一種面向激光精密加工的機器人手腕的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及激光微孔加工裝置，具體地說是一種面向激光精密加工的機器人手腕，包括實現(xiàn)Y軸轉(zhuǎn)動的A軸部件以及實現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動的B軸部件，A軸部件包括A軸框架、第一減速電機及外連軸，A軸框架與機器人手臂相連，第一減速電機安裝在A軸框架上，第一減速電機的主軸通過外連軸與B軸部件連接、帶動B軸部件實現(xiàn)Y軸轉(zhuǎn)動；B軸部件包括B軸框架及分別安裝在B軸框架上的第二減速電機、錐齒輪換向機構(gòu)和帶輪傳動機構(gòu)，B軸框架與外連軸相連，第二減速電機通過錐齒輪換向機構(gòu)與帶輪傳動機構(gòu)的一端連動，帶輪傳動機構(gòu)的另一端與執(zhí)行器連接、帶動該執(zhí)行器實現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，適用性較廣，能夠?qū)崿F(xiàn)激光加工頭在固定點隨意擺動的運動狀態(tài)。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光微孔加工裝置，具體地說是一種面向激光精密加工的機器人手 腕。 -種面向激光精密加工的機器人手腕

【背景技術(shù)】
[0002] 機器人的手腕是連接手臂和末端執(zhí)行器的部件，其主要功能是當手臂和機座實現(xiàn) 了末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的三個位置坐標后，再由手腕來實現(xiàn)末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的三 個姿態(tài)坐標，即實現(xiàn)三個旋轉(zhuǎn)自由度，通過機械接口，連接并支撐末端執(zhí)行器。
[0003] 現(xiàn)階段中對于機器手的研究大都集中在以多自由度，靈活性、以及精確定位等方 向的研究領(lǐng)域，但是卻違反現(xiàn)實中生產(chǎn)的最基本的要求：1.操作簡單，2.機構(gòu)簡單化，3.低 成本，4.工作原理明了化，5適用性廣等；使得現(xiàn)在的大量機器手在特定領(lǐng)域具有很強適用 性，幾乎每個機器手都是針對特定的人群，這大大的降低的生產(chǎn)的效率。因此現(xiàn)在有了對簡 單機器手研究的必要性，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，功能明了，通用性強的目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種面向激光精密加工的機器人手腕。該機器人手腕結(jié)構(gòu) 簡單緊湊，適用性較廣，能夠?qū)崿F(xiàn)激光加工頭在固定點隨意擺動的運動狀態(tài)。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
[0006] 本發(fā)明包括實現(xiàn)Y軸轉(zhuǎn)動的A軸部件以及實現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動的B軸部件，其中A軸部 件包括A軸框架、第一減速電機及外連軸，所述A軸框架與機器人手臂相連，所述第一減速 電機安裝在A軸框架上,該第一減速電機的主軸通過所述外連軸與B軸部件連接、帶動B軸 部件實現(xiàn)Y軸轉(zhuǎn)動；所述B軸部件包括B軸框架及分別安裝在B軸框架上的第二減速電機、 錐齒輪換向機構(gòu)和帶輪傳動機構(gòu)，B軸框架與所述外連軸相連，所述第二減速電機通過錐齒 輪換向機構(gòu)與帶輪傳動機構(gòu)的一端連動，所述帶輪傳動機構(gòu)的另一端與執(zhí)行器連接、帶動 該執(zhí)行器實現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動。
