一种scara工业机器人用减速装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工业机器人技术领域，涉及机器人的关节减速技术，具体为一种SCARA工业机器人用减速装置。
【背景技术】
[0002]平面关节型机器人又称SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)型机器人，是一种应用于装配作业的机器人手臂。在工业机器人本体研发过程中，关节减速装置是一个非常关键的环节，是整个机器人机械部分研发的技术核心之一。而且，关节减速装置的成本在机械部件总成本中占据较大的比例。
[0003]四轴SCARA机器人有3个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向。另一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动。一般最靠近机器人基座的旋转关节为J1，接下来是J2，J4，直到腕部。
[0004]在调研国内自主研发的SCARA工业机器人关节传动方案中发现，SCARA工业机器人J4关节结构，也就是末端的旋转关节，基本都是采用“伺服电机+同步带轮1+同步带+同步带轮2+减速机+滚珠花键”的传动结构，该结构的具体方案是J4轴伺服电机放置在小臂上的安装支架上，J4轴伺服电机带动一同步带轮通过同步带驱动减速机同步带轮，减速机同步带轮、减速机和滚珠花键三者连接在一起，从而带动滚珠花键按照指定的速度旋转运动到指定的位置，该方案中减速机选用谐波减速机，因为谐波减速机相比一般减速机具有传递速比大、传递精度高、体积小、重量轻等特点。但目前的谐波减速机产品中，国外品牌谐波减速机价格高，且供货周期长；国产谐波减速机在材料、制作工艺等方面跟国外品牌谐波减速机有很大差距，精度相对较低，使用寿命相对较短，运行噪音相对较大，发热量相对较高，产品价格成本也比较高，而且国产谐波减速机系列传动比普遍较大，导致J4轴运动速度较低。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的问题是:现有的SCARA工业机器人的关节减速装置存在精度较低，寿命较短，噪音以及发热量高等问题，且国内产品相比国外高端产品还存在传动比较大，导致机器人运动速度较低，不论是从减速装置技术本身还是国内市场需求来说，都需要改进现有的关节减速装置。
[0006]本发明的技术方案为:一种SCARA工业机器人用减速装置，设置在机器人末端的小臂上，所述减速装置包括电机、第一级同步带、第二级同步带和滚珠花键机构，电机设置在小臂上，
[0007]小臂末端通过轴承连接滚珠花键机构，滚珠花键机构包括花键同步带轮、滚珠花键过渡轴和滚珠花键，所述轴承连接滚珠花键过渡轴，滚珠花键过渡轴一端连接滚珠花键，另一端连接花键同步带轮；
[0008]所述第一级同步带包括第一级同步带轮、中转同步带轮和第一级同步带，第一同步带轮和中转同步带轮联动，且两个同步带轮通过转接装置连接到小臂上，第一级同步带轮通过第一级同步带带动花键同步带轮；
[0009]所述第二级同步带包括电机同步带轮和第二级同步带，电机同步带轮设置在电机的电机轴上，电机同步带轮通过第二级同步带带动中转同步带轮。
[0010]进一步的，第一级同步带和第二级同步带均采用圆弧齿同步带传动。
[0011]进一步的，第一级同步带轮和电机同步带轮采用双挡边型式，中转同步带轮和花键同步带轮采用无挡边型式。
[0012]本发明提出一种谐波减速机的替代方案，采用二级同步带复合传动的减速机构，首先，现有大多数工业机器人用的末端减速机质量重、位置远，本发明提出的替代方案将减速机构转变为几个轻质带轮，不仅整机重量会变轻，而且整机重心向机器人基座方向后移，进而电机所承受负载降低，此传动链型式使得SCARA机器人重心偏置距离减小，有利于整机加速性能的提高；其次，虽然国外高端的谐波减速机也具有体积小重量轻等特点，但受到成本、供货周期等各方面限制，不能满足国内工业需求，本发明提出的两级同步带共同组成的减速装置，在替代谐波减速机完成减速功能的前提下，同时具备了寿命长、精度高、速度快、传动平稳、空间利用率高、发热量低、噪声小等优点，且相比谐波减速机大大降低了成本，重量也比谐波减速机进一步降低，更有利于机器人性能提高，而且随着工业上同步带及同步带轮的广泛应用，其工艺质量不断提高，成本也越来越低，易于备货也对于机器人生产周期的缩短带来了好处。故本发明提高了使用性能，降低了整机成本。
【附图说明】
[0013]图1为本发明结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]本发明的目的是提供一种SCARA工业机器人用减速装置，主要针对四轴SCARA工业机器人，解决现有技术中:
[0015]1、J4关节依赖谐波减速机而导致SCARA机器人价格高的成本缺陷；
[0016]2、因J4关节谐波减速机质量重且置于臂展最远端而导致J1、J2轴电机、减速机使用性能部分损失的技术缺陷。
