一种工业机器人腕部结构及工业机器人

摘要

本实用新型公开了一种工业机器人腕部结构及工业机器人，腕部结构包括腕部壳体、固定法兰、制动器、电机安装板、第一谐波减速机、伺服电机，固定法兰安装在腕部壳体上形成容置腔体，伺服电机位于容置腔体内且通过电机安装板安装在固定法兰的上端面；制动器套设在伺服电机的轴上，且制动器位于电机安装板和固定法兰之间；第一谐波减速机安装在固定法兰的下端面，第一谐波减速机与伺服电机的轴相连接，腕部壳体、伺服电机、电机安装板、制动器、固定法兰、第一谐波减速机均同轴心安装。本实用新型由于采用电机直连的结构，不仅减少了零件数量，零件结构更加简单，提高了装配效率，降低了维修成本，还提高了该关节的动作响应速度和传动精度。

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种工业机器人腕部结构及工业机器人。

背景技术

机器人的腕部传动部件是用来连接机器人手臂和末端执行机构的，处于机器人关节的最末端，与人体的手腕作用相似，用来调节或改变末端的姿态，以使机器人末端执行机构满足具体的动作要求，因而手腕应具有独立的自由度。由于腕部内部传动精度影响整个机器人的精度和稳定性，所以要在满足结构强度和使用要求的情况下，将传动结构设计的简单、紧凑，减小腕部外形和内部结构的体积和重量，以提高其定位精度。

目前的机器人腕部，由于末端直接和执行机构相连，外部也要安装辅助机构，故对其末端的外形尺寸有较高的限制，通常此部分的体积较大，同时腕部末端的重量对整机的负载性能较为敏感，本体重量超标，导致工作负载降低，造成效率低下，能耗损失过多。

目前六轴内部有采用锥齿轮传动的结构,要保证该结构的传动精度，需要减小主动和从动锥齿轮的传动齿隙，对齿轮的加工和安装要求较高，还存在传动噪音大、成本高等问题，此结构的零部件数量也较多，所以要改进传动和安装结构、提高传动精度和装配效率。

实用新型内容

本实用新型提供了一种工业机器人腕部结构及工业机器人，以解决现有机器人腕部末端重量过大、传动精度不高、装配效率低的问题。

本实用新型采用的技术方案是：提供一种工业机器人腕部结构，包括腕部壳体、固定法兰、制动器、电机安装板、第一谐波减速机、伺服电机，所述固定法兰安装在所述腕部壳体上形成容置腔体，所述伺服电机位于所述容置腔体内且通过所述电机安装板安装在所述固定法兰的上端面；所述制动器套设在所述伺服电机的轴上，且所述制动器位于所述电机安装板和所述固定法兰之间；所述第一谐波减速机安装在所述固定法兰的下端面，所述第一谐波减速机与所述伺服电机的轴相连接，所述腕部壳体、伺服电机、电机安装板、制动器、固定法兰、第一谐波减速机均同轴心安装。

作为工业机器人腕部结构的一种优选方式，所述固定法兰中心处设置有供所述伺服电机的轴穿过的第一通孔，所述固定法兰上端面设置有与所述第一通孔同轴心的安装部，所述安装部上设置有供所述制动器走线的走线部、第一安装结构、第二安装结构，所述第一安装结构、第二安装结构用于与所述电机安装板安装连接，所述第一安装结构、第二安装结构均与所述第一通孔同轴心。

作为工业机器人腕部结构的一种优选方式，所述安装部为对称设置在所述第一通孔两侧的第一弧形凸台，所述走线部为U型槽口，所述第一安装结构为设置在所述第一弧形凸台内侧壁上的台阶止口，所述第二安装结构为设置在所述第一弧形凸台端面上的多个螺纹孔。

作为工业机器人腕部结构的一种优选方式，所述伺服电机轴上安装有花键轴，所述第一谐波减速机的波发生器上固定有与所述花键轴相配合的花键套。

作为工业机器人腕部结构的一种优选方式，还包括第一密封圈和第二密封圈，所述固定法兰的上端面和下端面均设置有密封槽，所述固定法兰上端面密封槽内安装第一密封圈，下端面密封槽内安装第二密封圈，通过第一密封圈对固定法兰与腕部壳体的贴合面进行密封，第二密封圈对固定法兰与第一谐波减速机的贴合面进行密封。

