一種同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明空開(kāi)了一種同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人，包括：底座、Z軸電機(jī)架、Z軸伺服電機(jī)、絲桿、絲桿架、升降座、第一機(jī)械臂、第二機(jī)械臂、X軸諧波減速器、Y軸蓋子、關(guān)節(jié)軸、R軸蓋子和作業(yè)主軸，絲桿安裝在底座上的角接觸球軸承和絲桿架上的角接觸球軸承之間，即Z軸，以Z軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心在Z軸伺服電機(jī)和Z軸主、從帶輪的作用下帶動(dòng)升降座及升降座上的部件沿Z軸軸向運(yùn)動(dòng)；X軸諧波減速器安裝在升降座的后端部，以X軸諧波減速器的心部為轉(zhuǎn)動(dòng)中心帶動(dòng)第一機(jī)械臂及第一機(jī)械臂上的部件沿X軸轉(zhuǎn)動(dòng)。與一般平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人相比，本發(fā)明不僅可以確保較高的精度和較大的運(yùn)動(dòng)空間，而且大大減少了該平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的制造成本。
【專利說(shuō)明】一種同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]研制通用型并且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)于機(jī)器人的研制和發(fā)展也具有一定的借鑒意義。從日本最初發(fā)明機(jī)器人到現(xiàn)在已經(jīng)超過(guò)四十年了，但是平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人仍然被認(rèn)為是自動(dòng)加工生產(chǎn)中不可或缺的元素。平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)中是最好的機(jī)器人，常用于分配、搬運(yùn)、裝載、包裝、安放以及裝配等作業(yè)之中。
[0003]平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓柱形，對(duì)比六自由度機(jī)器人，它可以更為高效而且精準(zhǔn)地完成往返運(yùn)動(dòng)。它的運(yùn)動(dòng)模仿人的手臂，使用肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的連接來(lái)增加腕關(guān)節(jié)以及垂直方向的運(yùn)動(dòng)，更適合用于那些需要做往返運(yùn)動(dòng)的工作環(huán)境。
[0004]作為平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人，一般地說(shuō)，當(dāng)然期望平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的可動(dòng)范圍變大，同時(shí)也期望減少該平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人機(jī)械臂的慣量，降低該機(jī)器人的制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)所述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人，能夠使平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的可動(dòng)范圍變大，同時(shí)也減少該平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人機(jī)械臂的慣量，同時(shí)也可以降低該平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的制造成本。
[0006]為解決所述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人，包括:起支承和減震作用的底座；在絲桿和2個(gè)光軸的限位作用下沿Z軸方向上上下運(yùn)動(dòng)的升降座；第一機(jī)械臂，其以與Z軸平行的X軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在所述升降座上；Y軸蓋子，被安裝在第一機(jī)械臂上，支承Y軸減速裝置一軸和Y軸減速裝置二軸，且具有供Y軸伺服電機(jī)軸、Y軸減速裝置一軸和Y軸減速裝置二軸貫穿的通孔；第二機(jī)械臂，其以與X軸平行的Y軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在所述第一機(jī)械臂上；作業(yè)主軸，其以與Y軸平行的R軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在上述第二機(jī)械臂上；R軸蓋子，被安裝在第二機(jī)械臂上，支承作業(yè)主軸，且具有供所述作業(yè)主軸貫穿的通孔；
所述兩個(gè)光軸的上下端都是通過(guò)軸肩與底座定位，光軸的上下端與底座上與之相配合的內(nèi)孔采用間隙配合，光軸上的滑動(dòng)襯套與升降座通過(guò)第一螺釘緊密固定連接，所述絲桿的下部與安裝在絲桿架中的第一角接觸球軸承配合，升降座通過(guò)第一螺釘與絲桿上的絲桿螺帽緊密固定連接，滑動(dòng)襯套用以降低運(yùn)動(dòng)過(guò)程的摩擦系數(shù)，光軸用以增加Z軸上下運(yùn)動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性；
