一种新型机器人第五轴和第六轴传动结构

技术领域：

本发明涉及六轴机械手臂技术领域，具体涉及一种新型机器人第五轴和第六轴传动结构。

背景技术：

随着工业机器人在工业生产中普及应用，机器人末端设备的小型化逐步替代，现有机器人机械手臂体积大、多级传动结构的特点对于小型化负载设备是一种资源的浪费，也使机器人整体结构无法做到轻量化，价格昂贵，用户难以承担，所以适用于轻量化机器人末端设备的工业机器人深受用户的喜欢和需求。机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置。

机械手臂存在多个关节，各关节之间通过传动连接，六轴机器机械手臂的现有传动结构中，驱动第六轴、第五轴的驱动装置均设置在第四轴内腔通过同步带形成传动或通过多级齿轮传动；也有驱动第六、五、四轴的驱动电机装置均安装在第三轴上通过传动杆形成传动使其相应的机械臂转动，此类结构由于存在多级传动现象使得传动效率或功率降低、第四、第三机械手臂体积相对比较大、传动配件加工复杂、装配困难、传动精度不高等问题，为了避免上述现象对加工精度和装配工艺提出了更苛刻的要求在实际生产制造中难以控制，致使工业机械手臂操作不够灵活，且传动结构多级传动使得其额定负载受到限制，造成传动效率损耗较大。而对于轻量化的机器人末端设备应用于现有技术中的工业机器人，使得用户承担巨大的购买成本和维护成本。

发明内容：

本发明的目的是解决上述不足，提供一种新型机器人第五轴和第六轴传动结构。

本发明提供了一种新型机器人第五轴和第六轴传动结构，包括：

第一级机械臂，所述第一级机械臂中设有第一安装空腔；

第二驱动电机，所述第二驱动电机安装在第一级机械臂的一端且位于第一安装空腔中，第二驱动电机的轴线与第一级机械臂的轴线平行布置；

第二级机械臂，所述第二级机械臂铰接在第一级机械臂的一端，所述第二级机械臂中设有第二安装空腔；

第三驱动电机，所述第三驱动电机安装在第二级机械臂的一端且位于第二安装空腔中，第三驱动电机的轴线与第二级机械臂的轴线平行布置；

第三级机械臂，所述第三级机械臂转动连接在第二级机械臂远离第一级机械臂的一端；

其中，所述第二驱动电机与第二级机械臂传动连接用于驱动第二级机械臂运动，所述第三驱动电机与第三级机械臂传动连接用于驱动第三级机械臂运动。

进一步的，所述第一级机械臂的靠近第二级机械臂一端内壁中转动连接有第一锥齿轮，所述第二级机械臂上固定连接有第二锥齿轮，所述第二级机械臂相对于第一级机械臂的转动轴线为第一轴线，所述第一轴线与第二级机械臂垂直，所述第二锥齿轮的中心轴与第一转轴重合，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮通过齿轮啮合传动；所述第一锥齿轮与安装在第一级机械臂上的第二驱动电机的输出轴固定连接。具体的，所述第二驱动电机的输出端集成有谐波减速器，所述第二驱动电机的输出轴为谐波减速器减速传动后的输出轴。

进一步的，所述第二级机械臂上固定连接有第一固定轴，所述第二锥齿轮固定在第一固定轴上，所述第一级机械臂的端部固定连接有第一铰接座，所述第一固定轴与第一铰接座转动连接。

进一步的，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮位于第一铰接座的内腔中。

进一步的，所述第二级机械臂包括第一壁板和第二壁板，所述第一壁板和第二壁板之间形成第二安装空腔，所述第二安装空腔的两侧为敞口结构。

进一步的，所述第三级机械臂相对于第二级机械臂的转动轴线为第二轴线，所述第二轴线与第二级机械臂平行。

进一步的，所述第三驱动电机的输出轴与第三级机械臂之间通过谐波减速器传动连接。

本发明公开了一种新型机器人第五轴和第六轴传动结构，通过伺服电机输出轴直接驱动机械手臂传动，减少了传动级数，通过高精度的齿轮转动提高了传动效率或功率，增大负载能力；通过伺服电机的安装方式改进使其传动机构简单、节省空间、结构紧凑，极大减轻传动机构的重量也使机械手臂的体积大大缩减，使得装配简单、易维护、减少传动机构部件的加工成本；通过将此结构应用于工业机械手臂的关节上，减少结构体积，提高机械手臂的负载。具体的有如下的有益效果：

