专利名称：一种弧焊机器人手腕的中空机械机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机器人手腕的中空机械机构。
技术背景
目前行业上弧焊机器人手腕普遍采用的机械结构有两种一种是六轴减速器放在 手腕末端，外观表现为连接接口是圆柱端面，其特点是传动路线清晰，手腕运动精度容易保 证，但圆柱中间未留走线孔，应用不便；另一种是五轴、六轴运动共同由锥蜗杆机构并行输 入，外观表现为连接接口是空心圆柱端面，留有走线孔，其特点是应用方便，但锥蜗杆机构 制造困难，手腕运动精度难于保证(其中将机器人的腕摆运动的主轴定义为五轴，将手转 运动的主轴定义为六轴)。发明内容
本发明的目的是提供一种弧焊机器人手腕的中空机械机构，以解决目前弧焊机器 人手腕的中空机构未留走线孔，应用不便和锥蜗杆机构制造困难，手腕运动精度难于保证 的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是所述中空机械机构包括空心齿轮 轴、前压盖、锥齿轮调整垫、轴座、第一轴承、后压盖、腕摆运动传动机构、手转运动传动机构 和第八轴承，腕摆运动传动机构包括第一小轴、第二轴承、第一谐波减速器、第三轴承、第一 同步齿形带机构、第一定位环、第一压盖、第二压盖、第一调整垫和第一轴套，手转运动传动 机构包括第四轴承、第二谐波减速器、第五轴承、第二同步齿形带机构、第二小轴、第二定位 环、第六轴承、锥齿轮、第七轴承、第三压盖、第二调整垫和第二轴套，轴座套装在空心齿轮 轴上，空心齿轮轴与轴座之间的前端设置有第一轴承，空心齿轮轴与轴座之间的后端设置 有第八轴承，轴座通过第一轴承和第八轴承与空心齿轮轴转动连接，锥齿轮调整垫套装在 空心齿轮轴上且位于空心齿轮轴的齿轮端面与第一轴承之间，前压盖套装在空心齿轮轴上 的前端，第一轴承通过前压盖轴向定位，后压盖套装在空心齿轮轴上的前端，第八轴承通过 后压盖轴向定位，后压盖与轴座可拆卸连接，轴座的外壁上均布设有第一轴套和第二轴套， 第一轴套和第二轴套同轴设置且位于轴座长度的二分之一处，第一轴套和第二轴套与空心 齿轮轴垂直设置，第一轴套和第二轴套均与轴座的内腔相通，第一小轴设置在轴座的第一 轴套内，第二小轴设置在轴座的第二轴套内；
第二轴承、第一谐波减速器的波发生器、第三轴承和第一同步齿形带机构由第一 小轴的里端至外端依次固装在第一小轴上，第一定位环设置在第二轴承与第一谐波减速器 的波发生器之间，第一谐波减速器的波发生器与轴座可拆卸连接，第一谐波减速器的柔轮 固装在轴座上，第一谐波减速器的刚轮与第一压盖可拆卸连接，第二压盖通过第一调整垫 将第三轴承压紧，第二压盖固装在第一压盖上；
第四轴承、第二谐波减速器的波发生器、第五轴承和第二同步齿形带机构由第二 小轴的里端至外端依次固装在第二小轴上，第二定位环设置在第四轴承与第二谐波减速器的波发生器之间，第二谐波减速器的波发生器与轴座可拆卸连接，锥齿轮套装在轴座的第 二轴套上，锥齿轮通过第六轴承与第二小轴转动连接，锥齿轮与空心齿轮轴啮合，第七轴承 设置在锥齿轮与第二谐波减速器的刚轮之间，第七轴承通过第三压盖及第二调整垫轴向定 位。
本发明具有以下有益效果本发明传动路线清晰，空心齿轮轴上留走线孔；其中 腕摆运动传动机构为机器人手腕的腕摆主轴(五轴)传递运动和动力，手转运动传动机构 为空心齿轮轴(六轴)传递运动和动力，使用方便，因其传动运动链比较简单，故手腕运动 精度容易保证，且加工制造容易的优点。
图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1的A-A剖视图。
具体实施方式
具体实施方式
