一种工业机器人小空间同步轮张紧装置的制作方法

1.本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种工业机器人小空间同步轮张紧装置。


背景技术：

2.工业机器人常常会用到同步轮作为传动件，但是由于机器人传动情况复杂，长时间运行好，同步轮就会出现啮合不良的情况，故同步轮带在一段工作时间的使用过后，就需要对其重新进行张紧调整，通常同步轮传动系统的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置结构以及张紧轮三种；但是无论采取何种方法，都需要添加额外的配件。但是由于机器人尤其是小型工业机器人，臂展和内部空间都存在空间小，安装不方便的情况，常见的张紧装置占据空间较大，很难进行装配和调试，故亟需一种工业机器人用小空间同步带轮张紧装置。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种工业机器人小空间同步轮张紧装置，用于解决小型工业机器人中因同步带中心距小而同步轮两端没有安装位导致侧边无法安装张紧轮的问题。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种工业机器人小空间同步轮张紧装置，其包括一基座、一紧定管、一调节螺栓、一压板、一弹簧、两连杆、两滑块和两顶块；
6.所述紧定管安装在基座上，所述紧定管两侧设有与紧定管内部连通的长条孔，所述压板穿设紧定管中，且该压板两端分别从两长条孔处伸设至紧定管外；所述弹簧设置在紧定管内，且该弹簧上端抵接压板；所述调节螺栓可转动地螺接在紧定管内，且调节螺栓的下端压抵在压板上端；
7.所述基座上还设有两个滑槽，两滑槽分别位于紧定管的两侧；两连杆分别配合在压板的两端，该连杆一端铰接压板，另一端配合在滑槽中；两滑块分别设置在两滑槽中，所述滑块与连杆配合，且在连杆的作用下滑块在滑槽中滑动；
8.两顶块分别设置在两滑槽远离紧定管的一侧，该顶块一端铰接在基座上，另一端与滑块配合，在滑块的作用下顶块以铰接端为支点进行摆动。
9.所述滑槽的两侧壁设有开孔，所述连杆的端部穿设有孔销，所述孔销两端穿设在开孔中。
10.所述紧定管下端通过固定螺栓固定在基座上。
11.所述连杆通过铆钉与压板连接。
12.所述顶块通过塞打螺丝安装在基座上。
13.采用上述方案后，本发明的张紧装置结构宽度小，可以实现垂直方向施加载荷，张紧水平方向上的同步轮，适用于小型工业机器人中因同步带中心距小而同步轮两端没有拉同步轮的安装位，侧边无法安装张紧轮的小空间结构。
附图说明
14.图1为本发明的张紧装置结构示意图；
15.图2为本发明的张紧装置的俯视图；
16.图3为本发明的滑块受力简图；
17.图4为本发明的滑块运动简图；
18.图5为顶块参数示意图；
19.图6为小型机器人四轴结构示意图；
20.图7为图6的俯视图；
21.图8为图6的剖视图。
22.标号说明：
23.调节螺栓1；紧定管2；铆钉3；固定螺栓4；顶块5；基座6；滑槽61；开孔62；滑块7；弹簧8；塞打螺丝9；连杆10；压板11；孔销12；本体13；从动轮14；张紧装置15；电机法兰16；伺服电机17；锁固螺栓18。
具体实施方式
24.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.参照图1-2所示，本发明揭示了一种工业机器人小空间同步轮张紧装置，其包括一基座6、一紧定管2、一调节螺栓1、一压板11、一弹簧8、两连杆10、两滑块7和两顶块5。
28.上述紧定管2安装在基座6上，紧定管2两侧设有与紧定管2内部连通的长条孔。压板11穿设紧定管2中，且该压板11两端分别从两长条孔处伸设至紧定管2外。弹簧8设置在紧定管2内，且该弹簧8上端抵接压板11。调节螺栓1可转动地螺接在紧定管2内，且调节螺栓1的下端压抵在压板11上端。基座6上还设有两个滑槽61，两滑槽61分别位于紧定管2的两侧。两连杆10分别配合在压板11的两端，该连杆10一端铰接压板11，另一端配合在滑槽61中。两滑块7分别设置在两滑槽61中，滑块7与连杆10配合，且在连杆10的作用下滑块7在滑槽61中滑动。两顶块5分别设置在两滑槽61远离紧定管2的一侧，该顶块5一端铰接在基座6上，另一端与滑块7配合，在滑块7的作用下顶块5以铰接端为支点进行摆动。
29.拧紧调节螺栓1时，调节螺栓1下移，使压板11受到向下的压力，从而克服弹簧8弹力沿着紧定管2向下运动。推动连杆10和顶块5滑块7向两侧运动，顶块5受力后绕塞打螺丝9向外侧旋转一个角度，向外推动电机法兰16，从而起到张紧同步带的作用。
30.为了保证连杆10的端部能够稳定地位于滑槽61中，本发明的滑槽61两侧壁设有开
孔62，连杆10的端部穿设有孔销12，该孔销12两端穿设在开孔62中。
31.另外，本实施例中，紧定管2下端通过固定螺栓4固定在基座6上。连杆10通过铆钉3与压板11连接。顶块5通过塞打螺丝9安装在基座6上。
32.上述张紧装置受力分析方法，需要确定张紧装置的结构参数，在张紧装置中连杆10长度、滑块7槽长度、滑块7中心与滑块7槽右侧极限位置轴线距离、顶块5长度是确定的固定值。如图3-5所示，受力分析方法具体如下：
33.1)确定连杆10参数；设连杆10长度ab＝l1。
34.2)确定滑块7槽参数；为保证孔销12、滑块7在滑槽61内平顺旋转、滑动，其滑槽61宽度与孔销12、顶块5半径、滑块7的直径、边长相等，设为a；滑块7中心与滑块7槽右侧极限位置轴线距离设为b，滑块7槽长度设为c；连杆10顶端旋转中心至滑槽61右侧中心距离为d；假定滑块7沿水平方向位移为s。
