一种机器人手腕关节的制作方法

1.本发明涉及工业机器人技术领域，特别涉及一种机器人的手腕关节。


背景技术：

2.工业机器人是集电子、机械、计算机、控制、传感器、人工智能为一体，运用于工业领域的具有多关节机器人或者是多自由度的机器人。工业机器人用途广泛，在汽车制造、零件制造、机械加工、电气电子、食品等诸多行业中都具有较好的应用前景。机器人手腕关节是工业机器人重要的组成部分，手腕关节的灵活性和空间范围内的运动轨迹往往对工业机器人的功能和加工性能有着重要影响，现有的工业机器人因其结构设计，机器人臂末端存在死角。当机器人实施焊接作业时会出现机器人臂无法转动至焊接点的问题。同时在现有结构下伺服电机不能充分提供较高的动力传动到机器人臂末端从而影响了焊接流畅度。此外，如发明“一种工业机器人腕关节”(公开号cn204076276u)中涉及到多个减速器设于机器人关节臂内对于器械臂末端伺服电机及焊枪等加工工具的走线问题也受到结构限制，因此提出了一种新的技术方案来解决该问题。


技术实现要素：

3.针对上述存在的问题，本发明的技术目的在于提出一种机器人手腕关节，以解决现有技术中所存在的问题。
4.为了实现上述目的，提出以下的技术方案：
5.一种机器人手腕关节，包括第一关节第一动力轴，所述第一关节第一动力轴套设于第一关节第二动力轴外，所述第一关节第一动力轴通过锥齿轮带动第一传动轴运动；所述第一关节第二动力轴通过锥齿轮带动第二转动轴运动，所述第一传动轴通过链条或皮带与设于第二关节动力轴顶部的第一从动轮连接，所述第二转动轴通过链条或皮带与第二从动轮连接，所述第二从动轮安装在减速器的输入端上，所述减速器的输出端与第二关节摆臂连接，驱动第二关节摆臂转动，所述第二关节动力轴从减速器的中部贯穿且通过锥齿轮与第二关节动力轴连接，所述第二关节动力轴仅贯穿减速器将动力传输至第二关节动力轴，不参与减速器的传动，和所述第二从动轮相连接，所述第二关节摆臂末端侧壁形成有圆筒形的壳体，所述壳体的轴线与第二关节动力轴平行，壳体的一侧设有用于安装作业工具的安装口，所述第二关节摆臂与壳体内部的空间相连通，所述壳体内设有可转动的内筒，所述第二关节动力轴转动能够将动力传输至内筒，使得所述内筒转动。
6.上述技术方案中优先地，所述第一传动轴通过链条或皮带经由第一张紧轮与第一从动轮连接；所述第二转动轴通过链条或皮带由第二张紧轮与第二从动轮连接。
7.上述技术方案中优先地，如权利要求1所述的一种机器人手腕关节，其特征在于：所述减速器为谐波减速器，所述减速器包括上部壳体，所述上部壳体包括减速器内筒，所述减速器内筒外周形成有环形的支撑部，所述支撑部外的外缘安装有减速器外筒，所述减速器内筒与减速器外筒之间形成有凹槽，所述波发生器与通过一号轴承可转动地安装在所述
减速器内筒内，所述波发生器的内部为中空圆筒结构，其外壁设有椭圆环，所述柔性轴承套设于所述椭圆环上，所述柔轮套设于所述柔性轴承上，所述刚轮套设于柔轮外周，刚轮的内齿与所述柔轮的外齿相啮合,所述刚轮的一端面安装有十字交叉滚子轴承，所述十字交叉滚子轴承位于减速器内筒与减速器外筒之间形成的凹槽内，所述刚轮的另一端面设有下部壳体，所述下部壳体与波发生器的外周设有二号轴承。
8.上述技术方案中优先地，所述内筒外套设有两个用于保持齿隙的齿圈，所述内筒包括两个内径相同且同轴安装的前部壳体与后部壳体，所述后部壳体与所述壳体之间设有至少一个轴承，所述前部壳体与所述壳体之间设有密封圈。
9.上述技术方案中优先地，所述前部壳体外周上设有第一凸起环，所述后部壳体上设有第二凸起环，所述第一凸起环与第二凸起环之间安装两个齿圈，所述第二凸起环远离第二凸起环的一侧安装有轴承。
10.上述技术方案中优先地，所述第三关节动力轴一端设有第三主动齿轮，所述第三主动齿轮与两个所述齿圈相啮合。
11.由于采用上述技术方案，本发明的有益效果至少包括:
12.本发明机器人手腕关节的装配简单、传动效率高、齿轮间隙可调,从而使得工业机器人手腕关节更灵活，解决了了机器人臂末端死角的问题；在腕关节动力输入方面，第三关节通过第一关节直接传动，既增大了转速，同时在结构设计上减少了一个减速器,降低了成本。
