[发明专利]工业机器人竖轴轴系

说明书

技术领域

本发明为工业机器人竖轴轴系，具体为一种涉及谐波齿轮减速技术的大减速比、大承载力、高旋转精度，且可保证整体装置稳定工作的工业机器人主体结构的支撑轴系(即竖轴轴系)，属于工业机器人技术领域。

背景技术

装备于自动化生产系统中的各种自动搬运、码垛机器人需在承担较大载荷的情况下频繁往复转动，其主体结构的支撑轴系因而必须具有结构紧凑、装调简便、运行平稳、承载能力强、旋转精度高、工作噪音低等特性，而现有的机器人竖轴轴系在上述要求上的表现还差强人意。由于搬运、码垛类工业机器人旋转工作时，转动惯量一般很大，机器人竖轴轴系的过载能力和耐冲击能力都受到制约，所以要求转动速度不能过高，而使用电动机通过减速装置驱动轴系转动所需要的减速比很大，这样大的传动比对于普通减速器来说需要采用多级减速才能实现，致使结构复杂，体积庞大，从安装到使用等方面均难以满足要求。

为了在简化装置的同时，实现稳定转动，可在机器人竖轴轴系中采用谐波齿轮减速装置，通过谐波齿轮减速装置与其他结构件、运动件、连接件的巧妙配合，产生满足工业机器人实际工作需要的转动输出。由于谐波齿轮减速装置是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减速装置，其传动是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的，因而与普通齿轮减速器相比具有体积小、重量轻、无冲击，无噪音，传动平稳、运动精度高、承载能力强等优点，且其单级传动比能达到＝70～500，其自身结构的简化使减速器本身的扭转刚度减小，从而使作用在机器人竖轴轴系底部构件上的动载荷降低，可提高机器人竖轴轴系的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合各种自动搬运、码垛的工业机器人竖轴轴系，解决了以往数轴轴系承载能力和耐冲击能力弱的缺点，并且解决了如何简化结构、使结构紧凑等问题。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

本发明的工业机器人竖轴轴系包括旋转减速装置和承载固定装置；

其中旋转减速装置包括竖轴驱动电机、两个同步带轮、同步传动带、同步带轮轴套、谐波齿轮减速装置输入刚轮、谐波齿轮减速装置输出刚轮、波发生器、旋转座、旋转承重轴套；旋转座为一面为平面且该平面开有圆洞的空心体，谐波齿轮减速装置输入刚轮通过螺栓固定在旋转座开有圆洞的平面底盘上；同步带轮与波发生器内圈通过同步带轮轴套连接，同步带轮轴套与同步带轮之间用同步带轮挡圈隔开，实现同步旋转，竖轴驱动电机通过同步传动带带动同步带轮同步旋转，旋转承重轴套为圆筒形结构，一端通过螺栓固定在旋转座开有圆洞的平面底盘上，旋转承重轴套的固定位置在谐波齿轮减速装置外围，且与同步带轮轴心重合；

承载固定装置包括轴系固定底盘、轴系基座、机器人基座；轴系固定底盘为帽型结构，轴系基座为无顶的帽型结构，机器人基座为圆筒型结构；轴系基座套在固定底盘外，且轴系基座的帽顶位置通过螺栓固定在轴系固定底盘的帽檐边缘，机器人基座套在轴系基座外，通过地脚螺钉将轴系基座的帽檐位置与机器人基座贯穿并固定于地面；

将旋转减速装置中旋转承重轴套套入承载固定装置中的轴系固定底盘与轴系基座之间的空隙中，通过对旋转承重轴套与轴系基座之间开阶梯槽使大深沟球轴承、小深沟球轴承、圆锥滚子轴承按从高位到低位固定，大深沟球轴承与小深沟球轴承通过轴承隔套隔开，小深沟球轴承紧压在圆锥滚子轴承内圈上，圆锥滚子轴承底部紧压在承重轴套挡圈和阶梯槽上；轴系固定底盘的帽顶通过螺栓与谐波齿轮减速装置输出刚轮固连。

上述结构中，两个主要承受径向力、保持机器人竖轴轴系回转精度的深沟球轴承通过轴承隔套隔开一段距离，以提高机器人回转精度和定位精度，增强机器人回转时的径向稳定性。

上述结构中，通过轴系基座台面的轴承压圈及通过螺纹连接于旋转承重轴套底部的承重轴套挡圈约束了承重、连接、定位装置的轴向运动，防止轴承轴向滑动，结构既简单紧凑，又方便实用。

上述结构中，轴系基座采用整体铸造，精密加工，其加工基准、测量基准、安装基准同一，从而减少了加工和装配过程中的误差，提够了机器人竖轴轴系的定位精度和旋转精度。

工作过程

该竖轴轴系通过控制安装于旋转座上的电机，通过带传动方式带动装有谐波减速器的旋转装置旋转，通过合理利用谐波减速器的输出和输入刚轮将旋转装置和固定装置连接，其中输入刚轮与旋转装置同步旋转，输出刚轮与承重固定装置固连于地面，再通过3个轴承的配合运用，从整体上达到旋转座的稳定旋转工作。

有益效果