一结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的中空机械机构包 括空心齿轮轴1、前压盖2、锥齿轮调整垫3、轴座4、第一轴承5、后压盖6、腕摆运动传动机 构、手转运动传动机构和第八轴承观，腕摆运动传动机构包括第一小轴7、第二轴承8、第一 谐波减速器9、第三轴承10、第一同步齿形带机构11、第一定位环12、第一压盖13、第二压 盖14、第一调整垫15和第一轴套四，手转运动传动机构包括第四轴承16、第二谐波减速器 17、第五轴承18、第二同步齿形带机构19、第二小轴20、第二定位环21、第六轴承23、锥齿 轮对、第七轴承25、第三压盖沈、第二调整垫27和第二轴套30，轴座4套装在空心齿轮轴1 上，空心齿轮轴1与轴座4之间的前端设置有第一轴承5，空心齿轮轴1与轴座4之间的后 端设置有第八轴承观，轴座4通过第一轴承5和第八轴承观与空心齿轮轴1转动连接，锥 齿轮调整垫3套装在空心齿轮轴1上且位于空心齿轮轴1的齿轮端面与第一轴承5之间， 前压盖2套装在空心齿轮轴1上的前端，第一轴承5通过前压盖2轴向定位，后压盖6套装 在空心齿轮轴1上的前端，第八轴承28通过后压盖6轴向定位，后压盖6与轴座4可拆卸 连接，轴座4的外壁上均布设有第一轴套四和第二轴套30，第一轴套四和第二轴套30同 轴设置且位于轴座4长度的二分之一处，第一轴套四和第二轴套30与空心齿轮轴1垂直 设置，第一轴套四和第二轴套30均与轴座4的内腔相通，第一小轴7设置在轴座4的第一 轴套四内，第二小轴20设置在轴座4的第二轴套30内；
第二轴承8、第一谐波减速器9的波发生器、第三轴承10和第一同步齿形带机构 11由第一小轴7的里端至外端依次固装在第一小轴7上，第一定位环12设置在第二轴承8 与第一谐波减速器9的波发生器之间，第一谐波减速器9的波发生器与轴座4可拆卸连接， 第一谐波减速器9的柔轮固装在轴座4上，第一谐波减速器9的刚轮与第一压盖13可拆卸 连接，第二压盖14通过第一调整垫15将第三轴承10压紧，第二压盖14固装在第一压盖13 上；
第四轴承16、第二谐波减速器17的波发生器、第五轴承18和第二同步齿形带机 构19由第二小轴20的里端至外端依次固装在第二小轴20上，第二定位环21设置在第四 轴承16与第二谐波减速器17的波发生器之间，第二谐波减速器17的波发生器与轴座4可 拆卸连接，锥齿轮M套装在轴座4的第二轴套30上，锥齿轮M通过第六轴承23与第二小轴20转动连接，锥齿轮M与空心齿轮轴1啮合，第七轴承25设置在锥齿轮M与第二谐波 减速器17的刚轮之间，第七轴承25通过第三压盖沈及第二调整垫27轴向定位。
使用时，将第一压盖13和第三压盖26均固装在机器人的小臂上。
具体实施方式
二 结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一轴承5、第二轴承 8、第三轴承10、第四轴承16、第五轴承18、第六轴承23、第七轴承25和第八轴承28均为超 轻系列轴承，可以保证手腕承载的前提下尽量缩小手腕结构尺寸。其他组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图1说明本实施方式，本实施方式的空心齿轮轴1的前端面 为通用接口端面。此结构适用于多种规格焊枪使用、通用性强。在对现有设备、工具进行很 少改动或不改动的情况下，就可由适合我国国情的、自主研发的机器人手腕系统代替进口 产品，从而可以降低成本、便于应用、及时维护。
工作原理将焊枪或末端执行器连接在空心齿轮轴1的通用接口端面上。运动由 两台伺服电机通过第一同步齿形带机构和第二同步齿形带机构传至腕摆运动传动机构和 手转运动传动机构。
当运动为腕摆运动时，第一同步齿形带机构11带动第一小轴7转动，第一小轴7 带动第一谐波减速器9的波发生器运动，第一谐波减速器9的波发生器通过固装在第一压 盖13上的第一谐波减速器9的刚轮带动固装在轴座4上的第一谐波减速器9的柔轮运动， 从而使轴座4整体延进行腕摆运动；
当运动为手转运动时，运动和动力由第二同步齿形带机构19传递至第二小轴20， 第二小轴20带动第二谐波减速器17的波发生器，第二谐波减速器17的波发生器通过固装 在轴座4上的第二谐波减速器17的柔轮带动第二谐波减速器17的刚轮，第二谐波减速器 17的刚轮带动锥齿轮22运动，锥齿轮22与空心齿轮轴1啮合，将运动传递至末端执行器。 从而实现腕摆运动传动机构和手转运动的分路传输，并最终形成手转运动。
权利要求
