万炮捕鱼

當前位置:首頁->一種三旋轉自由度定位工業機器人

 YIZHONGSANXUANZHUANZIYOUDUDINGWEIGONGYEJIQIREN

 
【申請公布號:CN110497399A;申請權利人:貴州大學;發明設計人: 汪倫杰; 丁世林; 黃海松; 楊波; 呂健;】
 
 
摘要:
 
本發明公開了一種三旋轉自由度定位工業機器人,包括旋轉臺、翻轉架和旋轉箱,翻轉架安裝在旋轉臺上,翻轉架包括兩支承架一和支承架二,旋轉箱可旋轉地連接在兩支承架一和支承架二間,旋轉箱通過杯型諧波減速器連接到從動軸一,從動軸一可旋轉地連接在支承架一上,通過同步帶傳動機構一連接到翻轉電機,翻轉電機固定連接在支承架一上,旋轉箱一側可旋轉地連接有從動齒輪軸,從動齒輪軸外端固定連接有法蘭,內端通過錐齒輪傳動機構連接到主動齒輪軸一端,主動齒輪軸可旋轉地連接在旋轉箱,主動齒輪軸另一端連接有驅動機構。本發明能夠滿足底部360°旋轉,旋轉箱270°翻轉,法蘭180°的旋轉,能夠用于搬運、焊接、噴涂制造等作業,定位精度高,承載能力強。 
 
主權項:
 
1.一種三旋轉自由度定位工業機器人,其特征在于:包括旋轉臺(1)、翻轉架(2)和旋轉箱(3),翻轉架(2)安裝在旋轉臺(1)上,翻轉架(2)采用兩對稱的支承架一(4)和支承架二(5),旋轉箱(3)兩端可旋轉地連接在兩支承架一(4)和支承架二(5)間,旋轉箱(3)一端通過杯型諧波減速器(6)連接到從動軸一(7),從動軸一(7)可旋轉地連接在支承架一(4)上,且伸出支承架一(4)后通過同步帶傳動機構一連接到翻轉電機(8),翻轉電機(8)固定連接在支承架一(4)上,旋轉箱(3)一側面中部可旋轉地連接有從動齒輪軸(9),從動齒輪軸(9)外端固定連接有法蘭(10),內端通過錐齒輪傳動機構連接到主動齒輪軸(11)一端,主動齒輪軸(11)可旋轉地連接在旋轉箱(3)另一端,主動齒輪軸(11)另一端連接有驅動機構。 
 
要求:
 
1.一種三旋轉自由度定位工業機器人,其特征在于:包括旋轉臺(1)、翻轉架(2)和旋轉箱(3),翻轉架(2)安裝在旋轉臺(1)上,翻轉架(2)采用兩對稱的支承架一(4)和支承架二(5),旋轉箱(3)兩端可旋轉地連接在兩支承架一(4)和支承架二(5)間,旋轉箱(3)一端通過杯型諧波減速器(6)連接到從動軸一(7),從動軸一(7)可旋轉地連接在支承架一(4)上,且伸出支承架一(4)后通過同步帶傳動機構一連接到翻轉電機(8),翻轉電機(8)固定連接在支承架一(4)上,旋轉箱(3)一側面中部可旋轉地連接有從動齒輪軸(9),從動齒輪軸(9)外端固定連接有法蘭(10),內端通過錐齒輪傳動機構連接到主動齒輪軸(11)一端,主動齒輪軸(11)可旋轉地連接在旋轉箱(3)另一端,主動齒輪軸(11)另一端連接有驅動機構。
 
2.根據權利要求1所述的一種三旋轉自由度定位工業機器人,其特征在于:同步帶傳動機構一包括從動皮帶輪一(22)、主動皮帶輪一(23)、同步皮帶一(24)和主動軸一(25),從動皮帶輪一(22)固定連接在從動軸一(7)上,主動皮帶輪一(23)固定連接在主動軸一(25)上,同步皮帶一(24)套接在從動皮帶輪一(22)和主動皮帶輪一(23),主動軸一(25)可旋轉地連接在支承架一(4)下部,內端穿過支承架一(4)后固定連接翻轉電機(8)。
 
