機器人立柱結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機器人立柱結(jié)構(gòu)，屬于工業(yè)機器人領(lǐng)域。所述的機器人立柱中驅(qū)動器部件和諧波減速機連接于升降座上，驅(qū)動器部件和諧波減速機通過帶傳動結(jié)構(gòu)連接，旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)通過軸承固定部件旋轉(zhuǎn)連接于升降座，旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)與諧波減速機通過彈性連接機構(gòu)連接。本發(fā)明成本低，系統(tǒng)剛性強，可維護性高，同時提高了諧波減速機的使用壽命。
【專利說明】機器人立柱結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于工業(yè)機器人領(lǐng)域，具體涉及立柱結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子、機械等工藝的發(fā)展，越來越多的機器人用于航天、軍事、生物醫(yī)藥、科學(xué)實驗活動、建筑等領(lǐng)域。一些特殊領(lǐng)域，如用于半導(dǎo)體器件搬運的小型機器人，要適應(yīng)真空、高潔凈度而又狹小的環(huán)境，在這樣的條件下，要求搬運設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、安裝控件小，現(xiàn)有技術(shù)中一般采用減速機與機器人臂部直接相連的方式，這樣使減速機除了正常工作的轉(zhuǎn)矩夕卜，額外承擔(dān)了一部分附加彎矩，導(dǎo)致減速機壽命降低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提供了一種減速機與支撐結(jié)構(gòu)不相關(guān)的機器人立柱結(jié)構(gòu)。目前這種減速機與支撐結(jié)構(gòu)不相關(guān)的機器人立柱結(jié)構(gòu)還未見報道。
[0004]按照本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，一種機器人立柱結(jié)構(gòu)，包括驅(qū)動器部件，帶傳動結(jié)構(gòu)，諧波減速機，升降座和旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)，還包括彈性連接機構(gòu)，所述的驅(qū)動器部件和諧波減速機固定在升降座上，驅(qū)動器部件與諧波減速機通過帶傳動結(jié)構(gòu)連接，諧波減速機通過彈性連接機構(gòu)與旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)連接，驅(qū)動器部件通過帶傳動結(jié)構(gòu)帶動諧波減速機繞一旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，諧波減速機通過彈性連接機構(gòu)將轉(zhuǎn)動力傳給旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)，使旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動。
[0005]進一步地，所述的驅(qū)動器部件包括一驅(qū)動器和一驅(qū)動器輸出軸。
[0006]進一步地，所述的帶傳動機構(gòu)包括主動帶輪，從動帶輪及同步帶，主動帶輪與從動帶輪通過同步帶連接，所述的主動帶輪與所述的驅(qū)動器輸出軸固定。
[0007]進一步地，所述的諧波減速機包括波輪、設(shè)于波輪外部的柔輪以及設(shè)于柔輪外并與柔輪相嚙合的鋼輪，所述的波輪與所述的從動帶輪相對固定。
[0008]進一步地，所述的柔輪與所述的彈性連接機構(gòu)之間設(shè)有第一連接盤，所述的柔輪與所述的彈性連接機構(gòu)通過所述的第一連接盤連接。
[0009]進一步地，所述的機器人立柱結(jié)構(gòu)還設(shè)有軸承固定部件，位于彈性連接機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)之間。
[0010]進一步地，所述的軸承固定部件包括第一軸承、第二軸承、連接軸、連接套，所述的連接套套設(shè)于第一軸承和第二軸承的外部，連接套固定于升降座的上表面。