1.一种弧焊机器人手腕的中空机械机构，其特征在于所述中空机械机构包括空心齿轮 轴(1)、前压盖O)、锥齿轮调整垫(3)、轴座0)、第一轴承(5)、后压盖(6)、腕摆运动传动 机构、手转运动传动机构和第八轴承( )，腕摆运动传动机构包括第一小轴(7)、第二轴承 (8)、第一谐波减速器(9)、第三轴承(10)、第一同步齿形带机构(11)、第一定位环(12)、第 一压盖(13)、第二压盖(14)、第一调整垫(1 和第一轴套( )，手转运动传动机构包括第 四轴承(16)、第二谐波减速器(17)、第五轴承(18)、第二同步齿形带机构(19)、第二小轴 (20)、第二定位环(21)、第六轴承(23)、锥齿轮(M)、第七轴承(25)、第三压盖( )、第二 调整垫07)和第二轴套(30)，轴座(4)套装在空心齿轮轴(1)上，空心齿轮轴(1)与轴座 (4)之间的前端设置有第一轴承(5)，空心齿轮轴(1)与轴座(4)之间的后端设置有第八轴 承( )，轴座(4)通过第一轴承( 和第八轴承08)与空心齿轮轴(1)转动连接，锥齿轮 调整垫( 套装在空心齿轮轴(1)上且位于空心齿轮轴(1)的齿轮端面与第一轴承(5)之 间，前压盖( 套装在空心齿轮轴(1)上的前端，第一轴承( 通过前压盖( 轴向定位， 后压盖(6)套装在空心齿轮轴(1)上的前端，第八轴承08)通过后压盖(6)轴向定位，后 压盖(6)与轴座(4)可拆卸连接，轴座的外壁上均布设有第一轴套09)和第二轴套 (30)，第一轴套09)和第二轴套(30)同轴设置且位于轴座(4)长度的二分之一处，第一轴 套09)和第二轴套(30)与空心齿轮轴(1)垂直设置，第一轴套(29)和第二轴套(30)均 与轴座的内腔相通，第一小轴(7)设置在轴座的第一轴套09)内，第二小轴OO) 设置在轴座的第二轴套(30)内；第二轴承(8)、第一谐波减速器(9)的波发生器、第三轴承(10)和第一同步齿形带机构 (11)由第一小轴(7)的里端至外端依次固装在第一小轴(7)上，第一定位环(1 设置在 第二轴承(8)与第一谐波减速器(9)的波发生器之间，第一谐波减速器(9)的波发生器与 轴座(4)可拆卸连接，第一谐波减速器(9)的柔轮固装在轴座(4)上，第一谐波减速器(9) 的刚轮与第一压盖(1 可拆卸连接，第二压盖(14)通过第一调整垫(1 将第三轴承(10) 压紧，第二压盖(14)固装在第一压盖(1 上；第四轴承(16)、第二谐波减速器(17)的波发生器、第五轴承(18)和第二同步齿形带机 构(19)由第二小轴OO)的里端至外端依次固装在第二小轴OO)上，第二定位环设 置在第四轴承(16)与第二谐波减速器(17)的波发生器之间，第二谐波减速器(17)的波发 生器与轴座(4)可拆卸连接，锥齿轮04)套装在轴座(4)的第二轴套(30)上，锥齿轮04) 通过第六轴承与第二小轴OO)转动连接，锥齿轮04)与空心齿轮轴(1)啮合，第七 轴承0 设置在锥齿轮04)与第二谐波减速器(17)的刚轮之间，第七轴承0 通过第 三压盖06)及第二调整垫(XT)轴向定位。
2.根据权利要求1所述弧焊机器人手腕的中空机械机构，其特征在于第一轴承(5)、第 二轴承(8)、第三轴承(10)、第四轴承(16)、第五轴承(18)、第六轴承(23)、第七轴承Q5) 和第八轴承08)均为超轻系列轴承。
3.根据权利要求1或2所述弧焊机器人手腕的中空机械机构，其特征在于空心齿轮轴 (1)的前端面为通用接口端面。
全文摘要
一种弧焊机器人手腕的中空机械机构，它涉及一种机器人手腕的中空机械机构。针对弧焊机器人手腕的中空结构未留走线孔，应用不便和锥蜗杆机构制造困难，手腕运动精度难于保证的问题。运动由两台伺服电机通过第一同步齿形带机构和第二同步齿形带机构传至腕摆运动传动机构和手转运动传动机构，轴座套装在空心齿轮轴上，空心齿轮轴与轴座之间的前端设置有第一轴承，空心齿轮轴与轴座之间的后端设置有第八轴承，轴座与空心齿轮轴转动连接，前压盖套装在空心齿轮轴上的前端，后压盖套装在空心齿轮轴上的前端，后压盖与轴座可拆卸连接，第一小轴设置在轴座的第一轴套内，第二小轴设置在轴座的第二轴套内；本发明用于弧焊机器人中。
文档编号B23K9/00GK102039599SQ201010556909
公开日2011年5月4日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者于殿勇, 李瑞峰, 翟万柱 申请人:哈尔滨工业大学