本发明涉及一种工业机器人五六轴侧隙的调整结构及其使用方法。
背景技术：
工业机器人的腕部结构比较复杂，一般包含3个自由度。对于5、6关节电机放置于4关节之后的6自由度机器人而言，5、6轴电机的摆放方式、电机的大小以及传动形式制约了机器人腕部的宽度大小。一般机器人腕部电机轴线与4关节轴线垂直，采用谐波减速机传递扭矩。由于电机横置，且谐波减速机成本较高，增加了腕部整体宽度和机器人本体成本。运用双曲面齿轮传动代替谐波减速机传动，能减小体积，且能有效减低成本。但腕部锥齿轮传动精度影响整个机器人的精度，所以在使用锥齿轮传动结构时需要尽可能的降低齿轮传动的侧隙。
齿轮加工以及机械装配不可避免产生误差，为获得高精度需要实现对锥齿轮侧隙的调整，提高传动精度。发明专利cn101121264中，fanuc未使用侧隙调整：需要很高的加工及装配精度要求，才能达到机器人精度标准。虽然可以通过使用垫片的方式调整锥齿轮侧隙，但这需要事先检测间隙量以及反复拆卸、组装腕部来实现，侧隙检测较困难，反复安装费时费力。
由此就需要一种在组装腕部时能够简单快速实时调整锥齿轮侧隙的方法。发明专利cn101426621b中abb在此基础上提出一种调整方法：通过调整输入小齿轮径向位置方式实现，但对电机输入轴有影响，比较复杂。发明专利cn107234630a中新松提出了另一种调整方法：通过调整准双曲面大齿轮轴向位置来调整齿轮传动侧隙，但对准双曲面小齿轮安装侧的加工精度要求较高，加工制造成本高，对相应机器人的整体成本有不利的影响，降低了相应机器人的推广应用机会。
技术实现要素：
本发明的主要发明目的，首先是提供一种工业机器人的腕部齿轮传动侧隙的调整结构，以期能通过调整传动轴的轴向位置带动锥齿轮轴向移动，从而调整输出传动锥齿轮的侧隙。
本发明一种工业机器人的腕部齿轮传动侧隙的调整结构所用的技术方案是：一种工业机器人的腕部齿轮传动侧隙的调整结构，包括腕部整体，腕部整体包括右手腕、左手腕、中手腕、输出传动轴、转动传动轴、输出法兰、大锥齿轮、小锥齿轮、准双曲面大齿轮ⅰ、准双曲面小齿轮ⅰ、右手腕侧盖、连接件ⅰ、电机ⅰ、准双曲面大齿轮ⅱ、准双曲面小齿轮ⅱ、左手腕侧盖、连接件ⅱ、电机ⅱ。右手腕和左手腕固连。电机ⅰ、ⅱ的输出轴a、b相互平行且对称分布在轴线ⅰ的右、左侧，轴线ⅱ和转动传动轴的轴线重合，轴线ⅲ和输出传动轴的轴线重合，输出传动轴的前端和大锥齿轮的后端固连，输出法兰前端和输出传动轴后端固连。电机ⅰ、ⅱ均位于腕部整体的前端，准双曲面小齿轮ⅰ、ⅱ的轮轴的前端各与电机ⅰ、ⅱ的输出轴的后端传动相连，准双曲面小齿轮ⅰ、ⅱ的轮轴的中端各与右、左手腕的前端滚动相连。右、左手腕侧盖的前、后端各与右、左手腕的前、后端固连。右、左手腕侧盖的中部分别设有右、左容纳凹腔。转动传动轴和电机ⅰ的输出轴垂直。转动传动轴的左端穿过左容纳凹腔后与左手腕侧盖滚动相连，转动传动轴的右端穿过位于右容纳凹腔内的中手腕上的通孔后和右手腕侧盖滚动相连。准双曲面大齿轮ⅱ位于左容纳凹腔内并在和转动传动轴的左端固连的同时和准双曲面小齿轮ⅱ传动相连。准双曲面大齿轮ⅰ位于右容纳凹腔内，准双曲面大齿轮ⅰ和中手腕的右端固连的同时和准双曲面小齿轮ⅰ传动相连。小锥齿轮和转动传动轴固连并和大锥齿轮传动相连。输出传动轴的后端和中手腕滚动相连。电机ⅰ、ⅱ分别通过和连接件ⅰ、ⅱ的前端的连接来固定安装。
