CN101480797B - 具有轴向过载保护功能的机器人手腕 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有轴向过载保护功能的机器人手腕，属于机器人技术领域。本发明由固定板、驱动齿轮、转轴、键、轴套、齿轮套、一号过载保护弹簧和二号过载保护弹簧组成。针对机器人进行某些操作的时，手部沿轴向存在一个较大的载荷力，本发明提供一种具有轴向过载保护功能的机器人手腕，在实现手腕正常回转及工作的前提下，当轴向载超过一定值后，相应零件动作，使冲击载荷不能传递到后续零部件上，从而实现对手腕的轴向过载保护。当过载消失后，手腕自动恢复初始状态，重新正常工作。本发明具有结构简单紧凑、质量轻、惯量小的特点，实用性强，适用于作业过程中存在轴向过载现象的机器人及其它设备。

Description

具有轴向过载保护功能的机器人手腕

(一)技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种具有轴向过载保护功能的机器人手腕。

(二)背景技术

机器人的手腕是连接机器人手部和机器人手部的部件，起着连接和支撑手部的的作用，一般情况下，机器人的手腕具有1到3个回转自由度。因为手腕安装在机器人手臂末端，故要求在实现功能的前提下，结构尽量紧凑，重量尽量轻。在机器人进行钻孔、锻压、击打等操作的时，将在手部轴向产生一个较大的载荷力，如果采用普通的手腕结构，冲击力将会传递到手臂上，极易造成手臂零部件造成破坏，或者要求零部件尺寸增大，驱动功率也增大，这些对机器人的控制是极其不利的。因此普通的手腕结构不适用于这种存在轴向较大载荷的机器人。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑、质量轻、惯量小的特点，在不影响转动的情况下，实现了对手腕的轴向过载保护功能，过载消失后，又能自动恢复初始状态并正常工作的具有轴向过载保护功能的机器人手腕。

本发明的目的是这样实现的：它包括固定板1，驱动齿轮2，转轴3，键4，轴套5，齿轮套6，一号过载保护弹簧7′和二号过载保护弹簧7″，键4装在转轴3和轴套5之间，轴套5固定在固定板1上，齿轮套6通过轴承等零件装在转轴3上，驱动齿轮2连接齿轮套6，一号过载保护弹簧7′和二号过载保护弹簧7″一端固定在轴套5上，另一端固定在转轴3上，固定板1用于连接机器人手臂，机器人操作工具直接连接在齿轮套6的前端，操作工具的电气连线、气管、油管等可以从转轴3的内孔中穿过。

本发明还有这样一些技术特征：

1、所述的齿轮套6的齿宽小于驱动齿轮2齿宽；

2、所述的带有驱动装置的机器人手爪连接在齿轮套6的前法兰上，手爪的电气连线、气管、油管等可以从转轴3的内孔中穿过，由手爪操作工件或工具；

3、所述的连接在齿轮套6上的机器人手爪不具有驱动装置，驱动装置安装在转轴3上，通过其它机构将动力传递给手爪进行操作。这样可以使机构的重心后移，降低对机器人手臂的转动惯量及动力要求。

针对机器人在进行某些操作时存在较大载荷力的问题，本发明提供了一种具有轴向过载保护功能的机器人手腕，它在实现手腕正常回转及工作的前提下，当轴向负载超过一定值后，手腕连接手部部分与机架直接产生较大轴向位移，脱离正常工作位置，以使过大的载荷力不能传递到后面的零部件上，从而实现对手腕的轴向过载保护。当过载消失后，手腕连接手部部分恢复到初始位置，又可以重新正常工作。

本发明的特点有：

1.采用一个被动直线自由度实现手腕的转动部分相对转轴可以沿轴线移动，从而使机器人可以离开轴向载荷作用点，实现过载保护。

2.采用弹簧实现手腕保持正常的工作状态，限定轴向过载力的大小，并在过载消失后自动将手腕恢复到初始状态。

3.通过两个不等宽的齿轮保证手腕在过载及不过载情况下转动传动链始终保持正常，从而保证手腕能顺利恢复初始状态，并重新正常工作。

本发明具有结构简单紧凑、质量轻、惯量小的特点，在不影响转动的情况下，实现了对手腕的轴向过载保护功能，过载消失后，又能自动恢复初始状态并正常工作，适用于作业过程中存在轴向过载现象的机器人及其它设备。

