本發明涉及一種自動化設備的工作機構及其工作方法，更具體地說，它涉及一種工業機器人腕部齒輪側隙的調整結構及其使用方法。

背景技術：

工業機器人的腕部結構比較復雜，一般包含3個自由度。對于5、6關節電機放置于4關節之后的6自由度機器人而言，5、6軸電機的擺放方式、電機的大小以及傳動形式制約了機器人腕部的寬度大小。一般機器人腕部電機軸線與4關節軸線垂直，采用諧波減速機傳遞扭矩。由于電機橫置，且諧波減速機成本較高，增加了腕部整體寬度和機器人本體成本。運用雙曲面齒輪傳動代替諧波減速機傳動，體積減小，且能有效減低成本。同時腕部齒輪傳動精度影響整個機器人的精度，所以在使用齒輪傳動結構時需要盡可能的降低齒輪傳動的側隙。齒輪加工以及機械裝配不可避免產生誤差，為獲得高精度需要實現對齒輪側隙的調整，提高傳動精度。公開號為cn101121264b的發明專利提供了一種工業用機器人手腕驅動構造，但該機器人未設置側隙調整機構，需要很高的加工及裝配精度要求，才能達到機器人精度標準。可以通過使用墊片的方式調整齒輪側隙，這需要事先檢測間隙量以及反復拆卸、組裝腕部來實現，側隙檢測較困難，反復安裝費時費力，因此工業機器人制造廠商需要一種在組裝腕部時能夠簡單快速實時調整齒輪側隙的方法。公開號為cn101426621b的發明提供了一種用于調整工業機器人中的齒輪傳動裝置中的側隙的調整裝置，該發明是通過調整輸入小齒輪的方式調節齒輪的側隙，但由于小齒輪是連接在電機輸出軸上，調整時對電機輸出軸有影響，因此該調整裝置使用時牽涉面大，調整過程比較復雜。

技術實現要素：

現有的工業機器人腕部齒輪側隙無法調整，或者調整過程較為麻煩，還會對周邊結構造成影響，為克服這些缺陷，本發明提供了一種對周邊結構影響小，調過程簡單快捷的工業機器人齒輪側隙的調整結構，以及該調整結構的使用方法。

本發明的技術方案是：一種工業機器人腕部齒輪側隙的調整結構，工業機器人上設有帶有第一傳動軸的第一手腕、帶有第二傳動軸的第二手腕、可繞第一傳動軸旋轉并帶有第三傳動軸的中手腕、可驅動第一傳動軸的第一驅動電機和可驅動第二傳動軸的第二驅動電機，第一驅動電機和第二驅動電機的輸出端分別傳動連接有準雙曲面小齒輪，第一傳動軸和第二傳動軸上分別套接有準雙曲面大齒輪，準雙曲面小齒輪與準雙曲面大齒輪一一對應嚙合，第二傳動軸與第三傳動軸上分別套接一傘齒輪且兩傘齒輪嚙合，第三傳動軸上固連有輸出法蘭，第一傳動軸、第二傳動軸上均固設有準雙曲面大齒輪固定盤，準雙曲面大齒輪固定盤被各自對應的傳動軸垂直貫穿，準雙曲面大齒輪固定盤上螺紋連接有多根準雙曲面大齒輪固定螺栓，準雙曲面大齒輪固定螺栓貫穿并壓緊對應傳動軸上的準雙曲面大齒輪，準雙曲面大齒輪固定盤與對應準雙曲面大齒輪間設有大齒輪頂緊彈簧，第二傳動軸與第三傳動軸上均設有軸向支撐結構，傘齒輪的一端端面上設有傘齒輪調節螺栓，傘齒輪的另一端端面與對應傳動軸的軸向支撐結構間設有傘齒輪頂緊彈簧。旋轉準雙曲面大齒輪固定螺栓，可改變準雙曲面大齒輪與對應準雙曲面大齒輪固定盤的間隙，使準雙曲面大齒輪發生軸向位置的改變，間隙中的大齒輪頂緊彈簧可自行調整彈力，使準雙曲面大齒輪與準雙曲面大齒輪固定盤間仍保持張緊。通過調節準雙曲面大齒輪在第一傳動軸、第二傳動軸上的軸向位置，可減少準雙曲面大齒輪與對應嚙合的準雙曲面小齒輪間的齒輪側隙，與現有技術不同的是，本發明通過調節準雙曲面大齒輪而不是準雙曲面小齒輪的位置以達到減少齒輪側隙的目的，調節時不牽涉到第一驅動電機和第二驅動電機，無需對第一驅動電機和第二驅動電機做適應性調整，調節步驟更少，調解過程更簡單。同理，通過傘齒輪調節螺栓可調節傘齒輪的軸向位置，從而達到消除傘齒輪間側隙的目的。

