邻的两个所述传动齿轮18啮合，位于最前侧的所述传动齿轮18与所述第一齿轮4啮合，所述第一从动齿轮17同轴套设在位于最后侧的所述传动齿轮18所在的所述转动轴上，所述第一主动齿轮16同轴套设在所述第一电机14的转轴上，所述第一从动齿轮17与所述第一主动齿轮16啮合。

该实施例中，第一电机14带动第一传动组件转动，如图3所示，本实施例中传动齿轮18设置为三个，传动齿轮18均采用直齿轮，三个传动齿轮18由前向后并列设置，并分别通过竖直设置的转动轴可转动的固定在第一壳体1内，其中位于中间的传动齿轮18与另外两个传动齿轮18均啮合，位于最前侧的传动齿轮18与第一齿轮4啮合，第一从动齿轮17同轴套设在位于最后侧的传动齿轮18所在的转动轴上，通过第一从动齿轮17和第一主动齿轮16啮合，在第一电机14工作的时候，通过第一从动齿轮17和第一主动齿轮16带动位于最后侧的传动齿轮18转动，从而带动三个传动齿轮18一起转动，再通过与位于最前侧的传动齿轮18带动第一齿轮4转动。

优选地，作为本实用新型另外一个实施例，所述第二驱动机构包括第二电机19、第二传动组件和第六齿轮20，第二齿轮5和所述第六齿轮20均为准双曲面齿轮，第六齿轮20竖直设置在第二齿轮5下方并与其啮合，并通过第二传动组件与第二电机19传动连接。

该实施例中，如图3所示，第二电机19带动第二传动组件转动，作为一种具体实施方式，第二传动组件包括第二主动齿轮21、第二从动齿轮22、第二传动杆23和连接轴24，第二主动齿轮21同轴套设在第二电机19的转轴上，第二传动杆23和连接轴24均沿前后方向设置，并均与第一壳体1转动连接，第六齿轮20和第二从动齿轮22分别套设在第二传动杆23的前端和连接轴24的后端，第二从动齿轮22与第二主动齿轮21啮合，第二传动杆23的后端和连接轴24的前端转动连接。第二传动杆23的后端和连接轴24的前端分别同轴套设有第七齿轮和第八齿轮，第七齿轮和第八齿轮啮合。

优选地，作为本实用新型另外一个实施例，第二电机19设置在第一电机14后侧。

该实施例中，如图7所示，第二电机19设置在第一电机14后侧，可以充分利用第一壳体1的空间，从而减少第一壳体1的大小。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (10)

1.一种机器人中空手腕结构，包括手臂部和手腕部，所述手腕部可转动的设置所述手臂部的前端，其特征在于，所述手臂部包括第一壳体(1)以及均设置在所述第一壳体(1)内的第一驱动机构、第二驱动机构和第一传动机构，所述第一传动机构设置在所述第一壳体(1)的前端，且其上端向上穿过所述第一壳体(1)的上端，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构分别与所述第一传动机构传动连接，所述手腕部包括第二壳体(2)以及均设置在所述第二壳体(2)内的第二传动机构和输出轴(3)，所述输出轴(3)水平设置，且其一端穿过所述第二壳体(2)并延伸至所述第二壳体(2)外，其另一端与所述第二传动机构传动连接，所述第二传动机构的下端穿过所述第二壳体(2)的下端并与所述第一传动机构的上端传动连接，所述第一驱动机构工作时，通过所述第二传动机构和所述第一传动机构带动所述第二壳体(2)沿竖直方向转动，所述第二驱动机构工作时，通过所述第二传动机构和所述第一传动机构带动所述输出轴(3)沿其轴线转动。

2.如权利要求1所述的一种机器人中空手腕结构，其特征在于，所述第一传动机构包括第一齿轮(4)、第二齿轮(5)、第一轴承(6)、第一圆筒(8)和第二圆筒(9)，所述第一圆筒(8)竖直设置，所述第一齿轮(4)通过所述第一轴承(6)可转动的同轴套设在所述第一圆筒(8)上，所述第二齿轮(5)设置在所述第一齿轮(4)下方并同轴套设在所述第一圆筒(8)上，所述第一齿轮(4)和所述第二齿轮(5)分别与所述第一驱动机构和第二驱动机构传动连接，所述第二圆筒(9)同轴设置在所述第一齿轮(4)的上端，所述第一壳体(1)的上端设有第一缺口，所述第二壳体(2)的下端设有与所述第一缺口对应的第二缺口，所述第二圆筒(9)的上端向上穿过所述第一缺口并与所述第二缺口的内壁连接；