1、驱动第三级机械臂转动的第三驱动电机布置在第二级机械臂内部，第三驱动电机的输出轴直接与第三级机械臂传动连接，驱动第二级机械臂转动的第二驱动电机布置在第一级机械臂内部，从而使得布置更加紧凑，节约布置空间，且能够提高传动额定负载，减少传统传动机构中皮带传动带来的传动效率损耗；且整个结构中各部件装配、维护更加方便。

2、第一级机械臂与第二级机械臂之间通过第一锥齿轮与第二锥齿轮传动，第一锥齿轮与第一驱动电机的输出轴直接连接，从而方便布置第一级机械臂，且通过锥齿轮传动提高了传动效率，且增大负载能力。

3、第二级机械臂采用第一壁板与第二壁板夹装形成第二安装空腔结构，使得结构紧凑，减轻结构重量。

附图说明

图1为本发明公开的一种新型机器人第五轴和第六轴传动结构的立体结构示意图。

图2为本发明中第二级机械臂部位局部结构示意图。

图3为图2中去除第一铰接座后另一视角结构示意图。

图中标号说明：1、第一级机械臂；11、第一安装空腔；12、第一锥齿轮；13、第一铰接座；2、第二驱动电机；3、第二级机械臂；31、第二安装空腔；32、第二锥齿轮；33、第一固定轴；34、第一壁板；35、第二壁板；4、第三驱动电机；5、第三级机械臂。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚-完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明的实施例中所有方向性指示(诸如上-下-左-右-前-后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系-运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。

如图1至图3所示，一种新型机器人第五轴和第六轴传动结构，包括：

第一级机械臂1、第二驱动电机2、第二级机械臂3、第三驱动电机4、第三级机械臂5，所述第一级机械臂1中设有第一安装空腔11；所述第二驱动电机2安装在第一级机械臂1的一端且位于第一安装空腔11中且第二驱动电机2的轴线与第一级机械臂1的轴线平行布置；所述第二级机械臂3铰接在第一级机械臂1的一端，所述第二级机械臂3中设有第二安装空腔31；所述第三驱动电机4安装在第二级机械臂3的一端且位于第二安装空腔31中，第三驱动电机4的轴线与第二级机械臂3的轴线平行布置；所述第三级机械臂5转动连接在第二级机械臂3远离第一级机械臂1的一端；

其中，所述第二驱动电机2与第二级机械臂3传动连接用于驱动第二级机械臂3运动，所述第三驱动电机4与第三级机械臂5传动连接用于驱动第三机械臂运动；具体的第二级机械臂3相对第一级机械臂1摆动；第三级机械臂5相对于第二级机械臂3转动。

上述技术方案应用于六轴机械手臂实施例中时，将第一级机械臂1作为六轴机械手臂的第四轴，将第二级机械臂3作为第五轴，将第三级机械臂5作为第六轴；第三驱动电机4作为驱动第三级机械臂5(第六轴)转动的动力源布置在第二级机械臂3(第五轴)内部，第三驱动电机4的输出轴直接与第三级机械臂5(第六轴)传动连接，缩短了原来驱动电机固定安装在第四轴，然后通过同步带带动同步轮传动齿轮再带动第六轴转动的传动级数，也解决了因传动过程长致使动力损失大、传动效率损耗大、传动控制精度差现象，提高了传动效率和强度；驱动第二级机械臂3(第五轴)转动的第二驱动电机2布置在第一级机械臂1(第四轴)内部，从而使得布置更加紧凑，节约布置空间，且能够提高传动额定负载，且减少传统结构中皮带传动带来的传动效率损耗。