作為優選，所述的準雙曲面大齒輪包括套接在第一傳動軸上的第一準雙曲面大齒輪和套接在第二傳動軸上的第二準雙曲面大齒輪，所述的準雙曲面小齒輪包括連接在第一驅動電機輸出端的第一準雙曲面小齒輪和連接在第二驅動電機輸出端的第二準雙曲面小齒輪，第一準雙曲面大齒輪與第一準雙曲面小齒輪嚙合，第二準雙曲面大齒輪與第二準雙曲面小齒輪嚙合，所述的準雙曲面大齒輪固定盤包括第一準雙曲面大齒輪固定盤和第二準雙曲面大齒輪固定盤，準雙曲面大齒輪固定螺栓包括第一準雙曲面大齒輪固定螺栓和第二準雙曲面大齒輪固定螺栓，所述的大齒輪頂緊彈簧包括第一碟簧第二碟簧，第一準雙曲面大齒輪固定盤固位于第一傳動軸上，第一準雙曲面大齒輪固定螺栓貫穿第一準雙曲面大齒輪且螺紋連接在第一準雙曲面大齒輪固定盤上，第一碟簧位于第一準雙曲面大齒輪和第一準雙曲面大齒輪固定盤之間，第二準雙曲面大齒輪固定盤固設于第二傳動軸上，第二準雙曲面大齒輪固定螺栓貫穿第二準雙曲面大齒輪且螺紋連接在第二準雙曲面大齒輪固定盤上，第二碟簧位于第二準雙曲面大齒輪和第二準雙曲面大齒輪固定盤之間。通過對第一準雙曲面大齒輪固定螺栓和第二準雙曲面大齒輪固定螺栓調節，可以使第一傳動軸和第二傳動軸平穩轉動，從而確保中手腕整體平穩轉動，消除晃動和震顫。

作為優選，所述傘齒輪包括第一傘齒輪和第二傘齒輪，第一傘齒輪套接于第二傳動軸上，第二傘齒輪套接于第三傳動軸上，所述的傘齒輪調節螺栓包括第一傘齒輪調節螺栓和第二傘齒輪調節螺栓，傘齒輪調節螺栓螺紋連接于第二傳動軸端面上，第二傘齒輪調節螺栓螺紋連接于第三傳動軸的端面上，所述傘齒輪頂緊彈簧包括第三碟簧和第四碟簧，第三碟簧位于第一傘齒輪與第二傳動軸的軸向支撐結構之間，第四碟簧位于第二傘齒輪與第三傳動軸的軸向支撐結構之間。旋轉第一傘齒輪調節螺栓或第二傘齒輪調節螺栓，可改變第一傘齒輪調節螺栓對第一傘齒輪的壓緊程度，或第二傘齒輪調節螺栓對第二傘齒輪的壓緊程度，隨即第三碟簧或第四碟簧會進行自行彈性調整，推動傘齒輪軸向移動，使傘齒輪仍與對應的傘齒輪調節螺栓的螺栓頭保持抵緊狀態，軸向位置改變的傘齒輪間的側隙隨之發生改變。因此通過傘齒輪軸向調整機構可以方便快捷地減少第二手腕、中手腕間傳動機構的齒輪側隙，確保輸出法蘭平穩轉動，消除晃動和震顫。

作為優選，第一手腕上設有第一側蓋，第二手腕上設有第二側蓋，第一準雙曲面大齒輪和第二準雙曲面大齒輪分別位于第一側蓋和第二側蓋下，第一側蓋上設有與第一準雙曲面大齒輪固定螺栓位置對應的通孔，第二側蓋上設有與第二準雙曲面大齒輪固定螺栓位置對應的通孔。第一側蓋和第二側蓋可形成防護，將準雙曲面大齒輪軸向調整機構置于較封閉的空間內，通過側蓋上的通孔可較方便地對準雙曲面大齒輪固定螺栓進行調節。

