CN205058067U - 一种机器人关节及机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机器人关节及机器人，包括支撑结构、弹簧压板、钢球压板、第一连接板以及第二连接板；所述支撑结构包括壳体、支撑轴以及连接该壳体与支撑轴的支撑体，所述支撑轴一端设有外螺纹，所述支撑体上设有轴向的通孔，所述通孔内设有弹簧以及与该弹簧相连的钢球；所述弹簧和钢球之间设置一顶压块，所述顶压块为与通孔适配的圆柱状，顶压块朝向钢球的一侧设有与所述钢球圆弧面相配合的凹坑，顶压块朝向弹簧的一侧设有伸入弹簧内的圆柱形凸台，所述凸台的直径等于弹簧的内径，伸入弹簧内凸台的端部成半球状。本实用新型提出了一种工作稳定性更好的机器人关节，并能延长其使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业机器人技术领域，尤其一种机器人关节及机器人。
背景技术
伴随着汽车、化工、电子、食品加工、塑料、生命科学等领域的飞速发展，尤其是在机器人装备领域的迅速发展，对驱动关节传送系统的传动精度、安全可靠性、小体积、减震降噪、轻量化、免维护等性能提出了更加苛刻的标准。
模块化工业机器人改变了传统工业机器人的局限性，可以适应复杂多变的工作环境和给定任务，扩大了工业机器人的应用领域，并逐步成为了机器人研究的热点。模块化机器人是由一系列模块拼装而成，通过模块的自由柔性重构组合，构建成结构和功能不同的机器人构型，以满足不同环境和任务的需求。合理的机械接口和电气接口，保证两相邻模块之间方便、快捷的力和信号的传递。
机器人要实现抓放、搬运、钻孔等操作时，将产生较大的载荷力；特别是当机器人遇到突然加载、加速度过大等突发故障时，负载大大增加；如果机电接口只是简单传递扭矩，冲击力将会完全传递到各个关节上，极易造成机器人零部件破坏；或者要求零部件尺寸增大，驱动功率增大，会造成成本上的浪费。
专利申请号为：201310285932.0，名称为《一种机器人关节》的实用新型专利公开了一种机器人关节，其结构简单紧凑、拆装方便快速，在不影响正常机电连接的情况下，实现对关节的过载保护功能，过载消失后，又能方便快捷地恢复初始状态进行正常工作。其具有双重保护效果，首先环形卡槽上凹槽与钢球压板上凸条的脱离先于钢球与钢球压板浅坑的脱离发生，当发生凹槽与凸条的脱离时，电子感应片可反馈信号，传输给机器人控制器以减小输出动力；当控制器失效或执行命令错误，继续输出大动力时，钢球与钢球压板脱离，环形卡槽上的凹槽与钢球压板的凸条相卡接，起到保护凹槽和凸条的作用，避免它们持续发生滑动摩擦，增加了关节的使用寿命。但是，上述专利中的钢球是在弹簧的作用下抵接在钢球压板上，并与钢球压板上的浅坑配合，由于钢球是与弹簧直接接触，弹簧容易发生形变，造成钢球与弹簧的接触面是变化的，使钢球的受力不均匀，降低了关节工作的稳定性，而且，弹簧在长时间的使用中，其形变只会越来越大，造成弹簧极易损坏，缩短了该机器人关节的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型在上述专利的基础上进行改进，提出了一种工作稳定性更好的机器人关节，并能延长其使用寿命；同时，提出了一种应用该改进后机器人关节的机器人。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种机器人关节，包括支撑结构、弹簧压板、钢球压板、第一连接板以及第二连接板；所述支撑结构包括壳体、支撑轴以及连接该壳体与支撑轴的支撑体，所述支撑轴一端设有外螺纹，所述支撑体上设有轴向的通孔，所述通孔内设有弹簧以及与该弹簧相连的钢球，所述钢球部分伸出所述通孔端面，所述弹簧压板上设有伸入通孔内的凸柱，所述凸柱压住弹簧，所述弹簧压板套设于支撑轴上，并用螺栓拧紧固定；所述钢球压板设于所述支撑体设有钢球的一侧的侧壁外，所述钢球压板上设有与所述钢球圆弧面相配合的浅坑，所述钢球压板通过轴承旋转连接于所述支撑轴上；所述第一连接板包括底板和设于底板上的环形卡槽，所述环形卡槽内侧壁上沿圆周方向阵列有若干凹槽，所述钢球压板外侧壁上设有与所述凹槽相卡接的凸条，所述第一连接板装配于钢球压板上并通过设于底板外侧壁上的轴承旋转连接于壳体内壁上；所述第二连接板设于壳体上靠近弹簧压板一侧，其特征在于：所述弹簧和钢球之间设置一顶压块，所述顶压块为与通孔适配的圆柱状，顶压块朝向钢球的一侧设有与所述钢球圆弧面相配合的凹坑，顶压块朝向弹簧的一侧设有伸入弹簧内的圆柱形凸台，所述凸台的直径等于弹簧的内径，伸入弹簧内凸台的端部成半球状。
