CN218659162U - 一种机器人前端传动机构的机械臂组合结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种机器人前端传动机构的机械臂组合结构，包括中空结构的第四轴主体结构以及安装在第四轴主体结构前端的回转支承，所述回转支撑的内圈固定连接第四轴主体结构，所述回转支承的外圈固定连接第五轴结构，所述内圈设置有内齿与安装在第五轴结构内的第四轴驱动机构输出轴连接的行星齿轮进行啮合传动。本实用新型通过将第四轴的驱动机构安装在第五轴结构内且靠近第四轴主体结构前端，结合回转支承的工作方式，第四轴的驱动机构驱使输出轴上的行星齿轮与内齿啮合传动从而实现传动过程，传动方式简单，其结构强度更好、能支持载荷和扭矩更大、传动效率更高，解决了外部单独布线与其他物件干涉损坏的现象，使得管线安装方便，更加安全。

Description

一种机器人前端传动机构的机械臂组合结构

技术领域

本实用新型属于工业机器人技术领域，具体涉及了一种机器人前端传动机构的机械臂组合结构。

背景技术

随着工业自动化机器人的迅速发展和普及应用，机器人各轴传动机构的设计直接影响到机器人的传动效率、承受载荷以及管线铺设等方面。

通过搜阅相关技术文献和实际现场参观，现有技术中多数工业机器人驱动第四轴转动的驱动机构远离于第四轴并安装于第三轴本体外侧来驱动第四轴本体转动，致使传动力臂长、传动力矩大，降低了机器人第四轴的载荷能力，为了增加载荷能力需要选用较大功率的驱动电机。同时，部分驱动机构采用谐波减速器或RV减速器并行于伺服电机安装于第三轴内腔，又由于谐波减速器或RV减速器中空通孔设计有限无法穿过除伺服电机之外的应用管线，如：水管、机器人末端设备所用的通信线缆、电源线缆，需单独将应用管线从机器人本体外部布线容易与其他物件发生刮蹭、干涉，给生产带来较大的风险。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种机器人前端传动机构的机械臂组合结构，包括：

第四轴主体结构，所述第四轴主体结构为中空结构；

回转支承，所述回转支承包括内圈和外圈，所述内圈转动安装在所述外圈的内侧，所述内圈与所述第四轴主体结构的前端固定连接，所述外圈与第五轴结构连接在一起，且所述内圈的内孔孔壁上设置有内齿；