X軸伺服電機(jī)與第一機(jī)械臂通過(guò)螺釘連接在一起，第一機(jī)械臂、X軸諧波減速器和升降座通過(guò)第二螺釘和第三螺釘連接在一起，從而帶動(dòng)第一機(jī)械臂以及第一機(jī)械臂上的部件沿X軸轉(zhuǎn)動(dòng)；
Y軸伺服電機(jī)通過(guò)螺釘與Y軸蓋子緊密固定連接，所述Y軸蓋子通過(guò)螺釘安裝在第一機(jī)械臂上，Y軸伺服電機(jī)與Y軸一級(jí)主動(dòng)帶輪通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，Y軸一級(jí)主動(dòng)帶輪與設(shè)置在Y軸減速裝置二軸上的Y軸一級(jí)從動(dòng)帶輪通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在Y軸減速裝置二軸上的Y軸二級(jí)主動(dòng)帶輪與設(shè)置在Y軸減速裝置一軸上Y軸二級(jí)從動(dòng)帶輪通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在Y軸減速裝置一軸上的Y軸三級(jí)主動(dòng)帶輪與設(shè)置在關(guān)節(jié)軸上的三級(jí)從動(dòng)帶輪通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，從而帶動(dòng)第二機(jī)械臂和第二機(jī)械臂上的部件沿Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述Y軸減速裝置一軸及Y軸減速裝置二軸通過(guò)深溝球軸承平行設(shè)置在第一機(jī)械臂和Y軸蓋子之間；從而，所述Y軸伺服電機(jī)將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到Y(jié)軸一級(jí)主動(dòng)帶輪上，Y軸一級(jí)主動(dòng)帶輪將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到Y(jié)軸一級(jí)從動(dòng)帶輪和Y軸二級(jí)主動(dòng)帶輪，Y軸二級(jí)主動(dòng)帶輪將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到Y(jié)軸二級(jí)從動(dòng)帶輪和Y軸三級(jí)主動(dòng)帶輪上，Y軸三級(jí)主動(dòng)帶輪將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到Y(jié)軸三級(jí)從動(dòng)帶輪和第二機(jī)械臂上，從而帶動(dòng)第二機(jī)械臂和第二機(jī)械臂上的部件沿Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)；
關(guān)節(jié)軸與裝在第一機(jī)械臂中的第二角接觸球軸承通過(guò)軸肩配合，所述關(guān)節(jié)軸與第二角接觸球軸承采用過(guò)盈配合，所述第一機(jī)械臂上的安裝孔與第二角接觸球軸承采用過(guò)渡配合，所述第一機(jī)械臂安裝孔的下部有一軸承擋板通過(guò)螺釘與第一機(jī)械臂緊密固定連接，所述第一機(jī)械臂安裝孔的上部有一軸承外套通過(guò)螺釘與第一機(jī)械臂緊密固定連接，所述第二機(jī)械臂和Y軸三級(jí)從動(dòng)帶輪通過(guò)平鍵與關(guān)節(jié)軸連接，用于傳遞扭矩，所述關(guān)節(jié)軸的上部安裝有圓螺母，用于第二機(jī)械臂的軸向定位；
所述R軸蓋子與第二機(jī)械臂通過(guò)螺釘緊密固定連接，所述R軸伺服電機(jī)與第二機(jī)械臂通過(guò)螺釘緊密固定連接，所述作業(yè)主軸與安裝在R軸蓋子中的深溝球軸承配合，R軸伺服電機(jī)與R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪驅(qū)動(dòng)連接，R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪與設(shè)置在R軸減速裝置二軸上的R軸一級(jí)從動(dòng)帶輪通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在R軸減速裝置二軸的R軸二級(jí)主動(dòng)帶輪與設(shè)置在R軸減速裝置一軸上的R軸二級(jí)從動(dòng)帶輪通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在R軸減速裝置一軸上的R軸三級(jí)主動(dòng)帶輪與固連在作業(yè)主軸上的R軸三級(jí)從動(dòng)帶輪驅(qū)動(dòng)連接，從而帶動(dòng)作業(yè)主軸和作業(yè)主軸上的部件沿R軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述R軸減速裝置一軸、R軸減速裝置二軸及作業(yè)主軸通過(guò)深溝球軸承平行設(shè)置在第二機(jī)械臂和R軸蓋子之間。
