一種scara工業(yè)機器人用減速裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于工業(yè)機器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及機器人的關(guān)節(jié)減速技術(shù)，具體為一種SCARA工業(yè)機器人用減速裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]平面關(guān)節(jié)型機器人又稱SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)型機器人，是一種應(yīng)用于裝配作業(yè)的機器人手臂。在工業(yè)機器人本體研發(fā)過程中，關(guān)節(jié)減速裝置是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是整個機器人機械部分研發(fā)的技術(shù)核心之一。而且，關(guān)節(jié)減速裝置的成本在機械部件總成本中占據(jù)較大的比例。
[0003]四軸SCARA機器人有3個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其軸線相互平行，在平面內(nèi)進行定位和定向。另一個關(guān)節(jié)是移動關(guān)節(jié)，用于完成末端件在垂直于平面的運動。一般最靠近機器人基座的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)為J1，接下來是J2，J4，直到腕部。
[0004]在調(diào)研國內(nèi)自主研發(fā)的SCARA工業(yè)機器人關(guān)節(jié)傳動方案中發(fā)現(xiàn)，SCARA工業(yè)機器人J4關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，也就是末端的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，基本都是采用“伺服電機+同步帶輪1+同步帶+同步帶輪2+減速機+滾珠花鍵”的傳動結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的具體方案是J4軸伺服電機放置在小臂上的安裝支架上，J4軸伺服電機帶動一同步帶輪通過同步帶驅(qū)動減速機同步帶輪，減速機同步帶輪、減速機和滾珠花鍵三者連接在一起，從而帶動滾珠花鍵按照指定的速度旋轉(zhuǎn)運動到指定的位置，該方案中減速機選用諧波減速機，因為諧波減速機相比一般減速機具有傳遞速比大、傳遞精度高、體積小、重量輕等特點。但目前的諧波減速機產(chǎn)品中，國外品牌諧波減速機價格高，且供貨周期長；國產(chǎn)諧波減速機在材料、制作工藝等方面跟國外品牌諧波減速機有很大差距，精度相對較低，使用壽命相對較短，運行噪音相對較大，發(fā)熱量相對較高，產(chǎn)品價格成本也比較高，而且國產(chǎn)諧波減速機系列傳動比普遍較大，導(dǎo)致J4軸運動速度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型要解決的問題是:現(xiàn)有的SCARA工業(yè)機器人的關(guān)節(jié)減速裝置存在精度較低，壽命較短，噪音以及發(fā)熱量高等問題，且國內(nèi)產(chǎn)品相比國外高端產(chǎn)品還存在傳動比較大，導(dǎo)致機器人運動速度較低，不論是從減速裝置技術(shù)本身還是國內(nèi)市場需求來說，都需要改進現(xiàn)有的關(guān)節(jié)減速裝置。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案為:一種SCARA工業(yè)機器人用減速裝置，設(shè)置在機器人末端的小臂上，所述減速裝置包括電機、第一級同步帶、第二級同步帶和滾珠花鍵機構(gòu)，電機設(shè)置在小臂上，
[0007]小臂末端通過軸承連接滾珠花鍵機構(gòu)，滾珠花鍵機構(gòu)包括花鍵同步帶輪、滾珠花鍵過渡軸和滾珠花鍵，所述軸承連接滾珠花鍵過渡軸，滾珠花鍵過渡軸一端連接滾珠花鍵，另一端連接花鍵同步帶輪；
