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小型 机器人卸荷 转动关节

阅读：109发布：2020-05-13

专利汇可以提供小型机器人卸荷转动关节专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种小型机器人卸荷转动关节，涉及机器人技术领域。本发明的小型机器人卸荷转动关节，包括分别与大臂和小臂相连的减速器，所述减速器的一端设置在大臂中，另一端设置在小臂中，由于减速器的端部伸入小臂的内部，并且在减速器和小臂之间设置轴承，因此能够将作用在减速器的输出轴及柔轮上的径向载荷卸荷(即转移)到减速器的外壳上，从而径向载荷由减速器的外壳来承受，减速器的输出轴及柔轮只承受转矩，不承受径向卸荷作用，使作用在输出轴及柔轮上的交变载荷转变为单纯的扭转载荷，由此可提高减速器的承载能力，并减小减速器的体积及重量，从而提高转动关节的承载能力，减小转动关节的体积和总量。，下面是小型机器人卸荷转动关节专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种小型机器人卸荷转动关节，其特征在于，包括分别与大臂(2)和小臂(6)相连的减速器(3)，所述减速器(3)的一端设置在大臂(2)中，另一端设置在小臂(6)中；
其中，所述减速器(3)的外壳与小臂(6)之间设置有轴承(5)。
2.根据权利要求1所述的小型机器人卸荷转动关节，其特征在于，所述小臂(6)上设置有第一关节孔(61)，所述减速器(3)的端部设置在第一关节孔(61)中，所述轴承(5)设置在所述减速器(3)的外壳与所述第一关节孔(61)的内壁之间。
3.根据权利要求2所述的小型机器人卸荷转动关节，其特征在于，所述第一关节孔(61)的内底壁与所述减速器(3)的输出轴采用螺栓相连接。
4.根据权利要求2或3所述的小型机器人卸荷转动关节，其特征在于，所述减速器(3)的外壳上还设置有档环(4)，所述档环(4)的一端抵接于所述减速器(3)的台阶上，另一端抵接于所述第一关节孔(61)的端部。
5.根据权利要求2或3所述的小型机器人卸荷转动关节，其特征在于，所述大臂(2)上设置有第二关节孔(21)，所述减速器(3)的法兰盘设置在所述第二关节孔(21)中。
6.根据权利要求5所述的小型机器人卸荷转动关节，其特征在于，所述大臂(2)上与所述第二关节孔(21)相对的一侧设置有连接孔(22)，所述大臂(2)与所述减速器(3)的法兰盘通过所述连接孔(22)中的螺栓形成固定连接。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的小型机器人卸荷转动关节，其特征在于，还包括电机(1)，所述电机(1)和所述减速器(3)的法兰盘分别设置在所述大臂(2)的两侧，所述电机(1)的输出轴伸入所述减速器(3)的轴孔中，并与所述减速器(3)的轴孔形成键连接。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的小型机器人卸荷转动关节，其特征在于，所述减速器(3)为谐波减速器或RV减速器。
9.根据权利要求7所述的小型机器人卸荷转动关节，其特征在于，所述电机(1)为伺服电机。

说明书全文

小型机器人卸荷 转动关节

技术领域

[0001] 本发明涉及机器人技术领域，特别地涉及一种小型机器人卸荷转动关节。

背景技术

[0002] 目前，机器人的应用领域越来越多,机器人的种类也越来越多。对机器人的体积、重量、承载能力的要求也随之提高，某些工业机器人，特别是有些特种机器人，要求体积小，总量轻、承载能力大。这样给机器人的设计提出了不小的难题。图1是现有的具有5个转动关节机器人的工作示意图，图2、图3是该机器人围绕着第三关节简化的力学模型，如图2和3所示，第三关节上所承受的载荷有径向载荷F、转矩M；图4是第三关节的结构图，由小臂传递过来的载荷F、转矩M分别作用在谐波减速器的输出轴上，图5是谐波减速器载荷(受力)作用示意图，在输出轴上，载荷F使谐波减速器的柔轮及输出轴产生弯曲，转矩M使柔轮及输出轴产生扭转，柔轮及输出轴受弯矩和转矩的联合作用，当谐波减速器的柔轮及输出轴转动时，柔轮及输出轴的载荷是交变载荷，众所周知，在交变载荷作用，构件易产生疲劳破坏，降低设备的承载能力及使用寿命。有时，为了提高设备的承载能力和使用寿命，不得不采用增大设备的尺寸、重量的方式来满足承载能力和使用寿命的要求，这样，设备的体积、重量等会变的很大。

发明内容

[0003] 本发明提供一种小型机器人卸荷转动关节，用于提高减速器的承载能力，并减小减速器的体积及重量，从而提高转动关节的承载能力，减小转动关节的体积和总量。

[0004] 本发明提供一种小型机器人卸荷转动关节，包括分别与大臂和小臂相连的减速器，所述减速器的一端设置在大臂中，另一端设置在小臂中；

[0005] 其中，所述减速器的外壳与小臂之间设置有轴承。

[0006] 在一个实施方式中，所述小臂上设置有第一关节孔，所述减速器的端部设置在第一关节孔中，所述轴承设置在所述减速器的外壳与所述第一关节孔的内壁之间。

[0007] 在一个实施方式中，所述第一关节孔的内底壁与所述减速器的输出轴采用螺栓相连接。

[0008] 在一个实施方式中，所述减速器的外壳上还设置有档环，所述档环的一端抵接于所述减速器的台阶上，另一端抵接于所述第一关节孔的端部。

[0009] 在一个实施方式中，所述大臂上设置有第二关节孔，所述减速器的法兰盘设置在所述第二关节孔中。

[0010] 在一个实施方式中，所述大臂上与所述第二关节孔相对的一侧设置有连接孔，所述大臂与所述减速器的法兰盘通过所述连接孔中的螺栓形成固定连接。

[0011] 在一个实施方式中，还包括电机，所述电机和所述减速器的法兰盘分别设置在所述大臂的两侧，所述电机的输出轴伸入所述减速器的轴孔中，并与所述减速器的轴孔形成键连接。