3.根據權利要求1所述的一種三旋轉自由度定位工業機器人,其特征在于:驅動機構包括法蘭軸(12)、諧波減速器(13)和從動軸二(14),法蘭軸(12)一端通過聯軸器(15)連接到主動齒輪軸(11),另一端連接到諧波減速器一(13)的輸出一端,諧波減速器一(13)的輸入端連接從動軸二(14),從動軸二(14)可旋轉地連接在支承架二(5)上,且伸出支承架二(5)后通過同步帶傳動機構二連接到驅動步進電機(15),驅動步進電機(15)固定連接在支承架二(5)上。
 
4.根據權利要求3所述的一種三旋轉自由度定位工業機器人,其特征在于:同步帶傳動機構二包括從動皮帶輪二(26)、主動皮帶輪二(27)、同步皮帶二(28)和主動軸二(29),從動皮帶輪二(26)固定連接在從動軸二(14)上,主動皮帶輪一(27)固定連接在主動軸二(29)上,同步皮帶二(28)套接在從動皮帶輪二(26)和主動皮帶輪二(27),主動軸二(29)可旋轉地連接在支承架二(5)下部,內端穿過支承架二(5)后固定連接驅動步進電機(15)。
 
5.根據權利要求1所述的一種三旋轉自由度定位工業機器人,其特征在于:主動齒輪軸(11)通過一對軸承一(30)連接到軸承套杯一(31)上,軸承套杯一(31)固定連接在旋轉箱(3)右端內側設置的套筒上。
 
6.根據權利要求1所述的一種三旋轉自由度定位工業機器人,其特征在于:旋轉箱(3)上下側設置有頂蓋(32)和底蓋(33),頂蓋(32)中部固定連接有軸承套杯二(34),軸承套杯二(34)通過一對軸承二(35)可旋轉地連接到從動齒輪軸(9)。
 
7.根據權利要求1所述的一種三旋轉自由度定位工業機器人,其特征在于:旋轉臺(1)包括底座(16)、諧波減速器二(17)、旋轉電機(18)和旋轉圓盤(19),底座(19)為下端開口的空腔結構,旋轉圓盤(19)可旋轉地連接在底座(19)上端,底部通過諧波減速器二(17)連接到旋轉電機(18),旋轉電機(18)固定連接在底座(16)上。
 
8.根據權利要求7所述的一種三旋轉自由度定位工業機器人,其特征在于:旋轉圓盤(19)通過十字交叉滾子軸承(20)連接到底座(16)的臺階孔一上。
 
9.根據權利要求7所述的一種三旋轉自由度定位工業機器人,其特征在于:旋轉電機(18)通過法蘭盤(21)連接到底座(16)的臺階孔二上,諧波減速器二(17)的鋼輪固定連接在法蘭盤(21)上,柔輪固定連接到旋轉圓盤(19),波發生器連接到旋轉電機(18)的電機軸。
 
10.根據權利要求7所述的一種三旋轉自由度定位工業機器人,其特征在于:底座(19)側面設置有底蓋(36)。
 
一種三旋轉自由度定位工業機器人
技術領域
 
本發明涉及一種三旋轉自由度定位工業機器人,屬于定位機器人技術領域。
 
背景技術
 
三旋轉自由度定位機器人是屬于工業機器人的一種工業機器人在我國的使用情況中,汽車及其零配件占有很大的份額,而在其他行業里,工業機器人的應用還非常的欠缺,比如在芯片、光伏、LED、生化制藥等領域,所以說,我國的工業機器人技術還有待大大提高。
 
