[实用新型]垂直关节型机器人操作机

说明书

本实用新型属于工业机器人的机械本体，具体地说是一种垂直关节型机器人操作机。

近年来由于工业生产技术不断提高，在国内，工业机器人在弧焊、点焊、搬运、装配等领域的应用越来越普及，尤其在汽车、摩托车、工程机械、电子产品等企业对机器人的需求量越来越大。近年来，国内一些部门已经进行了6kg～10kg的机器人操作机制作，但普遍存在的问题是杆、臂件使用钢件，外观较粗糙重量大，减速器精度、刚度不高，传动部件设计不尽合理，结构不够紧凑等缺点。

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种整机重量轻，动态控制性能好，结构紧凑，传动装置设计合理，重复精度高的垂直关节型机器人操作机。

本实用新型的技术方案是：由S轴、L轴、U轴、R轴、B轴、T轴传动装置和末端执行器，各轴关节由电机和减速器构成，其中：S轴固定在底座上，通过腰座与L轴、U轴相连，L轴输出端固定于下臂，U轴的输出端经拉杆与安装在下臂上的四轴座连接，R轴安装在四轴座与上臂之间，B、T轴一端安装在上臂上，另一端固定于腕端上，其T轴的谐波减速器T刚轮的端面做为末端执行器；

所述S轴传动由辅助支承轴承S、RV减速器S和电机S组成，其中壳体与腰座固连的电机S通过输入齿轮S与RV减速器S相连，所述RV减速器S的端盖固定于底座上，外壳作为输出固定于腰座上，设辅助支承轴承S于输入齿轮S上；    

所述L轴传动由电机L、RV减速器L、支承轴承L组成，其中：电机L轴通过输入齿轮L与RV减速器L相连，RV减速器L的端面上固定有作为其输出端的下臂，电机L与RV减速器L的外壳均固定于腰座上，下臂及曲柄上分别加设一输入齿轮L、U轴中输入齿轮U的支承轴承L；

所述U轴的传动与L轴的结构相似，由RV减速器U、电机U组成，其中电机U轴上固定有RV减速器U的输入齿轮U，RV减速器U的输出端面上安装一U轴形成平行四边形的曲柄，曲柄通过拉杆与活动安装在下臂上的四轴座相连，其电机U及RV减速器U的外壳均固定在腰座上；

所述R轴为电机R、谐波减速器R同轴传动结构，其中电机R通过电机安装座固定于四轴座上，谐波减速器R通过其上的刚轮与四轴座安装在一起，柔轮固定于与上臂安装在一起的R轴的输出轴R上，其波发生器则固定于电机R的轴上，十字交叉轴承R设于输出轴R和四轴座之间；

所述B轴为横放的短尺寸电机B，及同步齿形带B、同步齿形带轮B及短杯型谐波减速器B的传动结构，其中电机B固定于上臂上，其轴与同步齿型带B的一个同步齿型带轮B相连，另一个同步齿型带轮B固定于谐波减速器B的波发生器轴上，谐波减速器B的柔轮固定于上臂上，刚轮固定于腕端上，腕端与上臂中间设有轴承B支承；

所述T轴为短尺寸电机T横放，及同步齿型带轮T、同步齿形带T、相互啮合的输入齿轮T、输出伞齿轮T及短杯型谐波减速T的传动结构，其中电机T固定于上臂上，其轴通过与其固连的同步齿型带轮T，同步齿型带T和输入伞齿轮T的轴T相连，输出伞齿轮T的轴T′上固定有谐波减速器T的波发生器，其谐波减速器T柔轮安装在腕端上，刚轮的端面做为末端执行器，末端执行器与腕端之间设有十字交叉轴承T；

为了提高下臂的位置精度，所述L轴的下臂与U轴的曲柄中间设有的附加轴承L支承装置；所述B、T轴传动中同步齿形带B、T设有带张力调整机构。

本实用新型具有如下优点：

1.  结构紧凑，重复定位精度高。本实用新型应用3D仿真技术确定了本实用新型的整机外形。在动力学分析的基础上，应用有限元分析软件对腰座、下臂、上臂、拉杆、四轴座等关键件进行了结构优化设计。由于S、L、U轴的电机轴直接作为RV减速器S、L、U的输入轴，该传动符合最短传动准则，且RV减速器S、L、U均选用高刚度、高精度的减速器，所以它们具有结构紧凑，关节刚度高，传动精度高，易于安装和维护等特点；R轴传动装置中，由于电机R轴直接作为谐波减速器R的输入轴，谐波减速器R的柔轮又直接作为输出轴，所以，该传动结构部件最少，结构最紧凑；B、T轴传动装置中，由于电机B、T的横放，减掉了一般常用的伞齿轮传动，使结构简化；加之采用了高精度、短杯谐波减速器R、T传动，进一步提高了传动精度，上臂的宽度变窄，结构更为紧凑，方便装配和维护；由于十字交叉轴承的应用，还提高了末端执行器的刚度和旋转精度。