[0007]從而R軸伺服電機(jī)將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪上，R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到R軸一級(jí)從動(dòng)帶輪和R軸二級(jí)主動(dòng)帶輪上，R軸二級(jí)主動(dòng)帶輪將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到R軸二級(jí)從動(dòng)帶輪和R軸三級(jí)主動(dòng)帶輪上，R軸三級(jí)主動(dòng)帶輪將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到R軸三級(jí)從動(dòng)帶輪和作業(yè)主軸上，從而帶動(dòng)作業(yè)主軸和作業(yè)主軸上的部件沿R軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]進(jìn)一步地,所述Y軸三級(jí)主動(dòng)帶輪、Y軸二級(jí)從動(dòng)帶輪、Y軸二級(jí)主動(dòng)帶輪、Y軸三級(jí)從動(dòng)帶輪、R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪、R軸一級(jí)從動(dòng)帶輪、R軸二級(jí)從動(dòng)帶輪、R軸二級(jí)主動(dòng)帶輪、R軸三級(jí)從動(dòng)帶輪、R軸三級(jí)主動(dòng)帶輪、Y軸一級(jí)從動(dòng)帶輪、Y軸一級(jí)主動(dòng)帶輪均采用圓弧齒同步帶輪。
[0009]進(jìn)一步地,所述R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪與R軸一級(jí)從動(dòng)帶輪的減速比為4:1,所述R軸二級(jí)主動(dòng)帶輪與R軸二級(jí)從動(dòng)帶輪的減速比為3:1,所述R軸三級(jí)主動(dòng)帶輪與R軸三級(jí)從動(dòng)帶輪的減速比為4:1。
[0010]Z軸伺服電機(jī)通過(guò)內(nèi)六角圓柱頭螺釘與電機(jī)架緊密固定連接，Z軸伺服電機(jī)軸與Z軸同步帶輪主動(dòng)輪通過(guò)基米螺釘緊密固定連接，Z軸同步帶輪從動(dòng)輪通過(guò)基米螺釘和絲桿軸肩與絲桿配合安裝，絲桿與安裝在絲桿架中的角接觸球軸承和安裝在底座中的角接觸球軸承配合，升降座與絲桿上的絲桿螺帽通過(guò)螺釘緊密固定連接，因此Z軸傳動(dòng)過(guò)程:z軸同步帶輪從動(dòng)輪將轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞給絲桿，絲桿通過(guò)絲桿螺帽帶動(dòng)升降座和升降座上的部件一起沿Z軸方向上上下運(yùn)動(dòng)。
[0011]X軸伺服電機(jī)與第一機(jī)械臂通過(guò)內(nèi)六角圓柱頭螺釘緊密固定連接，第一機(jī)械臂與諧波減速器通過(guò)內(nèi)六角圓柱頭螺釘緊密固定連接，諧波減速器與升降座通過(guò)內(nèi)六角圓柱頭螺釘緊密固定連接，X伺服電機(jī)軸通過(guò)十字滑塊聯(lián)軸器帶動(dòng)減速器運(yùn)動(dòng)，即X伺服電機(jī)的輸出軸帶動(dòng)減速器的輸入端運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第二機(jī)械臂及第二機(jī)械臂上的部件一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0012]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):采用三級(jí)同步帶輪作為其減速裝置，傳動(dòng)精度較高和在工作過(guò)程中無(wú)滑動(dòng)，傳動(dòng)范圍大和結(jié)構(gòu)緊湊，本發(fā)明中Z軸、Y軸和R軸的伺服電機(jī)軸采用同步帶輪傳動(dòng)的形式，有利于零部件的安排，電機(jī)能安放在靠近關(guān)節(jié)處，減少機(jī)械臂的慣量。
[0013]在本發(fā)明的機(jī)器人中，將Y軸減速環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)成三級(jí)同步帶輪傳動(dòng)的形式，其一是Y軸伺服電機(jī)的功率相對(duì)于X軸和R軸伺服電機(jī)的功率比較小，用以三級(jí)同步帶輪減速裝置的各個(gè)同步帶輪的形狀和質(zhì)量也比較??；其二第一機(jī)械臂的長(zhǎng)度和寬度較大，可以有效的為三級(jí)同步帶輪減速裝置提供安裝空間，這樣不僅減小了第二機(jī)械臂上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，而且大大縮減了制造該機(jī)器人的成本。
[0014]對(duì)于Y軸和R軸部分，采用三級(jí)同步帶輪減速，其減速比能達(dá)到48:1，并且圓弧齒同步帶輪也具較高的精度，能完成較高的精度定位和傳送的功能。
[0015]所以用3對(duì)同步帶輪取代了在X軸傳動(dòng)中減速比為50:1的諧波減速器，對(duì)于Y軸和R軸減速環(huán)節(jié)而言采用三級(jí)同步帶輪組減速是可行的，其一，Y軸伺服電機(jī)和R軸伺服電機(jī)的功率相對(duì)于Z軸伺服電機(jī)和X軸伺服電機(jī)的功率較小，所以用于傳遞伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩的同步帶輪的尺寸和重量較小，不會(huì)導(dǎo)致機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增大；其二，第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂的尺寸較大，可以提供安裝同步帶輪組的安裝空間。諧波減速器是一種昂貴的減速器，所以采用三級(jí)同步帶輪組減速可以大大減小該機(jī)器人的制造成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式所涉及的同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人的剖視示意圖。