[0008]所述第一級同步帶包括第一級同步帶輪、中轉(zhuǎn)同步帶輪和第一級同步帶，第一同步帶輪和中轉(zhuǎn)同步帶輪聯(lián)動，且兩個同步帶輪通過轉(zhuǎn)接裝置連接到小臂上，第一級同步帶輪通過第一級同步帶帶動花鍵同步帶輪；
[0009]所述第二級同步帶包括電機同步帶輪和第二級同步帶，電機同步帶輪設(shè)置在電機的電機軸上，電機同步帶輪通過第二級同步帶帶動中轉(zhuǎn)同步帶輪。
[0010]進一步的，第一級同步帶和第二級同步帶均采用圓弧齒同步帶傳動。
[0011]進一步的，第一級同步帶輪和電機同步帶輪采用雙擋邊型式，中轉(zhuǎn)同步帶輪和花鍵同步帶輪采用無擋邊型式。
[0012]本實用新型提出一種諧波減速機的替代方案，采用二級同步帶復(fù)合傳動的減速機構(gòu)，首先，現(xiàn)有大多數(shù)工業(yè)機器人用的末端減速機質(zhì)量重、位置遠(yuǎn)，本實用新型提出的替代方案將減速機構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閹讉€輕質(zhì)帶輪，不僅整機重量會變輕，而且整機重心向機器人基座方向后移，進而電機所承受負(fù)載降低，此傳動鏈型式使得SCARA機器人重心偏置距離減小，有利于整機加速性能的提高；其次，雖然國外高端的諧波減速機也具有體積小重量輕等特點，但受到成本、供貨周期等各方面限制，不能滿足國內(nèi)工業(yè)需求，本實用新型提出的兩級同步帶共同組成的減速裝置，在替代諧波減速機完成減速功能的前提下，同時具備了壽命長、精度高、速度快、傳動平穩(wěn)、空間利用率高、發(fā)熱量低、噪聲小等優(yōu)點，且相比諧波減速機大大降低了成本，重量也比諧波減速機進一步降低，更有利于機器人性能提高，而且隨著工業(yè)上同步帶及同步帶輪的廣泛應(yīng)用，其工藝質(zhì)量不斷提高，成本也越來越低，易于備貨也對于機器人生產(chǎn)周期的縮短帶來了好處。故本實用新型提高了使用性能，降低了整機成本。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]本實用新型的目的是提供一種SCARA工業(yè)機器人用減速裝置，主要針對四軸SCARA工業(yè)機器人，解決現(xiàn)有技術(shù)中:
[0015]1、J4關(guān)節(jié)依賴諧波減速機而導(dǎo)致SCARA機器人價格高的成本缺陷；
[0016]2、因J4關(guān)節(jié)諧波減速機質(zhì)量重且置于臂展最遠(yuǎn)端而導(dǎo)致J1、J2軸電機、減速機使用性能部分損失的技術(shù)缺陷。
[0017]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做進一步的說明。
[0018]如圖1所示，本實用新型SCARA工業(yè)機器人用減速裝置，設(shè)置在機器人末端的小臂I上，包括電機2、第一級同步帶、第二級同步帶和滾珠花鍵機構(gòu)，電機2設(shè)置在小臂I上。
[0019]小臂I末端通過軸承連接滾珠花鍵機構(gòu)，滾珠花鍵機構(gòu)包括花鍵同步帶輪4、滾珠花鍵過渡軸5和滾珠花鍵6，所述軸承連接滾珠花鍵過渡軸5，滾珠花鍵過渡軸5 —端連接滾珠花鍵6，另一端連接花鍵同步帶輪4，此設(shè)置方式有效節(jié)約安裝空間，并能保證滾珠花鍵6在既可以上下運動的同時，又可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動。這里上下運動是指滾珠花鍵6的花鍵軸上下運動，旋轉(zhuǎn)運動是指滾珠花鍵整體與同步帶輪4同軸轉(zhuǎn)動。
[0020]所述第一級同步帶包括第一級同步帶輪3、中轉(zhuǎn)同步帶輪8和第一級同步帶7，第一同步帶輪3和中轉(zhuǎn)同步帶輪8聯(lián)動，且兩個同步帶輪通過轉(zhuǎn)接裝置，例如軸承連接到小臂I上，此設(shè)置方式縮小了安裝空間，實現(xiàn)整機最小化，第一級同步帶輪3通過第一級同步帶7帶動花鍵同步帶輪4 ;其中，第一同步帶輪3和中轉(zhuǎn)同步帶輪8連接在一起，采用兩者結(jié)合方式，牢固有效，相比二合一式帶輪制造簡便，同樣達到了使用要求。
[0021]所述第二級同步帶包括電機同步帶輪10和第二級同步帶9，電機同步帶輪10設(shè)置在電機2的電機軸上，電機同步帶輪10通過第二級同步帶9帶動中轉(zhuǎn)同步帶輪8。
