[發明專利]一種關節結構及其工業機器人

在審

• 申請號: 202110584692.9
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113183179A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 薛衛;岑展宇
• 申請（專利權）人: 寧波中大力德智能傳動股份有限公司
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 邵鄭軍;孔凱凱

本申請涉及一種關節結構及其工業機器人，關節結構包括第一懸臂，具有兩個連接部；第二懸臂，包括轉動連接于連接部的殼體以及轉動連接于殼體的連接臺；擺動端準雙曲面輸出齒輪，設置于與連接部連接的任意一側殼體上；擺動端準雙曲面輸入齒輪，轉動連接于連接部上且與擺動端準雙曲面輸出齒輪相嚙合；轉動端準雙曲面輸出齒輪以及與其聯動的輸入錐齒輪，轉動連接于遠離擺動端準雙曲面輸出齒輪的一側的連接部上；輸出錐齒輪，固定于連接臺上并與輸入錐齒輪聯動；轉動端準雙曲面輸入齒輪，轉動連接于連接部上且與轉動端準雙曲面輸出齒輪相嚙合。本申請具有減小工業機器人在次軸處所占用的空間體積的效果。

技術領域

本申請涉及機器人關節的領域，尤其是涉及一種關節結構及其工業機器人。

背景技術

工業機器人是一種模擬人手，并通過程序控制來完成各式各樣的復雜操作的機械裝置。一般來說，工業機器人通常會根據其關節的數量而對應的進行命名，例如六軸機器人等。而對于各個關節所起的作用不同，其對應的名稱也會有不同，例如，用于保證末端執行器達到工作空間任意位置的軸稱為基本軸或主軸，而用于實現末端執行器任意空間姿態的軸，稱為腕部軸或次軸。

而作為工業機器人，控制一個關節的擺動與旋轉最為簡單的方式就是將伺服電機或其他控制源的輸出軸與關節的旋轉軸心保持同心且固定，通過控制輸出軸的轉動直接驅動該關節實現對應的操作。

一般來說，工業機器人的尺寸會沿著主軸至次軸的方向逐漸減小，尤其是在次軸處，為了使末端執行器可以進入狹窄的空間處執行具體操作，因而如何減小所占用的空間以實現次軸的擺動與旋轉，成為了在設計工業機器人時首先需要考慮的問題。

發明內容

為了減小工業機器人在次軸處所占用的空間體積，本申請提供一種關節結構及其工業機器人。

第一方面，本申請提供的一種關節結構采用如下的技術方案：

一種關節結構，包括：

第一懸臂，具有兩個延伸的連接部；

第二懸臂，包括轉動連接于連接部上的殼體以及轉動連接于殼體上的連接臺；

擺動端準雙曲面輸出齒輪，設置于與所述連接部連接的任意一側殼體上，且所述擺動端準雙曲面輸出齒輪與第二懸臂的旋轉軸同軸；

擺動端準雙曲面輸入齒輪，轉動連接于靠近擺動端準雙曲面輸出齒輪一側的連接部上且與所述擺動端準雙曲面輸出齒輪相互嚙合；

擺動端驅動源，設置于第一懸臂上且用于控制所述擺動端準雙曲面輸入齒輪轉動；

轉動端準雙曲面輸出齒輪，轉動連接于遠離擺動端準雙曲面輸出齒輪的一側的連接部上；

輸入錐齒輪，轉動連接于遠離擺動端準雙曲面輸出齒輪的一側的連接部上且與轉動端準雙曲面輸出齒輪聯動；

輸出錐齒輪，固定于連接臺上并與輸入錐齒輪聯動，所述輸出錐齒輪的轉動軸心與連接臺的轉動軸心相重合；

轉動端準雙曲面輸入齒輪，轉動連接于遠離擺動端準雙曲面輸入齒輪一側的連接部上且與轉動端準雙曲面輸出齒輪相互嚙合；

轉動端驅動源，設置于第一懸臂上且用于控制所述轉動端準雙曲面輸入齒輪轉動。

通過采用上述技術方案，在第一懸臂中，一側的連接部中的結構用于實現第二懸臂的擺動，而另一側的連接部中的結構用于實現第二懸臂的轉動，通過準雙曲面輸入齒輪與輸出齒輪的設計，使伺服電機以及對應的輸入齒輪可以設置于連接部內，而并沒有向外凸出的部分。因而這種設計方式所占用的空間只有第一懸臂與第二懸臂所占用的空間，設計較為合理。同時，通過輸入錐齒輪與輸出錐齒輪的相互配合，也可以實現轉動端驅動源的偏置，使得轉動端驅動源設置于第一懸臂上即可實現上述功能，而無需將其設置于第二懸臂上，也方便了后續的布線，方便實現第二懸臂的全周向擺動。

優選的，還包括第一支撐軸承，所述擺動端準雙曲面輸出齒輪以及殼體均與第一支撐軸承的內圈相固定，所述第一支撐軸承的外圈固定于連接部上。