一種面向激光精密加工的機(jī)器人手腕的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及激光微孔加工裝置，具體地說是一種面向激光精密加工的機(jī)器人手腕，包括實(shí)現(xiàn)Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的A軸部件以及實(shí)現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的B軸部件，A軸部件包括A軸框架、第一減速電機(jī)及外連軸，A軸框架與機(jī)器人手臂相連，第一減速電機(jī)安裝在A軸框架上，第一減速電機(jī)的主軸通過外連軸與B軸部件連接、帶動(dòng)B軸部件實(shí)現(xiàn)Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)；B軸部件包括B軸框架及分別安裝在B軸框架上的第二減速電機(jī)、錐齒輪換向機(jī)構(gòu)和帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，B軸框架與外連軸相連，第二減速電機(jī)通過錐齒輪換向機(jī)構(gòu)與帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端連動(dòng)，帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端與執(zhí)行器連接、帶動(dòng)該執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，適用性較廣，能夠?qū)崿F(xiàn)激光加工頭在固定點(diǎn)隨意擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光微孔加工裝置，具體地說是一種面向激光精密加工的機(jī)器人手 腕。 -種面向激光精密加工的機(jī)器人手腕

【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)器人的手腕是連接手臂和末端執(zhí)行器的部件，其主要功能是當(dāng)手臂和機(jī)座實(shí)現(xiàn) 了末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的三個(gè)位置坐標(biāo)后，再由手腕來實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的三 個(gè)姿態(tài)坐標(biāo)，即實(shí)現(xiàn)三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，通過機(jī)械接口，連接并支撐末端執(zhí)行器。
[0003] 現(xiàn)階段中對(duì)于機(jī)器手的研究大都集中在以多自由度，靈活性、以及精確定位等方 向的研究領(lǐng)域，但是卻違反現(xiàn)實(shí)中生產(chǎn)的最基本的要求：1.操作簡單，2.機(jī)構(gòu)簡單化，3.低 成本，4.工作原理明了化，5適用性廣等；使得現(xiàn)在的大量機(jī)器手在特定領(lǐng)域具有很強(qiáng)適用 性，幾乎每個(gè)機(jī)器手都是針對(duì)特定的人群，這大大的降低的生產(chǎn)的效率。因此現(xiàn)在有了對(duì)簡 單機(jī)器手研究的必要性，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，功能明了，通用性強(qiáng)的目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種面向激光精密加工的機(jī)器人手腕。該機(jī)器人手腕結(jié)構(gòu) 簡單緊湊，適用性較廣，能夠?qū)崿F(xiàn)激光加工頭在固定點(diǎn)隨意擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 本發(fā)明包括實(shí)現(xiàn)Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的A軸部件以及實(shí)現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的B軸部件，其中A軸部 件包括A軸框架、第一減速電機(jī)及外連軸，所述A軸框架與機(jī)器人手臂相連，所述第一減速 電機(jī)安裝在A軸框架上,該第一減速電機(jī)的主軸通過所述外連軸與B軸部件連接、帶動(dòng)B軸 部件實(shí)現(xiàn)Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述B軸部件包括B軸框架及分別安裝在B軸框架上的第二減速電機(jī)、 錐齒輪換向機(jī)構(gòu)和帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，B軸框架與所述外連軸相連，所述第二減速電機(jī)通過錐齒 輪換向機(jī)構(gòu)與帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端連動(dòng)，所述帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端與執(zhí)行器連接、帶動(dòng) 該執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0007] 其中：所述A軸框架包括手臂連接板及A軸連接件，其中手臂連接板安裝在機(jī)器人 手臂上，A軸連接件垂直固接在所述手臂連接板的一端；所述第一減速電機(jī)安裝在A軸連接 