(四)附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的F-F剖面图。

(五)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的说明：

实施例1：

本实施方式包括固定板1，驱动齿轮2，转轴3，键4，轴套5，齿轮套6，一号过载保护弹簧7′和二号过载保护弹簧7″，固定板1用于连接机器人手臂，机器人操作工具直接连接在齿轮套6的前端，操作工具的电气连线、气管、油管等可以从转轴3的内孔中穿过。

结合图1-2，本实施例中键4装在转轴3和轴套5之间，从而使转轴3可相对轴套5沿轴向滑动，但不能转动，轴套5固定在固定板1上。齿轮套6通过轴承等零件装在转轴3上，相对转轴3可以转动，但不能移动。驱动齿轮2将电机或回转缸的回转运动传递给齿轮套6，实现手腕的回转运动，齿轮套6的齿宽小于驱动齿轮2齿宽，轴向载荷作用在轴套6的前法兰面8上，作用力为压力。一号过载保护弹簧7′和二号过载保护弹簧7″一端固定在轴套5上，另一端固定在转轴3上。无载荷情况下，在一号过载保护弹簧7′和二号过载保护弹簧7″的拉力作用下，在键4的导向下，转轴3压紧在轴套5的后端面上，一号过载保护弹簧7′和二号过载保护弹簧7″对转轴3保持一定的拉力。工作时如果轴向载荷在一定范围内，即不超出一号过载保护弹簧7′和二号过载保护弹簧7″对转轴3的拉力，转轴3依然压紧在轴套5的后端面上，驱动齿轮2带动齿轮套6转动，实现手腕的回转运动。当轴向载荷超过一号过载保护弹簧7′和二号过载保护弹簧7″对转轴3的拉力时，轴向载荷的作用力使一号过载保护弹簧7′和二号过载保护弹簧7″伸长，使转轴3带动齿轮套6在键4的导向下相对轴套5向后移动，由于操作对象位置固定，齿轮套6将远离轴向载荷作用点，从而使载荷减小，使过大的轴向载荷不能传递到固定板1、轴套5及后续的零部件上，从而实现轴向过载保护。同时，齿轮套6的齿宽小于驱动齿轮2齿宽，虽然轴套3位置前移，二者依然能够保持正常啮合。当过大的轴向载荷消失后，一号过载保护弹簧7′和二号过载保护弹簧7″对转轴3的拉力又使转轴3及齿轮套6向前沿轴向运动，压紧在轴套5上，自动恢复初始状态，可以进行正常操作。

实施例2：

本实施方式与实施方式一不同之处在于是带有驱动装置的机器人手爪连接在齿轮套6的前法兰上，手爪的电气连线、气管、油管等可以从转轴3的内孔中穿过，由手爪操作工件或工具。

实施例3：

本实施方式与实施方式二不同之处在于连接在齿轮套6上的机器人手爪不具有驱动装置，驱动装置安装在转轴3上，通过其它机构将动力传递给手爪进行操作。这样可以使机构的重心后移，降低对机器人手臂的转动惯量及动力要求。

Claims (3)

1.一种具有轴向过载保护功能的机器人手腕，它包括固定板、驱动齿轮、转轴、键、轴套和齿轮套，其特征在于它还包括一号过载保护弹簧和二号过载保护弹簧，键装在转轴和轴套之间，轴套固定在固定板上，齿轮套通过轴承装在转轴上，驱动齿轮连接齿轮套，一号过载保护弹簧和二号过载保护弹簧一端固定在轴套上，另一端固定在转轴上，固定板连接机器人手臂，机器人操作工具直接连接在齿轮套的前端，机器人操作工具的电气连线、气管、油管从转轴的内孔中穿过。

2.根据权利要求1所述的具有轴向过载保护功能的机器人手腕，其特征在于所述的齿轮套的齿宽小于驱动齿轮齿宽。

3.根据权利要求1所述的具有轴向过载保护功能的机器人手腕，其特征在于所述的齿轮套的前端设置有法兰，法兰上连接带有驱动装置的机器人手爪，手爪的电气连线、气管、油管从转轴的内孔中穿过，由手爪连接机器人操作工具。

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