一種具有內置傳動軸的機器人手腕的製作方法

2023-10-18 14:30:59 1

本實用新型涉及工業機器人領域，尤其是一種具有內置傳動軸的機器人手腕。

背景技術：

業機器人手腕需要有手腕迴轉(R軸)、手腕擺動(B軸)和手腕迴轉(T軸)3個迴轉運動軸。為了實現迴轉運動，必須有相應的驅動電機、減速器和傳動系統。為了提高輸出轉矩和機器人承載能力，使R/B/T軸驅動電機需要有足夠的安裝空間，並減小上臂的體積和重量，大中型機器人需要將R/B/T軸驅動電機布置在上臂後端，以平衡上臂重量、降低重心，提高作業穩定性。驅動電機後置的機器人手腕，其B/T軸傳動系統需要布置在上臂內部，然後在手腕上將其轉換為成B軸擺動和T軸迴轉運動。因此，其傳動系統結構通常較複雜，安裝調試和維修十分困難。

技術實現要素：

本實用新型的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種具有內置傳動軸的機器人手腕，不僅可滿足驅動電機後置機器人的B/T軸傳動要求，而且在安裝調試和維修時無需分離諧波減速器及傳動系統部件，故可提高傳動精度、延長使用壽命；同時，其結構簡單，生產製造和裝配、維修非常容易。

本實用新型解決現有技術問題所採用的技術方案：一種具有內置傳動軸的機器人手腕，包括：連接體，所述連接體為中空結構，其前端用來連接擺動體，後端用來連接機器人上臂；

內置式B/T傳動軸組件，設於所述連接體的中空內腔中，包括外套和設在所述外套內的B軸連接套、內套、B軸傘齒輪、B輸入軸、T輸入軸和T軸傘齒輪，所述內套的後端通過所述B軸連接套與所述B輸入軸連接，所述內套的前端通過鎖緊螺母、鍵與所述B軸傘齒輪連接，所述內套、B軸連接套、B軸傘齒輪通過支承軸承與所述外套配合後可以在所述外套中旋轉，所述T軸傘齒輪通過支承軸承與所述內套配合併可以在所述內套中旋轉，所述T軸傘齒輪通過鍵、固定螺釘與所述T輸入軸連接；

B軸減速組件，所述B軸減速組件是實現B軸減速的組合部件，設於所述連接體的前端一側，包括B軸諧波減速器，所述B軸諧波減速器包括B軸輸入傘齒輪、B軸諧波減速器輸入軸和B軸諧波減速器輸出軸，所述B軸諧波減速器輸出軸與所述擺動體連接，所述B軸輸入傘齒輪設在所述B軸諧波減速器輸入軸，所述輸入傘齒輪與所述B軸傘齒輪嚙合；

T軸減速與輸出組件，所述T軸減速與輸出組件是用來實現T軸減速和安裝作業工具的組合部件，設於所述擺動體的前端，包括T軸諧波減速器、工具安裝法蘭和密封外套，所述T軸諧波減速器、工具安裝法蘭均設在所述密封外套內，所述T軸諧波減速器包括T軸輸入傘齒輪、T軸諧波減速器輸入軸和T軸諧波減速器輸出軸，所述T軸輸入傘齒輪設在所述T軸諧波減速器輸入軸上，所述工具安裝法蘭與所述T軸諧波減速器輸出軸連接；

T軸中間傳動組件，所述T軸中間傳動組件是用來連接內置式B/T傳動軸組件和T軸減速與輸出組件的組合部件，設於所述連接體的前端的另一側，包括兩組結構完全相同的第一過渡軸部件和第二過渡軸部件，所述第一過渡軸部件設於所述連接體的前端，所述第二過渡軸部件設於所述擺動體的前端，所述第一過渡軸部件與所述第二過渡軸部件通過同步皮帶連接，所述第一過渡軸部件包括第一過渡軸傘齒輪、第一過渡軸支承座和第一過渡軸中間傳動軸，所述第一過渡軸傘齒輪通過鍵、螺釘、墊固定在所述第一過渡軸中間傳動軸上，所述第一過渡軸傘齒輪與所述T軸傘齒輪嚙合，所述第二過渡軸部件包括第二過渡軸傘齒輪、第二過渡軸支承座和第二過渡軸中間傳動軸，所述第二過渡軸傘齒輪通過鍵、螺釘、墊固定在所述第二過渡軸中間傳動軸上，所述第二過渡軸傘齒輪與所述T軸輸入傘齒輪嚙合。