件上，第一減速電機(jī)的主軸穿過該A軸連接件、與所述外連軸相連；所述A軸框架上安裝有 A軸外罩板，所述第一減速電機(jī)密封于該A軸外罩板內(nèi)；所述B軸框架包括B軸連接板及B 軸固定板，其中B軸連接板與所述外連軸相連，B軸固定板固接在B軸連接板的一端；所述 第二減速電機(jī)、錐齒輪換向機(jī)構(gòu)及帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別安裝在B軸固定板上；所述B軸連接板 及B軸固定板之間連接有支撐壘板；所述錐齒輪換向機(jī)構(gòu)包括第一錐齒輪、第二錐齒輪及 外殼，其中外殼安裝在B軸固定板上，所述第一錐齒輪連接于第二減速電機(jī)的主軸，第二錐 齒輪的齒輪軸通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述機(jī)殼內(nèi)，該第二錐齒輪與第一錐齒輪嚙合傳動(dòng)；所 述第二錐齒輪的齒輪軸穿過B軸固定板，與所述帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端連動(dòng)；所述B軸框架 上安裝有B軸外罩板，所述第二減速電機(jī)及錐齒輪換向機(jī)構(gòu)密封于該B軸外罩板內(nèi)；所述B 軸框架上設(shè)有帶輪防護(hù)罩，所述帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位于該帶輪防護(hù)罩內(nèi)；所述帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包 括第一帶輪、第二帶輪及齒輪帶，其中第一帶輪與所述錐齒輪換向機(jī)構(gòu)連動(dòng)，第二帶輪的輪 軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在B軸框架上，并由B軸框架穿過、連接所述執(zhí)行器，所述第一帶輪與第二帶輪 之間通過齒輪帶相連；所述第一減速電機(jī)主軸的軸向中心線、即Y軸，與執(zhí)行器轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng) 軸、即Z軸，相互垂直相交。
[0008] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為：
[0009] 1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，適用性較廣，框架牢固，能夠?qū)崿F(xiàn)激光加工頭在固定點(diǎn)隨 意擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0010] 2.本發(fā)明通過Y軸和Z軸的延長線在焊槍口上垂直相交，也就是Y軸和Z軸在同 一個(gè)的二維空間內(nèi)，從而使得焊槍只能在原點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)（也就是兩者的相交點(diǎn))，這樣能保 證焊槍的運(yùn)動(dòng)軌跡是固定的兩條曲線運(yùn)動(dòng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖2為圖1去掉A、B軸外罩板后的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0013] 圖3為圖1去掉A、B軸外罩板后的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0014] 其中：1為A軸外罩板,2為手臂連接板,3為第一減速電機(jī),4為A軸連接件,5為 外連軸，6為B軸連接板,7為支撐魚板,8為B軸固定板,9為第二減速電機(jī),10為錐齒輪換 向機(jī)構(gòu)，11為B軸外罩板，12為帶輪防護(hù)罩，13為帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，14為激光加工頭，15為第 一帶輪，16為第二帶輪，17為齒輪帶，18為通孔。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0016] 如圖1?3所示，本發(fā)明包括實(shí)現(xiàn)Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的A軸部件以及實(shí)現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的B軸 部件，其中A軸部件包括A軸框架、A軸外罩板1、第一減速電機(jī)3及外連軸5, A軸框架包括 手臂連接板2及A軸連接件4,手臂連接板2安裝在機(jī)器人手臂上，該手臂連接板2不僅是 與機(jī)器人手臂的連接件，也是整個(gè)A軸部件的基層板，承載整個(gè)A軸部件的重量以及支撐整 個(gè)機(jī)器人手腕的穩(wěn)定性；A軸連接件4垂直固接在手臂連接板2的一端，與手臂連接板2呈 L形，該A軸連接件4是第一減速電機(jī)3的固定板;A軸外罩板1固定于手臂連接板2和A 軸連接件4之間，使第一減速電機(jī)3呈封閉狀態(tài)，起到安全保護(hù)措施。第一減速電機(jī)3固定 在A軸連接件4上，是直接起到使執(zhí)行器(本實(shí)施例為激光加工頭14)能夠圍繞A軸（Y軸） 回轉(zhuǎn)效果的動(dòng)力本源；第一減速電機(jī)3的主軸穿過A軸連接件4,外連軸5固定于第一減速 電機(jī)3的主軸上，用于實(shí)現(xiàn)激光加工頭14的回轉(zhuǎn)效果。