驱动电机和行星减速器，安装在所述第五轴结构内，且所述驱动电机连接所述行星减速器；

行星齿轮，所述行星齿轮与所述行星减速器的输出轴连接，且所述行星齿轮位于所述内圈内，并与所述内圈啮合传动。

在本实用新型的一个实施例中，还包括法兰盘，所述法兰盘为圆盘结构，且所述法兰盘与所述第五轴结构固定连接，并位于所述内圈内。

在本实用新型的一个实施例中，所述法兰盘上设置有偏心安装部，且所述偏心安装部位于所述法兰盘上偏离圆心的一侧上，且所述行星齿轮位于所述偏心安装部内。

在本实用新型的一个实施例中，所述法兰盘上还设置有一线缆通孔，所述线缆通孔位于所述法兰盘偏离圆心的另一侧。

在本实用新型的一个实施例中，所述第五轴结构包括两个安装板，两个所述安装板的一端与所述外圈固定连接，且所述驱动电机和所述行星减速器固定安装在两个所述安装板之间。

在本实用新型的一个实施例中，所述安装板内设置有冷却水通道，且在所述安装板远离所述外圈的一端上设置有冷却水入口和冷却水出口。

在本实用新型的一个实施例中，所述法兰盘和所述回转支承轴线位于同一直线上。

在本实用新型的一个实施例中，所述输出轴、所述第一齿轮和所述偏心安装部的轴线位于同一直线上。

在本实用新型的一个实施例中，所述第四轴主体结构的尾部通过第三轴本体与第三轴结构转动连接，所述第四轴主体结构与所述第三轴本体之间通过螺栓固定安装在一起。

在本实用新型的一个实施例中，所述第四轴主体结构的尾部还设置有通孔，所述通孔与第四轴主体结构内部的空腔连通。

本实用新型提出一种机器人前端传动机构的机械臂组合结构，使用体积较小的行星减速器代替谐波减速器或RV减速器，以及伺服电机直接连接行星减速器安装于第五轴结构内，第五轴结构固定连接回转支承的外圈，第四轴主体结构前端固定连接回转支承的内圈，通过伺服电机直连行星减速器驱使行星齿轮与回转支承的内圈啮合传动，结合回转支承的工作方式从而实现传动过程。由于第四轴的传动结构位于第四轴本体前端且直接传动，传动结构简单，与现有技术相比，在同样的末端输出力矩情况下降低了对驱动电机、减速器的要求，节省了成本，解决了长距离大臂传动带来的力矩大问题，降低了减速器的承力，使得机器人的承重载荷能力也相应提高，机器人本体的体积也相应减少。

本实用新型通过中空结构的第四轴主体结构及与第五轴结构固定连接的法兰盘设置的线缆通孔并位于回转支承内圈内，为机器人应用管线实现内走线提供了足够的穿线空间，使得应用管线从第四轴尾部的通孔穿入内腔内，再穿过法兰盘的线缆通孔到达第五轴结构内，直至穿过机器人第六轴中空结构连接机器人末端设备，解决了外部单独布线与其他物件发生刮蹭、干涉损坏的现象，使得管线安装方便，更加安全。

本实用新型提供一种机器人前端传动机构的机械臂组合结构，通过在第五轴的安装板内设置冷却水通道，将冷却水流经安装板内的冷却水通道，从而实现对驱动电机、行星减速器以及第五轴结构的散热冷却作用，延长设备的使用寿命和保障机器人的正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型于一实施例中机器人前端传动机构的机械臂组合结构的结构示意图。

图2为本实用新型于一实施例中第四轴结构的爆炸结构示意图。

图3为本实用新型于一实施例中法兰盘与回转支承的结构示意图。

图4为本实用新型于另一实施例中法兰盘与回转支承的爆炸结构示意图。

图5为本实用新型于一实施例中安装板的结构示意图。

标号说明：

第四轴主体结构11；回转支承12；驱动电机13；行星减速器1301；行星齿轮14；第五轴结构20；内圈121；外圈122；第一螺纹孔111；通孔123；内孔1211；内齿1212；法兰盘15；偏心安装部151；线缆通孔152；第三轴本体101；输出轴131；连接孔1221；通孔1101；安装板21；冷却水入口211；冷却水出口212；

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种机器人前端传动机构的机械臂组合结构，具体的，请参阅图1至图5所示，所述第四轴结构包括第四轴主体结构11、回转支承12、驱动电机13、行星减速器1301和行星齿轮14，所述回转支承12的一侧与所述第四轴主体结构11的前端固定连接，另一侧与第五轴结构20连接，所述驱动电机13和所述行星减速器1301安装在所述第五轴结构20内，且所述驱动电机13连接所述行星减速器1301，通过驱动电机13直接连接行星减速器1301驱使行星齿轮14与回转支承12的内圈121啮合传动从而驱使第五轴结构转动。

具体的，请参阅图1至图4所示，在本实施例中，所述第四轴主体结构11为中空结构，例如所述第四轴主体结构11为中空的管状结构，所述回转支承12安装在所述第四轴主体结构11前端的端部上，所述回转支承12包括内圈121和外圈122，所述内圈121转动安装在所述外圈122内，且所述内圈121与所述第四轴主体结构11固定连接，例如所述第四轴主体结构11前端的端面沿其周向均匀设置有多个第一螺纹孔111，且所述内圈121靠近周面上对应设置有多个通孔123，并且通过螺栓穿过所述通孔123并和所述第一螺纹孔111螺纹连接，以将所述回转支承12与所述第四轴主体结构11固定连接在一起。

