[发明专利]一种节能型驱动单元后置工业机器人

权利要求书

1.一种节能型驱动单元后置工业机器人，是在底座(2a)上设置有大臂臂座(2b)，并通过臂座驱动单元(1c)控制，在所述大臂臂座(2b)两侧夹持键之间的顶端设置有大臂(3a)，并通过大臂驱动单元(1b)驱动，在所述大臂(3a)的顶端设置有小臂(3b)，并通过小臂驱动单元(1a)驱动；所述臂座驱动单元(1c)、大臂驱动单元(1b)与小臂驱动单元(1a)均由一个电机与一个减速器组成；其特征是：

所述臂座驱动单元(1c)设置在所述底座(2a)内部，在所述臂座驱动单元(1c)的输出轴上设置有臂座第一齿轮(4c)，所述臂座第一齿轮(4c)与臂座第二齿轮(4d)相啮合；所述臂座第二齿轮(4d)处于所述底座(2a)内部且其传动轴的顶部设置有所述大臂臂座(2b)；

所述小臂驱动单元(1a)设置在所述底座(2a)内部，在所述小臂驱动单元(1a)的输出轴上设置有小臂第一齿轮(4a)，且所述小臂第一齿轮(4a)也设置在所述底座(2a)内部；所述小臂第一齿轮(4a)与小臂第二齿轮(4b)相啮合，所述小臂第二齿轮(4b)的传动轴贯穿所述臂座第二齿轮(4d)的传动轴并在其顶部设置有小臂第一锥齿轮(5a)；所述小臂第一锥齿轮(5a)设置于大臂臂座(2b)内部；

所述大臂驱动单元(1b)设置在所述底座(2a)内部，所述大臂驱动单元(1b)的输出轴贯穿所述小臂第二齿轮(4b)的传动轴并在其顶部设置有大臂第一锥齿轮(5c)，所述大臂第一锥齿轮(5c)位于所述小臂第一锥齿轮(5a)的上方；

所述大臂臂座(2b)左夹持键的内侧下端安装有大臂第一同步轮(6f)，所述大臂第一同步轮(6f)同轴安装有大臂第二锥齿轮(5d)；所述大臂第二锥齿轮(5d)与所述大臂第一锥齿轮(5c)相啮合；所述大臂第一同步轮(6f)与大臂第二同步轮(6g)通过大臂同步带(7c)传动；所述大臂第二同步轮(6g)固连于所述大臂(3a)下端左内侧；

所述大臂臂座(2b)右夹持键的内侧下端安装有小臂第一同步轮(6a)，所述小臂第一同步轮(6a)同轴安装有小臂第二锥齿轮(5b)；所述小臂第二锥齿轮(5b)与所述小臂第一锥齿轮(5a)相啮合；所述小臂第一同步轮(6a)与小臂第二同步轮(6b)通过小臂第一同步带(7a)传动；所述小臂第二同步轮(6b)安装于所述大臂(3a)下端右内侧；所述小臂第二同步轮(6b)同轴安装有小臂第三同步轮(6c)，所述小臂第三同步轮(6c)与所述大臂第二同步轮(6g)同轴心，所述小臂第三同步轮(6c)与小臂第四同步轮(6d)通过小臂第二同步带(7b)传动，所述小臂第四同步轮(6d)固连于小臂(3b)下端；

所述臂座驱动单元(1c)不工作时，所述大臂驱动单元(1b)驱动大臂第一锥齿轮(5c)转动，并带动大臂第二锥齿轮(5d)转动，所述大臂第二锥齿轮(5d)带动大臂第一同步轮(6f)转动，并通过大臂同步带(7c)带动大臂第二同步轮(6g)转动，从而使得所述大臂第二同步轮(6g)驱动大臂(3a)转动；

所述小臂驱动单元(1a)通过驱动小臂第一齿轮(4a)带动小臂第二齿轮(4b)转动，并带动小臂第一锥齿轮(5a)转动，所述小臂第一锥齿轮(5a)带动小臂第二锥齿轮(5b)转动，并带动小臂第一同步轮(6a)转动，所述小臂第一同步轮(6a)通过小臂第一同步带(7a)带动小臂第二同步轮(6b)转动，所述第二同步轮(6b)带动小臂第三同步轮(6c)转动，并通过小臂第二同步带(7b)带动小臂第四同步轮(6d)转动，从而使得所述小臂第四同步轮(6d)带动小臂(3b)转动；

所述臂座驱动单元(1c)工作时，所述臂座驱动单元(1c)通过大臂臂座第一齿轮(4c)带动大臂臂座第二齿轮(4d)转动，并带动大臂臂座(2b)转动；

所述大臂驱动单元(1b)驱动大臂第一锥齿轮(5c)转动时，所述大臂第二锥齿轮(5d)一方面受到大臂第一锥齿轮(5c)的作用以自身轴心作旋转运动，另一方面跟随大臂臂座(2b)作旋转运动，两种运动合成驱动大臂第二锥齿轮(5d)，所述大臂第二锥齿轮(5d)带动大臂第一同步轮(6f)，并通过大臂同步带(7c)带动大臂第二同步轮(6g)转动，从而使得所述大臂第二同步轮(6g)驱动大臂(3a)转动；