[0017] B軸部件整體與外連軸5連接，由第一減速電機(jī)3驅(qū)動(dòng)繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)。B軸部件包括 B軸框架、第二減速電機(jī)9、錐齒輪換向機(jī)構(gòu)10、B軸外罩板11、帶輪防護(hù)罩12及帶輪傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)13,其中B軸框架包括B軸連接板6及B軸固定板8, B軸連接板6與外連軸5相連，是 支撐整個(gè)B軸部件的基層板；B軸固定板8固接在B軸連接板6的一端，與B軸連接板6呈 L形，該B軸固定板8是用來固定第二減速電機(jī)9的固定板，也是用來安裝帶輪防護(hù)罩12及 帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13的安裝版。第二減速電機(jī)9及錐齒輪換向機(jī)構(gòu)10位于B軸固定板8的一 偵牝B軸外罩板11固定于B軸連接板6和B軸固定板8之間，將第二減速電機(jī)9及錐齒輪 換向機(jī)構(gòu)10封閉起來、起安全保護(hù)作用。B軸連接板6及B軸固定板8之間固接有支撐壘 板7,用于鞏固B軸連接板6及B軸固定板8兩者之間的固定狀態(tài)，使得B軸部件更加的固 定牢靠。錐齒輪換向機(jī)構(gòu)10包括第一錐齒輪、第二錐齒輪及外殼，外殼安裝在B軸固定板 8上、與第二減速電機(jī)9共同位于B軸固定板8的同一側(cè)，第一錐齒輪連接于第二減速電機(jī) 9的主軸，第二錐齒輪的齒輪軸通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在機(jī)殼內(nèi)，該第二錐齒輪與第一錐齒輪嚙 合傳動(dòng)；第二錐齒輪的齒輪軸由B軸固定板8上開設(shè)的通孔18穿過。帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13位 于B軸固定板8的另一側(cè)，帶輪防護(hù)罩12固定在B軸固定板8上，將帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13罩于 內(nèi)部，用來維護(hù)帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13,起到安全保護(hù)作用；帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一帶輪15、第二 帶輪16及齒輪帶17,第一帶輪15安裝在第二錐齒輪的齒輪軸上，第二帶輪16的輪軸轉(zhuǎn)動(dòng) 安裝在B軸固定板8上，并由B軸固定板8穿過、連接激光加工頭14,第一帶輪15與第二帶 輪16之間通過齒輪帶17相連。
[0018] 本發(fā)明的安裝及工作原理為：
[0019] 首先由A軸連接件4固定在手臂連接板2上從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)A軸部件的基本框架， 然后第一減速電機(jī)3通過螺栓固定在A軸連接件4上，再把外連軸5安裝在第一減速電機(jī) 3的主軸上，最后安裝A軸外罩板1，這樣整個(gè)A軸部件就安裝完畢，先放在一邊。然后把B 軸連接板6固定在B軸固定板8上，從而實(shí)現(xiàn)B軸部件的基本框架，再把支撐壘板7安裝在 B軸固定板8和B軸連接板6之間，從而實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)固定B軸框架、使得B軸部件更加的牢固 可靠；接著把第二減速電機(jī)9安裝到B軸固定板8上，通過錐齒輪換向機(jī)構(gòu)10傳動(dòng)到第一 帶輪15上，再把第二帶輪16安裝在B軸固定板8上，裝上齒輪帶17,這樣帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13 就安裝好了；把帶輪防護(hù)罩12裝上，這樣這個(gè)B軸部件安裝完畢。最后把A軸部件和B軸 部件通過中間的外連軸5連接在一起，整個(gè)激光精密加工的機(jī)器人手腕就安裝完畢。
[0020] 本發(fā)明通過兩臺(tái)減速電機(jī)直接控制激光加工頭14的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，A軸是直接通過控 制第一減速電機(jī)3的運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)B軸部件及激光加工頭14繞A軸轉(zhuǎn)動(dòng)，來掌控激光加工頭14 在Y軸的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，B軸是通過第二減速度電機(jī)9經(jīng)錐齒輪換向機(jī)構(gòu)10傳動(dòng)后傳到帶輪傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)13上，再經(jīng)過帶輪的傳動(dòng)來轉(zhuǎn)換傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)激光加工頭14在Z軸的運(yùn)轉(zhuǎn) 狀態(tài)，并且通過Y軸與Z軸的延長線在激光加工頭14的焊槍口上垂直相交，也就是Y軸和 Z軸在同一個(gè)的二維空間內(nèi)，從而使得焊槍只能在原點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)（也就是兩者的相交點(diǎn))，這 樣能保證焊槍的運(yùn)動(dòng)軌跡是固定的兩條曲線運(yùn)動(dòng)。
[0021] 本發(fā)明的Y軸（A軸）為第一減速電機(jī)3主軸的軸向中心線方向，B軸為第二減速 電機(jī)9主軸的軸向中心線方向，Z軸為第二帶輪16輪軸的軸向中心線方向。
【權(quán)利要求】