[0017]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的说明。
[0018]如图1所示，本发明SCARA工业机器人用减速装置，设置在机器人末端的小臂I上，包括电机2、第一级同步带、第二级同步带和滚珠花键机构，电机2设置在小臂I上。
[0019]小臂I末端通过轴承连接滚珠花键机构，滚珠花键机构包括花键同步带轮4、滚珠花键过渡轴5和滚珠花键6，所述轴承连接滚珠花键过渡轴5，滚珠花键过渡轴5 —端连接滚珠花键6，另一端连接花键同步带轮4，此设置方式有效节约安装空间，并能保证滚珠花键6在既可以上下运动的同时，又可以实现旋转运动。这里上下运动是指滚珠花键6的花键轴上下运动，旋转运动是指滚珠花键整体与同步带轮4同轴转动。
[0020]所述第一级同步带包括第一级同步带轮3、中转同步带轮8和第一级同步带7，第一同步带轮3和中转同步带轮8联动，且两个同步带轮通过转接装置，例如轴承连接到小臂I上，此设置方式缩小了安装空间，实现整机最小化，第一级同步带轮3通过第一级同步带7带动花键同步带轮4 ;其中，第一同步带轮3和中转同步带轮8连接在一起，采用两者结合方式，牢固有效，相比二合一式带轮制造简便，同样达到了使用要求。
[0021]所述第二级同步带包括电机同步带轮10和第二级同步带9，电机同步带轮10设置在电机2的电机轴上，电机同步带轮10通过第二级同步带9带动中转同步带轮8。
[0022]本发明减速装置的传动过程为:电机2带动电机同步带轮10转动，第二级同步带9与电机同步带轮10、中转同步带轮8相嗤合，从而带动中转同步带轮8转动。由于第一同步带轮3和中转同步带轮8联动，进而带动第一级同步带轮3转动，第一级同步带7与第一同步带轮3、花键同步带轮4相嗤合，从而带动花键同步带轮4转动。由于花键同步带轮4、滚珠花键过渡轴5和滚珠花键6三者一体联动，相对静止，所以带动滚珠花键6同步转动，扭矩和转速由此输出到滚珠花键上。
[0023]作为本发明的进一步改进，为了保证整个减速装置内部系统达到最佳的运行状态，两级传动均采用圆弧齿同步带传动。
[0024]作为本发明的进一步改进，为了保证同步带的有效传动以及最大程度提高同步带使用寿命，第一级同步带轮3和电机同步带轮10采用双挡边型式，中转同步带轮8和花键同步带轮4采用无挡边型式。
[0025]针对现有技术SCARA工业机器人对减速机使用需求，本发明为一种新的减速装置方案，一方面相比国内现有减速机产品具有重量轻，精度高，成本低，寿命长、传动平稳等优点，另一方面打破对国外高端谐波减速机的技术依赖，在具备谐波减速机的性能同时，不再受成本和供货周期等约束，具有显著的技术进步。
【主权项】
1.一种SCARA工业机器人用减速装置，设置在机器人末端的小臂(I)上，其特征是所述减速装置包括电机(2)、第一级同步带、第二级同步带和滚珠花键机构，电机(2)设置在小臂⑴上， 小臂(I)末端通过轴承连接滚珠花键机构，滚珠花键机构包括花键同步带轮(4)、滚珠花键过渡轴(5)和滚珠花键￠)，所述轴承连接滚珠花键过渡轴(5)，滚珠花键过渡轴(5)一端连接滚珠花键(6)，另一端连接花键同步带轮(4)； 所述第一级同步带包括第一级同步带轮(3)、中转同步带轮(8)和第一级同步带(7)，第一同步带轮(3)和中转同步带轮(8)联动，且两个同步带轮通过转接装置连接到小臂(I)上，第一级同步带轮(3)通过第一级同步带(7)带动花键同步带轮⑷； 所述第二级同步带包括电机同步带轮(10)和第二级同步带(9)，电机同步带轮(10)设置在电机⑵的电机轴上，电机同步带轮(10)通过第二级同步带(9)带动中转同步带轮2.根据权利要求1所述的一种SCARA工业机器人用减速装置，其特征是第一级同步带和第二级同步带均采用圆弧齿同步带传动。3.根据权利要求1或2所述的一种SCARA工业机器人用减速装置，其特征是第一级同步带轮⑶和电机同步带轮(10)采用双挡边型式，中转同步带轮⑶和花键同步带轮(4)采用无挡边型式。4.根据权利要求1或2所述的一种SCARA工业机器人用减速装置，其特征是所述SCARA工业机器人为四轴SCARA机器人。
【专利摘要】一种SCARA工业机器人用减速装置，电机设置在小臂上，小臂末端通过轴承连接滚珠花键机构，电机通过第一级同步带和第二级同步带将扭矩和转速由此输出到滚珠花键上。本发明提出一种谐波减速机的替代方案，采用二级同步带复合传动的减速机构，使得SCARA机器人重心偏置距离减小，有利于整机加速性能的提高，同时具备寿命长、精度高、速度快、传动平稳、空间利用率高、发热量低、噪声小等优点，提高了使用性能，降低了整机成本。
【IPC分类】B25J9/12, F16H7/02
【公开号】CN105041993
【申请号】CN201510420171
【发明人】耿羚彪, 王杰高, 韩邦海
【申请人】南京埃斯顿机器人工程有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月16日