[0017]圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式所涉及的同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人的立體示意圖。
[0018]圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式所涉及的同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人的Y軸同步帶減速裝置示意圖。
[0019]圖4是表示本發(fā)明同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人的俯視示意圖。
[0020]圖5是表示本發(fā)明同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人的左視示意圖。
[0021]圖6是表示本發(fā)明同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人機(jī)械臂的可動(dòng)范圍狀態(tài)的狀態(tài)示意圖。
[0022]圖中:1.Z軸主動(dòng)帶輪；2.Z軸伺服電機(jī)；3.光軸；4.Z軸電機(jī)架；5.Z軸從動(dòng)帶輪;6.底座；7.絲桿架；8.第一角接觸球軸承；9.絲桿；10.絲桿螺帽；11.滑動(dòng)襯套；12.第一螺釘；13.升降座；14.第二螺釘；15.X軸諧波減速器；16.第三螺釘；17.X軸伺服電機(jī)；18.第一機(jī)械臂；19.Y軸三級(jí)主動(dòng)帶輪；20.Y軸二級(jí)從動(dòng)帶輪；21.深溝球軸承；22.Y軸二級(jí)主動(dòng)帶輪；23.軸承擋板；24.第二角接觸球軸承；25.軸承外套；26.Y軸三級(jí)從動(dòng)帶輪；27.R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪；28.R軸減速裝置一軸；29.R軸一級(jí)從動(dòng)帶輪；30.R軸二級(jí)從動(dòng)帶輪；31.R軸減速裝置二軸；32.R軸二級(jí)主動(dòng)帶輪；34.第二機(jī)械臂；35.R軸蓋子；36.R軸三級(jí)從動(dòng)帶輪；38.作業(yè)主軸；41.R軸三級(jí)主動(dòng)帶輪；42.圓螺母；43.R軸伺服電機(jī)；44.關(guān)節(jié)軸；45.Y軸一級(jí)從動(dòng)帶輪；46.Y軸蓋子；47.Y軸減速裝置二軸；48.Y軸減速裝置一軸；49.Y軸一級(jí)主動(dòng)帶輪；50.Y軸伺服電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述
如圖1至圖5所示，一種同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人，包括:起支承和減震作用的底座6 ;在絲桿9和2個(gè)光軸3的限位作用下沿Z軸方向上上下運(yùn)動(dòng)的升降座13 ;第一機(jī)械臂18，其以與Z軸平行的X軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在所述升降座13上；Y軸蓋子46，被安裝在第一機(jī)械臂18上，支承Y軸減速裝置一軸48和Y軸減速裝置二軸47，且具有供Y軸伺服電機(jī)軸、Y軸減速裝置一軸48和Y軸減速裝置二軸47貫穿的通孔；第二機(jī)械臂34，其以與X軸平行的Y軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在所述第一機(jī)械臂18上；作業(yè)主軸38，其以與Y軸平行的R軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在上述第二機(jī)械臂34上；R軸蓋子35，被安裝在第二機(jī)械臂34上，支承作業(yè)主軸38，且具有供所述作業(yè)主軸38貫穿的通孔；
所述兩個(gè)光軸3的上下端都是通過(guò)軸肩與底座6定位，光軸3的上下端與底座6上與之相配合的內(nèi)孔采用間隙配合，光軸3上的滑動(dòng)襯套11與升降座13通過(guò)第一螺釘12緊密固定連接，所述絲桿9的下部與安裝在絲桿架7中的第一角接觸球軸承8配合，升降座13通過(guò)第一螺釘12與絲桿9上的絲桿螺帽10緊密固定連接，滑動(dòng)襯套用以降低運(yùn)動(dòng)過(guò)程的摩擦系數(shù)，光軸用以增加Z軸上下運(yùn)動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性；
X軸伺服電機(jī)17與第一機(jī)械臂18通過(guò)螺釘連接在一起，第一機(jī)械臂18、X軸諧波減速器15和升降座13通過(guò)第二螺釘14和第三螺釘16連接在一起，從而帶動(dòng)第一機(jī)械臂以及第一機(jī)械臂18上的部件沿X軸轉(zhuǎn)動(dòng)；