進一步地，所述擺動體為U型箱體，包括帶固定臂的箱體和固定在箱體上的輔助臂，所述擺動體可旋轉地連接在所述連接體上。

進一步地，所述固定臂與所述B軸諧波減速器輸出軸連接，所述輔助臂上設有輔助支承軸承，所述輔助支承軸承通過鎖緊螺母固定在所述連接體上。

進一步地，所述輔助臂為雙聯端蓋結構，前端蓋內側通過連接螺釘和所述擺動體連成一體，後端蓋設有輔助支承軸承，它可通過壓圈、連接螺釘固定輔助支承軸承的外圈。進一步地，所述B軸傘齒輪和所述B軸輸入傘齒輪模數相同但直徑可以不同，改變傘齒輪的直徑可調整B軸諧波減速器和B/T傳動軸組件的相對位置。

進一步地，所述T軸傘齒輪和設在所述T軸中間傳動組件過渡軸部件上的傘齒輪模數相同但直徑可以不同，改變傘齒輪的直徑可調整T軸中間傳動組件和B/T傳動軸組件的相對位置。

進一步地，所述B軸諧波減速器與所述B軸諧波減速器輸入軸、所述B軸諧波減速器輸出軸分別通過可同時承受徑向和軸向載荷的交叉滾子軸承連接。

進一步地，所述T軸諧波減速器與所述T軸諧波減速器輸入軸、所述T軸諧波減速器輸出軸分別通過可同時承受徑向和軸向載荷的交叉滾子軸承連接。

進一步地，所述工具安裝法蘭通過連接螺釘和所述T軸諧波減速器輸出軸連成一體。

進一步地，所述密封外套固定在所述擺動體上，作為所述T軸諧波減速器和工具安裝法蘭的保護外殼。

實用新型的有益效果在於：本實用新型將手腕的全部零件設計成4個獨立的、可直接裝拆的整體單元，裝配或維修時無需進行任何調整。與通常的機器人手腕比較，不僅解決了諧波減速器及傳動系統部件的分離、安裝、維修等問題，而且在裝配或維修時無需進行任何調整，故可確保傳動精度、延長使用壽命；同時，又大幅度減少了機械零部件數量；其結構簡單，生產製造和裝配、維修非常容易。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖中：1、連接體，2、外套，2.1、B軸連接套，2.2、B軸內套，2.3、B軸傘齒輪，3、B軸輸入軸，4、T軸輸入軸，4.1、T軸傘齒輪，5、第一過渡軸部件，5.1、第一過渡軸傘齒輪，5.2、第一過渡軸支承座，5.3、第一過渡軸中間傳動軸，6、輔助臂，6.1、輔助支承軸承，7、同步皮帶，8、第二過渡軸部件，8.1、第二過渡軸傘齒輪，8.2、第二過渡軸支承座，8.3、第二過渡軸中間傳動軸，9、T軸諧波減速器，9.1、T軸輸入傘齒輪，9.2、T軸諧波減速器輸入軸，9.3、T軸諧波減速器輸出軸，10、工具安裝法蘭，11、密封外套，12、擺動體，13、B軸諧波減速器，13.1、B軸輸入傘齒輪，13.2、B軸諧波減速器輸入軸，13.3、B軸諧波減速器輸出軸。

具體實施方式

現在結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。

如圖1所示的一種具有內置傳動軸的機器人手腕，包括：連接體1，所述連接體1為中空結構，其前端用來連接擺動體12，後端用來連接機器人上臂；

內置式B/T傳動軸組件，設於所述連接體1的中空內腔中，包括外套2和設在所述外套2內的B軸連接套2.1、內套2.2、B軸傘齒輪2.3、B輸入軸3、T輸入軸4和T軸傘齒輪4.1，所述內套2.2的後端通過所述B軸連接套2.1與所述B輸入軸3連接，所述內套2.2的前端與所述B軸傘齒輪2.3連接，所述內套2.2、B軸連接套2.1、B軸傘齒輪2.3與所述外套2配合併可在所述外套2中旋轉，所述T軸傘齒輪4.1與所述內套2.2配合併可在所述內套2.2中旋轉，所述T軸傘齒輪4.1與所述T輸入軸4連接；

B軸減速組件，設於所述連接體1的前端一側，包括B軸諧波減速器13，所述B軸諧波減速器13包括B軸輸入傘齒輪13.1、B軸諧波減速器輸入軸13.2和B軸諧波減速器輸出軸13.3，所述B軸諧波減速器輸出軸13.3與所述擺動體12連接，所述B軸輸入傘齒輪13.1通過連接鍵、中心螺釘、墊固定在所述B軸諧波減速器輸入軸13.2上，所述的B軸諧波減速器13與所述B軸諧波減速器輸入軸13.2、所述B軸諧波減速器輸出軸13.3分別通過可同時承受徑向和軸向載荷的交叉滾子軸承連接，所述輸入傘齒輪13.1與所述B軸傘齒輪2.3嚙合；