在实施例中，所述驱动电机13的电机轴与所述行星减速器1301传动连接，所述行星齿轮14与所述输出轴131之间用过键连接传动，以驱动所述行星齿轮14，且第四轴结构的驱动电机13直接连接行星减速器1301并均安装在第五轴结构20内，且位于第四轴主体结构11前端，行星减速器1301的输出轴131连接行星齿轮14，又所述内圈121的内孔1211的孔壁上设置有内齿1212，所述行星齿轮14安装在所述行星减速器1301的输出轴上，并位于所述内圈121内，以和所述内齿1212啮合，由于回转支承12的内圈121通过螺栓穿过内圈上的通孔123与第四轴主体结构11前端上的第一螺纹孔111固定连接；所述外圈122上沿周向设置有多个连接孔1221，通过紧固螺栓穿过所述连接孔1221以便于将所述外圈122与第五轴结构20固定连接，所述驱动电机13直接驱动行星减速器1301输出轴131上的行星齿轮14转动，进而传动到回转支承12的内圈121，回转支承内圈固定其支撑作用，外圈旋转，而本实施例中内圈121固定在第四轴主体结构11的前端，其外圈122固定连接第五轴结构20，进而实现了传动过程。

需要说明的是，请参阅图1至图4所示，由于所述内圈121类似于内齿轮，当所述行星齿轮14在其内圈121内部与所述内圈121进行啮合传动时，所述行星齿轮14位于所述内圈121的偏心位置上，而在本实施例中，由于在所述法兰盘15上设置的偏心安装部152，使得所述驱动电机13的输出轴131也处于偏心状态，且所述法兰盘15、所述回转支承12的轴线位于同一直线上，且所述输出轴131、所述行星齿轮14和所述偏心安装部151的轴线位于同一直线上，从而在输出轴131上安装行星齿轮14后，所述行星齿轮14能够准确且稳定与所述内圈121进行啮合传动，从而保证了其传动过程的性能稳定，转动角度自由旋转。

通过第四轴的传动结构安装于第五轴结构内并位于第四轴前端，传动结构简单，解决了现有技术中第四轴驱动机构远离于第四轴并安装在第三轴本体外侧带来的长距离大臂传动带来力矩大、载荷能力小的问题，使其在同样的末端输出力矩的情况下降低了对驱动电机、减速器的参数要求，机器人承重载荷能力也相应提高，无需选用较大功率的驱动电机，节省了成本。本实施例中，通过回转支承的内、外圈结构实现了第四轴主体结构和第五轴结构之间的装配连接，装配简单，同时又能承受第五轴结构的轴向力、径向力、倾翻力，增加其可靠性连接。由于传统的第四轴将RV减速机安装在第三轴外侧或第三轴内，再通过长传动轴进行传动，使得传动的第四轴存在传动效率低下，且长传动轴的载荷和扭矩均会受到限制，为了克服现有技术中传动机构的不足，就需要增大驱动电机、减速器的参数配置，额外增加选购成本。通过第四轴驱动机构安装于第四轴本体前端，由于驱动电机、行星减速器安装于第四轴本体前端内腔或安装于第五轴结构内位于第四轴本体前端，此传动结构方式简单与现有部分技术相比，解决了大臂传动带来的力矩大问题，在同样的末端输出力矩情况下降低了对驱动电机、减速器的参数要求。

请参阅图1至图4所示，在实施例中，所述内圈121内还安装有法兰盘15，所述法兰盘15设置为圆盘结构，且所述法兰盘15与所述第五轴结构20固定连接，以使得所述法兰盘15可以随着第五轴结构20同步转动。

在本实施例中，所述法兰盘15设置有偏心安装部151，且位于所述法兰盘15偏离圆心的一侧上，以用于容纳行星齿轮14，便于所述行星减速器1301通过行星齿轮14进行传动。