作为优选，准双曲面小齿轮ⅰ的轮轴的中端通过后锥轴承ⅰ和前锥轴承ⅰ与轴承套ⅰ的配合滚动相连，轴承套ⅰ上设有定位凸环ⅰ，后锥轴承ⅰ和前锥轴承ⅰ分设在定位凸环ⅰ的后、前两侧，轴承套ⅰ通过设在轴承套ⅰ前端的大螺母ⅰ和后锥轴承ⅰ进行定位固定，前锥轴承ⅰ内圈通过固定在前锥轴承ⅰ内圈前端的小螺母ⅰ进行定位固定，进而实现准双曲面小齿轮ⅰ和右手腕的前端滚动相连。类似地，准双曲面小齿轮ⅱ的轮轴的中端通过后锥轴承ⅱ和前锥轴承ⅱ与轴承套ⅱ的配合滚动相连，轴承套ⅱ上设有定位凸环ⅱ，后锥轴承ⅱ和前锥轴承ⅱ分设在定位凸环ⅱ的后、前两侧，轴承套ⅱ通过设在轴承套ⅱ前端的大螺母ⅱ和后锥轴承ⅱ进行定位固定，前锥轴承ⅱ内圈通过固定在前锥轴承ⅱ内圈前端的小螺母ⅱ进行定位固定，进而实现准双曲面小齿轮ⅱ和左手腕的前端滚动相连。
作为优选，准双曲面小齿轮ⅰ的轮轴的中端通过后锥轴承ⅰ和前锥轴承ⅰ与轴承套ⅰ的配合滚动相连，轴承套ⅰ上设有定位凸环ⅰ，后锥轴承ⅰ和前锥轴承ⅰ分设在定位凸环ⅰ的后、前两侧，轴承套ⅰ通过设在轴承套ⅰ前端的大螺母ⅰ和后锥轴承ⅰ进行定位固定，前锥轴承ⅰ内圈通过固定在前锥轴承ⅰ内圈前端的小螺母ⅰ进行定位固定，进而实现准双曲面小齿轮ⅰ和准双曲面大齿轮ⅰ的滚动相连；类似地，准双曲面小齿轮ⅱ的轮轴的中端通过后锥轴承ⅱ和前锥轴承ⅱ与轴承套ⅱ的配合滚动相连，轴承套ⅱ上设有定位凸环ⅱ，后锥轴承ⅱ和前锥轴承ⅱ分设在定位凸环ⅱ的后、前两侧，轴承套ⅱ通过设在轴承套ⅱ前端的大螺母ⅱ和后锥轴承ⅱ进行定位固定，前锥轴承ⅱ内圈通过固定在前锥轴承ⅱ内圈前端的小螺母ⅱ进行定位固定，进而实现准双曲面小齿轮ⅱ和准双曲面大齿轮ⅱ的滚动相连。
作为优选，转动传动轴的右端通过轴承ⅳ和右手腕侧盖滚动相连，同时转动传动轴的右端端部连接有用于和右手腕侧盖相应结构配合以固定轴承ⅳ的螺母ⅰ。转动传动轴的左端通过轴承ⅷ和左手腕侧盖滚动相连，同时转动传动轴的左端端部连接有用于和左手腕侧盖相应结构配合以固定轴承ⅷ的螺母ⅳ。转动传动轴在准双曲面大齿轮ⅱ的右侧设有隔离轴肩；左手腕位于小锥齿轮左侧和所述隔离轴肩右侧的部位通过轴承ⅶ和转动传动轴滚动相连。
作为优选，转动传动轴的左、右端分别还设有弹性碟簧ⅰ和弹性碟簧ⅱ。弹性碟簧ⅱ的左、右端分别和中手腕、准双曲面大齿轮ⅰ相连。弹性碟簧ⅰ的左、右端分别和准双曲面大齿轮ⅱ的右侧和隔离轴肩的左侧相连。
作为优选，中手腕的右端通过轴承ⅲ和右手腕滚动相连。中手腕的左端通过轴承ⅱ和左手腕滚动相连。大锥齿轮通过轴承ⅰ和中手腕滚动相连，轴承ⅰ的后端设有骨架油封。
