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CN102990679A - 柔轮保护结构及采用该柔轮保护结构的机器人臂部件 - Google Patents

柔轮保护结构及采用该柔轮保护结构的机器人臂部件 Download PDF

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Abstract

一种柔轮保护结构，其包括第一转动件、第二转动件、至少一个固定件，第一转动件与柔轮连接，第二转动件套设于第一转动件上，该至少一个固定件穿设于第一转动件与第二转动件上以使第一转动件与第二转动件止转连接，当第二转动件承受的扭矩超过一个预设值，该至少一个固定件能够断裂以使第二转动件相对第一转动件转动。本发明还提供了一种采用该柔轮保护结构的机器人臂部件。该柔轮保护结构结构较为简单，且采用了较少的连接部件，因而具有较高的刚性。

Description

柔轮保护结构及采用该柔轮保护结构的机器人臂部件
技术领域
本发明涉及一种柔轮保护结构，特别涉及一种应用于机器人上的柔轮保护结构及采用该柔轮保护结构的机器人臂部件。
背景技术
机器人臂部件通常包括第一机械臂、第二机械臂以及设置于机器人臂部件内且相互连接的减速机构及传动机构，第一机械臂通过减速机构及传动机构与第二机械臂转动连接。当第二机械臂受到碰撞或承受的扭矩过大时，易导致减速机构内的柔轮发生损坏。因此，需要于机器人内设置柔轮保护结构，而工业上常用的柔轮保护结构常包括电机、传动轴以及连接件，当碰撞发生时，电机控制传动轴及连接件带动传动机构脱离减速机构从而避免损坏减速机构内的柔轮。但是这种柔轮保护结构的连接部件多，结构复杂，各元件之间的连接处容易出现松脱，刚性较低。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种结构简单，且刚性较高的柔轮保护结构及采用该柔轮保护结构的机器人臂部件。
一种柔轮保护结构，其包括第一转动件、第二转动件、至少一个固定件，第一转动件与柔轮连接，第二转动件套设于第一转动件上，该至少一个固定件穿设于第一转动件与第二转动件上以使第一转动件与第二转动件止转连接，当第二转动件承受的扭矩超过一个预设值，该至少一个固定件能够断裂以使第二转动件相对第一转动件转动。
一种机器人臂部件，其包括通过柔轮相互转动连接的第一机械臂、第二机械臂以及柔轮保护结构，该柔轮保护结构包括第一转动件、与第二机械臂固定连接的第二转动件、至少一个固定件，第一转动件与柔轮连接，第二转动件套设于第一转动件上，该至少一个固定件穿设于第一转动件与第二转动件上以使第一转动件与第二转动件止转连接，当第二转动件承受的扭矩超过一个预设值，该至少一个固定件能够断裂以使第二转动件相对第一转动件转动。
该柔轮保护结构仅包括第一、第二转动件及至少一个固定件，结构较为简单，且因采用了较少的连接部件，因而具有较高的刚性。
附图说明
图1为采用本发明实施方式柔轮保护结构的机器人臂部件的立体示意图。
图2为图1所示机器人臂部件的立体分解示意图。
图3为图1所示减速装置、过线筒及柔轮保护结构的立体分解图。
图4为图3所示减速装置、过线筒及柔轮保护结构的另一视角的立体分解图。
图5为图1所示机器人臂部件沿V-V的局部剖视图。
主要元件符号说明
机器人臂部件 100
第一机械臂 10
第二机械臂 20
减速装置 30
柔轮保护结构 40
过线筒 50
第一连接部 11
第二连接部 21
收容空间 13、23
驱动件 31
柔轮 33
容纳部 331
第一轮齿 3311
凸缘 333
钢轮 35
内壁 351
第二轮齿 3511
轴承 37
第一转动件 41
凹陷部 411
第一装配面 413
装配孔 4131、4311
安装部 415
第一安装面 4151
第一凹槽 417
第一固定部 419
第一固定孔 4191
第二转动件 43
第二装配面 431
第二固定部 433
第二固定孔 4331
第二凹槽 435
滚动件 45
固定件 47
本体 51
凸伸部 53
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1及图2，机器人臂部件100包括第一机械臂10、第二机械臂20、减速装置30、柔轮保护结构40以及过线筒50。第一机械臂10与第二机械臂20相互转动连接。减速装置30设置于第一机械臂10与第二机械臂20之间，用以将第一机械臂10的动力传递给第二机械臂20且达到降低第二机械臂20的转速及增加其转矩的效果。柔轮保护结构40设置于减速装置30与第二机械臂20之间用以防止减速装置30损坏失效。过线筒50穿设于减速装置30及柔轮保护结构40中，且其两端分别收容于第一机械臂10及第二机械臂20内，用于收容机器人臂部件100中的线路。