在实施例中，所述法兰盘15上还设置有一线缆通孔152，所述线缆通孔152位于所述法兰盘15偏离圆心的另一侧，为机器人的应用线缆实现内走线方式提供了布置空间，所述线缆通孔设置于法兰盘，其通孔直径大于可以任意定义，便于容纳除驱动电机的控制线、电源线之外的多组应用线缆穿过，避免由于线路的走向杂乱而引起的安全、设备维护复杂等问题，解决了第四轴使用中空谐波减速器或RV减速器带来的穿线空间小而在外部单独布线，致使线缆与其他物件发生刮蹭、干涉损坏的现象。同时，使得在驱动电机13和行星减速器1301随着第五轴结构20转动的过程中，线缆在线缆通孔152的作用下一起转动，从而避免线缆影响其转动过程或造成线缆的磨损。

另外，请参阅图1至图4所示，在本实施例中，所述第四轴主体结构11的尾部通过一第三轴本体101与第三轴结构转动连接，以实现第四轴结构和第三轴结构之间的装配，所述第四轴主体结构11与所述第三轴本体101之间通过螺栓固定安装在一起，该第四轴主体结构11和所述第三轴本体101均可以通过机加工直接制成，再通过紧固螺栓进行装配，使得该第四轴的加工成本小、制造装配方面对加工、设计要求简单化，减轻了机器人本体的重量，且在保证结构强度的同时，安装起来更加便捷。

还需要说明的是，请参阅图1所示，在一些实施例中，在所述第四轴主体结构11的尾部还设置有通孔1101，该通孔1101与第四轴主体结构11内部的空腔连通，使得应用管线从第四轴尾部的通孔1101穿入内腔内，再穿过法兰盘15的线缆通孔152到达第五轴结构内直至穿过机器人第六轴中空结构连接机器人末端设备，使得管线安装方便，更加安全。通过第四轴传动机构安装于第五轴结构内，在传动过程中第五轴本体结构整体转动，且在第四轴与第五轴之间设有法兰盘与第五轴同步转动，其应用管线不会产生扭力，有效保护线缆。需要说明的是，由于应用管线在第四轴内腔内且第四轴径向空间大会产生少许的扭力基本不会造成线缆损坏现象。同时，应用管线从安装在第五轴结构内的第五轴驱动电机、第六轴驱动电机形成的间隙穿过，再通过中空结构的第六轴本体，连接至机器人末端应用设备，使得机器人应用管线从第四轴内腔进入直接连接机器人末端设备，应用管线安装方便，更加安全，解决了应用管线从机器人本体外部单独走线带来的与其他物件发生刮蹭、摆动干涉等现象致使破损、损坏，给机器人的正常运行和生产带来风险。

请参阅图5所示，在本实施例中，所述第五轴结构20包括两个安装板21，两个所述安装板21的一端与所述外圈122固定连接，且所述驱动电机13和所述行星减速器1301固定安装在两个所述安装板21之间，且行星减速器1301的输出轴131朝向第四轴主体结构，所述安装板21内设置有冷却水通道，且在所述安装板21远离所述外圈122的一端上设置有冷却水入口211和冷却水出口212，通过将冷却水流经安装板21内的冷却水通道，从而实现对驱动电机13、所述行星减速器1301以及第五轴结构20的散热冷却作用，延长设备的使用寿命和保障机器人的正常运行。

本实用新型提出一种机器人前端传动机构的机械臂组合结构，使用体积较小的行星减速器代替谐波减速器或RV减速器，以及伺服电机直接连接行星减速器安装于第五轴结构内并位于第四轴结构前端，通过回转支承的内、外圈分别固定连接第四轴主体结构、第五轴结构及其工作方式，以及偏心行星齿轮与回转支承内圈进行啮合传动从而实现第四轴的传动过程。由于第四轴的传动结构位于第四轴本体前端且直接传动，传动结构简单，与现有技术相比，在同样的末端输出力矩情况下降低了对驱动电机、减速器的要求，节省了成本，解决了长距离大臂传动带来的力矩大问题，降低了减速器的承力，使得机器人的承重载荷能力也相应提高，也使机器人本体的体积也相应减少，对第三轴、第四轴制造装配方面要求简单化，相应减少了加工成本。