[0007] 其中：所述A軸框架包括手臂連接板及A軸連接件，其中手臂連接板安裝在機器人 手臂上，A軸連接件垂直固接在所述手臂連接板的一端；所述第一減速電機安裝在A軸連接 件上，第一減速電機的主軸穿過該A軸連接件、與所述外連軸相連；所述A軸框架上安裝有 A軸外罩板，所述第一減速電機密封于該A軸外罩板內(nèi)；所述B軸框架包括B軸連接板及B 軸固定板，其中B軸連接板與所述外連軸相連，B軸固定板固接在B軸連接板的一端；所述 第二減速電機、錐齒輪換向機構(gòu)及帶輪傳動機構(gòu)分別安裝在B軸固定板上；所述B軸連接板 及B軸固定板之間連接有支撐壘板；所述錐齒輪換向機構(gòu)包括第一錐齒輪、第二錐齒輪及 外殼，其中外殼安裝在B軸固定板上，所述第一錐齒輪連接于第二減速電機的主軸，第二錐 齒輪的齒輪軸通過軸承轉(zhuǎn)動安裝在所述機殼內(nèi)，該第二錐齒輪與第一錐齒輪嚙合傳動；所 述第二錐齒輪的齒輪軸穿過B軸固定板，與所述帶輪傳動機構(gòu)的一端連動；所述B軸框架 上安裝有B軸外罩板，所述第二減速電機及錐齒輪換向機構(gòu)密封于該B軸外罩板內(nèi)；所述B 軸框架上設(shè)有帶輪防護罩，所述帶輪傳動機構(gòu)位于該帶輪防護罩內(nèi)；所述帶輪傳動機構(gòu)包 括第一帶輪、第二帶輪及齒輪帶，其中第一帶輪與所述錐齒輪換向機構(gòu)連動，第二帶輪的輪 軸轉(zhuǎn)動安裝在B軸框架上，并由B軸框架穿過、連接所述執(zhí)行器，所述第一帶輪與第二帶輪 之間通過齒輪帶相連；所述第一減速電機主軸的軸向中心線、即Y軸，與執(zhí)行器轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動 軸、即Z軸，相互垂直相交。
[0008] 本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為：
[0009] 1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，適用性較廣，框架牢固，能夠?qū)崿F(xiàn)激光加工頭在固定點隨 意擺動的運動狀態(tài)。
[0010] 2.本發(fā)明通過Y軸和Z軸的延長線在焊槍口上垂直相交，也就是Y軸和Z軸在同 一個的二維空間內(nèi)，從而使得焊槍只能在原點進行運動（也就是兩者的相交點)，這樣能保 證焊槍的運動軌跡是固定的兩條曲線運動。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖2為圖1去掉A、B軸外罩板后的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0013] 圖3為圖1去掉A、B軸外罩板后的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0014] 其中：1為A軸外罩板,2為手臂連接板,3為第一減速電機,4為A軸連接件,5為 外連軸，6為B軸連接板,7為支撐魚板,8為B軸固定板,9為第二減速電機,10為錐齒輪換 向機構(gòu)，11為B軸外罩板，12為帶輪防護罩，13為帶輪傳動機構(gòu)，14為激光加工頭，15為第 一帶輪，16為第二帶輪，17為齒輪帶，18為通孔。

【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳述。
[0016] 如圖1?3所示，本發(fā)明包括實現(xiàn)Y軸轉(zhuǎn)動的A軸部件以及實現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動的B軸 部件，其中A軸部件包括A軸框架、A軸外罩板1、第一減速電機3及外連軸5, A軸框架包括 手臂連接板2及A軸連接件4,手臂連接板2安裝在機器人手臂上，該手臂連接板2不僅是 與機器人手臂的連接件，也是整個A軸部件的基層板，承載整個A軸部件的重量以及支撐整 個機器人手腕的穩(wěn)定性；A軸連接件4垂直固接在手臂連接板2的一端，與手臂連接板2呈 L形，該A軸連接件4是第一減速電機3的固定板;A軸外罩板1固定于手臂連接板2和A 軸連接件4之間，使第一減速電機3呈封閉狀態(tài)，起到安全保護措施。第一減速電機3固定 在A軸連接件4上，是直接起到使執(zhí)行器(本實施例為激光加工頭14)能夠圍繞A軸（Y軸） 回轉(zhuǎn)效果的動力本源；第一減速電機3的主軸穿過A軸連接件4,外連軸5固定于第一減速 電機3的主軸上，用于實現(xiàn)激光加工頭14的回轉(zhuǎn)效果。