35.3)确定顶块5参数；设顶块5长度l3；定义顶块5旋转中心至滑槽61右侧中心距离l2。
36.4)确定张紧装置受力情况；假定调节螺栓1对压板11施加一个大小为f1的力，则滑块、顶块5受力如图3和图4所示，图3和图4中，ab是连杆旋转中心，cd是连杆位移一段距离后旋转中心所在位置，ab和cd其实都是连杆旋转中心，只是表达在不同角度时所在的位置。
37.滑块所受力为：
38.σ1＝arc sin((d+s)/l1)
39.β1＝90
°‑
α140.f3＝0.5f1·
cosα1·
cosβ141.顶块5受力为：
42.α3＝arc sin(2a/(l
2-b-s))
43.β3＝90-α344.f5＝f3·
cosa3·
cosβ345.5)确定顶块5顶出距离；
46.假定顶块5旋转顶出时∠gfe最小角度为β3，滑块位移s后角度为β4；图5中，f、g两点分别是顶块旋转中心、滑块中心，e是滑块中心过顶块和滑块交点与顶块中心线的交点，滑块与顶块在接触运行中，他们的交点与滑块中心这条直线始终垂直于顶块中心线ef，角gef＝90
°
。
47.顶块5顶出距离为：
48.β3＝arc sin(2a/(l
2-b))
49.β4＝arc sin(2a/(l
2-b-s))
50.h＝l3·
(sinβ
4-sinβ3)
51.为详尽本发明的内容，以下将以上述张紧装置15在一款通用小型机器人四轴结构中的使用情景为例，验证张紧装置15结构参数和其对同步带张紧效果。该四轴结构本体空间小，同步轮两端没有拉同步轮的安装位，侧边无法安装张紧轮，而该张紧装置15最小宽度仅为10mm，可以实现在小空间内安装使用；该机器人四轴结构包括本体13、从动轮14、上述结构的张紧装置15、电机法兰16、伺服电机17和锁固螺栓18。伺服电机17通过电机法兰16安装在本体13内，伺服电机17输出轴连接主动轮，主动轮通过皮带或链条连接从动轮14，张紧
装置15设置在伺服电机17旁侧，且该张紧装置15的顶块5抵接电机法兰16。
52.确定张紧装置15参数：
53.1)确定连杆10参数；取连杆10长度ab＝l1＝15mm；
54.2)确定滑块槽参数；滑槽61宽度与平头带孔销12、顶块5半径、顶块5滑块7的直径、边长相等，a＝3mm；滑块中心与滑块槽右侧极限位置轴线距离为b＝3.5mm，滑块槽长度为c＝10mm；连杆10顶端旋转中心至滑槽61右侧中心距离为d＝7mm；假定滑块沿水平方向位移为s＝4mm；
55.3)确定顶块5参数；顶块5长度l3＝10mm；顶块5旋转中心至滑槽61右侧中心距离l2＝15mm；
56.4)确定张紧装置15受力情况；
57.假定调节螺栓1对压板11施加一个大小为f1＝60n的力，则滑块、顶块5受力如图所示，
58.滑块所受力为：
59.α1＝arc sin((7+4)/15)＝47.17
°
60.β1＝90
°‑
47.17
°
＝42.83
°
61.f3＝0.5
·
60
·
cos47.17
°
·
cos42.83
°
＝14.96n
62.顶块5受力为：
63.α3＝arc cos(2
·
3/(15-3.5-4))＝36.87
°
64.β3＝90
°‑
53.13
°
＝53.13
°
65.f5＝14.96
·
cos53.13
°
·
cos36.87
°
＝7.18n
66.5)确定顶块5顶出距离；假定顶块5旋转顶出时∠gfe最小角度为β3，最大角度为β4；
67.顶块5顶出距离为：
68.β4＝arc sin(2
·
3/(15-3.5-4))＝53.13
°
69.β3＝afc sin(2
·
3/(15-3.5))＝31.45
°
70.h＝10
·
(sin53.13
°‑
sin31.45
°
)＝2.78mm
71.对滑块位移距离分别为1mm、2mm、3mm进行验证，其顶块5受力和顶块5顶出距离：
72.对滑块位移距离分别为1mm、2mm、3mm进行验证，其顶块5受力和顶块5顶出距离如下：
[0073][0074]
该结构中使用的同步带规格为：3m-带宽06-59齿，带长177，皮带有效张力为13n；从上述计算可知，调节螺栓1对压板11施加一个大小为f1＝60n的力，就能保证顶块5推动距离在0.50-2.78mm范围内都能对同步带施加足够的张力。
[0075]
该装置具体操作方法如下：
[0076]
将张紧装置15安装到本体13所示位置上，使用锁固螺栓18固定(不锁紧)，拧调节
螺栓1，顶块5推动电机法兰16，增大从动轮14与伺服电机17中心距，从而张紧从动轮14与伺服电机17连接的同步带，将锁固螺栓18锁紧，使用张力计测皮带张力是否在理论有效张力内即可。
[0077]
综上，本发明的张紧装置结构宽度小，可以实现垂直方向施加载荷，张紧水平方向上的同步轮，适用于小型工业机器人中因同步带中心距小而同步轮两端没有拉同步轮的安装位，侧边无法安装张紧轮的小空间结构。
[0078]
在本技术实施例的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0079]
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0080]
在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0081]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