作为优选，右手腕侧盖的右侧固定有右手腕封盖，转动传动轴的右端面位于右手腕侧盖的左侧。左手腕侧盖的左侧固定有左手腕封盖，转动传动轴的左端面位于左手腕封盖的右侧。
安装时，【1】准双曲面大齿轮ⅰ能够在一定小范围内沿转动传动轴的轴向方向发生相对移动进行相应的调整以完成相应的安装；【2】通过调节碟簧ⅰ的预紧力，可使准双曲面大齿轮ⅱ在一定小范围内沿着转动传动轴的轴向方向发生相对移动以完成相应的安装；【3】通过调整准双曲面大齿轮ⅰ与中手腕的连接螺丝，可使准双曲面大齿轮ⅰ沿轴线ii的方向产生小范围的移动而完成相应的安装；轴承套ⅰ可在右手腕内沿着轴线a轴向方向产生小范围的移动，从而调整准双曲面大齿轮ⅰ和准双曲面小齿轮ⅰ之间的侧隙而完成相应的安装；【4】通过调整准双曲面大齿轮ⅱ与传动轴的连接螺丝，可使准双曲面大齿轮ii沿轴线ii轴线方向产生小范围的移动而完成相应的安装；轴承套ⅱ与左手腕通过螺纹连接，轴承套ⅱ可在左手腕内沿着轴线b轴向方向产生小范围的移动，从而调整准双曲面大小齿轮之间的侧隙而完成相应的安装；【5】通过调整螺母ⅰ和螺母ⅳ，可使转动传动轴在轴线ii轴向方向发生小范围的移动而完成相应的安装；转动传动轴再带动小锥齿轮发生轴向移动，从而调整大、小锥齿轮传动的侧隙而完成相应的安装。
综上所述，一种工业机器人的腕部齿轮传动侧隙的调整结构的有益效果是：提出一种综合的腕部齿轮传动侧隙调整方法：通过调整转动传动轴的轴向位置带动小锥齿轮轴向移动，从而调整输出传动锥齿轮侧隙；通过改变相应的准双曲面大齿轮及准双曲面小齿轮轴向位置，从而调整相应的准双曲面齿轮传动侧隙。由于综合调整，无需进行拆卸，降低了零件整体的加工精度要求和装配精度要求，从而有利于大幅降低加工制造成本、提高使用寿命。
本发明的另一发明目的，是提供一种工业机器人五六轴侧隙的调整结构的使用方法，所用的技术方案是：一种工业机器人的腕部齿轮传动侧隙的调整结构的使用方法：
【1】准双曲面小齿轮ⅰ安装在电机ⅰ的输出轴上，并且通过前、后锥轴承ⅰ和轴承套ⅰ安装于右手腕上，电机ⅰ驱动准双曲面小齿轮ⅰ绕轴a旋转，准双曲面小齿轮ⅰ带动安装在中手腕上的准双曲面大齿轮ⅰ转动；准双曲面大齿轮ⅰ带动中手腕绕轴线ii转动；准双曲面大齿轮ⅰ能够在一定小范围内沿转动传动轴的轴向方向发生相对移动进行相应的调整以完成相应的安装；
【2】准双曲面小齿轮ⅱ安装在电机ⅱ的输出轴上，并且通过前、后锥轴承ⅱ和轴承套ⅱ安装于左手腕上；电机ⅱ驱动准双曲面小齿轮ⅱ绕轴b旋转，准双曲面小齿轮ⅱ带动准双曲面大齿轮ⅱ转动；转动传动轴通过相应的锥齿轮传动将动力传递给输出传动轴；输出法兰与输出传动轴刚性连接、随输出传动轴一起转动；准双曲面大齿轮ⅱ安装在转动传动轴上；通过调节碟簧ⅰ的预紧力，可使准双曲面大齿轮ⅱ在一定小范围内沿着转动传动轴的轴向方向发生相对移动以完成相应的安装；