作为工业机器人腕部结构的一种优选方式，还包括定位销，所述腕部壳体和固定法兰上设置有销孔，所述定位销安装在所述销孔内。

作为工业机器人腕部结构的一种优选方式，还包括深沟球轴承、油封、支撑套，所述深沟球轴承和油封依次安装在所述腕部壳体一侧的两个台阶孔内，所述支撑套小端外壁与深沟球轴承内孔配合安装。

作为工业机器人腕部结构的一种优选方式，所述容置腔体内还安装有钣金支架，所述钣金支架具有螺孔的一面朝向所述支撑套。

作为工业机器人腕部结构的一种优选方式，还包括第二谐波减速机、同步轮，所述第二谐波减速机安装在所述腕部壳体与所述支撑套相背离一侧的台阶孔内，所述同步轮安装在所述第二谐波减速机的输入轴上，所述支撑套与第二谐波减速机保持在相同轴心。

本实用新型还提供一种工业机器人，包括上述的工业机器人腕部结构。

本实用新型的有益效果是：本实用新型由于采用电机直连的结构，不仅减少了零件数量，零件结构更加简单，加工方便，提高了装配效率，降低了维修成本。采用直连结构，也提高了该关节的动作响应速度和传动精度，由于该结构是机器人本体上关键的传动部件，进而提升了机器人整机的精度和运行速度及稳定性。

附图说明

图1为本实用新型公开的固定法兰结构示意图。

图2为本实用新型公开的固定法兰、制动器及电机安装板组装后的结构示意图。

图3为本实用新型公开的电机安装板的结构示意图。

图4为本实用新型公开的工业机器人腕部结构的结构示意图。

图5为本实用新型公开的工业机器人腕部结构的另一结构示意图。

图6为本实用新型公开的工业机器人腕部结构的局部剖视图。

图7为本实用新型公开的工业机器人腕部结构的另一局部剖视图。

附图标记：1、腕部壳体；2、固定法兰；201、第一弧形凸台；2011、台阶止口；2012、U型槽口；2013、螺纹孔；202、第一通孔；3、电机安装板；301、连接耳板；302、第二弧形凸台；303、第二通孔；4、制动器；5、第一螺钉；6、花键轴；7、第二螺钉；8、第一谐波减速机；9、伺服电机；10、钣金支架；11、第三螺钉；12、第四螺钉；13、第五螺钉；14、第一密封圈；15、第二密封圈；16、定位销；17、深沟球轴承；18、油封；19、支撑套；20、第二谐波减速机；21、同步轮；22、第六螺钉。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步详细描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

参见图4-7，一种工业机器人腕部结构，包括腕部壳体1、电机安装板3、制动器4、第一谐波减速机8、伺服电机9、钣金支架10、深沟球轴承17、油封18、支撑套19、第二谐波减速机20、同步轮21，以及实施例1中的固定法兰2。

具体的，参见图1，固定法兰2中心处设置有第一通孔202，固定法兰2上端面设置有与第一通孔202同轴心的安装部，安装部上设置有走线部、第一安装结构、第二安装结构，且第一安装结构、第二安装结构均与第一通孔202同轴心。

具体的，安装部为对称设置在第一通孔202两侧的第一弧形凸台201，走线部为U型槽口2012，第一安装结构为设置在第一弧形凸台201内侧壁上的台阶止口2011，第二安装结构为设置在第一弧形凸台201端面上的三个螺纹孔2013。

该固定法兰用于实现定位电机安装板3，保证电机安装板3与固定法兰2的同轴心要求。可以避免因装配不同心造成的伺服电机能耗过多损失，效率降低，同时也可以保证工业机器人腕部在运行过程中的稳定性，降低振动，从而提高其运动精度。

具体的，参见图6，固定法兰2安装在腕部壳体1上形成容置腔体，伺服电机9位于容置腔体内，伺服电机9安装在电机安装板3上，电机安装板3上与固定法兰2上的台阶止口2011以及螺纹孔2013配合安装。

电机安装板3的结构如图3所示，电机安装板3上设置有三个连接耳板301，连接耳板301上设置有通孔，电机安装板3中心设置有第二通孔303，第二通孔303外侧设置有第二弧形凸台302。