作為優選，中手腕上設有殼體和腔體，第一傘齒輪和第二傘齒輪均位于腔體內，殼體上設有與第二傘齒輪調節螺栓位置對應的通孔。第一傘齒輪和第二傘齒輪位于較封閉的空間內，通過殼體上的通孔可較方便地對傘齒輪軸向調整機構進行調節。

作為優選，第一傘齒輪調節螺栓與第二傳動軸端面間，第二傘齒輪調節螺栓與第三傳動軸端面間均設有墊片。設置墊片可以增大傘齒輪調節螺栓與傘齒輪間的壓力接觸面，更易于實現傘齒輪調節螺栓對傘齒輪間側隙的調整。

作為優選，第一傳動軸底端與中手腕間通過花鍵傳動連接。通過花鍵傳動連接結構，第一傳動軸可將來自第一驅動電機扭矩最終傳遞到中手腕上，驅動中手腕。

一種所述的工業機器人腕部齒輪側隙的調整結構的使用方法，包括以下步驟：

a.通過中手腕、輸出法蘭的轉動狀況判定準雙曲面小齒輪與準雙曲面大齒輪間、傘齒輪間的齒輪側隙是否過大；

b.如果中手腕用手推動有松曠感覺或轉動出現晃動、震顫狀況時，適度旋緊各準雙曲面大齒輪固定盤上的準雙曲面大齒輪固定螺栓，縮小準雙曲面大齒輪和對應準雙曲面大齒輪固定盤的間距；

c．如果輸出法蘭用手推動有松曠感覺或轉動出現晃動、震顫狀況時，適度旋松傘齒輪調節螺栓，使傘齒輪沿所在的傳動軸軸向移動，縮小嚙合的傘齒輪間的齒輪側隙。

作為優選，調節所述的準雙曲面大齒輪固定螺栓時，使用一種行星齒輪聯動式扳手進行操作，行星齒輪聯動式扳手包括支架板，支架板中心轉動連接有輸入扭桿，輸入扭桿周圍均布輸出扭桿，輸入扭桿與各輸出扭桿通過齒輪嚙合機構連接，輸出扭桿也與支架板轉動連接，輸出扭桿端部設有扳手安裝頭，扳手安裝頭數目及位置與準雙曲面大齒輪固定盤上的準雙曲面大齒輪固定螺栓對應。通過行星齒輪聯動式扳手可以實現多根準雙曲面大齒輪固定螺栓的同步調節，確保調整前后準雙曲面大齒輪固定盤可保持與準雙曲面大齒輪平行。

本發明的有益效果是：

方便快速地實現工業機器人腕部齒輪側隙調節。使用本發明可通過改變準雙曲面齒輪副中的準雙曲面大齒輪的軸向位置，以及傘齒輪副中傘齒輪的軸向位置實現齒輪側隙調節，調節時不會導致齒輪副驅動電機的適應性調整，因此調節時無需拆卸，無需長時間停機，調節便利快捷。

附圖說明

圖1為應用本發明的工業機器人的腕部的一種結構示意圖；

圖2為本發明中準雙曲面大齒輪軸向調整機構的一種結構示意圖；

圖3為使用本發明時所用的一種準雙曲面大齒輪固定螺栓調節工具。

圖中，1-腕部，2-第一手腕，3-第二手腕，4-中手腕，5-第一滾珠軸承，6-第二滾珠軸承，7-第一準雙曲面小齒輪，8-第一準雙曲面大齒輪，9-第一齒輪傳動部，10-第一傳動軸，11-第一碟簧，12-第一側蓋，13-第二側蓋，14-第一準雙曲面大齒輪固定螺栓，15-螺紋堵頭，16-第一圓錐滾子軸承，17-第一驅動電機，18-第二驅動電機，19-第二準雙曲面小齒輪，20-第二準雙曲面大齒輪，21-第二齒輪傳動部，22-第二傳動軸，23-第二碟簧，24-第三碟簧，25-第二傘齒輪調節螺栓，26-第一傘齒輪調節螺栓，27-第二準雙曲面大齒輪固定螺栓，28-第三齒輪傳動部，29-第一傘齒輪，30-第二傘齒輪，31-第四碟簧，32-第三傳動軸，33-輸出法蘭，34-第二圓錐滾子軸承，35-輸入扭桿，36-輸出扭桿，37-支架板。

