一种喷涂机器人中空手腕结构的制作方法

本实用新型涉及工业机器人喷涂技术领域，具体地说是一种喷涂机器人中空手腕结构。

背景技术：

在喷涂行业，由于喷涂工作环境污染严重，对人危害大，越来越多的企业采用喷涂机器人进行自动化喷涂作业。但由于喷涂所使用的喷枪或旋杯上面，所接的油漆管路和控制管路较多，如果这些管线布置在手腕的外面，会对喷涂机器人的作业范围和路径形成干扰，影响喷涂质量和喷涂效率，因此有必要设计一种内部中空，可以让油漆管路和控制管路从内部穿过的中空手腕，且手腕结构紧凑，自重轻，配套使用在喷涂机器人上，以提升喷涂机器人的性能。

1、现有的机器人喷涂手腕结构复杂或内部不中空或内部中空直径小于50mm；

2、油漆及控制管路在手腕部的布置不方便。

如中国专利号为201520655960.1的一种工业机器人腕部中空偏置结构，虽采用了中空设计，但是存在以下不足：

1、整体尺寸长，且重量重，动作不灵活；

2、手腕折叠角度小，喷涂覆盖区域不够；

3、内部中通孔径过小，不能满足喷涂设备要求。

因此，迫切需求一种新的中空手腕结构。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本实用新型设计出可实现4轴、5轴、6轴的无限制旋转，且结构紧凑的一种喷涂机器人中空手腕结构，内部通孔直径大，内部通孔完全密封，可隔绝手腕部齿轮的润滑油脂。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种喷涂机器人中空手腕结构，包括4轴手腕固定座、5轴手腕固定座、6轴手腕固定座、5轴内部中空弯管、6轴内部中空弯管、4轴驱动齿轮、末端输出法兰，所述4轴手腕固定座通过4轴旋转支撑轴承与5轴手腕固定座套装，4轴手腕固定座固定在外接的喷涂机器人的工艺臂上；所述5轴手腕固定座与4轴驱动齿轮相连，4轴驱动齿轮旋转时，可带动5轴手腕固定座绕4轴轴线旋转，实现了4轴的旋转运动；所述6轴手腕固定座连接有5轴转动机构；所述6轴内部中空弯管的两侧与6轴手腕固定座相连，以确保6轴内部中空弯管与6轴手腕固定座保持相同姿态，无相对运动；所述5轴内部中空弯管套装在5轴手腕固定座内，5轴内部中空弯管的两侧通过螺栓与5轴手腕固定座相连，以确保5轴内部中空弯管、5轴手腕固定座的姿态保持相同，无相对运动；所述5轴手腕固定座与5轴转动机构相连；所述5轴转动机构内套装有6轴传动机构，这样6轴传动机构与5轴转动机构可以相对运动；所述末端输出法兰通过末端法兰支撑轴承与6轴手腕固定座上远离4轴手腕固定座的一端相连。本实用新型的可以实现4轴、5轴、6轴的无限制旋转，4轴、5轴、6轴的相邻的夹角均为110°，5轴内部中空弯管、6轴内部中空弯管的中空直接可达70mm，满足市场现有喷涂机器人末端手腕的过线要求。

所述5轴转动机构包括第一驱动齿轮、第二驱动齿轮和第三驱动齿轮，所述第一驱动齿轮与第二驱动齿轮按照轴线重合的方式相连，第二驱动齿轮通过5轴旋转支撑轴承与5轴手腕固定座相连，所述第三驱动齿轮通过轴承一与5轴手腕固定座相连，所述第三驱动齿轮通过螺栓固定在6轴手腕固定座上，从而可带动6轴手腕固定座绕着5轴的轴线旋转，所述第三驱动齿轮与第二驱动齿轮啮合实现动力传递。当第一驱动齿轮旋转时，通过第三驱动齿轮与第二驱动齿轮的啮合传递动力，将旋转运动传送到5轴手腕固定座的另一端，实现了5轴的旋转运动，由于5轴手腕固定座是110°的弯角结构，通过这一组合，可实现4轴和5轴旋转中心的110°偏交结构，