本实用新型还进一步设置为，所述顶压块的侧壁设有防止定压块发生转动的定位滑块，所述通孔的内壁上开设与定位滑块滑动配合的滑槽。
本实用新型还进一步设置为，所述第一连接板、第二连接板以及支撑轴上均设有走线孔，所述第一连接板连接第一电路板，所述第二连接板连接第二电路板。
本实用新型还进一步设置为，所述环形卡槽的凹槽底端设有电子感应片，当所述钢球压板外侧壁上的凸条脱离环形卡槽上的凹槽时，电子感应片可感应信号。
一种机器人，其特征在于：所述机器人包括以上所述的机器人关节，所述机器人还包括机械臂和机械手，所述机械臂与所述机械手通过所述机器人关节连接，且所述第二连接板设置于机械臂上，所述第一连接板设置于所述机械手上。
本实用新型的有益效果：本实用新型所提供的机器人关节，其工作稳定、可靠，使用寿命长，可大大提高机器人工作的稳定性。本实用新型中增设的顶压块，能把弹簧的施力均匀稳定的传递给钢球，保证关节工作的稳定性，顶压块朝向钢球的一侧设有与所述钢球圆弧面相配合的凹坑，钢球与顶压块接触面积较大，且接触面不会发生变化，使钢球的受力稳定，顶压块朝向弹簧的一侧设有伸入弹簧内的圆柱形凸台，所述凸台的直径等于弹簧的内径，凸台起到连接和定位弹簧的作用，防止弹簧发生颤动，对弹簧进行有效的保护，延长弹簧的使用寿命，伸入弹簧内凸台的端部成半球状，该设置可避免凸台的端部与弹簧发生触碰。
附图说明
图1为本实用新型的机器人关节的结构示意图；
图2为图1中的机器人关节的支撑结构的结构示意图；
图3为图1中的机器人关节的第一连接板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
以下参考图1至3对本实用新型进行说明。
一种机器人关节，包括支撑结构1、弹簧压板2、钢球压板3第一连接板8以及第二连接板9；
所述支撑结构1包括壳体101、支撑轴102以及连接该壳体101与支撑轴102的支撑体103，所述支撑轴102一端设有外螺纹，所述支撑体103上设有轴向的通孔104，所述通孔104内设有弹簧4以及与该弹簧4相连的钢球5，所述钢球5部分伸出所述通孔104端面，所述弹簧压板2上设有伸入通孔104内的凸柱，所述凸柱压住弹簧4，所述弹簧压板2套设于支撑轴102上，并用螺栓6拧紧固定；
所述钢球压板3设于所述支撑体103设有钢球5的一侧的侧壁外，所述钢球压板3上设有与所述钢球5圆弧面相配合的浅坑，所述钢球压板3通过轴承旋转连接于所述支撑轴102上；
所述第一连接板8包括底板801和设于底板801上的环形卡槽802，所述环形卡槽802内侧壁上沿圆周方向阵列有若干凹槽803，所述钢球压板3外侧壁上设有与所述凹槽803相卡接的凸条7，所述第一连接板8装配于钢球压板3上并通过设于底板801外侧壁上的轴承旋转连接于壳体101内壁上；
所述第二连接板9设于壳体101上靠近弹簧压板2一侧。
所述弹簧4和钢球5之间设置一顶压块20，所述顶压块20为与通孔10适配的圆柱状，顶压块20朝向钢球5的一侧设有与所述钢球5圆弧面相配合的凹坑201，顶压块20朝向弹簧4的一侧设有伸入弹簧4内的圆柱形凸台202，所述凸台202的直径等于弹簧4的内径，伸入弹簧4内凸台202的端部成半球状。
顶压块20朝向钢球5的一侧设有与所述钢球5圆弧面相配合的凹坑201，钢球5与顶压块20接触面积较大，且接触面不会发生变化，使钢球5的受力稳定，顶压块20朝向弹簧4的一侧设有伸入弹簧4内的圆柱形凸台202，所述凸台202的直径等于弹簧4的内径，凸台202起到连接和定位弹簧4的作用，防止弹簧4发生颤动，对弹簧4进行有效的保护，延长弹簧4的使用寿命，伸入弹簧4内凸台202的端部成半球状，该设置可避免凸台202的端部与弹簧4发生触碰。