第一机械臂10及第二机械臂20均为中空结构，第一机械臂10一端形成有第一连接部11，第二机械臂20对应第一连接部11形成有第二连接部21。第一连接部11与第二连接部21转动连接于一起，并于其中形成对应相通的收容空间13、23。
请一并参阅图3及图4，减速装置30包括驱动件31、柔轮33、钢轮35以及轴承37。驱动件31穿设于柔轮33内并与柔轮33固接，钢轮35与轴承37相邻套设于柔轮33上。在本实施方式中，减速装置30为谐波减速机，驱动件31为波发生器。
柔轮33为圆筒状，其包括一个大致呈中空圆柱体状的容纳部331和形成于容纳部331一端的凸缘333。容纳部331可供驱动件31穿设。容纳部331的外壁上形成有第一轮齿3311。钢轮35为圆环状，包括一个与容纳部331相适应的内壁351，内壁351上形成有与第一齿轮3311相啮合的第二轮齿3511。柔轮33上的第一轮齿3311与钢轮35上的第二轮齿3511之间存在齿数差。轴承37套设于柔轮33的容纳部331上，其外圈固定于柔轮33的凸缘333上，内圈固定于钢轮35上。
柔轮保护结构40包括第一转动件41、第二转动件43、多个滚动件45以及多个固定件47。柔轮保护结构40转动套设于驱动件31上并固定于钢轮35上。
第一转动件41为环形，其于一个端面上向内凹设形成凹陷部411，并对应凹陷部411形成一个环形的朝向该端面的第一装配面413。第一转动件41还包括于凹陷部411内缘向内凹设形成的安装部415、开设于第一转动件41外表面的“V”形的第一凹槽417以及围绕凹陷部411形成的环形的第一固定部419。凹陷部411呈环形台阶状，第一装配面413上开设有环绕凹陷部411周缘的装配孔4131，用以供钢轮35装设。安装部415包括一个环形的第一安装面4151。第一凹槽417开设于第一转动件41周缘沿轴向的大致中部位置处。第一固定部419处于第一凹槽417的一侧并沿径向开设有与凹陷部411相通的四个第一固定孔4191。四个第一固定孔4191沿第一固定部419周缘均匀分布。
第二转动件43套设于第一转动件41上，其为大致圆环状。第二转动件43包括形成于一个端面上的第二装配面431、凸起于另一个端面上的第二固定部433，以及环绕第二转动件43内表面凹设的“V”形的第二凹槽435。第二转动件43于第二装配面431上贯通开设有装配孔4311，用于固定于第二机械臂20上。第二固定部433为沿第二转动件43内缘向远离第二装配面431方向凸伸的环状凸起。环绕第二固定部433周缘开设有四个第二固定孔4331。第二固定孔4331与第一固定部419上的第一固定孔4191对应相通。第二凹槽435与第一凹槽417开口相对可形成一个用以收容滚动件45的收容空间。
滚动件45为多个且为圆柱状，其滚动地装设于第一转动件41与第二转动件43之间。
在本实施方式中，固定件47的数量为四个，每个固定件47均由陶瓷材料制成且呈圆柱销状。
过线筒50为筒状，其包括环形本体51及由环形本体51的一端同轴延伸形成的中空轴状且与本体51相互连通的凸伸部53。
请一并参阅图5，组装时，将柔轮33收容于第一机械臂10内，并将凸缘333固定于第一机械臂10内。将驱动件31固定于柔轮33的容纳部331内，并将过线筒50的凸伸部53穿设于驱动件31内，将本体51固定于第二机械臂20内。
将轴承37活动套设于柔轮33的容纳部331上并使其外圈固定于柔轮33的凸缘333上。将钢轮35邻近轴承37套设于柔轮33的容纳部331上并将钢轮35固定于轴承37的内圈上。将钢轮35的内壁351上的第二轮齿3511与柔轮33上的第一轮齿3311相啮合。将第一转动件41通过轴承可转动地套设于驱动件31上并将第一转动件41设置于钢轮35远离凸缘333的一端，其中第一固定部419活动套合于钢轮35上且钢轮35部分收容于凹陷部411内且固定于第一装配面413上。将多个滚动件45置入第一转动件41的第一凹槽417内，且相邻滚动件45的轴线相交成90度交叉排列。将第二转动件43的第二凹槽435面对第一凹槽417并将第二转动件43套设于第一转动件41上。此时第二固定部433套设于第一固定部419上，且第一固定孔4191与第二固定孔4331对应相通。将多个固定件47分别穿设于对应的一个第一固定孔4191与一个第二固定孔4331中以将第一转动件41与第二转动件43止转连接。将第二转动件43的第二装配面431固定设置于第二机械臂20上，以上完成了机器人臂部件100的安装。