所述6轴传动机构包括第四驱动齿轮、第五驱动齿轮、第六驱动齿轮、第七驱动齿轮、第八驱动齿轮，第四驱动齿轮通过6轴旋转支撑轴承二与第一驱动齿轮相连，第四驱动齿轮与第五驱动齿轮按照轴线重合的方式相连，第五驱动齿轮通过6轴旋转支撑轴承一与第二驱动齿轮相连，第七驱动齿轮通过轴承二与第三驱动齿轮相连，第六驱动齿轮与第七驱动齿轮固连，第八驱动齿轮与末端输出法兰固连，从而末端输出法兰可以随着6轴手腕固定座一起绕着6轴轴心旋转，第八驱动齿轮通过末端法兰支撑轴承与6轴手腕固定座相连。当第四驱动齿轮旋转时，可进一步带动第五驱动齿轮、第六驱动齿轮、第七驱动齿轮、第八驱动齿轮转动，其中第四驱动齿轮、第五驱动齿轮绕着4轴的轴心旋转，第六驱动齿轮、第七驱动齿轮绕着5轴的轴心旋转，第八驱动齿轮绕着6轴的轴心旋转，如此一次传递，可以实现6轴的旋转运动，且6轴的轴线与5轴的轴线之间的夹角为110°。

所述4轴手腕固定座上靠近4轴旋转支撑轴承的位置处安装有4轴密封件，以防止灰尘进入4轴旋转支撑轴承内。

所述5轴手腕固定座上靠近轴承一的位置处安装有5轴密封件，以防止灰尘进入到轴承一内。

所述6轴手腕固定座上靠近末端法兰支撑轴承的位置处安装有6轴密封件，以防止灰尘进入到末端法兰支撑轴承内。

所述5轴内部中空弯管的两端与第五驱动齿轮、第六驱动齿轮均通过内部弯管密封件实现密封。

所述4轴手腕固定座的内部设有与第四驱动齿轮通过内部弯管密封件密封连接的中空通道，以隔绝污染。

所述5轴内部中空弯管、6轴内部中空弯管首尾相连，形成了与手腕齿轮润滑区相互隔离的内部通道，可供喷枪管路使用。

4轴手腕固定座、5轴手腕固定座、6轴手腕固定座、5轴内部中空弯管、6轴内部中空弯管均采用碳纤维复合材料制成。

本实用新型的有益效果是：本实用新型自身重量轻，内部通孔大，整体尺寸紧凑，且各轴运动范围不受限制，可适配各种喷枪和旋杯，大大提高了喷涂机器人的适用范围和工作效率。本实用新型的各轴夹角110°，可保证最大的喷涂覆盖区域，较大的内部通过，可提高内部线缆的使用寿命，通过其中的管线不易损坏，特别适合喷涂行业。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的立体结构示意图；

图3为本实用新型的内部结构示意图；

图4为本实用新型的4轴驱动齿轮、第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第四驱动齿轮、第五驱动齿轮连接的结构示意图；

图5为本实用新型的5轴内部中空弯管、6轴内部中空弯管、末端输出法兰连接的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，图中的a、b、c分别代表4轴轴线、5轴轴线、6轴轴线。

如图2至图5所示，一种喷涂机器人中空手腕结构，包括4轴手腕固定座1、5轴手腕固定座2、6轴手腕固定座3、5轴内部中空弯管4、6轴内部中空弯管5、4轴驱动齿轮6、末端输出法兰10，所述4轴手腕固定座1通过4轴旋转支撑轴承9与5轴手腕固定座2套装，4轴手腕固定座1固定在外接的喷涂机器人的工艺臂上；所述5轴手腕固定座2与4轴驱动齿轮6相连，4轴驱动齿轮6旋转时，可带动5轴手腕固定座2绕4轴轴线旋转，实现了4轴的旋转运动；所述6轴手腕固定座3连接有5轴转动机构7；所述6轴内部中空弯管5的两侧与6轴手腕固定座3相连，以确保6轴内部中空弯管5与6轴手腕固定座3保持相同姿态，无相对运动；所述5轴内部中空弯管4套装在5轴手腕固定座2内，5轴内部中空弯管4的两侧通过螺栓与5轴手腕固定座2相连，以确保5轴内部中空弯管4、5轴手腕固定座2的姿态保持相同，无相对运动；所述5轴手腕固定座2与5轴转动机构7相连；所述5轴转动机构7内套装有6轴传动机构8，这样6轴传动机构8与5轴转动机构7可以相对运动；所述末端输出法兰10通过末端法兰支撑轴承18与6轴手腕固定座3上远离4轴手腕固定座1的一端相连。本实用新型的可以实现4轴、5轴、6轴的无限制旋转，4轴、5轴、6轴的相邻的夹角均为110°，5轴内部中空弯管4、6轴内部中空弯管5的中空直接可达70mm，满足市场现有喷涂机器人末端手腕的过线要求。