【3】准双曲面大齿轮ⅰ与中手腕之间安装有蝶形弹簧ⅱ；蝶形弹簧ⅱ能够在一定的范围内被压缩；通过调整准双曲面大齿轮ⅰ与中手腕的连接螺丝，可使准双曲面大齿轮ⅰ沿轴线ii的方向产生小范围的移动而完成相应的安装；准双曲面小齿轮ⅰ通过前、后锥轴承ⅰ、小螺母ⅰ及轴承套ⅰ定位安装；轴承套ⅰ与右手腕通过螺纹连接；轴承套ⅰ可在右手腕内沿着轴线a轴向方向产生小范围的移动，从而调整准双曲面大齿轮ⅰ和准双曲面小齿轮ⅰ之间的侧隙而完成相应的安装；
【4】准双曲面大齿轮ⅱ与转动传动轴之间安装有蝶形弹簧ⅰ，蝶形弹簧ⅰ能够在一定的范围内被压缩；通过调整准双曲面大齿轮ⅱ与传动轴的连接螺丝，可使准双曲面大齿轮ii沿轴线ii轴线方向产生小范围的移动而完成相应的安装；准双曲面小齿轮ⅱ通过前、后锥轴承ⅱ、小螺母ⅱ及轴承套ⅱ定位安装；轴承套ⅱ与左手腕通过螺纹连接，轴承套ⅱ可在左手腕内沿着轴线b轴向方向产生小范围的移动，从而调整准双曲面大小齿轮之间的侧隙而完成相应的安装；
【5】大锥齿轮和输出传动轴刚性连接，小锥齿轮和转动传动轴相连；通过调整螺母ⅰ和螺母ⅳ，可使转动传动轴在轴线ii轴向方向发生小范围的移动而完成相应的安装；转动传动轴再带动小锥齿轮发生轴向移动，从而调整大、小锥齿轮传动的侧隙而完成相应的安装。
利用以上所述的使用方法，可以很好地完成腕部齿轮传动侧隙的调整，达成腕部齿轮传动侧隙的调整结构的调整目的。
附图说明
图1：本发明的结构示意图；
图2：大锥齿轮和小锥齿轮之间的传动之调整结构示意图；
图3：准双曲面大齿轮ⅰ和准双曲面小齿轮ⅰ之间的传动之示意图【准双曲面大齿轮ⅱ和准双曲面小齿轮之间的传动与准双曲面大齿轮ⅰ和准双曲面小齿轮ⅰ之间的传动相同，故省去相应的图示】。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
一种工业机器人的腕部齿轮传动侧隙的调整结构的实施例：
如图1、图2和图3所示【说明：图1的上侧为右侧、下侧为左侧；图1的右侧为前测、左侧为后侧】，本发明包括腕部整体1，腕部整体1包括右手腕2、左手腕3、中手腕4、输出传动轴5、转动传动轴8、输出法兰9、大锥齿轮10、小锥齿轮11、准双曲面大齿轮ⅰ14、准双曲面小齿轮ⅰ15、右手腕侧盖16、连接件ⅰ25、电机ⅰ26、准双曲面大齿轮ⅱ30、准双曲面小齿轮ⅱ31、左手腕侧盖34、连接件ⅱ40、电机ⅱ41。右手腕和左手腕用图中未详细示出的常规方式固连。电机ⅰ的输出轴a和电机ⅱ的输出轴b相互平行。电机ⅰ和电机ⅱ对称分布在转轴ⅰ的右侧和左侧。轴线ⅱ和转动传动轴的轴线重合，轴线ⅲ和输出传动轴的轴线重合，输出传动轴的前端和大椎齿轮的后端固连，输出法兰前端和输出传动轴后端固连。电机ⅰ和电机ⅱ均位于腕部整体的前端。准双曲面小齿轮ⅰ的轮轴的前端与电机ⅰ的输出轴的后端传动相连，准双曲面小齿轮ⅱ的轮轴的前端与电机ⅱ的输出轴的后端传动相连。准双曲面小齿轮ⅰ的轮轴的中端与右手腕的前端滚动相连，准双曲面小齿轮ⅱ的轮轴的中端与左手腕的前端滚动相连。