使用时，驱动件31驱动柔轮33旋转，柔轮33带动第一机械臂10及钢轮35转动，钢轮35通过柔轮保护结构40带动第二机械臂20旋转。由于柔轮33与钢轮35具有齿数差，会使得第一机械臂10与第二机械臂20的转速不同，轴承37能够隔离第一机械臂10与第二机械臂20之间的转动。当第二机械臂20受到碰撞产生过大扭矩时，例如超过一个预设值，第二机械臂20带动第二转动件43相对第一转动件41转动而将固定件47折断，使第二转动件43能够通过多个滚动件45相对第一转动件41做自适应转动，进而中断第一机械臂10的动力传输，从而保护第一、钢轮33、35等元件不受损害。
本发明实施方式的机器人臂部件100所采用的柔轮保护结构40通过设置固定件47使得当第二机械臂20所承受的扭矩过大时，且固定件47由较硬脆的陶瓷材料制成，使得固定件刚性较强，而在受到过大扭矩时，由于其材料较脆，在弹性变形下折断，可以中断第二机械臂20与减速装置30的连接，从而使减速装置30不受损坏。该柔轮保护结构40仅包括第一、第二转动件41、43、多个滚动件45及四个固定件47，结构较为简单。因采用较少的连接元件，因而具有较高的刚性，且不会增大机器人臂部件100在整体结构上的体积。另外，由于设置了过线筒50，因而可增加减速装置30以及柔轮保护结构40的同轴度，减少机器人臂部件100的抖动。
可以理解，第一固定孔4191与第二固定孔4331的数量可以根据需要变化，固定件47的数量相应地变化，例如一个或多个。
可以理解，第一固定孔4191与第二固定孔4331的孔径可以根据需要变化，固定件47的直径相应地改变以使其在第二机械臂20受到预设的扭矩能够断裂。
可以理解，第一、第二转动件41、43及多个滚动件45可由交叉滚子轴承通过设置第一固定部419及第二固定部433制成。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种柔轮保护结构，其包括第一转动件及第二转动件，第一转动件与柔轮连接，其特征在于：所述柔轮保护结构还包括至少一个固定件，所述第二转动件套设于所述第一转动件上，所述至少一个固定件穿设于所述第一转动件与所述第二转动件上以使所述第一转动件与所述第二转动件止转连接，当所述第二转动件承受的扭矩超过一个预设值，所述至少一个固定件能够断裂以使所述第二转动件相对所述第一转动件转动。
2.如权利要求1所述的柔轮保护结构，其特征在于：所述固定件由陶瓷材料制成。
3.如权利要求1所述的柔轮保护结构，其特征在于：所述柔轮保护结构还包括多个滚动件，所述多个滚动件转动地设置于所述第一转动件与所述第二转动件之间。
4.如权利要求1所述的柔轮保护结构，其特征在于：所述第一、第二转动件均为圆环状，所述第一转动件绕其端面周缘形成有第一固定部，所述第二转动件绕其端面周缘形成有第二固定部，所述至少一个固定件穿设于所述第一固定部及所述第二固定部上使所述第一转动件与所述第二转动件固定连接。
5.如权利要求4所述的柔轮保护结构，其特征在于：所述第一固定部上开设有至少一个第一固定孔，所述第二固定部上对应开设有至少一个第二固定孔，所述至少一个第一固定孔与所述至少一个第二固定孔对应相通，所述至少一个固定件对应穿设于所述至少一个第一固定孔与所述至少一个第二固定孔中。
6.一种机器人臂部件，其包括通过柔轮相互转动连接的第一机械臂、第二机械臂，以及柔轮保护结构，所述柔轮保护结构包括第一转动件及与所述第二机械臂固定连接的第二转动件，所述第一转动件与柔轮连接，其特征在于：所述柔轮保护结构还包括至少一个固定件，所述第二转动件套设于所述第一转动件上，所述至少一个固定件穿设于所述第一转动件与所述第二转动件上以使所述第一转动件与所述第二转动件止转连接，当所述第二转动件承受的扭矩超过一个预设值，所述至少一个固定件能够断裂以使所述第二转动件相对所述第一转动件转动。
7.如权利要求6所述的柔轮保护结构，其特征在于：所述柔轮保护结构还包括多个滚动件，所述多个滚动件转动地设置于所述第一转动件与所述第二转动件之间。
8.如权利要求6所述的机器人臂部件，其特征在于：所述机器人臂部件还包括减速装置，所述减速装置包括柔轮、钢轮以及轴承，所述柔轮上设置有第一轮齿，所述钢轮上设置有与第一轮齿相啮合的第二轮齿，且所述第一轮齿和第二轮齿存在齿数差，所述轴承活动套设于所述柔轮上，所述柔轮固定于所述第一机械臂上并与所述轴承的外圈相固接，所述钢轮与所述第二机械臂固定连接并固定于所述轴承的内圈上。
9.如权利要求7所述的机器人臂部件，其特征在于：所述减速装置还包括驱动件，所述第一转动件转动地套设于所述驱动件上并固定于所述钢轮上。
10.如权利要求8所述的机器人臂部件，其特征在于：所述驱动件为波发生器，所述固定件由陶瓷材料制成。
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