在工業產業中的定位機器人,承載能力、定位精度差,尤其是在加工制造領域,對于定位機器人的定位精度和承載能力要求更高。
 
發明內容
 
本發明要解決的技術問題是:提供一種三旋轉自由度定位工業機器人,以解決上述現有技術中存在的問題。
 
本發明采取的技術方案為:一種三旋轉自由度定位工業機器人,包括旋轉臺、翻轉架和旋轉箱,翻轉架安裝在旋轉臺上,翻轉架采用兩對稱的支承架一和支承架二,旋轉箱兩端可旋轉地連接在兩支承架一和支承架二間,旋轉箱一端通過杯型諧波減速器連接到從動軸一,從動軸一可旋轉地連接在支承架一上,且伸出支承架一后通過同步帶傳動機構一連接到翻轉電機,翻轉電機固定連接在支承架一上,旋轉箱一側面中部可旋轉地連接有從動齒輪軸,從動齒輪軸外端固定連接有法蘭,內端通過錐齒輪傳動機構連接到主動齒輪軸一端,主動齒輪軸可旋轉地連接在旋轉箱另一端,主動齒輪軸另一端連接有驅動機構。
 
優選的,上述同步帶傳動機構一包括從動皮帶輪一、主動皮帶輪一、同步皮帶一和主動軸一,從動皮帶輪一固定連接在從動軸一上,主動皮帶輪一固定連接在主動軸一上,同步皮帶一套接在從動皮帶輪一和主動皮帶輪一,主動軸一可旋轉地連接在支承架一下部,內端穿過支承架一后固定連接翻轉電機。
 
優選的,上述驅動機構包括法蘭軸、諧波減速器一和從動軸二,法蘭軸一端通過聯軸器連接到主動齒輪軸,另一端連接到諧波減速器一的輸出一端,杯型諧波減速器一的輸入端連接從動軸二,從動軸二可旋轉地連接在支承架二上,且伸出支承架二后通過同步帶傳動機構二連接到驅動步進電機,驅動步進電機固定連接在支承架二上。
 
優選的,上述同步帶傳動機構二包括從動皮帶輪二、主動皮帶輪二、同步皮帶二和主動軸二,從動皮帶輪二固定連接在從動軸二上,主動皮帶輪一固定連接在主動軸二上,同步皮帶二套接在從動皮帶輪二和主動皮帶輪二,主動軸二可旋轉地連接在支承架二下部,內端穿過支承架二后固定連接驅動步進電機。
 
優選的,上述主動齒輪軸通過一對軸承一連接到軸承套杯一上,軸承套杯一固定連接在旋轉箱右端內側設置的套筒上。
 
優選的,上述旋轉箱上下側設置有頂蓋和底蓋,頂蓋中部固定連接有軸承套杯二,軸承套杯二通過一對軸承二可旋轉地連接到從動齒輪軸。
 
優選的,上述旋轉臺包括底座、諧波減速器二、旋轉電機和旋轉圓盤,底座為下端開口的空腔結構,旋轉圓盤可旋轉地連接在底座上端,底部通過諧波減速器二連接到旋轉電機,旋轉電機固定連接在底座上。
 
優選的,上述旋轉圓盤通過十字交叉滾子軸承連接到底座的臺階孔一上。
 
優選的,上述旋轉電機通過法蘭盤連接到底座的臺階孔二上,諧波減速器二的鋼輪固定連接在法蘭盤上,柔輪固定連接到旋轉圓盤,波發生器連接到旋轉電機的電機軸。
 
優選的,上述底座側面設置有底蓋。
 
本發明的有益效果:與現有技術相比,本發明的效果如下:
 
(1)本發明采用旋轉臺、翻轉架和旋轉箱構成的三自由度旋轉定位機器人,能夠滿足底部360°旋轉,旋轉箱270°翻轉,法蘭180°的旋轉,能夠用于搬運、焊接、噴涂制造等作業,定位精度高,承載能力強,整機結構簡單緊湊,零件模塊化結構,便于加工、拆裝;
 