本实用新型提供一种机器人前端传动机构的机械臂组合结构，通过使用行星减速器体积小的特点与第五轴固定连接的法兰盘设置的线缆通孔并位于回转支承内圈内，使得应用管线从第四轴尾部的通孔穿入内腔内，再穿过法兰盘的线缆通孔到达第五轴结构内直至穿过机器人第六轴中空结构连接机器人末端设备，解决了外部单独布线与其他物件发生刮蹭、干涉损坏的现象，使得管线安装方便，更加安全。

本实用新型提供一种机器人前端传动机构的机械臂组合结构，通过在第五轴的安装板内设置冷却水通道，使得其通过将冷却水流经安装板内的冷却水通道，从而实现对驱动电机、所述行星减速器以及第五轴结构的散热冷却作用，延长设备的使用寿命和保障机器人的正常运行。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

本实用新型所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本实用新型限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本实用新型的具体实施例和本实用新型的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本实用新型的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本实用新型所述实施例的上述描述来对本实用新型进行这些修改，并且这些修改将在本实用新型的精神和范围内。

因而，尽管本实用新型在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换亦在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出实用新型的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本实用新型的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本实用新型的实质范围和精神。本实用新型并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本实用新型的最佳方式公开的具体实施例，但是本实用新型将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本实用新型的范围将只由所附的权利要求书进行确定。

Claims (10)

1.一种机器人前端传动机构的机械臂组合结构，其特征在于，包括：

第四轴主体结构，所述第四轴主体结构为中空结构；

回转支承，所述回转支承包括内圈和外圈，所述内圈转动安装在所述外圈的内侧，所述内圈与所述第四轴主体结构的前端固定连接，所述外圈与第五轴结构连接在一起，且所述内圈的内孔孔壁上设置有内齿；

驱动电机和行星减速器，安装在所述第五轴结构内，且所述驱动电机连接所述行星减速器；

行星齿轮，所述行星齿轮与所述行星减速器的输出轴连接，且所述行星齿轮位于所述内圈内，并与所述内圈啮合传动。

2.根据权利要求1所述的机器人前端传动机构的机械臂组合结构，其特征在于，还包括法兰盘，所述法兰盘为圆盘结构，且所述法兰盘与所述第五轴结构固定连接，并位于所述内圈内。

3.根据权利要求2所述的机器人前端传动机构的机械臂组合结构，其特征在于，所述法兰盘上设置有偏心安装部，且所述偏心安装部位于所述法兰盘上偏离圆心的一侧上，且所述行星齿轮位于所述偏心安装部内。

4.根据权利要求2所述的机器人前端传动机构的机械臂组合结构，其特征在于，所述法兰盘上还设置有一线缆通孔，所述线缆通孔位于所述法兰盘偏离圆心的另一侧。

5.根据权利要求1所述的机器人前端传动机构的机械臂组合结构，其特征在于，所述第五轴结构包括两个安装板，两个所述安装板的一端与所述外圈固定连接，且所述驱动电机和所述行星减速器固定安装在两个所述安装板之间。

6.根据权利要求5所述的机器人前端传动机构的机械臂组合结构，其特征在于，所述安装板内设置有冷却水通道，且在所述安装板远离所述外圈的一端上设置有冷却水入口和冷却水出口。

7.根据权利要求4所述的机器人前端传动机构的机械臂组合结构，其特征在于，所述法兰盘和所述回转支承轴线位于同一直线上。

8.根据权利要求3所述的机器人前端传动机构的机械臂组合结构，其特征在于，所述输出轴、所述行星齿轮和所述偏心安装部的轴线位于同一直线上。

9.根据权利要求1所述的机器人前端传动机构的机械臂组合结构，其特征在于，所述第四轴主体结构的尾部通过第三轴本体与第三轴结构转动连接，所述第四轴主体结构与所述第三轴本体之间通过螺栓固定安装在一起。

10.根据权利要求1所述的一种机器人前端传动机构的机械臂组合结构，其特征在于，所述第四轴主体结构的尾部还设置有通孔，所述通孔与第四轴主体结构内部的空腔连通。

Images