具体设置中，所述第一级机械臂1的靠近第二级机械臂3一端内壁中转动连接有第一锥齿轮12，所述第二级机械臂3上固定连接有第二锥齿轮32，所述第二级机械臂3相对于第一级机械臂1的转动轴线为第一轴线Z1，所述第一轴线Z1与第二级机械臂3垂直，所述第二锥齿轮32的中心轴与第一转轴重合，所述第一锥齿轮12与第二锥齿轮32通过齿轮啮合传动；所述第一锥齿轮12与安装在第一级机械臂1上的第二驱动电机2的输出轴固定连接。具体的，所述第二驱动电机2的输出端集成有谐波减速器，所述第二驱动电机2的输出轴为谐波减速器减速传动后的输出轴。通过第一级机械臂1与第二级机械臂3之间通过第一锥齿轮12与第二锥齿轮32传动，第一锥齿轮12与第二驱动电机2的输出轴直接连接，从而方便布置第二驱动电机，且通过锥齿轮直接传动解决了原有的动力损失大、传动效率损耗大、传动控制精度差现象，增大了负载能力，提高了传动效率和强度。

具体设置中，所述第二级机械臂3上固定连接有第一固定轴33，所述第二锥齿轮32固定在第一固定轴33上，所述第一级机械臂1的端部固定连接有第一铰接座13，所述第一固定轴33与第一铰接座13转动连接。具体的第一铰接座13上安装有轴承，第一固定轴33穿过轴承与第一铰接座13转动连接，通过第一铰接座13与第一固定轴33铰接，使得结构更加紧凑。

具体设置中，所述第一锥齿轮12和第二锥齿轮32位于第一铰接座13的内腔中。通过第一铰接座13将第一锥齿轮12和第二锥齿轮32包裹，对传动机构进行保护，避免日常使用时外部的异物、灰尘等进入齿轮之间对传动机构造成破坏，也可在第一铰接座13上开设润滑油注射孔并通过润滑油注射孔向内部齿轮之间注射润滑油，进一步减少齿轮啮合传动过程中发生的噪音。

具体设置中，所述第二级机械臂3包括第一壁板34和第二壁板35，所述第一壁板34和第二壁板35之间形成第二安装空腔31，所述第二安装空腔31的两侧为敞口结构。通过采用第一壁板34与第二壁板35夹装形成第一安装空腔11结构，减少结构体积，减轻结构重量，且两侧敞口方便布线和散热。

具体设置中，所述第三级机械臂5相对于第二级机械臂3的转动轴线为第二轴线Z2，所述第二轴线Z2与第二级机械臂3平行。

具体设置中，所述第三驱动电机4的输出轴与第三级机械臂5之间通过谐波减速器传动连接。通过谐波减速器传动能够获得较大的减速比，方便控制第三级机械臂5转动。

具体的，本发明列举的上述实施例中，所述第二驱动电机2、所述第三驱动电机4可以根据需要选用现有的伺服电机，已属公知。驱动电机可以是单独电机部分，也可以是电机与减速机一体的，可根据用户自已选择，都属于本发明的保护范围之内。

本发明提供的一种新型机器人第五轴和第六轴传动结构，通过伺服电机输出轴直接驱动机械手臂传动，减少了传动级数，通过高精度的齿轮转动提高了传动效率或功率，又能增大负载能力；通过伺服电机的安装方式改进使其传动机构简单、节省空间、结构紧凑，极大减轻传动机构的重量也使机械手臂的体积大大缩减，使得装配简单、易维护、减少传动机构部件的加工成本，同时使工业机器人整体结构小型化、轻量化，既能提高机械手臂的负载，又使工业机器人体积减少，其适用场景更加广泛。

本领域技术人员知晓，本发明提出的一种新型机器人第五轴和第六轴传动结构不仅仅适用于六轴机械手臂的传动结构中，其还可以用于其他关节类结构中。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物。