[0012] 在一个实施方式中，所述减速器为谐波减速器或RV减速器。

[0013] 在一个实施方式中，所述电机为伺服电机。

[0014] 与现有技术相比，本发明的优点在于：由于减速器的端部伸入小臂的内部，并且在减速器和小臂之间设置轴承，因此能够将作用在减速器的输出轴及柔轮上的径向载荷卸荷(即转移)到减速器的外壳上，从而径向载荷由减速器的外壳来承受，减速器的输出轴及柔轮只承受转矩，不承受径向卸荷作用，使作用在输出轴及柔轮上的交变载荷转变为单纯的扭转载荷，由此可提高减速器的承载能力，并减小减速器的体积及重量，从而提高转动关节的承载能力，减小转动关节的体积和总量。附图说明

[0015] 在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

[0016] 图1是现有技术中具有5个转动关节机器人的工作示意图；

[0017] 图2和图3分别是图1所示的转动关节机器人围绕着关节3简化的力学模型；

[0018] 图4是图1所示的第三关节的结构图；

[0019] 图5是图4所示的减速器受力的作用示意图；

[0020] 图6是本发明的实施例中小型机器人卸荷转动关节的结构示意图。

[0021] 附图标记：

[0022] 100-现有的关节机器人；110-第一关节；120-第二关节；130-第三关节；140-第四关节；150-第五关节；2’-大臂；6’-小臂；

[0023] 1’-电机；3’-减速器；31’-外壳；32’-轴承；33’-柔轮；34’-凸轮；7’-电机座板；

[0024] 1-电机；2-大臂，21-第二关节孔；22-连接孔；3-减速器；31-外壳；32-法兰盘；4-挡环；5-滚动轴承；6-小臂；61-第一关节孔。

具体实施方式

[0025] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。

[0026] 如图1-5所示，现有的关节机器人100包括第一关节110、第二关节120、第三关节130、第四关节140、第五关节150、大臂2’和小臂6’。第三关节130的上所承受的径向载荷F和转矩M如图2和3所示。如图4所示，现有的第三关节130包括电机1’、电机座板7’和减速器3’。
如图5所示，在输出轴上，载荷F使减速器3’的柔轮33’及输出轴产生弯曲，转矩M使柔轮33’及输出轴产生扭转，柔轮33’及输出轴受弯矩和转矩的联合作用，当减速器3’的柔轮33’及输出轴转动时，柔轮33’及输出轴的载荷是交变载荷。而在交变载荷的作用下，构件易产生疲劳破坏，进而降低设备的承载能力及使用寿命。

[0027] 如图6所示，本发明提供一种小型机器人卸荷转动关节，其包括分别与大臂2和小臂6相连的减速器3，减速器3的一端设置在大臂2中，另一端设置在小臂6中。其中，减速器3的外壳与小臂6之间设置有轴承5，轴承5可以是滚动轴承。具体地，小臂6上设置有第一关节孔61，减速器3的端部设置在第一关节孔61中，轴承5设置在减速器3的外壳31与第一关节孔61的内壁之间。进一步地，第一关节孔61的内底壁与减速器3的输出轴采用螺栓相连接。

[0028] 与现有技术中减速器3’的端部与小臂6’的端部相连的技术方案不同，本发明的小型机器人卸荷转动关节，其减速器3的端部伸入小臂6的内部，即设置在第一关节孔61中，并且在减速器3和小臂6之间设置轴承5，因此能够将作用在减速器3的输出轴及柔轮上的径向载荷卸荷(即转移)到减速器3的外壳31上，从而径向载荷由减速器3的外壳31来承受，减速器3的输出轴及柔轮只承受转矩，不承受径向卸荷作用，使作用在输出轴及柔轮上的交变载荷转变为单纯的扭转载荷，由此可提高减速器3的承载能力，并减小减速器3的体积及重量，从而提高转动关节的承载能力，减小转动关节的体积和总量。

[0029] 在一个实施例中，减速器3的外壳31上还设置有档环4，档环4的一端抵接于减速器3的台阶上，另一端抵接于第一关节孔61的端部。换言之档环4设置在减速器3的法兰盘32以及减速器3设置在第一关节孔61的端部之间，用于为小臂6提供定位作用。

[0030] 进一步地，如图6所示，大臂2的第一侧设置有第二关节孔21，减速器3的法兰盘设置在第二关节孔21中。大臂2上与第二关节孔21相对的一侧，即第二侧设置有连接孔22，大臂2与减速器3的法兰盘通过连接孔22中的螺栓形成固定连接。

[0031] 此外，本发明的小型机器人卸荷转动关节还包括电机1，电机1和减速器3的法兰盘32分别设置在大臂2的两侧，也就是说，减速器3设置在大臂2的第一侧，电机1设置在大臂2的第二侧，电机1的输出轴伸入减速器3的轴孔中，并与减速器3的轴孔形成键连接。

[0032] 与现有的电机1’通过电机座板7’与减速器3’相连的技术方案不同，本发明的小型机器人卸荷转动关节，其电机1和减速器3的法兰盘32分别设置在大臂2的两侧，如图6所示，大臂2分别至少包覆电机1的一部分和减速器3的法兰盘32的一部分，以提高连接的强度。

[0033] 在一个具体的实施例中，减速器3为谐波减速器或RV减速器。

[0034] 在一个具体的实施例中，电机1为伺服电机。

[0035] 虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

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