CN101403417B - 用于机器人关节的电机轴连接的锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于机器人关节电机轴连接的锁紧装置，套接在电机轴外部，包括主体，主体内部设有与电机轴相配的内孔，内孔沿其孔壁周长约四分之一段为平面段；主体外部依次设有锥段和螺纹段，主体外壁沿锥段长度方向设有与主体轴线平行、并向主体径向延伸且贯通内孔的缝隙，缝隙的末端设有用于保证定位精度和导向的圆弧，缝隙至少为两条并且均布。本发明具有安装拆卸方便，电机旋转过程不易松动，能够传递大扭矩和力，并且保证电机轴安装精度的优点，适用于机器人关节和传动部分设计。特别适用于承受较大载荷而键槽加工不便、安装不便，顶丝固定易松的地方。另外对于电机轴半径尺寸较小的情况，同样适用。

Description

用于机器人关节的电机轴连接的锁紧装置

技术领域

本发明涉及连接件，特别涉及一种用于机器人关节的电机轴连接的锁紧装置，适用于机器人关节设计。

背景技术

仿人机器人机构设计是机器人设计中的一个关键内容，在机器人开发中占据重要的地位，是仿人机器人其它设计的基础。仿人机器人机构设计经过了长期的发展进化，本田公司的双足机器人开发历史基本代表了双足仿人机器人机构设计的一个发展历程。从本田公司的E0到ASIMO，双足仿人机器人机构设计逐渐趋于成熟。近年来，在仿人机器人机构设计方面出现了一些新的思想，日本、韩国、德国都在设计新的机器人结构。仿人机器人由于机构的紧凑性，传递功率大及尺寸要求严，一体化关节设计在机构设计中至关重要。一体化关节目前主流采用电机驱动、谐波发生器减速增矩，因此电机和谐波发生器的连接是一体化关节设计中的一个重点。目前传统的电机和减速器连接多采用键或顶丝的连接方式。在仿人机器人机构设计中，部分关节也是采用键或顶丝的连接。然而对于一些电机尺寸较小，电机需要与谐波发生器直接相连的关节，采用键连接或顶丝连接的方式就不能满足要求了。

原因在于：

键连接是电机轴和减速器等下一级传动常用的连接方式，用于连接轴和轴上零件，进行周向固定以传递转矩，如齿轮、带轮、联轴器与轴的连接。键连接是靠键的侧面传递转矩，只对轴上零件作周向固定，不能承受轴向力，如果要轴向固定，则需要附加紧定螺钉或定位环等定位零件，因此键连接拆卸不方便。而在一体化程度较高的仿人机器人一体化关节中，电机轴和谐波发生器直接相连，安装和拆卸都极不方便，容易损坏谐波发生器。尤其是直径较小的电机轴，加工键槽不方便，而且从电机轴强度和刚度考虑键连接都不是最优的选择。

顶丝又叫紧定螺钉，用以固定两个零件的相对位置，可传递不大的力和力矩。顶丝拧紧挤压轴以可达到固定轴外零件的目的，通常垂直的两个顶丝一起使用来达到固定目的。顶丝在电机轴旋转过程中容易松动；尤其对于电机轴半径尺寸较小的情况，采用顶丝接触面积不大，传递力和力矩不大，并且在仿人机器人一体化关节中安装和拆卸都不太方便。

综上所述，针对键连接在仿人机器人一体化关节中存在安装拆卸不方便，电机轴加工检测不适合的缺陷；顶丝连接存在安装拆卸不方便，易松动，传递扭矩小的缺陷。故需要研制出一种安装拆卸方便，旋转过程电机不易松动，能够传递大扭矩和力，并且保证电机轴安装精度的连接件。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种用于机器人关节的电机轴连接的锁紧装置，适用于仿人机器人一体化关节设计，具有安装拆卸方便，旋转过程电机不易松动，能够传递大扭矩和力，并且保证电机轴安装精度的优点。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：一种用于机器人关节电机轴连接的锁紧装置，套接在电机轴外部，包括主体，主体内部设有与电机轴相配的内孔，内孔沿其孔壁周长约四分之一段为平面段；主体外部依次设有锥段和螺纹段，主体外壁沿锥段长度方向设有与主体轴线相平行、并向主体径向延伸且贯通内孔的缝隙，缝隙的末端设有用于保证电机轴定位精度和导向的圆弧，缝隙至少为两条并且均布。其中，内孔中的平面段用于防止电机轴松动打滑，主体外部的螺纹段用于连接外部件，锥段及其缝隙用于抱死电机轴，缝隙末端的圆弧用来保证电机轴的定位精度及导向。因此，本发明具有安装拆卸方便，旋转过程电机不易松动，能够传递大扭矩和力，并且保证电机轴安装精度的优点，适用于机器人关节设计。特别适用于承受较大载荷而键槽加工不便，安装不便，顶丝固定易松的地方。另外对于电机轴半径尺寸较小的情况，同样适用。