(2)采用錐齒輪傳動機構,實現90°的傳動轉向,傳動平穩可靠,安裝方便,采用杯型諧波減速器進行傳動,重量輕、體積小,結構簡單、安裝方便,運動平穩、傳動效率高,傳動速比大,承載能力高,傳動精度高,能夠確保機器人的傳動、定位速度、定位精度的性能,同步帶傳動,傳動穩定可靠,傳動精度高,并能夠起到緩沖作用;
 
(3)同步帶傳動,傳動精確高,諧波減速器一,重量輕、體積小,結構簡單、安裝方便,運動平穩、傳動效率高,傳動速比大,承載能力高,傳動精度高,能夠確保機器人的傳動、定位速度、定位精度的性能,旋轉電機和驅動步進電機位于支撐架內側,降低旋轉臺的旋轉慣量,旋轉更平穩,設備結構更緊湊,降低旋轉臺的制造成本和性能要求;
 
(4)軸承套杯組件結構便于軸承的快速安裝,提高安裝效率和安裝精度;
 
(5)旋轉箱結構方便內部零件的安裝,也便于旋轉箱的制造,套杯連接方式,便于軸承的快速安裝,提高安裝效率和安裝精度;
 
(6)旋轉臺結構緊湊,電機內置懸掛,避免重量加載到旋轉圓盤,降低負載重量,采用諧波減速器二傳動,重量輕、體積小,結構簡單、安裝方便,運動平穩、傳動效率高,傳動速比大,承載能力高,傳動精度高,能夠確保機器人的傳動、定位速度、定位精度的性能。
 
附圖說明
 
一種三旋轉自由度定位工業機器人
圖1是本發明的立體結構示意圖;
 
一種三旋轉自由度定位工業機器人
圖2是本發明的俯視結構示意圖;
 
一種三旋轉自由度定位工業機器人
圖3是圖2中A-A剖面結構示意圖;
 
一種三旋轉自由度定位工業機器人
圖4是圖2中B-B半剖結構示意圖;
 
一種三旋轉自由度定位工業機器人
圖5是圖3中C-C剖視結構示意圖;
 
一種三旋轉自由度定位工業機器人
圖6是圖3中D-D剖視結構示意圖;
 
一種三旋轉自由度定位工業機器人
圖7是旋轉臺結構示意圖。
 
具體實施方式
 
下面結合附圖及具體的實施例對本發明進行進一步介紹。
 
實施例1:如圖1-圖7所示,一種三旋轉自由度定位工業機器人,包括旋轉臺1、翻轉架2和旋轉箱3,翻轉架2安裝在旋轉臺1上,翻轉架2采用兩對稱的支承架一4和支承架二5,旋轉箱3兩端通過圓錐滾子軸承37可旋轉地連接在兩支承架一4和支承架二5上,旋轉箱3一端通過杯型諧波減速器6連接到從動軸一7,從動軸一7可旋轉地連接在支承架一4上,且伸出支承架一4后通過同步帶傳動機構一連接到翻轉電機8,翻轉電機8固定連接在支承架一4上,旋轉箱3一側面中部可旋轉地連接有從動齒輪軸9,從動齒輪軸9外端固定連接有法蘭10,內端通過錐齒輪傳動機構連接到主動齒輪軸11一端,主動齒輪軸11可旋轉地連接在旋轉箱3另一端,主動齒輪軸11另一端連接有驅動機構,采用錐齒輪傳動機構,實現90°的傳動轉向,傳動平穩可靠,安裝方便,采用杯型諧波減速器進行傳動,重量輕、體積小,結構簡單、安裝方便,運動平穩、傳動效率高,傳動速比大,承載能力高,傳動精度高,能夠確保機器人的傳動、定位速度、定位精度的性能;同步帶傳動機構一包括從動皮帶輪一22、主動皮帶輪一23、同步皮帶一24和主動軸一25,從動皮帶輪一22固定連接在從動軸一7上,主動皮帶輪一23固定連接在主動軸一25上,同步皮帶一24套接在從動皮帶輪一22和主動皮帶輪一23,主動軸一25可旋轉地連接在支承架一4下部,內端穿過支承架一4后固定連接翻轉電機8,翻轉電機8通過電機架一38固定連接在支承架一4內側,主動軸一25與翻轉電機8的電機軸通過聯軸器連接,聯軸器位于電機架1的空腔內,同步帶傳動,傳動穩定可靠,傳動精度高,并能夠起到緩沖作用;
 
