專利名稱：一種低負(fù)載工業(yè)機(jī)器人腕部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種エ業(yè)機(jī)器人腕部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具體是ー種低負(fù)載エ業(yè)機(jī)器人腕部傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)，屬于エ業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的企業(yè)和院校開始合作開發(fā)研制エ業(yè)機(jī)器人，掀起工業(yè)機(jī)器人研發(fā)的熱潮。在機(jī)器人本體研發(fā)過(guò)程中，腕部傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)是ー個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是整個(gè)機(jī)器人機(jī)械部分研發(fā)的技術(shù)核心之一。而且，腕部機(jī)械傳動(dòng)部件的成本(主要是減速機(jī))在機(jī)械部件總成本中占據(jù)較大的比例。在調(diào)研國(guó)內(nèi)自主研發(fā)機(jī)器人腕部傳動(dòng)方案中發(fā)現(xiàn)，負(fù)載在3 — 20Kg范圍內(nèi)的低負(fù)載エ業(yè)機(jī)器人腕部傳動(dòng)結(jié)構(gòu)基本都是采用“伺服電機(jī)+同步帶傳動(dòng)+ (錐齒輪)+減速機(jī)+輸出端”的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的具體方案是J5、J6軸伺服電機(jī)均放置在腕部，J5軸伺服電機(jī)帶動(dòng)一同步帶傳動(dòng)，同步帶輪帶動(dòng)J5軸減速機(jī)，J5軸減速機(jī)輸出端和J5軸輸出端連接在一起，從而帶動(dòng)J5軸按照指定的速度運(yùn)動(dòng)到指定的位置；J6軸伺服電機(jī)帶動(dòng)一同步帶傳動(dòng)，同步帶輪再帶動(dòng)ー對(duì)錐齒輪傳動(dòng)改變傳動(dòng)方向，錐齒輪帶動(dòng)J6軸減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，而J6軸減速機(jī)輸出端和J6軸輸出端連接在一起，從而帶動(dòng)J6軸按照指定的速度運(yùn)動(dòng)到指定的位置，該方案中減速機(jī)選用諧波減速機(jī)，因?yàn)橹C波減速機(jī)具有傳遞速比大、傳遞精度高、體積小、重量輕等優(yōu)勢(shì)。國(guó)外品牌諧波減速機(jī)(如日本HarmonicDrive)外觀尺寸小、高轉(zhuǎn)矩和高精度、壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)形式多祥化，能夠滿足各種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的需要，但是價(jià)格較高，且供貨周期長(zhǎng)；國(guó)產(chǎn)諧波減速機(jī)在材料、制作エ藝等方面跟國(guó)外品牌諧波減速機(jī)有一定差距，且在同等規(guī)格和精度下，產(chǎn)品價(jià)格本也較高，壽命短，而且結(jié)構(gòu)形式少，外觀尺寸相比國(guó)外同規(guī)格減速機(jī)較大。大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪(又名錐蝸桿)傳動(dòng)精度高、傳遞速比大(單級(jí)傳動(dòng)比可達(dá)10 360)、傳動(dòng)效率高、空間結(jié)構(gòu)緊湊、使用壽命長(zhǎng)，且傳動(dòng)平穩(wěn)，但是該齒輪制造較為困難，需要專業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備。隨著近幾年該種齒輪設(shè)備在國(guó)內(nèi)研發(fā)成功以及部分廠家從國(guó)外弓丨進(jìn)該種設(shè)備，大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用得到逐步普及，且制造成本低廉(一對(duì)國(guó)產(chǎn)大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪的價(jià)格一般在國(guó)外同規(guī)格諧波減速機(jī)價(jià)格的10%以內(nèi))。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出了ー種低負(fù)載エ業(yè)機(jī)器人腕部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)來(lái)替代諧波減速機(jī)傳動(dòng)，既可滿足一般低負(fù)載機(jī)器人的高精度和高效率要求，又可以大大的降低機(jī)器人的制造成本。本實(shí)用新型一種低負(fù)載エ業(yè)機(jī)器人腕部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括腕座、J5軸輸入齒輪軸、J6軸輸入齒輪軸、J5軸輸出端、J6軸輸出軸、J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I、J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II、J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I、J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II ;其特征是[0007]J5軸和J6軸是腕座上的兩個(gè)虛擬軸線(O5 — 05、O6-O6),且J5軸和J6軸相互垂直；J5軸輸入齒輪軸為空心軸，J6軸輸入齒輪軸套裝于J5軸輸入齒輪軸內(nèi)，兩者同軸；J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II與J 5軸輸出端通過(guò)ー齒輪軸聯(lián)為同軸體，其軸線位于J 5軸上，J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II (6)為空心軸結(jié)構(gòu)；J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II設(shè)有J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪軸II，J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪軸II的軸線位于J 5軸上；J6軸輸出軸的軸線位于J6軸上，J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪軸II與J6軸輸出軸通過(guò)錐齒輪組形成動(dòng)カ傳遞；J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)承接來(lái)自J5軸輸入齒輪軸的動(dòng)力，J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I與J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II嚙合；J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)承接來(lái)自J6軸輸入齒輪軸的動(dòng)力，J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I與J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II嚙合。本實(shí)用新型低負(fù)載エ業(yè)機(jī)器人腕部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)使用大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪(又名錐蝸桿)傳動(dòng)減速裝置代替諧波減速機(jī)傳動(dòng)，從而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、動(dòng)作準(zhǔn)確可靠，降低了機(jī)器人的制造成本。