具體實施方式

下面結合附圖具體實施例對本發明作進一步說明。

實施例1：

如圖1、圖2、圖3所示，一種工業機器人腕部齒輪側隙的調整結構，設置于工業機器人的腕部1，整個腕部可繞旋轉軸ⅰ旋轉，腕部1包括帶有第一傳動軸10的第一手腕2、帶有第二傳動軸22的第二手腕3、可繞第一傳動軸10軸心ii旋轉并帶有第三傳動軸32的中手腕4、可驅動第一傳動軸10的第一驅動電機17和可驅動第二傳動軸22的第二驅動電機18，第一手腕2與第二手腕3固連，中手腕4通過第一滾珠軸承5與第一手腕2轉動連接，同時通過第二滾珠軸承6與第二手腕3轉動連接。第一驅動電機17和第二驅動電機18的輸出端分別傳動連接一準雙曲面小齒輪，分別為第一準雙曲面小齒輪7和第二準雙曲面小齒輪19，第一驅動電機17與第一準雙曲面小齒輪7通過第一圓錐滾子軸承16連接且第一準雙曲面小齒輪7軸向固定，第二驅動電機18輸出端與第二準雙曲面小齒輪19通過第二圓錐滾子軸承34連接且第二準雙曲面小齒輪19軸向固定，第一傳動軸10和第二傳動軸22上分別套接一準雙曲面大齒輪，分別為第一準雙曲面大齒輪8和第二準雙曲面大齒輪20，第一準雙曲面小齒輪7與第一準雙曲面大齒輪8嚙合，形成第一齒輪傳動部9；第二準雙曲面小齒輪19與第二準雙曲面大齒輪20嚙合，形成第二齒輪傳動部21。第二傳動軸22與第三傳動軸32上分別套接一傘齒輪，分別為第一傘齒輪29和第二傘齒輪30，第一傘齒輪29和第二傘齒輪30嚙合形成第三齒輪傳動部28。第一傳動軸10、第二傳動軸22與各自對應的準雙曲面大齒輪間均設有準雙曲面大齒輪軸向調整機構，第二傳動軸22、第三傳動軸32與各自對應的傘齒輪間均設有傘齒輪軸向調整機構。第一傳動軸10與第一準雙曲面大齒輪8間的準雙曲面大齒輪軸向調整機構包括第一準雙曲面大齒輪固定盤、六根第一準雙曲面大齒輪固定螺栓14和一第一碟簧11，第一準雙曲面大齒輪固定盤固設于第一傳動軸10上且被第一傳動軸10垂直貫穿，第一準雙曲面大齒輪固定螺栓14貫穿第一準雙曲面大齒輪8且螺紋連接在第一準雙曲面大齒輪固定盤上，第一碟簧11位于第一準雙曲面大齒輪8和第一準雙曲面大齒輪固定盤之間，第二傳動軸22與第二準雙曲面大齒輪20間的準雙曲面大齒輪軸向調整機構包括第二準雙曲面大齒輪固定盤、六根第二準雙曲面大齒輪固定螺栓27和一第二碟簧23，第二準雙曲面大齒輪固定盤固設于第二傳動軸22上且被第二傳動軸22垂直貫穿，第二準雙曲面大齒輪固定螺栓27貫穿第二準雙曲面大齒輪20且螺紋連接在第二準雙曲面大齒輪固定盤上，第二碟簧23位于第二準雙曲面大齒輪20和第二準雙曲面大齒輪固定盤之間。第二傳動軸22和第三傳動軸32上均設有軸向支撐結構，所述的傘齒輪軸向調整機構包括第一傘齒輪調節螺栓26、第二傘齒輪調節螺栓25、第三碟簧24和第四碟簧31，第一傘齒輪調節螺栓26壓緊第一傘齒輪29一端端面且螺紋連接在第二傳動軸22端面上，第三碟簧24位于第一傘齒輪29另一端與第二傳動軸22的軸向支撐結構之間，第二傘齒輪調節螺栓25壓緊第二傘齒輪30一端端面且螺紋連接在第三傳動軸32端面上，第四碟簧31位于第二傘齒輪30另一端與第三傳動軸32的軸向支撐結構上。第一傘齒輪調節螺栓26與第二傳動軸22端面間，第二傘齒輪調節螺栓25與第三傳動軸32端面間均設有墊片。第一手腕2上設有第一側蓋12，第二手腕3上設有第二側蓋13，第一準雙曲面大齒輪8和第二準雙曲面大齒輪20分別位于第一側蓋12和第二側蓋13下，第一側蓋12上設有與第一準雙曲面大齒輪固定螺栓14位置對應的通孔，第二側蓋13上設有與第二準雙曲面大齒輪固定螺栓27位置對應的通孔。中手腕4上設有殼體和腔體，第一傘齒輪29和第二傘齒輪30均位于腔體內，殼體上設有與第二傘齒輪調節螺栓25位置對應的通孔，該通孔通過一螺紋堵頭15封閉。第三傳動軸32上固連有輸出法蘭33，輸出法蘭33可繞第三傳動軸32軸心iii旋轉。