Y軸伺服電機(jī)50通過(guò)螺釘與Y軸蓋子46緊密固定連接，所述Y軸蓋子46通過(guò)螺釘安裝在第一機(jī)械臂18上,Y軸伺服電機(jī)50與Y軸一級(jí)主動(dòng)帶輪49通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接,Y軸一級(jí)主動(dòng)帶輪49與設(shè)置在Y軸減速裝置二軸47上的Y軸一級(jí)從動(dòng)帶輪45通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在Y軸減速裝置二軸47上的Y軸二級(jí)主動(dòng)帶輪22與設(shè)置在Y軸減速裝置一軸48上Y軸二級(jí)從動(dòng)帶輪20通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在Y軸減速裝置一軸48上的Y軸三級(jí)主動(dòng)帶輪19與設(shè)置在關(guān)節(jié)軸44上的三級(jí)從動(dòng)帶輪26通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，從而帶動(dòng)第二機(jī)械臂34和第二機(jī)械臂34上的部件沿Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述Y軸減速裝置一軸48及Y軸減速裝置二軸47通過(guò)深溝球軸承21平行設(shè)置在第一機(jī)械臂18和Y軸蓋子46之間；
從而，所述Y軸伺服電機(jī)50將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到Y(jié)軸一級(jí)主動(dòng)帶輪49上，Y軸一級(jí)主動(dòng)帶輪49將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到Y(jié)軸一級(jí)從動(dòng)帶輪45和Y軸二級(jí)主動(dòng)帶輪22上，Y軸二級(jí)主動(dòng)帶輪22將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到Y(jié)軸二級(jí)從動(dòng)帶輪20和Y軸三級(jí)主動(dòng)帶輪19上，Y軸三級(jí)主動(dòng)帶輪19將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到Y(jié)軸三級(jí)從動(dòng)帶輪26和第二機(jī)械臂34上，從而帶動(dòng)第二機(jī)械臂和第二機(jī)械臂34上的部件沿Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)；
關(guān)節(jié)軸44與裝在第一機(jī)械臂18中的第二角接觸球軸承24通過(guò)軸肩配合,所述關(guān)節(jié)軸44與第二角接觸球軸承24采用過(guò)盈配合，所述第一機(jī)械臂18上的安裝孔與第二角接觸球軸承24采用過(guò)渡配合，所述第一機(jī)械臂安裝孔的下部有一軸承擋板23通過(guò)螺釘與第一機(jī)械臂18緊密固定連接，所述第一機(jī)械臂18安裝孔的上部有一軸承外套25通過(guò)螺釘與第一機(jī)械臂18緊密固定連接，所述第二機(jī)械臂34和Y軸三級(jí)從動(dòng)帶輪26通過(guò)平鍵與關(guān)節(jié)軸44連接，用于傳遞扭矩，所述關(guān)節(jié)軸的上部安裝有圓螺母42，用于第二機(jī)械臂34的軸向定位；所述R軸蓋子35與第二機(jī)械臂34通過(guò)螺釘緊密固定連接，所述R軸伺服電機(jī)43與第二機(jī)械臂34通過(guò)螺釘緊密固定連接，所述作業(yè)主軸38與安裝在R軸蓋子35中的深溝球軸承21配合，R軸伺服電機(jī)43與R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪27驅(qū)動(dòng)連接，R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪27與設(shè)置在R軸減速裝置二軸31上的R軸一級(jí)從動(dòng)帶輪29通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在R軸減速裝置二軸31的R軸二級(jí)主動(dòng)帶輪32與設(shè)置在R軸減速裝置一軸28上的R軸二級(jí)從動(dòng)帶輪30通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在R軸減速裝置一軸28上的R軸三級(jí)主動(dòng)帶輪41與固連在作業(yè)主軸38上的R軸三級(jí)從動(dòng)帶輪36驅(qū)動(dòng)連接，從而帶動(dòng)作業(yè)主軸38和作業(yè)主軸38上的部件沿R軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述R軸減速裝置一軸28、R軸減速裝置二軸31及作業(yè)主軸38通過(guò)深溝球軸承21平行設(shè)置在第二機(jī)械臂34和R軸蓋子35之間。
[0024]從而R軸伺服電機(jī)43將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪27上，R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪27將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到R軸一級(jí)從動(dòng)帶輪29和R軸二級(jí)主動(dòng)帶輪32上，R軸二級(jí)主動(dòng)帶輪32將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到R軸二級(jí)從動(dòng)帶輪30和R軸三級(jí)主動(dòng)帶輪41上，R軸三級(jí)主動(dòng)帶輪41將運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞到R軸三級(jí)從動(dòng)帶輪36和作業(yè)主軸38上，從而帶動