優選的,上述驅動機構包括法蘭軸12、諧波減速器13和從動軸二14,法蘭軸12一端通過聯軸器15連接到主動齒輪軸11,另一端連接到諧波減速器一13的輸出一端,諧波減速器一13的輸入端連接從動軸二14,從動軸二14可旋轉地連接在支承架二5上,且伸出支承架二5后通過同步帶傳動機構二連接到驅動步進電機15,驅動步進電機15通過電機架二39固定連接在支承架二5上;同步帶傳動機構二包括從動皮帶輪二26、主動皮帶輪二27、同步皮帶二28和主動軸二29,從動皮帶輪二26固定連接在從動軸二14上,主動皮帶輪一27固定連接在主動軸二29上,同步皮帶二28套接在從動皮帶輪二26和主動皮帶輪二27,主動軸二29可旋轉地連接在支承架二5下部,內端穿過支承架二5后通過聯軸器固定連接驅動步進電機15,聯軸器位于電機架二的內腔內,同步帶傳動,傳動精確高,諧波減速器一,重量輕、體積小,結構簡單、安裝方便,運動平穩、傳動效率高,傳動速比大,承載能力高,傳動精度高,能夠確保機器人的傳動、定位速度、定位精度的性能,旋轉電機和驅動步進電機位于支撐架內側,降低旋轉臺的旋轉慣量,旋轉更平穩,設備結構更緊湊,降低旋轉臺的制造成本和性能要求。
 
優選的,上述主動齒輪軸11通過一對軸承一30連接到軸承套杯一31上,軸承套杯一31內端通過設置的法蘭固定連接在旋轉箱3右端內側設置的套筒上,該組件結構便于軸承的快速安裝,提高安裝效率和安裝精度。
 
優選的,上述旋轉箱3上下側設置有頂蓋32和底蓋33,頂蓋32中部固定連接有軸承套杯二34,軸承套杯二34通過一對軸承二35可旋轉地連接到從動齒輪軸9,該結構方便內部零件的安裝,也便于旋轉箱的制造,套杯連接方式,便于軸承的快速安裝,提高安裝效率和安裝精度。
 
優選的,上述從動軸一、從動軸二、主動軸一和主動軸二均通過一對軸承三連接到軸承套杯,軸承套杯固定連接在支承架一或支承架二上,該組件結構便于軸承的快速安裝,提高安裝效率和安裝精度。
 
優選的,上述旋轉臺1包括底座16、諧波減速器二17、旋轉電機18和旋轉圓盤19,底座19為下端開口的空腔結構,旋轉圓盤19可旋轉地連接在底座19上端,底部通過諧波減速器二17連接到旋轉電機18,旋轉電機18固定連接在底座16上,旋轉臺結構緊湊,電機內置懸掛,避免重量加載到旋轉圓盤,降低負載重量,采用諧波減速器二傳動,重量輕、體積小,結構簡單、安裝方便,運動平穩、傳動效率高,傳動速比大,承載能力高,傳動精度高,能夠確保機器人的傳動、定位速度、定位精度的性能。
 
優選的,上述旋轉圓盤19通過十字交叉滾子軸承20連接到底座16的臺階孔一上,能夠提高旋轉圓盤的承載能力和旋轉精度。
 
優選的,上述旋轉電機18通過法蘭盤21連接到底座16的臺階孔二上,諧波減速器二17的鋼輪固定連接在法蘭盤21上,柔輪固定連接到旋轉圓盤19,波發生器連接到旋轉電機18的電機軸,安裝方便,連接可靠穩定。
 