右手腕侧盖的前、后端与手腕的前、后端固连，左手腕侧盖的前、后端与左手腕的前、后端固连。右手腕侧盖的中部右容纳凹腔，左手腕侧盖的中部设有左容纳凹腔。转动传动轴和电机ⅰ的输出轴垂直。转动传动轴的左端穿过左容纳凹腔后与左手腕侧盖滚动相连，转动传动轴的右端穿过位于右容纳凹腔内的中手腕上的通孔后和右手腕侧盖滚动相连。准双曲面大齿轮ⅱ位于左容纳凹腔内并在和转动传动轴的左端固连的同时和准双曲面小齿轮ⅱ传动相连。准双曲面大齿轮ⅰ位于右容纳凹腔内，准双曲面大齿轮ⅰ和中手腕的右端固连的同时和准双曲面小齿轮ⅰ传动相连。小锥齿轮和转动传动轴固连并和大锥齿轮传动相连，输出传动轴的后端和中手腕滚动相连。电机ⅰ通过和连接件ⅰ的前端的连接来固定安装,电机ⅱ通过和连接件ⅱ的前端的连接来固定安装。
作为优选：
准双曲面小齿轮ⅰ15的轮轴的中端通过后锥轴承ⅰ20和前锥轴承ⅰ21与轴承套ⅰ22的配合滚动相连，轴承套ⅰ22上设有定位凸环ⅰ，后锥轴承ⅰ20和前锥轴承ⅰ21分设在定位凸环ⅰ的后、前两侧，轴承套ⅰ22通过设在轴承套ⅰ前端的大螺母ⅰ23和后锥轴承ⅰ20进行定位固定，前锥轴承ⅰ21内圈通过固定在前锥轴承ⅰ21内圈前端的小螺母ⅰ24进行定位固定，进而实现准双曲面小齿轮ⅰ和准双曲面大齿轮ⅰ的滚动相连。类似地，准双曲面小齿轮ⅱ31的轮轴的中端通过后锥轴承ⅱ36和前锥轴承ⅱ37与轴承套ⅱ38的配合滚动相连，轴承套ⅱ38上设有定位凸环ⅱ，后锥轴承ⅱ36和前锥轴承ⅱ37分设在定位凸环ⅱ的后、前两侧，轴承套ⅱ通过设在轴承套ⅱ前端的大螺母ⅱ39和后锥轴承ⅱ进行定位固定，前锥轴承ⅱ内圈通过固定在前锥轴承ⅱ内圈前端的小螺母ⅱ42进行定位固定，进而实现准双曲面小齿轮ⅱ和准双曲面大齿轮ⅱ的滚动相连；
转动传动轴8的右端通过轴承ⅳ17和右手腕侧盖16滚动相连，同时转动传动轴8的右端端部连接有用于和右手腕侧盖16相应结构配合以固定轴承ⅳ17的螺母ⅰ18。转动传动轴8的左端通过轴承ⅷ32和左手腕侧盖34滚动相连，同时转动传动轴8的左端端部连接有用于和左手腕侧盖34相应结构配合以固定轴承ⅷ32的螺母ⅳ33。转动传动轴8在准双曲面大齿轮ⅱ30的右侧设有隔离轴肩。左手腕3位于小锥齿轮11左侧和所述隔离轴肩右侧的部位通过轴承ⅶ27和转动传动轴8滚动相连。进一步地，转动传动轴8的左端设有弹性碟簧ⅰ28，转动传动轴8的右端设有和弹性碟簧ⅱ29。弹性碟簧ⅱ29的左端和中手腕4相连，弹性碟簧ⅱ29的右端和准双曲面大齿轮ⅰ14相连。弹性碟簧ⅰ28的左端和准双曲面大齿轮ⅱ30的右侧相连，弹性碟簧ⅰ28的右端和隔离轴肩的左侧相连；
中手腕4的右端通过轴承ⅲ13和右手腕2滚动相连。中手腕4的左端通过轴承ⅱ12和左手腕3滚动相连。大锥齿轮10通过轴承ⅰ7和中手腕4滚动相连，轴承ⅰ7的后端设有骨架油封6；