所述小臂驱动单元(1a)通过驱动小臂第一齿轮(4a)并带动小臂第二齿轮(4b)转动，所述小臂第二齿轮(4b)带动小臂第一锥齿轮(5a)转动时，所述小臂第二锥齿轮(5b)一方面受到小臂第一锥齿轮(5a)的作用以自身轴心作旋转运动，另一方面随大臂臂座(2b)作旋转运动，两种运动合成驱动小臂第二锥齿轮(5b)，使得所述小臂第二锥齿轮(5b)带动小臂第一同步轮(6a)转动，并通过小臂第一同步带(7a)带动小臂第二同步轮(6b)转动，所述第二同步轮(6b)带动小臂第三同步轮(6c)转动，并通过小臂第二同步带(7b)带动小臂第四同步轮(6d)转动，从而使得所述小臂第四同步轮(6d)带动小臂(3b)转动。

2.根据权利要求1所述的一种节能型驱动单元后置工业机器人，其特征是：

当所述臂座驱动单元(1c)不工作时，所述大臂第一锥齿轮(5c)与大臂第二锥齿轮(5d)构成定轴锥齿轮系传动；所述大臂驱动单元(1b)以转动角速度ω_1b,1驱动大臂第一锥齿轮(5c)转动，大臂第一锥齿轮(5c)驱动大臂第二锥齿轮(5d)；大臂第二锥齿轮(5d)带动大臂第一同步轮(6f)转动，大臂第一同步轮(6f)通过大臂同步带(7c)带动大臂第二同步轮(6g)，大臂第二同步轮(6g)驱动大臂(3a)以转动角速度ω_3a,1转动，且大臂(3a)的转动角速度ω_3a,1与大臂驱动单元(1b)的转动角速度ω_1b,1满足式(1)；

式(1)中：Z_5c为大臂第一锥齿轮(5c)的齿数，Z_5d为大臂第二锥齿轮(5d)的齿数，Z_6f为大臂第一同步轮(6f)的齿数，Z_6g为大臂第二同步轮(6g)的齿数；

小臂驱动单元(1a)以转动角速度ω_1a,1驱动小臂第一齿轮(4a)带动小臂第二齿轮(4b)转动，小臂第二齿轮(4b)带动小臂第一锥齿轮(5a)转动，小臂第一锥齿轮(5a)驱动小臂第二锥齿轮(5b)转动，小臂第二锥齿轮(5b)带动小臂第一同步轮(6a)转动，小臂第一同步轮(6a)通过小臂第一同步带(7a)带动小臂第二同步轮(6b)转动，小臂第二同步轮(6b)带动小臂第三同步轮(6c)转动，小臂第三同步轮(6c)通过小臂第二同步带(7b)带动小臂第四同步轮(6d)转动，小臂第四同步轮(6d)驱动小臂(3b)以转动角速度ω_3b,1转动，且小臂(3b)的转动角速度ω_3b,1与小臂驱动单元(1a)的转动角速度ω_1a,1满足式(2)；

式(2)中：Z_4a为小臂第一齿轮(4a)的齿数，Z_4b为小臂第二齿轮(4b)的齿数，Z_5a为小臂第一锥齿轮(5a)的齿数，Z_5b为小臂第二锥齿轮(5b)的齿数，Z_6a为小臂第一同步轮(6a)的齿数，Z_6b为小臂第二同步轮(6b)的齿数，Z_6c为小臂第三同步轮(6c)的齿数，Z_6d为小臂第四同步轮(6d)的齿数；

当所述臂座驱动单元(1c)工作时，臂座驱动单元(1c)以转动角速度ω_1c驱动臂座第一齿轮(4c)转动，臂座第一齿轮(4c)驱动臂座第二齿轮(4d)，臂座第二齿轮(4d)带动大臂臂座(2b)以转动角速度ω_2b转动，且大臂臂座(2b)的转动角速度ω_2b与臂座驱动单元(1c)的转动角速度ω_1c满足式(3)；

式(3)中：Z_4c为臂座第一齿轮(4c)的齿数，Z_4d为臂座第二齿轮(4d)的齿数；

所述大臂第一锥齿轮(5c)、大臂第二锥齿轮(5d)与大臂臂座(2b)构成行星轮系传动；大臂驱动单元(1b)以转动角速度ω_1b，2驱动大臂第一锥齿轮(5c)转动，大臂第二锥齿轮(5d)在大臂第一锥齿轮(5c)与大臂臂座(2b)的合成运动下转动，大臂第二锥齿轮(5d)带动大臂第一同步轮(6f)，大臂第一同步轮(6f)通过大臂同步带(7c)带动大臂第二同步轮(6g)，大臂第二同步轮(6g)驱动大臂(3a)以转动角速度ω_3a,2转动，且大臂(3a)的转动角速度ω_3a,2与大臂驱动单元(1b)的转动角速度ω_1b，2满足式(4)；

所述小臂第一锥齿轮(5a)、小臂第二锥齿轮(5b)与大臂臂座(2b)构成行星轮系传动；小臂驱动单元(1a)以转动角速度ω_1a，2驱动小臂第一齿轮(4a)带动小臂第二齿轮(4b)转动，小臂第二齿轮(4b)带动小臂第一锥齿轮(5a)转动，小臂第二锥齿轮(5b)在小臂第一锥齿轮(5a)与大臂臂座(2b)合成运动下转动，小臂第二锥齿轮(5b)带动小臂第一同步轮(6a)转动，小臂第一同步轮(6a)通过小臂第一同步带(7a)带动小臂第二同步轮(6b)转动，第二同步轮(6b)带动小臂第三同步轮(6c)转动，小臂第三同步轮(6c)通过小臂第二同步带(7b)带动小臂第四同步轮(6d)转动，小臂第四同步轮(6d)带动小臂(3b)以转动角速度ω_3b,2转动，且小臂(3b)的转动角速度ω_3b,2与小臂驱动单元(1a)的转动角速度ω_1a，2满足式(5)；