優選的,上述底座19側面設置有底蓋36,便于對底座內零件進行檢修。
 
由于定位機器人機械結構要求整機尺寸比較緊湊,總體質量不宜過重,故在機器人的三個機構中均采用了諧波減速器。諧波減速器作為一種減速裝置,它的結構相對簡單,主要由鋼輪、柔輪以及波發生器三個部分組成,雖然結構簡單,但諧波減速器相對于其他減速器來說,卻有著很多的優點:
 
(1)重量輕、體積小;與一般的減速裝置比較來說,當需要輸出相同力矩時,諧波減速器的重量會比其他減速減輕一半,占有的體積也會減少將近三分之一;
 
(2)結構簡單、安裝方便;由于主要基本構件僅為鋼輪、柔輪和波發生器,其他組件也比較簡單,且輸入、輸出軸同軸線,故諧波減速器結構簡單、安裝起來也很容易。
 
(3)運動平穩、傳動效率高;諧波減速器工作時,柔輪與鋼輪嚙合時,相對位置的兩處均有嚙合,從而不會產生沖擊現象,故運動平穩。傳動效率高是因為柔輪輪齒在工作時做著均勻的徑向移動,因此,就算輸入很高轉速,鋼輪與柔輪相對而言都只做了速度極小的相對滑移,磨損較小,從而傳動效率高,可高達96%。
 
(4)傳動速比大;單級諧波減速器傳動比范圍在30~320,多級傳動可高達30000以上。而且它不僅可以減速,有的場合還可以進行增速。
 
(5)承載能力高;由于減速器在工作時同時嚙合齒數較多,鋼輪與柔輪之間的齒嚙合是面接觸,并且柔輪采用特殊的高強度鋼制成,所以承載能力高。
 
(6)傳動精度高;由于諧波減速器在傳動過程中嚙合齒數多,從而產生的誤差也隨著平均化,即多齒嚙合可以對誤差進行補償,所以傳動精度很高。與其他等級相同的齒輪傳動相比較,其產生的誤差是這些齒輪傳動的四分之一。同時,當增大波發生器的半徑時,可以使得嚙合齒隙很小,甚至是無側隙嚙合,故減速器傳動空程小,也適用于反向轉動。
 
如圖1-7所示,底座的旋轉電機在法蘭盤固定懸掛著(懸掛在底座內),旋轉電機的電機軸直接連接諧波減速器二輸入端,最終由諧波減速器二輸出端通過螺釘與旋轉圓盤連接,從而實現旋轉圓盤的轉動,為防止轉盤上的零件總質量過高而壓壞諧波減速器二,在旋轉盤與底座之間裝有一個十字交叉滾子軸承,起回轉支承作用,在圖2中左側是驅動旋轉箱的運動鏈,旋轉電機通過裝在支承架一上的同步帶傳動機構一將運動和力矩傳遞到杯型諧波減速器的輸入端,最終由杯型諧波減速器的輸出法蘭通過螺釘與旋轉箱直接連接,從而實現旋轉箱的翻轉運動。在圖2中的右側,其原理和右側驅動基本相同,只是在在諧波減速器移輸出端是通過法蘭軸傳動,法蘭軸連接到主動錐齒輪軸,再由錐齒輪換向,最終來帶動連接旋轉箱上方安裝的法蘭上負載進行旋轉定位。
 
以上所述,僅為本發明的具體實施方式,但本發明的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內,可輕易想到變化或替換,都應涵蓋在本發明的保護范圍之內,因此,本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
 
Copyright © 寧波鄞州蓋奇同步帶輪有限公司 2007-2019 All Rights Reserved.
電話:4006-574-123/0574-27834692 傳真:0574-27834691
地址:寧波鄞州區中興路39弄29號 E-Mail:sales@belt-pulley.com  
蓋奇公司網絡部提供技術支持
万丰国际赌场 麻将棋牌 麻将棋牌 地方棋牌 地方棋牌 花样棋牌 花样棋牌 龙王捕鱼