[0011]進一步地，所述的連接軸和所述的彈性連接機構(gòu)之間設(shè)有第二連接盤，所述的連接軸和所述的彈性連接機構(gòu)通過所述的第二連接盤連接。
[0012]進一步地，所述的旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)包括上旋轉(zhuǎn)管，下旋轉(zhuǎn)管，轉(zhuǎn)筒過渡環(huán)和轉(zhuǎn)筒連接花盤，上旋轉(zhuǎn)管與轉(zhuǎn)筒連接花盤相對固定，轉(zhuǎn)筒連接花盤與轉(zhuǎn)筒過渡環(huán)相對固定，下旋轉(zhuǎn)筒與轉(zhuǎn)筒過渡環(huán)相對固定。
[0013]進一步的，所述的從動帶輪開設(shè)有第一過線孔，所述的波輪開設(shè)有第二過線孔，所述的第一連接盤開設(shè)有第三過線孔，所述的彈性連接機構(gòu)開設(shè)有第四過線孔，所述的連接軸開設(shè)有第五過線孔，所述的第一過線孔、第二過線孔、第三過線孔、第四過線孔和第五過線孔相連通形成過線通道，所述的過線通道沿所述的旋轉(zhuǎn)軸方向延伸。
[0014]進一步的，從動帶輪與波輪，柔輪與第一連接盤，第一連接盤與彈性連接機構(gòu)，彈性連接機構(gòu)與連接軸，轉(zhuǎn)筒過渡環(huán)與下轉(zhuǎn)筒，轉(zhuǎn)筒過渡環(huán)與轉(zhuǎn)筒連接花盤以及轉(zhuǎn)筒連接花盤與上轉(zhuǎn)筒之間的連接端在沿旋轉(zhuǎn)軸線方向分別開設(shè)有連接孔，所述的機器人立柱結(jié)構(gòu)還包括將這些連接孔固定的螺紋件，所述的螺紋件穿設(shè)連接孔將連接的雙方固定。
[0015]本發(fā)明的工作原理:驅(qū)動器部件通過驅(qū)動器輸出軸輸出動力，驅(qū)動器輸出軸旋轉(zhuǎn)帶動主動帶輪旋轉(zhuǎn)，主動帶輪通過同步帶帶動從動帶輪旋轉(zhuǎn)，從動帶輪帶動諧波減速機的波輪旋轉(zhuǎn)，波輪連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪的變形不斷改變，使柔輪與鋼輪的嚙合狀態(tài)也不斷改變，從而使柔輪相對于鋼輪旋轉(zhuǎn)，柔輪旋轉(zhuǎn)帶動彈性連接機構(gòu)和連接軸旋轉(zhuǎn)，進而帶動轉(zhuǎn)筒連接花盤旋轉(zhuǎn)，最終將旋轉(zhuǎn)動力傳遞給了旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)。
[0016]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0017]第一，諧波減速機與升降座，帶傳動結(jié)構(gòu)，彈性連接機構(gòu)之間的連接均為可拆卸的，機器人立柱結(jié)構(gòu)的維護性強；第二，諧波減速機通過彈性連接機構(gòu)與負(fù)載連接，彈性連接機構(gòu)補償了由于裝配精度、加工精度等因素產(chǎn)生的附加彎矩，可提高諧波減速機的壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是機器人立柱結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0019]圖2是圖1所示的機器人立柱結(jié)構(gòu)的A-A剖視圖。
[0020]圖3是圖2所示機器人立柱結(jié)構(gòu)的剖視圖的I處局部放大圖。
[0021]圖4是圖1所示的機器人立柱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分解圖。
[0022]圖5是圖1所示的機器人立柱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分解圖。
【具體實施方式】
[0023]下面本發(fā)明將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的立柱結(jié)構(gòu)作進一步的詳細(xì)說明。
[0024]本發(fā)明實施方式的機器人立柱結(jié)構(gòu)包括:驅(qū)動器部件1，帶傳動結(jié)構(gòu)2，諧波減速機5，升降座6，彈性連接機構(gòu)7，軸承固定部件8和旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)10。