(dòng)作業(yè)主軸和作業(yè)主軸38上的部件沿R軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0025]進(jìn)一步地，所述Y軸三級(jí)主動(dòng)帶輪19、Y軸二級(jí)從動(dòng)帶輪20、Y軸二級(jí)主動(dòng)帶輪22、Y軸三級(jí)從動(dòng)帶輪26、R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪27、R軸一級(jí)從動(dòng)帶輪29、R軸二級(jí)從動(dòng)帶輪30、R軸二級(jí)主動(dòng)帶輪32、R軸三級(jí)從動(dòng)帶輪36、R軸三級(jí)主動(dòng)帶輪41、Y軸一級(jí)從動(dòng)帶輪45、Y軸一級(jí)主動(dòng)帶輪49均采用圓弧齒同步帶輪。
[0026]進(jìn)一步地,所述R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪27與R軸一級(jí)從動(dòng)帶輪29的減速比為4:1,所述R軸二級(jí)主動(dòng)帶輪32與R軸二級(jí)從動(dòng)帶輪30的減速比為3:1，所述R軸三級(jí)主動(dòng)帶輪41與R軸三級(jí)從動(dòng)帶輪36的減速比為4:1。
[0027]參考圖1所示，所述絲桿9的上部與安裝在底座6上的角接觸球軸承的內(nèi)圈過(guò)盈配合安裝，上部的角接觸球軸承的外圈和底座上的內(nèi)孔之間過(guò)渡配合安裝，所述絲桿的下部與安裝在絲桿架7上的角接觸球軸承的內(nèi)圈過(guò)盈配合安裝，下部的角接觸球軸承的外圈和絲桿架上的階梯孔之間過(guò)渡配合安裝。絲桿9的下部還安裝有Z軸同步帶從動(dòng)輪5，用以傳遞給絲桿轉(zhuǎn)速和扭矩，絲桿上的絲桿螺帽10與升降座13通過(guò)螺釘緊密固定連接，從而帶動(dòng)升降座和升降座13上的部件沿Z軸上下運(yùn)動(dòng)。
[0028]本發(fā)明中的減速裝置主要是采用三級(jí)同步帶輪減速裝置，同步帶是組成三級(jí)同步帶輪減速裝置的重要部件，同步帶傳動(dòng)是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應(yīng)吻合的輪所組成。它綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自的優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)帶齒與輪的齒槽相嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力。傳輸用同步帶傳動(dòng)具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，無(wú)滑差，可獲得恒定的速比，傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動(dòng)比范圍大。
[0029]同步帶輪采用的是圓弧齒同步帶輪，圓弧齒同步帶輪是因?yàn)槠潺X形具有圓弧的特點(diǎn)，區(qū)別于梯型齒同步帶輪和T型同步帶輪的方形齒，圓弧齒同步帶輪，能夠滿足大功率的傳動(dòng)，其傳動(dòng)功率比梯型齒和T型齒大3-5倍。[0030]本發(fā)明的機(jī)器人中的X軸關(guān)節(jié)部分采用的是諧波減速器15，主要由波發(fā)生器、柔 性齒輪和剛性齒輪三個(gè)基本構(gòu)件組組成，是一種靠波發(fā)生器使柔性齒輪產(chǎn)生可控彈性變 形，并與剛性齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的齒輪傳動(dòng)。諧波減速器的上部與第一機(jī)械臂18通過(guò)螺 釘緊密固定連接，諧波減速器15的下部與升降座13通過(guò)螺釘緊密固定連接，帶動(dòng)第一機(jī)械 臂18和第一機(jī)械臂18上的部件沿X軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0031]Y軸伺服電機(jī)50與Y軸蓋子46通過(guò)螺釘緊密固定連接，Y軸蓋子46與第一機(jī)械 臂18通過(guò)螺釘緊密固定連接，Y軸同步帶輪軸上的一對(duì)深溝球軸承分別和Y軸蓋子46和 第一機(jī)械臂18配合，深溝球軸承的內(nèi)圈和同步帶輪軸過(guò)盈配合，外圈和Y軸蓋子或第一機(jī) 械臂上的內(nèi)孔過(guò)渡配合，同步帶輪軸上的同步帶輪與同步帶輪軸通過(guò)軸肩和基米螺釘配合 安裝。所以Y軸傳動(dòng)過(guò)程：Y軸伺服電機(jī)50將轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞給Y軸第一對(duì)同步帶輪主動(dòng) 輪49,經(jīng)過(guò)各同步帶輪和同步帶,將轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞給Y軸關(guān)節(jié)軸44,帶動(dòng)第二機(jī)械臂34 和第二機(jī)械臂34上的部件轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0032]R軸伺服電機(jī)43與第二機(jī)械臂34通過(guò)螺釘緊密固定連接，R軸伺服電機(jī)軸通過(guò)基 米螺釘與三級(jí)同步帶輪中的R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪27連接在一起,其余各同步帶輪通過(guò)基米螺 釘與同步帶輪軸或作業(yè)主軸38連接在一起，R軸傳動(dòng)過(guò)程：R軸電機(jī)軸將轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞給 三級(jí)同步帶輪中的第一對(duì)同步帶主動(dòng)輪27，通過(guò)三級(jí)同步帶輪中的帶輪和皮帶，最終將轉(zhuǎn) 速和扭矩傳遞給作業(yè)主軸38。本發(fā)明中的第一對(duì)帶輪的減速比為4:1，第二對(duì)帶輪的減速 比為3:1，第三對(duì)帶輪的減速比為4:1，即三級(jí)同步帶輪的減速比為48:1。
