CN104385301A - 零间隙双传动链关节 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人用传动机构，特别是一种零间隙双传动链关节。示教传动链中的内摩擦盘的内锥端与内爪的外锥端相接触，内摩擦盘的另一端与芯轴连接，芯轴与伺服电机连接，芯轴上谐波减速器的输入端，谐波减速器的输出端与工作传动链中的外摩擦盘的尾端相连接，外摩擦盘的首端呈外锥套结构，外锥套结构与外爪的内锥面锥度相等；外爪的内壁与内爪连接；外爪的末端呈喇叭口状结构，外爪的首端与输出法兰连接；外爪末端外套装有切换装置中的弹性压环，弹性压环的另一端套装在输出法兰的输入端上，弹性压环的两端分别装有调节螺丝和压紧螺丝。示教传动链中，谐波减速器被脱开，大大减小了反向拖拽力；通过弹性压环进行转矩传递，避免了传动间隙。

Description

零间隙双传动链关节

技术领域

本发明涉及一种机器人用传动机构，特别是一种零间隙双传动链关节。

背景技术

手把手示教方式是由操作者握住机器人机械臂末端，采用人工牵引进行示教。其示教方便、操作简单且适用于多样化产品的生产，当有新产品更新时，可以迅速的进行示教，示教后，机器人按照其采集的路径以及速度进行工作。其示教过程不需要程序员，只需要一名熟练的操作工就可以进行示教。但一直以来，由于关节机构中减速装置的减速比很大，致使反向拖拽力很大，严重阻碍了其操作的灵活性，制约了手把手示教方式的应用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种反向拖拽力小且无传动间隙的示教机器人用零间隙双传动链关节。

本发明采用如下技术方案：

一种零间隙双传动链关节，包括伺服电机，芯轴，示教传动链，工作传动链，切换装置，芯轴与伺服电机连接，芯轴上装有谐波减速器的输入端，示教传动链中的内摩擦盘的内锥端与内爪的外锥端相接触，内摩擦盘的另一端与芯轴连接，谐波减速器的输出端与工作传动链中的外摩擦盘的尾端相连接，外摩擦盘的首端呈外锥套结构，该外锥套结构与外爪的内锥面锥度相等；外爪的内壁与内爪连接；外爪由数个独立的单元体构成，每个单元体上分别设置有与外摩擦盘的首端锥度相等的斜面结构，外爪的末端呈喇叭口状结构，外爪的首端与输出法兰连接；外爪末端外套装有切换装置中的弹性压环，该弹性压环的另一端套装在输出法兰的输入端上，弹性压环的两端分别装有调节螺丝和压紧螺丝。

采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，示教传动链中，谐波减速器被脱开，将运动直接传递给伺服电机编码器进行数据采集，从而大大减小了反向拖拽力，使手把手示教型机器人在示教过程中轻便、灵活、顺畅；本发明的弹性压环结构，利用摩擦力进行转矩传递形式，从根本上避免了传动间隙。

本发明的优选方案是：

外爪呈弧形过滤面的内壁与内爪的尾端相连接。

内爪由数个独立的单元体构成，每个单元体上分别设置有与内摩擦盘的内锥端锥度相等的斜面结构，上述斜面结构构成一个整体的外锥端结构；内爪独立单元体的个数与外爪的独立单元体的个数相等。

芯轴与伺服电机的输出端同轴连接。

所述伺服电机、芯轴、内摩擦盘、内爪、外爪以及输出法兰同轴设置。

弹性压环由两个相同结构的半圆环构成，在弹性压环的外圆周上开有沿轴线方向的环形槽。

谐波减速器的输入端是谐波轮，谐波轮套装有谐波减速器的输出端：柔轮。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是工作位置一。

图3是工作位置二。

图4是工作位置三。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详述本发明：

一种零间隙双传动链关节，参见附图1至附图4，图中：伺服电机1、芯轴2、内摩擦盘3、内爪4、谐波轮5、柔轮6、谐波减速器7、外摩擦盘8、外爪9、调节螺丝10、弹性压环11、压紧螺丝12、输出法兰13、壳体14、定位盘15、第一轴承16、第二轴承17、中间连接支架18、第三轴承19、环形槽20。

本实施例中，示教传动链由芯轴2、内摩擦盘3、内爪4及外爪9等组成；工作传动链由芯轴2、谐波减速器7、外摩擦盘8及外爪9等组成。切换装置由弹性压环11、压紧螺丝12及调节螺丝10组成。