所述顶压块20的侧壁设有防止定压块20发生转动的定位滑块203，所述通孔104的内壁上开设与定位滑块203滑动配合的滑槽106。该设置能防止定压块20发生转动，进一步保障机器人关节工作的稳定性。
所述第一连接板8、第二连接板9以及支撑轴102上均设有走线孔，所述第一连接板8连接第一电路板11，所述第二连接板9连接第二电路板10。
所述环形卡槽802的凹槽803底端设有电子感应片(图中未示出)，当所述钢球压板3外侧壁上的凸条7脱离环形卡槽802上的凹槽803时，电子感应片可感应信号。
本实用新型工作时，前端关节与第二法兰连接，经由内第二连接板将扭矩传递给支撑结构。当负载小于预定值时，钢球与钢球压板的浅坑接触，环形卡槽上凹槽与钢球压板上凸条卡接，可以传递扭矩；当负载过大时，凹槽与凸条发生脱离，电子感应片可反馈信号，传输给机器人控制器以减小输出动力；当控制器失效或执行命令错误，继续输出大动力时，弹簧被压缩，钢球从钢球压板的浅坑中滑出，不能传递扭矩，需要说明的是，钢球从钢球压板的浅坑中滑出的滑脱力大于钢球压板上的凸条从环形卡槽上凹槽滑出的滑脱力；环形卡槽上的凹槽与钢球压板的凸条相卡接，起到保护凹槽和凸条的作用，避免它们持续发生滑动摩擦，增加了关节的使用寿命。当过载消失后，旋转后端关节，使钢球重新压入球形浅坑，即可继续工作。
一种机器人，所述机器人包括以上所述的机器人关节，所述机器人还包括机械臂和机械手，所述机械臂与所述机械手通过所述机器人关节连接，且所述第二连接板设置于机械臂上，所述第一连接板设置于所述机械手上。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，上述假设的这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种机器人关节，包括支撑结构、弹簧压板、钢球压板、第一连接板以及第二连接板；所述支撑结构包括壳体、支撑轴以及连接该壳体与支撑轴的支撑体，所述支撑轴一端设有外螺纹，所述支撑体上设有轴向的通孔，所述通孔内设有弹簧以及与该弹簧相连的钢球，所述钢球部分伸出所述通孔端面，所述弹簧压板上设有伸入通孔内的凸柱，所述凸柱压住弹簧，所述弹簧压板套设于支撑轴上，并用螺栓拧紧固定；所述钢球压板设于所述支撑体设有钢球的一侧的侧壁外，所述钢球压板上设有与所述钢球圆弧面相配合的浅坑，所述钢球压板通过轴承旋转连接于所述支撑轴上；所述第一连接板包括底板和设于底板上的环形卡槽，所述环形卡槽内侧壁上沿圆周方向阵列有若干凹槽，所述钢球压板外侧壁上设有与所述凹槽相卡接的凸条，所述第一连接板装配于钢球压板上并通过设于底板外侧壁上的轴承旋转连接于壳体内壁上；所述第二连接板设于壳体上靠近弹簧压板一侧，其特征在于：所述弹簧和钢球之间设置一顶压块，所述顶压块为与通孔适配的圆柱状，顶压块朝向钢球的一侧设有与所述钢球圆弧面相配合的凹坑，顶压块朝向弹簧的一侧设有伸入弹簧内的圆柱形凸台，所述凸台的直径等于弹簧的内径，伸入弹簧内凸台的端部成半球状。
2.根据权利要求1所述的一种机器人关节，其特征在于：所述顶压块的侧壁设有防止定压块发生转动的定位滑块，所述通孔的内壁上开设与定位滑块滑动配合的滑槽。
3.根据权利要求1所述的一种机器人关节，其特征在于：所述第一连接板、第二连接板以及支撑轴上均设有走线孔，所述第一连接板连接第一电路板，所述第二连接板连接第二电路板。
4.根据权利要求1所述的一种机器人关节，其特征在于：所述环形卡槽的凹槽底端设有电子感应片，当所述钢球压板外侧壁上的凸条脱离环形卡槽上的凹槽时，电子感应片可感应信号。
5.一种机器人，其特征在于：所述机器人包括权利要求1至4中任一项所述的机器人关节，所述机器人还包括机械臂和机械手，所述机械臂与所述机械手通过所述机器人关节连接，且所述第二连接板设置于机械臂上，所述第一连接板设置于所述机械手上。
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