[发明专利]一种关节结构及其工业机器人

说明书

本申请涉及一种关节结构及其工业机器人，关节结构包括第一悬臂，具有两个连接部；第二悬臂，包括转动连接于连接部的壳体以及转动连接于壳体的连接台；摆动端准双曲面输出齿轮，设置于与连接部连接的任意一侧壳体上；摆动端准双曲面输入齿轮，转动连接于连接部上且与摆动端准双曲面输出齿轮相啮合；转动端准双曲面输出齿轮以及与其联动的输入锥齿轮，转动连接于远离摆动端准双曲面输出齿轮的一侧的连接部上；输出锥齿轮，固定于连接台上并与输入锥齿轮联动；转动端准双曲面输入齿轮，转动连接于连接部上且与转动端准双曲面输出齿轮相啮合。本申请具有减小工业机器人在次轴处所占用的空间体积的效果。

技术领域

本申请涉及机器人关节的领域，尤其是涉及一种关节结构及其工业机器人。

背景技术

工业机器人是一种模拟人手，并通过程序控制来完成各式各样的复杂操作的机械装置。一般来说，工业机器人通常会根据其关节的数量而对应的进行命名，例如六轴机器人等。而对于各个关节所起的作用不同，其对应的名称也会有不同，例如，用于保证末端执行器达到工作空间任意位置的轴称为基本轴或主轴，而用于实现末端执行器任意空间姿态的轴，称为腕部轴或次轴。

而作为工业机器人，控制一个关节的摆动与旋转最为简单的方式就是将伺服电机或其他控制源的输出轴与关节的旋转轴心保持同心且固定，通过控制输出轴的转动直接驱动该关节实现对应的操作。

一般来说，工业机器人的尺寸会沿着主轴至次轴的方向逐渐减小，尤其是在次轴处，为了使末端执行器可以进入狭窄的空间处执行具体操作，因而如何减小所占用的空间以实现次轴的摆动与旋转，成为了在设计工业机器人时首先需要考虑的问题。

发明内容

为了减小工业机器人在次轴处所占用的空间体积，本申请提供一种关节结构及其工业机器人。

第一方面，本申请提供的一种关节结构采用如下的技术方案：

一种关节结构，包括：

第一悬臂，具有两个延伸的连接部；

第二悬臂，包括转动连接于连接部上的壳体以及转动连接于壳体上的连接台；

摆动端准双曲面输出齿轮，设置于与所述连接部连接的任意一侧壳体上，且所述摆动端准双曲面输出齿轮与第二悬臂的旋转轴同轴；

摆动端准双曲面输入齿轮，转动连接于靠近摆动端准双曲面输出齿轮一侧的连接部上且与所述摆动端准双曲面输出齿轮相互啮合；

摆动端驱动源，设置于第一悬臂上且用于控制所述摆动端准双曲面输入齿轮转动；

转动端准双曲面输出齿轮，转动连接于远离摆动端准双曲面输出齿轮的一侧的连接部上；

输入锥齿轮，转动连接于远离摆动端准双曲面输出齿轮的一侧的连接部上且与转动端准双曲面输出齿轮联动；

输出锥齿轮，固定于连接台上并与输入锥齿轮联动，所述输出锥齿轮的转动轴心与连接台的转动轴心相重合；

转动端准双曲面输入齿轮，转动连接于远离摆动端准双曲面输入齿轮一侧的连接部上且与转动端准双曲面输出齿轮相互啮合；

转动端驱动源，设置于第一悬臂上且用于控制所述转动端准双曲面输入齿轮转动。

通过采用上述技术方案，在第一悬臂中，一侧的连接部中的结构用于实现第二悬臂的摆动，而另一侧的连接部中的结构用于实现第二悬臂的转动，通过准双曲面输入齿轮与输出齿轮的设计，使伺服电机以及对应的输入齿轮可以设置于连接部内，而并没有向外凸出的部分。因而这种设计方式所占用的空间只有第一悬臂与第二悬臂所占用的空间，设计较为合理。同时，通过输入锥齿轮与输出锥齿轮的相互配合，也可以实现转动端驱动源的偏置，使得转动端驱动源设置于第一悬臂上即可实现上述功能，而无需将其设置于第二悬臂上，也方便了后续的布线，方便实现第二悬臂的全周向摆动。

优选的，还包括第一支撑轴承，所述摆动端准双曲面输出齿轮以及壳体均与第一支撑轴承的内圈相固定，所述第一支撑轴承的外圈固定于连接部上。