圖I是本實(shí)用新型低負(fù)載エ業(yè)機(jī)器人腕部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖IP向示意圖(剖視圖)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例本實(shí)用新型低負(fù)載エ業(yè)機(jī)器人腕部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括腕座12、J5軸輸入齒輪軸1、J6軸輸入齒輪軸11、J5軸輸出端13、J6軸輸出軸7、J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 3、J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 6、J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 4、J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪
II5。J5軸和J6軸是腕座上的兩個(gè)虛擬軸線(O5 — 05、O6-O6),且J5軸和J6軸相互垂直。J5軸輸入齒輪軸I為空心軸，J6軸輸入齒輪軸11套裝于J5軸輸入齒輪軸I內(nèi)，兩者同軸。J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 6與J 5軸輸出端13通過(guò)ー齒輪軸聯(lián)為同軸體，其軸線位于J 5軸上，J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II (6)為空心軸結(jié)構(gòu)。J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 5設(shè)有J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪軸II，J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪軸II的軸線位于J 5軸上。J6軸輸出軸7的軸線位于J6軸上，J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪軸II與J6軸輸出軸7通過(guò)錐齒輪組形成動(dòng)カ傳遞。J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 3通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)承接來(lái)自J5軸輸入齒輪軸I的動(dòng)力，J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 3與J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 6嚙合。J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 4通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)承接來(lái)自J6軸輸入齒輪軸11的動(dòng)力，J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 4與J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 5嚙合。如圖I所示，J5軸輸入齒輪軸I、J5軸惰輪2、J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 3、J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 4、J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 5、J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 6、J6軸惰輪10、J6軸輸入齒輪軸11均通過(guò)軸承安裝在腕座12上，分別繞各自固定的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。J5軸輸出端13通過(guò)2個(gè)深溝球軸承安裝在腕座12上，可繞J5軸軸線O5 — O5旋轉(zhuǎn)，且與J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 6連接在一起。J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪軸II上設(shè)有J6軸錐齒輪I 9，J6軸錐齒輪I 9與J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 5為一體。J6軸錐齒輪II 8與J6軸輸出軸(7)連接在一起。如圖I、圖2所示J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 6與J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 5均放置在腕座的ー側(cè)，徑向通過(guò)深溝球軸承相互支撐，無(wú)運(yùn)動(dòng)耦合關(guān)系。J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 3與J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 6組成齒輪副，J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 3放置在腕座12內(nèi)部空間的下方。J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 4與J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 5組成齒輪副，J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 4放置在腕座12內(nèi)部空間的上方。J5軸輸入齒輪軸I端部的齒輪通過(guò)J5軸惰輪2和J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 3的端部齒輪，與J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 3構(gòu)成動(dòng)力傳遞關(guān)系。J6軸輸入齒輪軸11通過(guò)J6軸惰輪10和J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 4端部的齒輪，與J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 4構(gòu)成動(dòng)力傳遞關(guān)系。上述結(jié)構(gòu)中，兩對(duì)大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪副布置在機(jī)器人腕部的同一側(cè)，J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I和J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I上下平行布置，J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II和J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II同側(cè)同軸前后布置。