右手腕侧盖16的右侧固定有右手腕封盖19，右手腕封盖19与转动传动轴8的右端面对应的部位向右凹出，转动传动轴8的右端面位于右手腕侧盖16的左侧的向右凹出部位。左手腕侧盖34的左侧固定有左手腕封盖35，左手腕封盖34与转动传动轴8的左端面对应的部位向左凹出，转动传动轴8的左端面位于左手腕封盖35的右侧的向左凹出的部位。
一种工业机器人的腕部齿轮传动侧隙的调整结构的使用方法实施例：
【1】准双曲面小齿轮ⅰ安装在电机ⅰ的输出轴上，并且通过前、后锥轴承ⅰ和轴承套ⅰ安装于右手腕上，电机ⅰ驱动准双曲面小齿轮ⅰ绕轴a旋转，准双曲面小齿轮ⅰ带动安装在中手腕上的准双曲面大齿轮ⅰ转动；准双曲面大齿轮ⅰ带动中手腕绕轴线ii转动；准双曲面大齿轮ⅰ能够在一定小范围内沿转动传动轴的轴向方向发生相对移动进行相应的调整以完成相应的安装；
【2】准双曲面小齿轮ⅱ安装在电机ⅱ的输出轴上，并且通过前、后锥轴承ⅱ和轴承套ⅱ安装于左手腕上；电机ⅱ驱动准双曲面小齿轮ⅱ绕轴b旋转，准双曲面小齿轮ⅱ带动准双曲面大齿轮ⅱ转动；转动传动轴通过相应的锥齿轮传动将动力传递给输出传动轴；输出法兰与输出传动轴刚性连接、随输出传动轴一起转动；准双曲面大齿轮ⅱ安装在转动传动轴上；通过调节碟簧ⅰ的预紧力，可使准双曲面大齿轮ⅱ在一定小范围内沿着转动传动轴的轴向方向发生相对移动以完成相应的安装；
【3】准双曲面大齿轮ⅰ与中手腕之间安装有蝶形弹簧ⅱ；蝶形弹簧ⅱ能够在一定的范围内被压缩；通过调整准双曲面大齿轮ⅰ与中手腕的连接螺丝，可使准双曲面大齿轮ⅰ沿轴线ii的方向产生小范围的移动而完成相应的安装；准双曲面小齿轮ⅰ通过前、后锥轴承ⅰ、小螺母ⅰ及轴承套ⅰ定位安装；轴承套ⅰ与右手腕通过螺纹连接；轴承套ⅰ可在右手腕内沿着轴线a轴向方向产生小范围的移动，从而调整准双曲面大齿轮ⅰ和准双曲面小齿轮ⅰ之间的侧隙而完成相应的安装；
【4】准双曲面大齿轮ⅱ与转动传动轴之间安装有蝶形弹簧ⅰ，蝶形弹簧ⅰ能够在一定的范围内被压缩；通过调整准双曲面大齿轮ⅱ与传动轴的连接螺丝，可使准双曲面大齿轮ii沿轴线ii轴线方向产生小范围的移动而完成相应的安装；准双曲面小齿轮ⅱ通过前、后锥轴承ⅱ、小螺母ⅱ及轴承套ⅱ定位安装；轴承套ⅱ与左手腕通过螺纹连接，轴承套ⅱ可在左手腕内沿着轴线b轴向方向产生小范围的移动，从而调整准双曲面大小齿轮之间的侧隙而完成相应的安装；
【5】大锥齿轮和输出传动轴刚性连接，小锥齿轮和转动传动轴相连；通过调整螺母ⅰ和螺母ⅳ，可使转动传动轴在轴线ii轴向方向发生小范围的移动而完成相应的安装；转动传动轴再带动小锥齿轮发生轴向移动，从而调整大、小锥齿轮传动的侧隙而完成相应的安装。
以上所述之具体实施例仅为本发明较佳的实施方式，而并非以此限定本发明的具体实施结构和实施范围。事实上，依据本发明所述之形状、结构和设计目的也可以作出一些等效的变化。因此，凡依照本发明所述之形状、结构和设计目的所作出的一些等效变化理应均包含在本发明的保护范围内，也即这些等效变化都应该受到本发明的保护。