[0017] B軸部件整體與外連軸5連接，由第一減速電機3驅(qū)動繞Y軸轉(zhuǎn)動。B軸部件包括 B軸框架、第二減速電機9、錐齒輪換向機構(gòu)10、B軸外罩板11、帶輪防護罩12及帶輪傳動機 構(gòu)13,其中B軸框架包括B軸連接板6及B軸固定板8, B軸連接板6與外連軸5相連，是 支撐整個B軸部件的基層板；B軸固定板8固接在B軸連接板6的一端，與B軸連接板6呈 L形，該B軸固定板8是用來固定第二減速電機9的固定板，也是用來安裝帶輪防護罩12及 帶輪傳動機構(gòu)13的安裝版。第二減速電機9及錐齒輪換向機構(gòu)10位于B軸固定板8的一 偵牝B軸外罩板11固定于B軸連接板6和B軸固定板8之間，將第二減速電機9及錐齒輪 換向機構(gòu)10封閉起來、起安全保護作用。B軸連接板6及B軸固定板8之間固接有支撐壘 板7,用于鞏固B軸連接板6及B軸固定板8兩者之間的固定狀態(tài)，使得B軸部件更加的固 定牢靠。錐齒輪換向機構(gòu)10包括第一錐齒輪、第二錐齒輪及外殼，外殼安裝在B軸固定板 8上、與第二減速電機9共同位于B軸固定板8的同一側(cè)，第一錐齒輪連接于第二減速電機 9的主軸，第二錐齒輪的齒輪軸通過軸承轉(zhuǎn)動安裝在機殼內(nèi)，該第二錐齒輪與第一錐齒輪嚙 合傳動；第二錐齒輪的齒輪軸由B軸固定板8上開設(shè)的通孔18穿過。帶輪傳動機構(gòu)13位 于B軸固定板8的另一側(cè)，帶輪防護罩12固定在B軸固定板8上，將帶輪傳動機構(gòu)13罩于 內(nèi)部，用來維護帶輪傳動機構(gòu)13,起到安全保護作用；帶輪傳動機構(gòu)包括第一帶輪15、第二 帶輪16及齒輪帶17,第一帶輪15安裝在第二錐齒輪的齒輪軸上，第二帶輪16的輪軸轉(zhuǎn)動 安裝在B軸固定板8上，并由B軸固定板8穿過、連接激光加工頭14,第一帶輪15與第二帶 輪16之間通過齒輪帶17相連。
[0018] 本發(fā)明的安裝及工作原理為：
[0019] 首先由A軸連接件4固定在手臂連接板2上從而實現(xiàn)整個A軸部件的基本框架， 然后第一減速電機3通過螺栓固定在A軸連接件4上，再把外連軸5安裝在第一減速電機 3的主軸上，最后安裝A軸外罩板1，這樣整個A軸部件就安裝完畢，先放在一邊。然后把B 軸連接板6固定在B軸固定板8上，從而實現(xiàn)B軸部件的基本框架，再把支撐壘板7安裝在 B軸固定板8和B軸連接板6之間，從而實現(xiàn)加強固定B軸框架、使得B軸部件更加的牢固 可靠；接著把第二減速電機9安裝到B軸固定板8上，通過錐齒輪換向機構(gòu)10傳動到第一 帶輪15上，再把第二帶輪16安裝在B軸固定板8上，裝上齒輪帶17,這樣帶輪傳動機構(gòu)13 就安裝好了；把帶輪防護罩12裝上，這樣這個B軸部件安裝完畢。最后把A軸部件和B軸 部件通過中間的外連軸5連接在一起，整個激光精密加工的機器人手腕就安裝完畢。
[0020] 本發(fā)明通過兩臺減速電機直接控制激光加工頭14的運動狀態(tài)，A軸是直接通過控 制第一減速電機3的運轉(zhuǎn)帶動B軸部件及激光加工頭14繞A軸轉(zhuǎn)動，來掌控激光加工頭14 在Y軸的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，B軸是通過第二減速度電機9經(jīng)錐齒輪換向機構(gòu)10傳動后傳到帶輪傳 動機構(gòu)13上，再經(jīng)過帶輪的傳動來轉(zhuǎn)換傳動的運動方向，實現(xiàn)激光加工頭14在Z軸的運轉(zhuǎn) 狀態(tài)，并且通過Y軸與Z軸的延長線在激光加工頭14的焊槍口上垂直相交，也就是Y軸和 Z軸在同一個的二維空間內(nèi)，從而使得焊槍只能在原點進行運動（也就是兩者的相交點)，這 樣能保證焊槍的運動軌跡是固定的兩條曲線運動。
[0021] 本發(fā)明的Y軸（A軸）為第一減速電機3主軸的軸向中心線方向，B軸為第二減速 電機9主軸的軸向中心線方向，Z軸為第二帶輪16輪軸的軸向中心線方向。
【權(quán)利要求】