所述5轴转动机构7包括第一驱动齿轮7.1、第二驱动齿轮7.2和第三驱动齿轮7.3，所述第一驱动齿轮7.1与第二驱动齿轮7.2按照轴线重合的方式相连，第二驱动齿轮7.2通过5轴旋转支撑轴承11与5轴手腕固定座2相连，所述第三驱动齿轮7.3通过轴承一19与5轴手腕固定座2相连，所述第三驱动齿轮7.3通过螺栓固定在6轴手腕固定座3上，从而可带动6轴手腕固定座3绕着5轴的轴线旋转，所述第三驱动齿轮7.3与第二驱动齿轮7.2啮合实现动力传递。当第一驱动齿轮7.1旋转时，通过第三驱动齿轮7.3与第二驱动齿轮7.2的啮合传递动力，将旋转运动传送到5轴手腕固定座2的另一端，实现了5轴的旋转运动，由于5轴手腕固定座2是110°的弯角结构，通过这一组合，可实现4轴和5轴旋转中心的110°偏交结构，

所述6轴传动机构8包括第四驱动齿轮8.1、第五驱动齿轮8.2、第六驱动齿轮8.3、第七驱动齿轮8.4、第八驱动齿轮8.5，第四驱动齿轮8.1通过6轴旋转支撑轴承二13与第一驱动齿轮7.1相连，第四驱动齿轮8.1与第五驱动齿轮8.2按照轴线重合的方式相连，第五驱动齿轮8.2通过6轴旋转支撑轴承一12与第二驱动齿轮7.2相连，第七驱动齿轮8.4通过轴承二20与第三驱动齿轮7.3相连，第六驱动齿轮8.3与第七驱动齿轮8.4固连，第八驱动齿轮8.5与末端输出法兰10固连，从而末端输出法兰10可以随着6轴手腕固定座3一起绕着6轴轴心旋转，第八驱动齿轮8.5通过末端法兰支撑轴承18与6轴手腕固定座3相连。当第四驱动齿轮8.1旋转时，可进一步带动第五驱动齿轮8.2、第六驱动齿轮8.3、第七驱动齿轮8.4、第八驱动齿轮8.5转动，其中第四驱动齿轮8.1、第五驱动齿轮8.2绕着4轴的轴心旋转，第六驱动齿轮8.3、第七驱动齿轮8.4绕着5轴的轴心旋转，第八驱动齿轮8.5绕着6轴的轴心旋转，如此一次传递，可以实现6轴的旋转运动，且6轴的轴线与5轴的轴线之间的夹角为110°，增大了手腕而对工作范围。

所述4轴手腕固定座1上靠近4轴旋转支撑轴承9的位置处安装有4轴密封件14，以防止灰尘进入4轴旋转支撑轴承9内。

所述5轴手腕固定座2上靠近轴承一19的位置处安装有5轴密封件15，以防止灰尘进入到轴承一19内。

所述6轴手腕固定座3上靠近末端法兰支撑轴承18的位置处安装有6轴密封件16，以防止灰尘进入到末端法兰支撑轴承18内。

所述5轴内部中空弯管4的两端与第五驱动齿轮8.2、第六驱动齿轮8.3均通过内部弯管密封件17实现密封。

所述4轴手腕固定座1的内部设有与第四驱动齿轮8.1通过内部弯管密封件17密封连接的中空通道21；

所述5轴内部中空弯管4、6轴内部中空弯管5首尾相连，形成了与手腕齿轮润滑区相互隔离的内部通道，可供喷枪管路使用。

4轴手腕固定座1、5轴手腕固定座2、6轴手腕固定座3、5轴内部中空弯管4、6轴内部中空弯管5均采用碳纤维复合材料经过3D打印制成，可保证内部通孔直径大。

使用时，根据实际的工作需求以对应的运动部件动作，从而执行不同的动作。即驱动4轴驱动齿轮6旋转，可带动5轴手腕固定座2绕4轴轴线旋转，实现了4轴的旋转运动；当第一驱动齿轮7.1旋转时，通过第三驱动齿轮7.3与第二驱动齿轮7.2的啮合传递动力，将旋转运动传送到5轴手腕固定座2的另一端，以实现了5轴的旋转运动；驱动第四驱动齿轮8.1旋转时，借助于第五驱动齿轮8.2、第六驱动齿轮8.3、第七驱动齿轮8.4、第八驱动齿轮8.5传递动力，使末端输出法兰10可以随着6轴手腕固定座3一起绕着6轴轴心旋转，从而可进行相应的喷涂加工。

本实用新型的结构设计上，将4轴驱动齿轮6、第一驱动齿轮7.1、第四驱动齿轮8.1集中放置，缩小了空间，且方便维护和安装；4轴旋转支撑轴承9、5轴旋转支撑轴承11、6轴旋转支撑轴承二13采用特殊设计的薄壁轴承，重量轻，内部通孔大；本实用新型的5轴内部中空弯管4、6轴内部中空弯管5的密封设计，还能满足旋转的功能。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。