[發明專利]工業機器人豎軸軸系

無效

• 申請號: 200910081413.6
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN101518904A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 羅慶生;韓寶玲;徐嘉;王嶸;張輝
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心
• 代理人: 張利萍

技術領域

本發明為工業機器人豎軸軸系，具體為一種涉及諧波齒輪減速技術的大減速比、大承載力、高旋轉精度，且可保證整體裝置穩定工作的工業機器人主體結構的支撐軸系(即豎軸軸系)，屬于工業機器人技術領域。

背景技術

裝備于自動化生產系統中的各種自動搬運、碼垛機器人需在承擔較大載荷的情況下頻繁往復轉動，其主體結構的支撐軸系因而必須具有結構緊湊、裝調簡便、運行平穩、承載能力強、旋轉精度高、工作噪音低等特性，而現有的機器人豎軸軸系在上述要求上的表現還差強人意。由于搬運、碼垛類工業機器人旋轉工作時，轉動慣量一般很大，機器人豎軸軸系的過載能力和耐沖擊能力都受到制約，所以要求轉動速度不能過高，而使用電動機通過減速裝置驅動軸系轉動所需要的減速比很大，這樣大的傳動比對于普通減速器來說需要采用多級減速才能實現，致使結構復雜，體積龐大，從安裝到使用等方面均難以滿足要求。

為了在簡化裝置的同時，實現穩定轉動，可在機器人豎軸軸系中采用諧波齒輪減速裝置，通過諧波齒輪減速裝置與其他結構件、運動件、連接件的巧妙配合，產生滿足工業機器人實際工作需要的轉動輸出。由于諧波齒輪減速裝置是利用行星齒輪傳動原理發展起來的一種新型減速裝置，其傳動是依靠柔性零件產生彈性機械波來傳遞動力和運動的，因而與普通齒輪減速器相比具有體積小、重量輕、無沖擊，無噪音，傳動平穩、運動精度高、承載能力強等優點，且其單級傳動比能達到＝70～500，其自身結構的簡化使減速器本身的扭轉剛度減小，從而使作用在機器人豎軸軸系底部構件上的動載荷降低，可提高機器人豎軸軸系的使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適合各種自動搬運、碼垛的工業機器人豎軸軸系，解決了以往數軸軸系承載能力和耐沖擊能力弱的缺點，并且解決了如何簡化結構、使結構緊湊等問題。

本發明的目的是由以下技術方案實現的：

本發明的工業機器人豎軸軸系包括旋轉減速裝置和承載固定裝置；

其中旋轉減速裝置包括豎軸驅動電機、兩個同步帶輪、同步傳動帶、同步帶輪軸套、諧波齒輪減速裝置輸入剛輪、諧波齒輪減速裝置輸出剛輪、波發生器、旋轉座、旋轉承重軸套；旋轉座為一面為平面且該平面開有圓洞的空心體，諧波齒輪減速裝置輸入剛輪通過螺栓固定在旋轉座開有圓洞的平面底盤上；同步帶輪與波發生器內圈通過同步帶輪軸套連接，同步帶輪軸套與同步帶輪之間用同步帶輪擋圈隔開，實現同步旋轉，豎軸驅動電機通過同步傳動帶帶動同步帶輪同步旋轉，旋轉承重軸套為圓筒形結構，一端通過螺栓固定在旋轉座開有圓洞的平面底盤上，旋轉承重軸套的固定位置在諧波齒輪減速裝置外圍，且與同步帶輪軸心重合；

承載固定裝置包括軸系固定底盤、軸系基座、機器人基座；軸系固定底盤為帽型結構，軸系基座為無頂的帽型結構，機器人基座為圓筒型結構；軸系基座套在固定底盤外，且軸系基座的帽頂位置通過螺栓固定在軸系固定底盤的帽檐邊緣，機器人基座套在軸系基座外，通過地腳螺釘將軸系基座的帽檐位置與機器人基座貫穿并固定于地面；

將旋轉減速裝置中旋轉承重軸套套入承載固定裝置中的軸系固定底盤與軸系基座之間的空隙中，通過對旋轉承重軸套與軸系基座之間開階梯槽使大深溝球軸承、小深溝球軸承、圓錐滾子軸承按從高位到低位固定，大深溝球軸承與小深溝球軸承通過軸承隔套隔開，小深溝球軸承緊壓在圓錐滾子軸承內圈上，圓錐滾子軸承底部緊壓在承重軸套擋圈和階梯槽上；軸系固定底盤的帽頂通過螺栓與諧波齒輪減速裝置輸出剛輪固連。

上述結構中，兩個主要承受徑向力、保持機器人豎軸軸系回轉精度的深溝球軸承通過軸承隔套隔開一段距離，以提高機器人回轉精度和定位精度，增強機器人回轉時的徑向穩定性。

上述結構中，通過軸系基座臺面的軸承壓圈及通過螺紋連接于旋轉承重軸套底部的承重軸套擋圈約束了承重、連接、定位裝置的軸向運動，防止軸承軸向滑動，結構既簡單緊湊，又方便實用。

上述結構中，軸系基座采用整體鑄造，精密加工，其加工基準、測量基準、安裝基準同一，從而減少了加工和裝配過程中的誤差，提夠了機器人豎軸軸系的定位精度和旋轉精度。

工作過程

該豎軸軸系通過控制安裝于旋轉座上的電機，通過帶傳動方式帶動裝有諧波減速器的旋轉裝置旋轉，通過合理利用諧波減速器的輸出和輸入剛輪將旋轉裝置和固定裝置連接，其中輸入剛輪與旋轉裝置同步旋轉，輸出剛輪與承重固定裝置固連于地面，再通過3個軸承的配合運用，從整體上達到旋轉座的穩定旋轉工作。

有益效果