技术特征：
1.一种工业机器人小空间同步轮张紧装置，其特征在于：包括一基座、一紧定管、一调节螺栓、一压板、一弹簧、两连杆、两滑块和两顶块；所述紧定管安装在基座上，所述紧定管两侧设有与紧定管内部连通的长条孔，所述压板穿设紧定管中，且该压板两端分别从两长条孔处伸设至紧定管外；所述弹簧设置在紧定管内，且该弹簧上端抵接压板；所述调节螺栓可转动地螺接在紧定管内，且调节螺栓的下端压抵在压板上端；所述基座上还设有两个滑槽，两滑槽分别位于紧定管的两侧；两连杆分别配合在压板的两端，该连杆一端铰接压板，另一端配合在滑槽中；两滑块分别设置在两滑槽中，所述滑块与连杆配合，且在连杆的作用下滑块在滑槽中滑动；两顶块分别设置在两滑槽远离紧定管的一侧，该顶块一端铰接在基座上，另一端与滑块配合，在滑块的作用下顶块以铰接端为支点进行摆动。2.根据权利要求1所述的一种工业机器人小空间同步轮张紧装置，其特征在于：所述滑槽的两侧壁设有开孔，所述连杆的端部穿设有孔销，所述孔销两端穿设在开孔中。3.根据权利要求1所述的一种工业机器人小空间同步轮张紧装置，其特征在于：所述紧定管下端通过固定螺栓固定在基座上。4.根据权利要求1所述的一种工业机器人小空间同步轮张紧装置，其特征在于：所述连杆通过铆钉与压板连接。5.根据权利要求1所述的一种工业机器人小空间同步轮张紧装置，其特征在于：所述顶块通过塞打螺丝安装在基座上。

技术总结
本发明涉及一种工业机器人小空间同步轮张紧装置，其包括一基座、一紧定管、一调节螺栓、一压板、一弹簧、两连杆、两滑块和两顶块。本发明的张紧装置结构宽度小，可以实现垂直方向施加载荷，张紧水平方向上的同步轮，适用于小型工业机器人中因同步带中心距小而同步轮两端没有拉同步轮的安装位，侧边无法安装张紧轮的小空间结构。的小空间结构。的小空间结构。


技术研发人员：谢伟锋 王刻强 林佳林 李文祥
受保护的技术使用者：伯朗特机器人股份有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/28