1. 一種面向激光精密加工的機器人手腕，其特征在于：包括實現(xiàn)Y軸轉(zhuǎn)動的A軸部件 以及實現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動的B軸部件，其中A軸部件包括A軸框架、第一減速電機（3)及外連軸 (5 )，所述A軸框架與機器人手臂相連，所述第一減速電機（3 )安裝在A軸框架上，該第一減 速電機（3)的主軸通過所述外連軸（5)與B軸部件連接、帶動B軸部件實現(xiàn)Y軸轉(zhuǎn)動；所述 B軸部件包括B軸框架及分別安裝在B軸框架上的第二減速電機（9)、錐齒輪換向機構(gòu)（10) 和帶輪傳動機構(gòu)（13)，B軸框架與所述外連軸（5)相連，所述第二減速電機（9)通過錐齒輪 換向機構(gòu)（10)與帶輪傳動機構(gòu)（13)的一端連動，所述帶輪傳動機構(gòu)（13)的另一端與執(zhí)行 器連接、帶動該執(zhí)行器實現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動。
2. 按權(quán)利要求1所述面向激光精密加工的機器人手腕，其特征在于：所述A軸框架包 括手臂連接板（2)及A軸連接件（4)，其中手臂連接板（2)安裝在機器人手臂上，A軸連接件 (4)垂直固接在所述手臂連接板（2)的一端；所述第一減速電機（3)安裝在A軸連接件（4) 上，第一減速電機（3)的主軸穿過該A軸連接件（4)、與所述外連軸（5)相連。
3. 按權(quán)利要求1或2所述面向激光精密加工的機器人手腕，其特征在于：所述A軸框 架上安裝有A軸外罩板（1)，所述第一減速電機（3)密封于該A軸外罩板（1)內(nèi)。
4. 按權(quán)利要求1所述面向激光精密加工的機器人手腕，其特征在于：所述B軸框架包 括B軸連接板（6)及B軸固定板（8)，其中B軸連接板（6)與所述外連軸（5)相連，B軸固定 板（8)固接在B軸連接板（6)的一端；所述第二減速電機（9)、錐齒輪換向機構(gòu)（10)及帶輪 傳動機構(gòu)（13 )分別安裝在B軸固定板（8 )上。
5. 按權(quán)利要求4所述面向激光精密加工的機器人手腕，其特征在于：所述B軸連接板 (6)及B軸固定板（8)之間連接有支撐壘板（7)。
6. 按權(quán)利要求4所述面向激光精密加工的機器人手腕，其特征在于：所述錐齒輪換向 機構(gòu)（10)包括第一錐齒輪、第二錐齒輪及外殼，其中外殼安裝在B軸固定板（8)上，所述第 一錐齒輪連接于第二減速電機（9)的主軸，第二錐齒輪的齒輪軸通過軸承轉(zhuǎn)動安裝在所述 機殼內(nèi)，該第二錐齒輪與第一錐齒輪嚙合傳動；所述第二錐齒輪的齒輪軸穿過B軸固定板， 與所述帶輪傳動機構(gòu)（13)的一端連動。
7. 按權(quán)利要求1或4所述面向激光精密加工的機器人手腕，其特征在于：所述B軸框 架上安裝有B軸外罩板（11 )，所述第二減速電機（9 )及錐齒輪換向機構(gòu)（10 )密封于該B軸 外罩板（11)內(nèi)。
8. 按權(quán)利要求1或4所述面向激光精密加工的機器人手腕，其特征在于：所述B軸框 架上設(shè)有帶輪防護罩（12)，所述帶輪傳動機構(gòu)（13)位于該帶輪防護罩（12)內(nèi)。
9. 按權(quán)利要求8所述面向激光精密加工的機器人手腕，其特征在于：所述帶輪傳動機 構(gòu)包括第一帶輪（15)、第二帶輪（16)及齒輪帶（17)，其中第一帶輪（15)與所述錐齒輪換向 機構(gòu)（10)連動，第二帶輪（16)的輪軸轉(zhuǎn)動安裝在B軸框架上，并由B軸框架穿過、連接所述 執(zhí)行器，所述第一帶輪（15)與第二帶輪（16)之間通過齒輪帶（17)相連。
10. 按權(quán)利要求1所述面向激光精密加工的機器人手腕，其特征在于：所述第一減速電 機（3)主軸的軸向中心線、即Y軸，與執(zhí)行器轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動軸、即Z軸，相互垂直相交。
【文檔編號】B25J17/00GK104117990SQ201310141324
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月23日
【發(fā)明者】朱思俊, 孫元, 李晨杰, 朱天旭 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所