[0022]本實用新型減速裝置的傳動過程為:電機2帶動電機同步帶輪10轉(zhuǎn)動，第二級同步帶9與電機同步帶輪10、中轉(zhuǎn)同步帶輪8相嗤合，從而帶動中轉(zhuǎn)同步帶輪8轉(zhuǎn)動。由于第一同步帶輪3和中轉(zhuǎn)同步帶輪8聯(lián)動，進而帶動第一級同步帶輪3轉(zhuǎn)動，第一級同步帶7與第一同步帶輪3、花鍵同步帶輪4相嚙合，從而帶動花鍵同步帶輪4轉(zhuǎn)動。由于花鍵同步帶輪4、滾珠花鍵過渡軸5和滾珠花鍵6三者一體聯(lián)動，相對靜止，所以帶動滾珠花鍵6同步轉(zhuǎn)動，扭矩和轉(zhuǎn)速由此輸出到滾珠花鍵上。
[0023]作為本實用新型的進一步改進，為了保證整個減速裝置內(nèi)部系統(tǒng)達到最佳的運行狀態(tài)，兩級傳動均采用圓弧齒同步帶傳動。
[0024]作為本實用新型的進一步改進，為了保證同步帶的有效傳動以及最大程度提高同步帶使用壽命，第一級同步帶輪3和電機同步帶輪10采用雙擋邊型式，中轉(zhuǎn)同步帶輪8和花鍵同步帶輪4采用無擋邊型式。
[0025]針對現(xiàn)有技術(shù)SCARA工業(yè)機器人對減速機使用需求，本實用新型為一種新的減速裝置方案，一方面相比國內(nèi)現(xiàn)有減速機產(chǎn)品具有重量輕，精度高，成本低，壽命長、傳動平穩(wěn)等優(yōu)點，另一方面打破對國外高端諧波減速機的技術(shù)依賴，在具備諧波減速機的性能同時，不再受成本和供貨周期等約束，具有顯著的技術(shù)進步。
【主權(quán)項】
1.一種SCARA工業(yè)機器人用減速裝置，設(shè)置在機器人末端的小臂(I)上，其特征是所述減速裝置包括電機(2)、第一級同步帶、第二級同步帶和滾珠花鍵機構(gòu)，電機(2)設(shè)置在小臂⑴上， 小臂(I)末端通過軸承連接滾珠花鍵機構(gòu)，滾珠花鍵機構(gòu)包括花鍵同步帶輪(4)、滾珠花鍵過渡軸(5)和滾珠花鍵￠)，所述軸承連接滾珠花鍵過渡軸(5)，滾珠花鍵過渡軸(5)一端連接滾珠花鍵(6)，另一端連接花鍵同步帶輪(4)； 所述第一級同步帶包括第一級同步帶輪(3)、中轉(zhuǎn)同步帶輪(8)和第一級同步帶(7)，第一同步帶輪(3)和中轉(zhuǎn)同步帶輪(8)聯(lián)動，且兩個同步帶輪通過轉(zhuǎn)接裝置連接到小臂(I)上，第一級同步帶輪(3)通過第一級同步帶(7)帶動花鍵同步帶輪⑷； 所述第二級同步帶包括電機同步帶輪(10)和第二級同步帶(9)，電機同步帶輪(10)設(shè)置在電機⑵的電機軸上，電機同步帶輪(10)通過第二級同步帶(9)帶動中轉(zhuǎn)同步帶輪2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SCARA工業(yè)機器人用減速裝置，其特征是第一級同步帶和第二級同步帶均采用圓弧齒同步帶傳動。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種SCARA工業(yè)機器人用減速裝置，其特征是第一級同步帶輪⑶和電機同步帶輪(10)采用雙擋邊型式，中轉(zhuǎn)同步帶輪⑶和花鍵同步帶輪(4)采用無擋邊型式。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種SCARA工業(yè)機器人用減速裝置，其特征是所述SCARA工業(yè)機器人為四軸SCARA機器人。
【專利摘要】一種SCARA工業(yè)機器人用減速裝置，電機設(shè)置在小臂上，小臂末端通過軸承連接滾珠花鍵機構(gòu)，電機通過第一級同步帶和第二級同步帶將扭矩和轉(zhuǎn)速由此輸出到滾珠花鍵上。本實用新型提出一種諧波減速機的替代方案，采用二級同步帶復(fù)合傳動的減速機構(gòu)，使得SCARA機器人重心偏置距離減小，有利于整機加速性能的提高，同時具備壽命長、精度高、速度快、傳動平穩(wěn)、空間利用率高、發(fā)熱量低、噪聲小等優(yōu)點，提高了使用性能，降低了整機成本。
【IPC分類】B25J9/12, F16H7/02
【公開號】CN204784506
【申請?zhí)枴緾N201520519414
【發(fā)明人】耿羚彪, 王杰高, 韓邦海
【申請人】南京埃斯頓機器人工程有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月16日