[0025]請參閱圖1和圖2，其中:圖1a為機器人立柱結(jié)構(gòu)的主視圖，圖1b為機器人立柱結(jié)構(gòu)的左視圖，圖1c為機器人立柱結(jié)構(gòu)的俯視圖。驅(qū)動器部件1:驅(qū)動器部件I包括一驅(qū)動器和一驅(qū)動器輸出軸11，本實施例中，驅(qū)動器部件I為電機。諧波減速機5包括波輪511、設(shè)于波輪511外部的柔輪512以及設(shè)于柔輪512外并與柔輪512相嚙合的鋼輪513。波輪511大致呈桿狀，其外周緣部裝有由滾動軸承構(gòu)成的滾輪(圖未示)。柔輪512包括圓筒形的齒部(圖未示)及由齒部邊緣沿徑向延伸的凸緣(圖未示)。齒部(圖未示)具有可產(chǎn)生較大彈性變形的薄壁齒輪，其內(nèi)孔直徑略小于波輪511的軸向總長，齒部外周面形成有若干外齒(圖未示)。鋼輪513的內(nèi)周面形成有與柔輪512的外齒嚙合的若干內(nèi)齒(圖未示)，外齒的齒數(shù)比內(nèi)齒多。當(dāng)波輪511裝入柔輪512后，滾輪(圖未示)與柔輪512的齒部的內(nèi)壁相互壓緊，迫使齒部的剖面由原先的圓形變?yōu)闄E圓形，齒部長軸兩端附近的齒輪與鋼輪513的輪齒完全嚙合，而齒部短軸兩端附近的齒輪與鋼輪513完全脫開，齒部周向上其他區(qū)段的齒輪處于嚙合和脫離的過渡狀態(tài)。當(dāng)波輪511連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪512的變形不斷改變，使柔輪512與鋼輪513的嚙合狀態(tài)也不斷改變，從而使柔輪512相對于鋼輪513旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生較大的減速比。諧波減速機5依靠柔輪512產(chǎn)生彈性機械波來傳遞動力和運動，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、無沖擊、傳動平穩(wěn)等優(yōu)點。
[0026]帶傳動機構(gòu)2包括主動帶輪21、同步帶22及從動帶輪23，主動帶輪21與從動帶輪23通過同步帶22連接。主動帶輪21與驅(qū)動部件I的驅(qū)動器輸出軸11固定連接，從動帶輪23與波輪511固定連接以帶動波輪511繞旋轉(zhuǎn)軸15轉(zhuǎn)動。其中，從動帶輪23與波輪511通過螺紋件(圖未示)固定連接。從動帶輪23與波輪511相連接端分別開設(shè)沿旋轉(zhuǎn)軸15方向的連接孔(圖未示)，螺紋件穿設(shè)從動帶輪23的連接孔與波輪511的連接孔連接，將從動帶輪23與波輪511固定。主動帶輪21與驅(qū)動部件I的驅(qū)動器輸出軸11相連接端分別開設(shè)沿旋轉(zhuǎn)軸15方向的連接孔(圖未示)，螺紋件(圖未示)穿設(shè)主動帶輪21與驅(qū)動器輸出軸11的連接孔(圖未示)連接，將主動帶輪21與驅(qū)動器輸出軸11固定。
[0027]升降座6呈中空狀，其上表面和下表面均有安裝孔，驅(qū)動器部件I固定于升降座6的外部，諧波減速機5位于升降座6中空部內(nèi)，鋼輪513的底部與升降座6下表面安裝固定。
[0028]彈性連接機構(gòu)7位于諧波減速機5與軸承固定部件8之間，當(dāng)諧波減速機5直接帶動負(fù)載時，諧波減速機5除了正常工作的轉(zhuǎn)矩外，還要額外承擔(dān)一部分由于裝配精度、加工精度等原因產(chǎn)生的附加彎矩，彈性連接機構(gòu)7能補償這些不必要的彎矩，提高諧波減速機5的使用壽命，彈性連接機構(gòu)7可選用彈性聯(lián)軸器、滑塊聯(lián)軸器等。
[0029]另外，在柔輪512和彈性連接機構(gòu)7之間還設(shè)有第一連接盤12，第一連接盤12和彈性連接機構(gòu)7穿設(shè)于升降座6上表面的安裝孔內(nèi)。
[0030]軸承固定部件8包括第一軸承81、第二軸承82、連接軸131、連接套132，第一軸承81套設(shè)于連接軸131的下端，第二軸承82套設(shè)于連接軸131的上端，連接套132套設(shè)于第一軸承81和第二軸承82的外部，連接套132固定于升降座6的上表面。第一軸承81和第二軸承82可以是深溝球軸承，圓錐滾子軸承等。軸承固定部件8增加了整個機器人立柱結(jié)構(gòu)的剛性。
[0031]另外，彈性連接機構(gòu)7和連接軸131之間還設(shè)有第二連接盤17，如圖3所示，第二連接盤17呈倒“T”形，第二連接盤17下表面與彈性連接機構(gòu)7的上表面連接，第二連接盤17上表面與連接軸131連接，倒“T”形腰部側(cè)壁與第一軸承81的內(nèi)壁相貼。諧波減速機5將旋轉(zhuǎn)運動傳遞時，連接軸131作為動力的輸出軸旋轉(zhuǎn)，連接套132保持靜止，軸承固定部件8的加入使整個立柱結(jié)構(gòu)剛性增加。