所述第二传动机构包括第三齿轮(10)、连接单元和连接组件，所述第三齿轮(10)水平设置在所述第二缺口上方，所述第一圆筒(8)的上端向上依次穿过所述第一缺口和第二缺口并与所述第三齿轮(10)的下端同轴连接。

3.如权利要求2所述的一种机器人中空手腕结构，其特征在于，所述连接单元包括法兰盘(11)和第四齿轮(12)，所述法兰盘(11)竖直设置，其一端同轴设有一套筒(7)，所述法兰盘(11)及所述套筒(7)均与所述第二壳体(2)转动连接，所述输出轴(3)的另一端同轴依次穿过所述法兰盘(11)和所述套筒(7)并与二者固定连接，所述第三齿轮(10)和所述第四齿轮(12)为锥齿轮，所述第四齿轮(12)同轴套设在所述套筒(7)上并与所述第三齿轮(10)啮合。

4.如权利要求2所述的一种机器人中空手腕结构，其特征在于，所述第一齿轮(4)的上端同轴设有第二轴承(13)，所述第二轴承(13)的外圈与所述第一壳体(1)连接，所述第二圆筒(9)的下端向下伸入所述第二轴承(13)中并与其内圈连接。

5.如权利要求2-4任一项所述的一种机器人中空手腕结构，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一电机(14)和第一传动组件，所述第一电机(14)通过所述第一传动组件与所述第一齿轮(4)传动连接。

6.如权利要求5所述的一种机器人中空手腕结构，其特征在于，所述第一传动组件包括第一主动齿轮(16)、第一从动齿轮(17)和多个水平设置的传动齿轮(18)，多个所述传动齿轮(18)分别通过竖直设置的转动轴与所述第一壳体(1)转动连接，多个所述传动齿轮(18)由前向后并列设置，且任意相邻的两个所述传动齿轮(18)啮合，位于最前侧的所述传动齿轮(18)与所述第一齿轮(4)啮合，所述第一从动齿轮(17)同轴套设在位于最后侧的所述传动齿轮(18)所在的所述转动轴上，所述第一主动齿轮(16)同轴套设在所述第一电机(14)的转轴上，所述第一从动齿轮(17)与所述第一主动齿轮(16)啮合。

7.如权利要求6所述的一种机器人中空手腕结构，其特征在于，所述第二驱动机构包括第二电机(19)、第二传动组件和第六齿轮(20)，所述第二齿轮(5)和所述第六齿轮(20)均为准双曲面齿轮，所述第六齿轮(20)竖直设置在所述第二齿轮(5)下方并与其啮合，并通过所述第二传动组件与所述第二电机(19)传动连接。

8.如权利要求7所述的一种机器人中空手腕结构，其特征在于，所述第二传动组件包括第二主动齿轮(21)、第二从动齿轮(22)、第二传动杆(23)和连接轴(24)，所述第二主动齿轮(21)同轴套设在所述第二电机(19)的转轴上，所述第二传动杆(23)和所述连接轴(24)均沿前后方向设置，并均与所述第一壳体(1)转动连接，所述第六齿轮(20)和所述第二从动齿轮(22)分别套设在所述第二传动杆(23)的前端和所述连接轴(24)的后端，所述第二从动齿轮(22)与所述第二主动齿轮(21)啮合，所述第二传动杆(23)的后端和所述连接轴(24)的前端转动连接。

9.如权利要求8所述的一种机器人中空手腕结构，其特征在于，所述第二电机(19)设置在所述第一电机(14)后侧。

10.如权利要求8所述的一种机器人中空手腕结构，其特征在于，所述第二传动杆(23)的后端和所述连接轴(24)的前端分别同轴套设有第七齿轮和第八齿轮，所述第七齿轮和所述第八齿轮啮合。

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