示教传动链中的内摩擦盘3的内锥端与内爪4的外锥端相接触，内摩擦盘3的另一端通过键以及螺钉与芯轴2连接，芯轴2与伺服电机1的输出轴连接，芯轴2上套装有谐波轮5，谐波轮5上套装有柔轮6，柔轮6的一端与工作传动链总成中的外摩擦盘8的尾端相连接，外摩擦盘8的首端呈外锥套结构，该外锥套结构与外爪9的内锥面锥度相等；外爪9的内壁与内爪4连接。

伺服电机1输出轴同轴固接的芯轴2同时与谐波减速器7的输入构件——谐波轮5同轴固接，外摩擦盘8与谐波减速器7的输出构件——柔轮6同轴固接。

外爪9由六个独立的单元体构成，每个单元体上分别设置有与外摩擦盘8的首端锥度相等的斜面结构，这些斜面结构围成一个整体的呈喇叭口状的内锥面结构，构成外爪9的末端。

外爪9的首端通过第一轴承16与输出法兰13连接，外爪9末端外套装有切换装置中的弹性压环11的一端，弹性压环11的另一端套装在输出法兰13的输入端上，弹性压环11的两端分别装有调节螺丝10和压紧螺丝12。压紧螺丝12的压紧力足以将弹性压环13的另一端固接于输出法兰13的输入端上。

外爪9的首端呈弧形过渡面的内壁与内爪4的尾端相连接。内爪4由数个独立的单元体构成，每个单元体上分别设置有与内摩擦盘3的内锥端锥度相等的斜面结构，这些斜面结构围成一个整体的外锥结构，内爪4独立单元体的个数与外爪9的独立单元体的个数相等。

芯轴2与伺服电机1的输出端同轴连接；外摩擦盘8的首端、内摩擦盘3、外爪9、内爪4和弹性压环11分别置于筒体内。

输出法兰13通过第一轴承16以及定位盘15装在壳体14上。

芯轴2的通过第二轴承17与外摩擦盘8连接；外摩擦盘8通过第三轴承19与中间连接支架18连接。

伺服电机1、芯轴2、内摩擦盘3、内爪4、外摩擦盘8、外爪9以及输出法兰13同轴设置。

弹性压环11由两个相同结构的半圆环构成，弹性压环11的一端通过调节螺丝10使压在外爪9的外锥面上，弹性压环11的另一端通过压紧螺丝12抱紧在输出法兰13上，通过调节螺丝10可实现弹性压环11的张开与闭合，进而促使被扣在弹性压环11内部的外爪9对外摩擦盘8松开与抱紧。

在弹性压环11的外圆周上开有沿轴线方向的环形槽20。

本实施例中的伺服电机1和输出法兰13分别为关节的输入和输出部件，示教传动链和工作传动链分别在伺服电机1和输出法兰13之间传递运动，可以相互切换；切换装置用于示教传动链和工作传动链间的切换操作。

示教时，在切换装置作用下内爪4和内摩擦片3的两锥面相互挤压贴合，通过摩擦传递运动；工作时，在切换装置作用下内爪4和内摩擦片3的两个锥面间存在间隙而相互脱离。

示教时，在切换装置作用下外摩擦片8和外爪9的两锥面间存在间隙而相互脱离；工作时，在切换装置作用下两锥面相互挤压贴合，通过摩擦传递运动。

在弹性压环11上的调节螺丝10完全松开时，内摩擦盘3的内锥面与内爪4外锥面靠外爪9弹性相互挤压贴合，相互间的摩擦转矩大于伺服电机1的空载转矩，同时，外摩擦盘8的外锥面与外爪9的内锥面间存在间隙而相互脱离；在弹性压环11的调节螺丝10完全拧紧时，内摩擦盘3的内锥面与内爪4外锥面靠外爪9弹性相互脱离；同时，外摩擦盘8的外锥面与外爪9内锥面间挤压贴合，相互间的摩擦转矩大于关节负载转矩。

使用时，将本发明机构作为关节机构安装于机器人上，当机器人需要示教时，调节弹性压环11上的调节螺丝10，使弹性压环11的两个半环向外张，则外爪9的六个独立单元体向外张开，外爪9与外摩擦盘8之间离开一定间隙△P；同时，与外爪9的六个独立单元体固定连接的内爪4的六个独立单元体在外爪9的弹性力作用下，涨紧在内摩擦盘3的内锥面上（如图2所示）。