[0032]旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)10繞旋轉(zhuǎn)軸15可轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)10結(jié)構(gòu)包括上旋轉(zhuǎn)管101，下旋轉(zhuǎn)管102，轉(zhuǎn)筒過渡環(huán)103和轉(zhuǎn)筒連接花盤104，上旋轉(zhuǎn)管101和下旋轉(zhuǎn)管102大致呈柱形殼體，并具有中空部，轉(zhuǎn)筒過渡環(huán)103的截面呈環(huán)形，轉(zhuǎn)筒連接花盤104，轉(zhuǎn)筒連接花盤104的截面主體形狀也呈環(huán)形，在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間沿圓周方向均勻設(shè)置有數(shù)條加強筋，本實施例中設(shè)有8條加強筋。按照從上到下的位置依次為上旋轉(zhuǎn)管101，轉(zhuǎn)筒連接花盤104，轉(zhuǎn)筒過渡環(huán)103，下旋轉(zhuǎn)管102，上旋轉(zhuǎn)管101與轉(zhuǎn)筒連接花盤104相對固定，轉(zhuǎn)筒連接花盤104與轉(zhuǎn)筒過渡環(huán)103相對固定，下旋轉(zhuǎn)筒102與轉(zhuǎn)筒過渡環(huán)103相對固定。轉(zhuǎn)筒連接花盤104與連接軸131固定，連接軸131的旋轉(zhuǎn)帶動轉(zhuǎn)筒連接花盤104旋轉(zhuǎn)，進而使整個旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)10旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)10可拆卸，增加了機器人立柱結(jié)構(gòu)的可維護性。
[0033]另外，從動帶輪23開設(shè)有第一過線孔，波輪511開設(shè)有第二過線孔，第一連接盤12開設(shè)有第三過線孔，彈性連接機構(gòu)7開設(shè)有第四過線孔，連接軸131開設(shè)有第五過線孔，第一過線孔、第二過線孔、第三過線孔、第四過線孔和第五過線孔相連通形成過線通道。各種連接電纜，如電源線、控制信號線等可從過線通道穿過，過線方便，避免電纜纏繞、扭轉(zhuǎn)，具有保護電纜的作用。本實施方式中，過線通道沿旋轉(zhuǎn)軸15方向直線延伸，且過線通道的軸線與旋轉(zhuǎn)軸15基本重合。
[0034]更進一步地，過線通道內(nèi)還設(shè)置一個電纜套筒16，所述的電纜套筒16穿設(shè)于過線通道上并與轉(zhuǎn)筒連接花盤104相對固定，電纜套筒16下端伸出過線通道，所述的電纜套筒16上包括一電纜筒上帽161，電纜筒上帽161與電纜套筒16內(nèi)壁相對固定，電纜筒上帽161與轉(zhuǎn)筒連接花盤104相對固定。
[0035]傳動機構(gòu)的工作原理為:驅(qū)動器部件I通過驅(qū)動器輸出軸11輸出動力，驅(qū)動器輸出軸11旋轉(zhuǎn)帶動主動帶輪21旋轉(zhuǎn)，主動帶輪21通過同步帶22帶動從動帶輪23旋轉(zhuǎn)，從動帶輪23帶動諧波減速機5的波輪511旋轉(zhuǎn)，波輪511連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪512的變形不斷改變，使柔輪512與鋼輪513的嚙合狀態(tài)也不斷改變，從而使柔輪512相對于鋼輪513旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生較大的減速比，柔輪512旋轉(zhuǎn)帶動彈性連接機構(gòu)7和連接軸131旋轉(zhuǎn)，進而帶動轉(zhuǎn)筒連接花盤104旋轉(zhuǎn)，最終將旋轉(zhuǎn)動力傳遞給了旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)10。