附图说明
13.图1是机器人手腕关节的结构示意图；
14.图2是本发明的第一摆臂前端的结构示意图；
15.图3是本发明的第一关节末端与减速器连接部分的结构示意图；
16.图4是本发明的第二关节摆臂及内筒部分的结构示意图；
17.图5是本发明的减速器的结构示意图。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“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发明和简化描述，而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发明的限制。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.下面结合附图对本发明作详细描述。
22.如图1-4所示，图1中展示了机器人手腕关节的剖视图，其中第一关节第一动力轴1套设于第一关节第二动力轴2外，所述第一关节第一动力轴1通过锥齿轮带动第一传动轴11运动；所述第一关节第二动力轴2通过锥齿轮带动第二传动轴17运动，所述第一传动轴11通过链条或皮带与设于第三传动轴4顶部的第一从动轮14连接，所述第二传动轴17通过链条或皮带与第二从动轮20连接，所述第二从动轮20安装在减速器5的输入端上，所述减速器5的输出端与第二关节摆臂7连接，驱动第二关节摆臂7转动，所述第三传动轴4从减速器5的中部贯穿且通过锥齿轮与第二关节动力轴3连接，所述第三传动轴4仅贯穿减速器5将动力传输至第二关节动力轴，不参与减速器5的传动，和所述第二从动轮20相连接，所述第二关节摆臂7末端侧壁形成有圆筒形的壳体30，所述壳体30的轴线与第三关节动力轴3平行，所述壳体30的一侧设有用于安装作业工具的安装口31，所述第二关节摆臂7与壳体30内部的空间相连通，所述壳体30内设有可转动的内筒8，所述第二关节动力轴3转动能够将动力传输至内筒8，使得所述内筒8转动。
23.为了更好地实施该发明，所述第一关节动力轴的前端连接第一主动弧锥齿轮9，所述第一主动弧锥齿轮9与第一从动弧锥齿轮10相啮合，所述第一从动弧锥齿轮10连接第一传动轴11，所述第一传动轴11的顶部设有第一主动齿轮12，所述第一主动齿轮12通过第一传送带28，经由第一张紧轮13与第一从动轮14连接，所述第一从动轮14设于第二关节动力轴4顶部。
24.为了更好地实施该发明，所述第一关节第二动力轴2的前端连接第二主动弧锥齿轮15，所述第二主动弧锥齿轮15与第二从动弧锥齿轮16相啮合，所述第二从动弧锥齿轮16连接第二传动轴17，所述第二传动轴17的顶部设有第二主动齿轮18，所述二主动齿轮18通过第二传送带29，经由第二张紧轮19与第二从动齿轮连接20，所述第二从动齿轮20底部固定连接有减速器5。
25.为了更好地实施该发明，所述减速器为谐波减速器，所述减速器5包括上部壳体56，所述上部壳体56包括减速器内筒561，所述减速器内筒561外周形成有环形的支撑部563，所述支撑部563外的外缘安装有减速器外筒562，所述减速器内筒561与减速器外筒552之间形成有凹槽，所述波发生器51与通过一号轴承58可转动地安装在所述减速器内筒561内，所述波发生器51的内部为中空圆筒结构，其外壁设有椭圆环511，所述柔性轴承57套设于所述椭圆环511上，所述柔轮52套设于所述柔性轴承57上，所述刚轮53套设于柔轮52外周，刚轮53的内齿与所述柔轮52的外齿相啮合,所述刚轮53的一端面安装有十字交叉滚子轴承55，所述十字交叉滚子轴承55位于减速器内筒561与减速器外筒562之间形成的凹槽内，所述刚轮53的另一端面设有下部壳体54，所述下部壳体54与波发生器51的外周设有二号轴承59。
26.为了更好地实施该发明，所述第一传动轴11、第二传动轴17与所述第三传动轴4沿轴线方向分别平行。
27.为了更好地实施该发明，所述内筒8外套设有两个用于保持齿隙的齿圈25，所述内筒8包括两个内径相同且同轴安装的前部壳体81与后部壳体82，所述后部壳体82与所述壳体30之间设有至少一个轴承，所述前部壳体81与所述壳体30之间设有密封圈23。