在对机器人进行手把手示教时，输出法兰13作为主动件，将运动传递给外爪9，再由与外爪9固定连接的内爪4，在摩擦力的作用下，传递给内摩擦盘3，由内摩擦盘3通过芯轴2传递给伺服电机1，由伺服电机1的编码器采集数据，构成了示教传动链，传动链通过外爪9与外摩擦盘8分离，将谐波减速器7的输出端——柔轮6脱开，从而达到了省力的目的。

当机器人进行工作时，调节弹性压环11上的调节螺丝10，使弹性压环11的两个半环向内闭合，进而促使外爪9的六个独立单元体向内压，当外爪9刚接触外摩擦盘8时，如图3中的A点，内爪4还未完全脱开内摩擦盘3，如图3中的B点，这样的好处在于避免了由于切换动作带来的误差，继续通过调节螺丝10，使弹性压环11再将外爪9压下一定距离后，外爪9的六个独立单元体紧紧压在外摩擦盘8的锥面上，此时，内爪4的六个独立单元体与内摩擦盘3的内锥面完全脱开，离开了一定间隙△Q，如图4所示。

内爪4还未完全脱开内摩擦盘3，这样的好处在于避免了由于切换动作带来的误差，继续通过调节螺丝10，使弹性压环11再将外爪9压下一定距离后，外爪9的六个独立单元体均匀分布紧紧压在外摩擦盘8的锥面上；此时，内爪4的六个独立单元体与内摩擦盘3的内锥面完全脱开，离开了一定间隙。机器人工作时，伺服电机1为主动件，将运动传递给芯轴2，由芯轴2传递给谐波减速器7，谐波减速器7的输出端——柔轮6将运动传递给外摩擦盘8，在摩擦力的作用下，将运动又传递给外爪9，通过外爪9将运动输出给输出法兰13，从而构成了机器人工作传动链。

本发明有益效果：

1.本发明采用具有示教和工作两条传动链的结构，通过切换装置实现两条传动链切换；示教传动链中，谐波减速器装置被脱开，将运动直接传递给伺服电机编码器进行数据采集，从而大大减小了反向拖拽力，使手把手示教型机器人在示教过程中轻便、灵活、顺畅。

本发明中的示教传动链、工作传动链以及切换装置为同轴布置，这样可以使关节占用空间小，且减轻了重量。

本发明利用弹性压环结构，利用摩擦力进行转矩传递形式，从根本上避免了传动间隙。

本发明在切换过程中，是逐渐过渡的，不会由于切换过程而产生动作误差，从而保证了示教精度。

本发明利用伺服电机的编码器进行数据采集，不需附加检测装置，从而减少了安装空间和重量，降低了成本。

本发明采用输入轴与输出轴为同轴结构形式的谐波减速器，从而使关节结构简单紧凑、占用空间小。

Claims (6)

1.一种零间隙双传动链关节，包括伺服电机，芯轴，示教传动链，工作传动链，切换装置，芯轴与伺服电机连接，芯轴上装有谐波减速器的输入端，其特征在于：示教传动链中的内摩擦盘的内锥端与内爪的外锥端相接触，内摩擦盘的另一端与芯轴连接，谐波减速器的输出端与工作传动链中的外摩擦盘的尾端相连接，外摩擦盘的首端呈外锥套结构，该外锥套结构与外爪的内锥面锥度相等；外爪的内壁与内爪连接；外爪由数个独立的单元体构成，每个单元体上分别设置有与外摩擦盘的首端锥度相等的斜面结构，外爪的末端呈喇叭口状结构，外爪的首端与输出法兰连接；外爪末端外套装有切换装置中的弹性压环，该弹性压环的另一端套装在输出法兰的输入端上，弹性压环的两端分别装有调节螺丝和压紧螺丝。

2.根据权利要求1所述的零间隙双传动链关节，其特征在于：外爪呈弧形过滤面的内壁与内爪的尾端相连接。

3.根据权利要求1所述的零间隙双传动链关节，其特征在于：内爪由数个独立的单元体构成，每个单元体上分别设置有与内摩擦盘的内锥端锥度相等的斜面结构，上述斜面结构构成一个整体的外锥端结构；内爪独立单元体的个数与外爪的独立单元体的个数相等。

4.根据权利要求1所述的零间隙双传动链关节，其特征在于： 芯轴与伺服电机的输出端同轴连接。

5.根据权利要求1所述的零间隙双传动链关节，其特征在于：所述伺服电机、芯轴、内摩擦盘、内爪、外爪以及输出法兰同轴设置。

6.根据权利要求1所述的零间隙双传动链关节，其特征在于：弹性压环由两个相同结构的半圆环构成，在弹性压环的外圆周上开有沿轴线方向的环形槽。