1. 一種面向激光精密加工的機(jī)器人手腕，其特征在于：包括實(shí)現(xiàn)Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的A軸部件 以及實(shí)現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的B軸部件，其中A軸部件包括A軸框架、第一減速電機(jī)（3)及外連軸 (5 )，所述A軸框架與機(jī)器人手臂相連，所述第一減速電機(jī)（3 )安裝在A軸框架上，該第一減 速電機(jī)（3)的主軸通過所述外連軸（5)與B軸部件連接、帶動(dòng)B軸部件實(shí)現(xiàn)Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述 B軸部件包括B軸框架及分別安裝在B軸框架上的第二減速電機(jī)（9)、錐齒輪換向機(jī)構(gòu)（10) 和帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（13)，B軸框架與所述外連軸（5)相連，所述第二減速電機(jī)（9)通過錐齒輪 換向機(jī)構(gòu)（10)與帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（13)的一端連動(dòng)，所述帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（13)的另一端與執(zhí)行 器連接、帶動(dòng)該執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
2. 按權(quán)利要求1所述面向激光精密加工的機(jī)器人手腕，其特征在于：所述A軸框架包 括手臂連接板（2)及A軸連接件（4)，其中手臂連接板（2)安裝在機(jī)器人手臂上，A軸連接件 (4)垂直固接在所述手臂連接板（2)的一端；所述第一減速電機(jī)（3)安裝在A軸連接件（4) 上，第一減速電機(jī)（3)的主軸穿過該A軸連接件（4)、與所述外連軸（5)相連。
3. 按權(quán)利要求1或2所述面向激光精密加工的機(jī)器人手腕，其特征在于：所述A軸框 架上安裝有A軸外罩板（1)，所述第一減速電機(jī)（3)密封于該A軸外罩板（1)內(nèi)。
4. 按權(quán)利要求1所述面向激光精密加工的機(jī)器人手腕，其特征在于：所述B軸框架包 括B軸連接板（6)及B軸固定板（8)，其中B軸連接板（6)與所述外連軸（5)相連，B軸固定 板（8)固接在B軸連接板（6)的一端；所述第二減速電機(jī)（9)、錐齒輪換向機(jī)構(gòu)（10)及帶輪 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（13 )分別安裝在B軸固定板（8 )上。
5. 按權(quán)利要求4所述面向激光精密加工的機(jī)器人手腕，其特征在于：所述B軸連接板 (6)及B軸固定板（8)之間連接有支撐壘板（7)。
6. 按權(quán)利要求4所述面向激光精密加工的機(jī)器人手腕，其特征在于：所述錐齒輪換向 機(jī)構(gòu)（10)包括第一錐齒輪、第二錐齒輪及外殼，其中外殼安裝在B軸固定板（8)上，所述第 一錐齒輪連接于第二減速電機(jī)（9)的主軸，第二錐齒輪的齒輪軸通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述 機(jī)殼內(nèi)，該第二錐齒輪與第一錐齒輪嚙合傳動(dòng)；所述第二錐齒輪的齒輪軸穿過B軸固定板， 與所述帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（13)的一端連動(dòng)。
7. 按權(quán)利要求1或4所述面向激光精密加工的機(jī)器人手腕，其特征在于：所述B軸框 架上安裝有B軸外罩板（11 )，所述第二減速電機(jī)（9 )及錐齒輪換向機(jī)構(gòu)（10 )密封于該B軸 外罩板（11)內(nèi)。
8. 按權(quán)利要求1或4所述面向激光精密加工的機(jī)器人手腕，其特征在于：所述B軸框 架上設(shè)有帶輪防護(hù)罩（12)，所述帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（13)位于該帶輪防護(hù)罩（12)內(nèi)。
9. 按權(quán)利要求8所述面向激光精密加工的機(jī)器人手腕，其特征在于：所述帶輪傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)包括第一帶輪（15)、第二帶輪（16)及齒輪帶（17)，其中第一帶輪（15)與所述錐齒輪換向 機(jī)構(gòu)（10)連動(dòng)，第二帶輪（16)的輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在B軸框架上，并由B軸框架穿過、連接所述 執(zhí)行器，所述第一帶輪（15)與第二帶輪（16)之間通過齒輪帶（17)相連。
10. 按權(quán)利要求1所述面向激光精密加工的機(jī)器人手腕，其特征在于：所述第一減速電 機(jī)（3)主軸的軸向中心線、即Y軸，與執(zhí)行器轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸、即Z軸，相互垂直相交。
【文檔編號(hào)】B25J17/00GK104117990SQ201310141324
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月23日
【發(fā)明者】朱思俊, 孫元, 李晨杰, 朱天旭 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所