一種所述的工業機器人腕部齒輪側隙的調整結構的使用方法，包括以下步驟：

a.通過中手腕4、輸出法蘭33的轉動狀況判定準雙曲面小齒輪與準雙曲面大齒輪間、傘齒輪間的齒輪側隙是否過大；

b.如果中手腕4用手推動有松曠感覺或轉動出現晃動、震顫狀況時，可以通過側蓋12的通孔插入工具，適度旋緊第一準雙曲面大齒輪固定螺栓14，縮小第一準雙曲面大齒輪8與第一準雙曲面大齒輪固定盤；通過側蓋13的通孔插入工具，適度旋緊第二準雙曲面大齒輪固定螺栓27，縮小第二準雙曲面大齒輪20與第二準雙曲面大齒輪固定盤的間距。通過上述調節，第一準雙曲面大齒輪8、第二準雙曲面大齒輪20發生軸向位置的改變，第一碟簧11、第二碟簧23則可自行調整彈力，使第一準雙曲面大齒輪8與第一準雙曲面大齒輪固定盤，第二準雙曲面大齒輪20與第二準雙曲面大齒輪固定盤間仍保持張緊，從而實現第一齒輪傳動部9側隙和第二齒輪傳動部21側隙的減小。

c．如果輸出法蘭33用手推動有松曠感覺或轉動出現晃動、震顫狀況時，通過安裝有螺紋堵頭15的中手腕殼體通孔插入內六角扳手，適度旋松第二傘齒輪調節螺栓25，改變第二傘齒輪調節螺栓對第二傘齒輪30的壓緊程度，隨即第四碟簧31會進行自行彈性調整，推動第二傘齒輪30軸向移動，使第二傘齒輪30仍與第二傘齒輪調節螺栓25的螺栓頭保持抵緊狀態，最終縮小第一傘齒輪29、第二傘齒輪30間的第三齒輪傳動部28的側隙。

調節第一準雙曲面大齒輪固定螺栓14、第二準雙曲面大齒輪固定螺栓27時，使用一種行星齒輪聯動式扳手進行操作，行星齒輪聯動式扳手包括支架板37，支架板37中心轉動連接有輸入扭桿35，輸入扭桿35周圍均布六根輸出扭桿36，輸入扭桿35與各輸出扭桿36通過齒輪嚙合機構連接，輸入扭桿35上固連一主動齒輪，各輸出扭桿36上分別固連一從動齒輪，各從動齒輪均與主動齒輪嚙合，輸出扭桿36也與支架板37轉動連接，輸出扭桿36端部設有扳手安裝頭用于安裝內六角扳手，扳手安裝頭數目及位置與準雙曲面大齒輪固定盤上的準雙曲面大齒輪固定螺栓對應，操作時各內六角扳手與準雙曲面大齒輪固定螺栓一一對應地對接，在輸入扭桿35上施加扭矩便可同時轉動各個準雙曲面大齒輪固定螺栓。

實施例2：

中手腕4的殼體上設有與第一傘齒輪調節螺栓26對應的操作口，旋轉第一傘齒輪調節螺栓26，可改變第一傘齒輪調節螺栓26對第一傘齒輪29，隨即第三碟簧24會進行自行彈性調整，推動第一傘齒輪29軸向移動，傘齒輪間的側隙隨之發生改變。第一準雙曲面大齒輪固定螺栓14、第二準雙曲面大齒輪固定螺栓27各四根，調節第一準雙曲面大齒輪固定螺栓14、第二準雙曲面大齒輪固定螺栓27所用行星齒輪聯動式扳手的輸出扭桿36也相應為四根。其余同實施例1。