T軸減速與輸出組件，設於所述擺動體12的前端，包括T軸諧波減速器9、工具安裝法蘭10和密封外套11，所述T軸諧波減速器9、工具安裝法蘭10均設在所述密封外套11內，所述T軸諧波減速器9包括T軸輸入傘齒輪9.1、T軸諧波減速器輸入軸9.2和T軸諧波減速器輸出軸9.3，所述T軸輸入傘齒輪9.1設在所述T軸諧波減速器輸入軸9.2上，所述工具安裝法蘭10與所述T軸諧波減速器輸出軸9.3連接，所述的T軸諧波減速器9與所述T軸諧波減速器輸入軸9.2、所述T軸諧波減速器輸出軸9.3分別通過可同時承受徑向和軸向載荷的交叉滾子軸承連接，所述工具安裝法蘭10通過連接螺釘和所述T軸諧波減速器輸出軸9.3連成一體，所述密封外套11固定在所述擺動體12上，作為所述T軸諧波減速器9和工具安裝法蘭10的保護外殼；

T軸中間傳動組件，設於所述連接體1的前端的另一側，包括兩組結構完全相同的第一過渡軸部件5和第二過渡軸部件8，所述第一過渡軸部件5設於所述連接體1的前端，所述第二過渡軸部件8設於所述擺動體12的前端，所述第一過渡軸部件5與所述第二過渡軸部件8通過同步皮帶7連接，所述第一過渡軸部件5包括第一過渡軸傘齒輪5.1、第一過渡軸支承座5.2和第一過渡軸中間傳動軸5.3，所述第一過渡軸傘齒輪5.1固定在所述第一過渡軸中間傳動軸5.3上，所述第一過渡軸傘齒輪5.1與所述T軸傘齒輪4.1嚙合，所述第二過渡軸部件8包括第二過渡軸傘齒輪8.1、第二過渡軸支承座8.2和第二過渡軸中間傳動軸8.3，所述第二過渡軸傘齒輪8.1固定在所述第二過渡軸中間傳動軸8.3上，所述第二過渡軸傘齒輪8.1與所述T軸輸入傘齒輪9.1嚙合。

所述擺動體12為U型箱體，包括帶固定臂的箱體和固定在箱體上的輔助臂6，所述擺動體12可旋轉地連接在所述連接體1上。所述固定臂與所述B軸諧波減速器輸出軸13.3連接，所述輔助臂6上設有輔助支承軸承6.1，所述輔助支承軸承6.1通過鎖緊螺母固定在所述連接體1上。所述輔助臂6為雙聯端蓋結構，前端蓋內側通過連接螺釘和所述擺動體12連成一體，後端蓋設有輔助支承軸承6.1，後端蓋通過壓圈、連接螺釘固定在所述輔助支承軸承6.1上。

本實用新型的工作原理如下：手腕需要進行B軸擺動時，B軸伺服驅動電機帶動B輸入軸2.1旋轉，然後通過內置B/T傳動軸組件的內套2.2將動力傳遞到B軸傘齒輪2.3上，經過與B軸傘齒輪2.3嚙合的B軸輸入傘齒輪13.1變換轉向後，帶動B軸諧波減速器輸入軸13.2旋轉，B軸諧波減速器13減速後，B軸諧波減速器輸出軸13.3可直接帶動擺動體12完成手腕擺動動作；當手腕需要進行T軸旋轉時，T軸伺服驅動電機帶動內置B/T傳動軸組件的內套2.2中的T輸入軸4旋轉，然後通過T軸傘齒輪4.1變換轉向，進而再通過與T軸傘齒輪4.1嚙合的第一過渡軸傘齒輪5.1變換轉向後，帶動第一過渡軸中間傳動軸5.3旋轉，進而通過同步皮帶7帶動第二過渡軸部件8的第二過渡軸中間傳動軸8.3旋轉，最終通過第二過渡軸傘齒輪8.1和與第二過渡軸傘齒輪8.1嚙合的T軸輸入傘齒輪9.1變換轉向，帶動擺動體上的T軸諧波減速器輸入軸9.2旋轉，T軸諧波減速器9減速後，因T軸諧波減速器輸出軸9.3與工具安裝法蘭10連接成一體，故可帶動工具安裝法蘭10以及固定在工具安裝法蘭10上的作業工具完成手腕迴轉動作。

本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護範圍內。