所述缝隙的宽度为0.5-1.0mm，最佳宽度值为0.5mm。

所述锥段的锥度为1：10-1：20，最佳锥度值为1：16。

所述缝隙为四条并沿所述主体轴线均布。

本发明的有益效果是：

1)本发明相比现有技术的键连接，具有安装拆卸方便的优点，无需在电机轴上加工键槽，不存在电机轴加工检测不适合的缺陷，也不存在破坏电机轴的整体强度和刚度的问题；

2)本发明相比现有技术的顶丝连接，存在安装拆卸方便，电机旋转过程不易松动，传递扭矩大的优点。

本发明具有安装拆卸方便，电机旋转过程不易松动，能够传递大扭矩和力，并且保证电机轴安装精度等优点，适用于机器人关节。特别适用于承受较大载荷而键槽加工不便、安装不便，顶丝固定易松的地方。另外对于电机轴半径尺寸较小的情况，同样适用。

附图说明

图1是本发明所述用于机器人关节的电机轴连接的锁紧装置的主视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图2的俯视图；

图4是图1的立体图；

图5是本发明的使用状态图。

图中：1内孔、2缝隙、3平面段、4螺纹段、5锥段、6圆弧、10锁紧装置、20电机轴套、30电机、40谐波发生器、50螺母。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

如图1-5所示的一种用于机器人关节的电机轴连接的锁紧装置10，套接在电机轴外部，实现对电机轴的固定及扭的传递。所述锁紧装置10，包括柱形的主体，主体内设有与电机轴相配的内孔1，内孔1沿其孔壁周长约四分之一段为平面段3，平面段3用于防止所述电机轴松动打滑。主体外部依次设有上大下小的锥段5和螺纹段4。所述锥段5的锥度为1：10-1：20，最佳锥度为1：16。主体外壁沿锥段5长度方向设有与主体轴线平行、并向主体径向延伸且贯通内孔1的缝隙2，缝隙2的末端设有用于保证电机轴定位精度和导向的圆弧6。所述缝隙2的尺寸根据主体的不同材料的弹性变形的不同而改变，所述缝隙2的宽度一般为0.5-1.0mm，最佳宽度为0.5mm。所述缝隙2至少为两条并且均布，本实施例中所述缝隙2为四条并沿所述主体轴线均布。其中，主体外部的螺纹段4用于连接外部件，锥段5及其缝隙2用来抱死电机轴。

本发明的工作原理：如图5所示，电机轴套20及锁紧装置10顺次套接在电机30的电机轴上，谐波发生器40套接在锁紧装置10的锥段外部，锁紧装置10螺纹段与螺母50连接。螺母50拧紧，螺母50把锁紧装置10往前拉，锥段部分由于受到外部零件压力产生变形，使锁紧装置10的缝隙缩小，从而把电机轴抱死，内孔的平面段有效防止电机轴松动打滑，缝隙的圆弧保证了电机轴的安装精度。

由于锁紧装置10结构简单，只有锁紧装置10自身一个零件需要加工，与之配套的螺母50可以直接购买得到，锁紧装置10可以进行批量化生产。另外，锁紧装置使得电机轴和谐波发生器的连接安装拆卸方便，防止电机轴发生松动，可以传递大扭矩和力，保证电机轴的安装精度。因此本发明适用于机器人关节设计中，尤其是电机轴直径较小的连接处更加适用。特别适用于承受较大载荷而键槽加工不便，安装不便，顶丝固定易松的地方。另外对于电机轴半径尺寸较小的情况，同样适用。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于机器人关节的电机轴连接的锁紧装置，套接在电机轴外部，包括主体，主体内部设有与电机轴相配的内孔，主体外部依次设有锥段和螺纹段，主体外壁沿锥段长度方向设有与主体轴线相平行、并向主体径向延伸且贯通内孔的缝隙，缝隙至少为两条并且均布，其特征在于：所述内孔沿其孔壁周长约四分之一段为平面段；所述缝隙的末端设有用于保证电机轴定位精度和导向的圆弧。

2.根据权利要求1所述的锁紧装置，其特征在于：所述缝隙的宽度为0.5-1.0mm。

3.根据权利要求2所述的锁紧装置，其特征在于：所述缝隙宽度为0.5mm。

4.根据权利要求1所述的锁紧装置，其特征在于：所述锥段的锥度为1∶10-1∶20。

5.根据权利要求4所述的锁紧装置，其特征在于：所述锥段的锥度为1∶16。

6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的锁紧装置，其特征在于：所述缝隙为四条并沿所述主体轴线均布。

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