[0033]在本發(fā)明的同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人的Y軸關(guān)節(jié)中，在第一機(jī)械臂18的一端內(nèi) 孔中安裝支撐關(guān)節(jié)軸44和用以降低傳動(dòng)過(guò)程中機(jī)械載荷摩擦系數(shù)的一對(duì)角接觸球軸承， 在關(guān)節(jié)軸44的下部軸承的下端安裝一軸承擋板23，用以該軸承的軸向定位，軸承擋板23通 過(guò)螺釘與第一機(jī)械臂緊密固定連接，在關(guān)節(jié)軸44的上部軸承的上端安裝一軸承外套25，用 以該軸承的軸向定位，軸承外套通過(guò)螺釘與第一機(jī)械臂18緊密固定連接，第三對(duì)同步帶輪 從動(dòng)輪通過(guò)平鍵和軸肩與關(guān)節(jié)軸44配合，第三對(duì)同步帶輪從動(dòng)輪26與第二機(jī)械臂34的軸 向方向上安裝一軸套，用以第三對(duì)同步帶輪從動(dòng)輪26的軸向定位，第二機(jī)械臂34通過(guò)平鍵 和軸肩與關(guān)節(jié)軸配合，第二機(jī)械臂34的軸向方向上安裝一對(duì)圓螺母42,用以第二機(jī)械臂的 軸向定位。
[0034]參考圖6所示，在本發(fā)明的同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人中，當(dāng)?shù)诙C(jī)械臂34的臂 向第一機(jī)械臂18的臂長(zhǎng)方向靠攏呈一直線時(shí)，即為機(jī)械臂臂長(zhǎng)和第二機(jī)械臂臂長(zhǎng)之差，該 平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的回轉(zhuǎn)半徑最?。划?dāng)?shù)谝粰C(jī)械臂18的臂和第二機(jī)械臂34的臂伸長(zhǎng)呈一 直線時(shí)，即為第一機(jī)械臂18臂長(zhǎng)和第二機(jī)械臂34臂長(zhǎng)之和，該平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的回轉(zhuǎn)半 徑最大。
[0035]本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明 的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出 其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的 精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于，包括:起支承和減震作用的底座(6);在絲桿(9)和2個(gè)光軸(3)的限位作用下沿Z軸方向上上下運(yùn)動(dòng)的升降座(13);第一機(jī)械臂(18 )，其以與Z軸平行的X軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在所述升降座(13 )上；Y軸蓋子(46 )，被安裝在第一機(jī)械臂(18 )上，支承Y軸減速裝置一軸(48 )和Y軸減速裝置二軸(47)，且具有供Y軸伺服電機(jī)軸、Y軸減速裝置一軸(48)和Y軸減速裝置二軸(47)貫穿的通孔；第二機(jī)械臂(34)，其以與X軸平行的Y軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在所述第一機(jī)械臂(18)上；作業(yè)主軸(38)，其以與Y軸平行的R軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在上述第二機(jī)械臂(34)上；R軸蓋子(35)，被安裝在第二機(jī)械臂(34)上，支承作業(yè)主軸(38)，且具有供所述作業(yè)主軸(38)貫穿的通孔； 所述兩個(gè)光軸(3)的上下端都是通過(guò)軸肩與底座(6)定位，光軸(3)的上下端與底座(6)上與之相配合的內(nèi)孔采用間隙配合，光軸(3)上的滑動(dòng)襯套(11)與升降座(13)通過(guò)第一螺釘(12)緊密固定連接，所述絲桿(9)的下部與安裝在絲桿架(7)中的第一角接觸球軸承(8)配合，升降座(13)通過(guò)第一螺釘(12)與絲桿(9)上的絲桿螺帽(10)緊密固定連接；X軸伺服電機(jī)(17)與第一機(jī)械臂(18)通過(guò)螺釘連接在一起，第一機(jī)械臂(18)、X軸諧波減速器(15)和升降座(13)通過(guò)第二螺釘(14)和第三螺釘(16)連接在一起，從而帶動(dòng)第一機(jī)械臂以及第一機(jī)械臂(18)上的部件沿X軸轉(zhuǎn)動(dòng)； Y軸伺服電機(jī)(50)通過(guò)螺釘與Y軸蓋子(46)緊密固定連接，所述Y軸蓋子(46)通過(guò)螺釘安裝在第一機(jī)械臂(18)上，Y軸伺服電機(jī)(50)與Y軸一級(jí)主動(dòng)帶輪(49)通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，Y軸一級(jí)主動(dòng)帶輪(49)與設(shè)置在Y軸減速裝置二軸(47)上的Y軸一級(jí)從動(dòng)帶輪(45)通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在Y軸減速裝置二軸(47)上的Y軸二級(jí)主動(dòng)帶輪(22)與設(shè)置在Y軸減速裝置一軸(48)上Y軸二級(jí)從動(dòng)帶輪(20)通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在Y軸減速裝置一軸(48)上的Y軸三級(jí)主動(dòng)帶輪(19)與設(shè)置在關(guān)節(jié)軸(44)上的三級(jí)從動(dòng)帶輪(26)通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，從而帶動(dòng)第二機(jī)械臂(34)和第二機(jī)械臂(34)上的部件沿Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述Y軸減速裝置一軸(48)及Y軸減速裝置二軸(47)通過(guò)深溝球軸承(21)平行設(shè)置在第一機(jī)械臂(18)和Y軸蓋子(46)之間； 關(guān)節(jié)軸(44)與裝在第一機(jī)械臂(18)中的第二角接觸球軸承(24)通過(guò)軸肩配合，所述關(guān)節(jié)軸(44)與第二角接觸球軸承(24)采用過(guò)盈配合，所述第一機(jī)械臂(18)上的安裝孔與第二角接觸球軸承(24)采用過(guò)渡配合，所述第一機(jī)械臂安裝孔的下部有一軸承擋板(23)通過(guò)螺釘與第一機(jī)械臂(18)緊密固定連接，所述第一機(jī)械臂(18)安裝孔的上部有一軸承外套(25)通過(guò)螺釘與第一機(jī)械臂(18)緊密固定連接，所述第二機(jī)械臂(34)和Y軸三級(jí)從動(dòng)帶輪(26)通過(guò)平鍵與關(guān)節(jié)軸(44)連接，用于傳遞扭矩，所述關(guān)節(jié)軸的上部安裝有圓螺母(42)，用于第二機(jī)械臂(34)的軸向定位； 所述R軸蓋子(35)與第二機(jī)械臂(34)通過(guò)螺釘緊密固定連接，所述R軸伺服電機(jī)(43)與第二機(jī)械臂(34)通過(guò)螺釘緊密固定連接，所述作業(yè)主軸(38)與安裝在R軸蓋子(35)中的深溝球軸承(21)配合，R軸伺服電機(jī)(43)與R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪(27)驅(qū)動(dòng)連接，R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪(27)與設(shè)置在R軸減速裝置二軸(31)上的R軸一級(jí)從動(dòng)帶輪(29)通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在R軸減速裝置二軸(31)的R軸二級(jí)主動(dòng)帶輪(32)與設(shè)置在R軸減速裝置一軸(28)上的R軸二級(jí)從動(dòng)帶輪(30)通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在R軸減速裝置一軸(28)上的R軸三級(jí)主動(dòng)帶輪(41)與固連在作業(yè)主軸(38)上的R軸三級(jí)從動(dòng)帶輪(36)驅(qū)動(dòng)連接，從而帶動(dòng)作業(yè)主軸(38)和作業(yè)主軸(38)上的部件沿R軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述R軸減速裝置一軸(28)、R軸減速裝置二軸(31)及作業(yè)主軸(38)通過(guò)深溝球軸承(21)平行設(shè)置在第二機(jī)械臂(34)和R軸蓋子(35 )之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于:所述Y軸三級(jí)主動(dòng)帶輪(19)、Y軸二級(jí)從動(dòng)帶輪(20)、Y軸二級(jí)主動(dòng)帶輪(22)、Y軸三級(jí)從動(dòng)帶輪(26)、R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪(27)、R軸一級(jí)從動(dòng)帶輪(29)、R軸二級(jí)從動(dòng)帶輪(30)、R軸二級(jí)主動(dòng)帶輪(32)、R軸三級(jí)從動(dòng)帶輪(36)、R軸三級(jí)主動(dòng)帶輪(41 )、Y軸一級(jí)從動(dòng)帶輪(45)、Y軸一級(jí)主動(dòng)帶輪(49)均采用圓弧齒同步帶輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步帶減速平面關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于:所述R軸一級(jí)主動(dòng)帶輪(27)與R軸一級(jí)從動(dòng)帶輪(29)的減速比為4:1，所述R軸二級(jí)主動(dòng)帶輪(32)與R軸二級(jí)從動(dòng)帶輪(30)的減速 比為3:1，所述R軸三級(jí)主動(dòng)帶輪(41)與R軸三級(jí)從動(dòng)帶輪(36)的減速比為4:1。
【文檔編號(hào)】B25J9/02GK103624775SQ201310627443
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】王念峰, 鄭超超, 劉景輝, 李志斌, 張憲民 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué), 深圳市新昂慧科技有限公司