28.为了更好地实施该发明，所述前部壳体81外周上设有第一凸起环811，所述后部壳体82上设有第二凸起环821，所述第一凸起环811与第二凸起环821之间安装两个齿圈25，所
述第二凸起环821远离第二凸起环821的一侧安装有轴承。
29.为了更好地实施该发明，所述第三传动轴4底部连接第三主动弧锥齿轮21，所述第三主动弧锥齿轮21与第三从动弧锥齿轮22相啮合，所述第三从动弧锥齿轮22连接所述第二关节动力轴3，所述第二关节动力轴3的一端连接有第三主动齿轮24，所述第三主动齿轮24与第三从动齿轮25相啮合，所述第三从动齿轮25的下方设有所述焊机安装槽8，所述内筒8上的齿圈25与所述第三从动齿轮25相啮合。
30.为了更好地实施该发明，所述第一关节第一动力轴1由深沟球轴承、轴用弹簧挡圈、顶丝安装在第一关节摆臂6内，所述第一关节摆臂6呈l形；所述第一关节第二动力轴2套设于第一关节第一动力轴1内，通过深沟球轴承、轴用弹簧挡圈、轴承衬套和沉头螺钉安装在第一关节摆臂6内。
31.为了更好地实施该发明，所述第三传动轴4的顶端与底端均设有深沟球轴承，所述第三传动轴4由两个深沟球轴承和轴承衬套支承在所述减速器5内部；所述末端深沟球轴承和轴承衬套设于第三传动轴4和减速器5之间。
32.为了更好地实施该发明，所述第三关节动力轴3由两个深沟球轴承、轴承衬套和内六角螺栓固定在第二关节摆臂7内。
33.为了更好地实施该发明，所述第一主动弧锥齿轮9由a型平键和顶丝套设安装在所述第一关节第一动力轴1上固定；所述第二主动弧锥齿轮15由a型平键和顶丝套设安装在第一关节第一动力轴1上固定；所述第三主动弧锥齿轮21由a型平键和顶丝套设安装在第三传动轴4底部固定。
34.为了更好地实施该发明，所述第一从动弧锥齿轮10由两个深沟球轴承、a型平键和顶丝支承安装在第一传动轴11底部；所述第二从动弧锥齿轮16由两个深沟球轴承、轴承衬套、a型平键和顶丝支承安装在所述第二传动轴17底部；所述第六主从弧锥齿轮22由两个深沟球轴承、轴承衬套、a型平键和顶丝支承安装在所述第三关节动力轴3的一端。
35.为了更好地实施该发明，所述第一张紧轮13由两个深沟球轴承和过渡齿轮轴支承在一号过渡齿轮轴承座26中；所述第二张紧轮19由两个深沟球轴承和过渡齿轮轴支承在二号过渡齿轮轴承座27中。
36.为了更好地实施该发明，所述第一主动齿轮12由轴承衬套、a型平键、沉头螺钉安装在所述第一传动轴11顶部；所述第二主动齿轮18由一号轴承衬套、a型平键、沉头螺钉安装在所述第二传动轴17顶部。
37.为了更好地实施该发明，所述第一从动齿轮14由轴承衬套、a型平键、沉头螺钉安装在所述第一关节第二动力轴2的顶端；所述第二从动齿轮20由内六角螺钉安装在所述减速器5上。
38.为了更好地实施该发明，如图4所示，该图4中展示了所述内筒8外套设有两个用于保持齿隙的齿圈25，所述内筒8包括两个内径相同且同轴安装的前部壳体81与后部壳体82，所述后部壳体82与所述壳体30之间设有至少一个轴承，所述前部壳体与所述壳体30之间设有密封圈23。所述前部壳体81与所述后部壳体82、两个所述齿圈25通过数个螺栓连接。
39.本发明在具体使用时，所述第一关节第一动力轴1、第一关节第二动力轴2通过外部伺服电机提供动力转动，带动所述第一传动轴11和所述第二传动轴17上的齿轮转动，通过皮带或链条分别使得所述第三传动轴4和所述减速器5转动，所述减速器5控制所述第二
关节摆臂7运动，解决了转动末端死角的问题；所述第三传动轴4使得第三关节转动轴3转动，所述第三关节转动轴3带动所述内筒8转动，减少了动能消耗，提高了转速。
40.以上所述仅是本技术的较佳实施例而已，并非对本技术作任何形式上的限制，虽然本技术已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本技术，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本技术方案的范围内。