以節(jié)約齒輪傳動(dòng)所需空間，減小腕部外部尺寸和腕部質(zhì)量。J5軸輸入齒輪軸和J6軸輸入齒輪軸同軸線布置，以減小腕部外部尺寸。具體傳動(dòng)原理J5軸傳動(dòng)路線當(dāng)J5軸輸入齒輪軸I轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)J5軸惰輪2將轉(zhuǎn)動(dòng)和扭矩傳遞給J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 3，而J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 3與J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 6嚙合，J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 6與J5軸輸出端13固定在一起，從而將轉(zhuǎn)動(dòng)和扭矩按照相應(yīng)的速比關(guān)系轉(zhuǎn)換后傳遞給J5軸輸出端13，帶動(dòng)負(fù)載繞O5 — O5軸線以指定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)到指定的位置。J6軸傳動(dòng)路線當(dāng)J6軸輸入齒輪軸11轉(zhuǎn)動(dòng)吋，通過(guò)J6軸惰輪10將轉(zhuǎn)動(dòng)和扭矩傳遞給J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 4，再通過(guò)J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I 4與J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II 5嚙合將轉(zhuǎn)動(dòng)和扭矩按照相應(yīng)的速比關(guān)系轉(zhuǎn)換后傳遞給J6軸錐齒輪I 9，最終再通過(guò)J6軸錐齒輪I 9和J6軸錐齒輪II 8的嚙合將轉(zhuǎn)動(dòng)和扭矩傳遞給J6軸輸出軸7，帶動(dòng)負(fù)載繞O6 — O6軸線以指定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)到指定的位置。
權(quán)利要求1.一種低負(fù)載エ業(yè)機(jī)器人腕部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括腕座(12)、J5軸輸入齒輪軸(I)、J6軸輸入齒輪軸(11)、J5軸輸出端(13)、J6軸輸出軸(7)、J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I (3)、J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II (6)、J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I (4)、J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II(5);其特征是 J5軸和J6軸是腕座上的兩個(gè)虛擬軸線(O5 — 05、O6-O6),且J5軸和J6軸相互垂直；J5軸輸入齒輪軸(I)為空心軸，J6軸輸入齒輪軸(11)套裝于J5軸輸入齒輪軸內(nèi)，兩者同軸； J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II (6)與J 5軸輸出端(13)通過(guò)ー齒輪軸聯(lián)為同軸體，其軸線位于J 5軸上，J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II (6)為空心軸結(jié)構(gòu)； J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II (5)帶有J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪軸II，J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪軸II的軸線位于J 5軸上； J6軸輸出軸(7)的軸線位于J6軸上，J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪軸II與J6軸輸出軸通過(guò)錐齒輪組形成動(dòng)カ傳遞； J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I (3)通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)承接來(lái)自J5軸輸入齒輪軸(I)的動(dòng)力，J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I (3)與J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II (6)嚙合； J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I (4)通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)承接來(lái)自J6軸輸入齒輪軸(11)的動(dòng)力，J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪I (4)與J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪II (5)嚙合。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種低負(fù)載工業(yè)機(jī)器人腕部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其J5軸和J6軸是腕座上的兩個(gè)軸線相互垂直。J6軸輸入齒輪軸套裝于J5軸輸入齒輪軸內(nèi)，兩者同軸。J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪Ⅱ與J5軸輸出端通過(guò)一齒輪軸聯(lián)為同軸體，其軸線位于J5軸上。J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪軸Ⅱ的軸線位于J5軸上，并且與J6軸輸出軸通過(guò)錐齒輪組形成動(dòng)力傳遞。J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪Ⅰ通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)承接來(lái)自J5軸輸入齒輪軸的動(dòng)力且與J5軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪Ⅱ嚙合。J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪Ⅰ通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)承接來(lái)自J6軸輸入齒輪軸的動(dòng)力且與J6軸大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪Ⅱ嚙合。本實(shí)用新型通過(guò)使用大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)減速裝置代替諧波減速機(jī)傳動(dòng)，從而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、動(dòng)作準(zhǔn)確可靠，降低了機(jī)器人的制造成本。
文檔編號(hào)F16H1/22GK202781183SQ201220084848
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者吳波, 王杰高, 沈銀龍 申請(qǐng)人:南京埃斯頓機(jī)器人工程有限公司, 南京埃斯頓自動(dòng)化股份有限公司