电机安装板3、制动器4以及固定法兰2的安装示意图如图2所示，第二弧形凸台302外侧壁上设置有与台阶止口2011相配合的凸缘，第二弧形凸台302内侧壁上设置有与制动器4相配合的止口，将制动器4安装在第二弧形凸台302内侧壁的止口上后，再将第二弧形凸台302外侧壁的凸缘与固定法兰2上的台阶止口2011相配合，然后通过螺钉穿过连接耳板301上的通孔后连接到第一弧形凸台201上的螺纹孔2013上。制动器4的线从U型槽口2012处出去。安装好后，制动器4套设在伺服电机9的轴上。

第一谐波减速机8安装在固定法兰2下端面的台阶孔内。第一谐波减速机8与伺服电机9的轴相连接，具体的，伺服电机9轴上安装有花键轴6，第一谐波减速机8的波发生器上固定有与花键轴6相配合的花键套。

腕部壳体1、伺服电机9、电机安装板3、制动器4、固定法兰2、第一谐波减速机8均同轴心安装。

谐波减速机主要由波发生器、柔性齿轮、柔性轴承、刚性齿轮四个基本构件组成，它是一种靠波发生器装配上柔性轴承使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。

目前使用工业机器人的行业越来越广，为了适用不同的工作场景，对机器人的各项性能指标和外形尺寸有了更高要求。为了使机器人腕部结构密封性能更佳。在一些实施例中，所述工业机器人腕部结构还包括第一密封圈14和第二密封圈15，固定法兰2的上端面和下端面均设置有密封槽，固定法兰2上端面密封槽内安装第一密封圈14，下端面密封槽内安装第二密封圈15，通过第一密封圈14对固定法兰2与腕部壳体1的贴合面进行密封，第二密封圈15对固定法兰2与第一谐波减速机8的贴合面进行密封。

在一些实施例中，所述工业机器人腕部结构还包括定位销16，腕部壳体1和固定法兰2上设置有销孔，定位销16安装在该销孔内，用来对该零件的装配定位，以保证位置精度和使用过程中的稳定性。

参见图7，深沟球轴承17和油封18依次安装在腕部壳体1一侧的两个台阶孔内，支撑套19小端外壁与深沟球轴承17内孔配合安装。钣金支架10具有螺孔的一面朝向支撑套19，线缆及其余零件可在支撑套19中间孔内穿过后固定在钣金支架10上。第二谐波减速机20安装在腕部壳体1与支撑套19相背离一侧的台阶孔内(即图7中腕部壳体左侧台阶孔)，同步轮21安装在第二谐波减速机20的输入轴上，支撑套19与第二谐波减速机20保持在相同轴心。

本实用新型的工业机器人腕部结构具体装配过程如下：

参见图6所示，伺服电机9安装到电机安装板3上方，用螺钉锁紧，制动器4与伺服电机9轴同心安装到电机安装板3下方，用螺钉锁紧，花键轴6安装到伺服电机9轴上，用装配工具将花键轴6固定，用第二螺钉7锁紧，钣金支架10紧贴伺服电机9安装到固定法兰2上方，用第三螺钉11锁紧。

在装配好以上组件后，需检测伺服电机9是否运行正常，再进行下一步骤。

将以上装配好的零部件装入固定法兰2上端面，第一密封圈14放入固定法兰2上端面密封槽内，第二密封圈15放入固定法兰2下端面密封槽内。

参见图6、图7所示，将以上装配好的零部件伺服电机9的尾部朝上装入腕部壳体1内部，固定法兰2上端面与腕部壳体1下端面贴合，压入定位销16，用第四螺钉12锁紧。在装配此步骤时，需注意腕部壳体1与固定法兰2的销孔保持位置重合。

参见图7所示，在腕部壳体1左侧装入第二谐波减速机20，用第六螺钉22锁紧，同步轮21安装在第二谐波减速机20输入轴上。使用压装工具将深沟球轴承17和油封18分别安装在腕部壳体1右侧的内孔内，再将支撑套19小端的台阶安装在深沟球轴承17的内孔，端面齐平，油封唇口作用在支撑套19另一台阶的外壁上进行密封。

在以上装配实施过程中，在将固定法兰2与腕部壳体1安装放入后，需检查第一密封圈14、第二密封圈15是否在密封槽内，以确保不影响此处位置的密封性能。还需检查支撑套转动是否顺畅。

本实用新型还提供一种工业机器人，其包括上述的工业机器人腕部结构。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。