[0036]以上所述本發(fā)明的【具體實施方式】，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所做出的各種其他相應(yīng)的改變與變形，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種機器人立柱結(jié)構(gòu)，包括驅(qū)動器部件、帶傳動結(jié)構(gòu)、諧波減速機、升降座和旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的機器人立柱結(jié)構(gòu)還包括彈性連接機構(gòu)，所述的驅(qū)動器部件和諧波減速機固定在升降座上，驅(qū)動器部件與諧波減速機通過帶傳動結(jié)構(gòu)連接，諧波減速機通過彈性連接機構(gòu)與旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)連接，驅(qū)動器部件通過帶傳動結(jié)構(gòu)帶動諧波減速機繞一旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，諧波減速機通過彈性連接機構(gòu)將轉(zhuǎn)動力傳給旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)，使旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人立柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的驅(qū)動器部件包括一驅(qū)動器和一驅(qū)動器輸出軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人立柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的帶傳動機構(gòu)包括主動帶輪，從動帶輪及同步帶，主動帶輪與從動帶輪通過同步帶連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人立柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的諧波減速機包括波輪、設(shè)于波輪外部的柔輪以及設(shè)于柔輪外并與柔輪相嚙合的鋼輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機器人立柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的柔輪與所述的彈性連接機構(gòu)之間設(shè)有第一連接盤，所述的柔輪與所述的彈性連接機構(gòu)通過所述的第一連接盤連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人立柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的機器人立柱結(jié)構(gòu)還設(shè)有軸承固定部件，位于彈性連接機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機器人立柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的軸承固定部件包括第一軸承、第二軸承、連接軸、連接套，所述的連接套套設(shè)于第一軸承和第二軸承的外部，連接套固定于升降座的上表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機器人立柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的連接軸和所述的彈性連接機構(gòu)之間設(shè)有第二連接盤，所述的連接軸和所述的彈性連接機構(gòu)通過所述的第二連接盤連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人立柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)包括上旋轉(zhuǎn)管，下旋轉(zhuǎn)管，轉(zhuǎn)筒過渡環(huán)和轉(zhuǎn)筒連接花盤，上旋轉(zhuǎn)管與轉(zhuǎn)筒連接花盤相對固定，轉(zhuǎn)筒連接花盤與轉(zhuǎn)筒過渡環(huán)相對固定，下旋轉(zhuǎn)筒與轉(zhuǎn)筒過渡環(huán)相對固定。
【文檔編號】F16H57/023GK103807400SQ201210445424
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月8日
【發(fā)明者】董吉順, 朱維金, 朱玉聰, 王鳳利, 劉曉嬌, 劉長斌 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司