CN1054329C - 机器人旋转关节制动器 - Google Patents

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Abstract

一种机器人旋转关节制动器，该制动器限定具有凸齿的轴的转角，并包括：第一轴瓦元件；与第一轴瓦元件形成一阶梯面的第二轴瓦元件；从第一轴瓦元件的内表面沿径向伸出的第一制动凸齿；从第二轴瓦元件的外圆柱面伸出的第二制动凸齿。轴的凸齿在旋转时沿阶梯面滑动，并与第一制动凸齿接触，从而转动制动器；第二制动凸齿与壳体上的凸齿接触，制止轴与制动器的转动。并可以保证至少360°的工作域且能避免制动器失效。

Description

机器人旋转关节制动器
本发明涉及一种用于限制机器人旋转关节转动范围的机器人旋转关节制动器，更具体地说，涉及一种用于机器人旋转关节的制动器，该旋转关节的转轴能够转动至少360°角。
图1所示的是工业机器人旋转关节的一般性结构。其中，减速器2和用以提供动力的电机1相连，并和可转动地安装于壳体3上的轴4相连接。另外，轴4由多个轴承5支承。
在轴4的圆柱面上沿其径向方向凸出有一旋转制动器6。在壳体3的内壁安装有一阻挡旋转制动器6的固定制动器7。旋转制动器6和固定制动器7是用于防止机器人偏离工作域的转动的制动装置。
上述旋转关节中，当电机1通过减速器2将转动力传递给轴4时，轴4开始转动。这时，轴4上所形成的旋转制动器6也随轴转动，然后根据预定的工作范围，该旋转制动器6在接触到固定制动器7后，就制止了轴的转动。
然而，图2所示的传统制动器6和制动器7分别有预定角度θ1和θ2。如图3所示，尽管旋转制动器6和固定制动器7的厚度已尽可能小了，但轴4的转角θs仍不超360°。这样，为了将轴4从位置A转到位置B，轴4要逆时针旋转，因而延长了工作时间，降低了工作效率。
如图4所示，为了解决上述问题，提出了一种可以保证至少360°工作域的制动器。
参见图4，轴20插入环形元件10中，并可旋转，该环形元件在相反方向上凸出有第一凸齿11和第二凸齿12。
轴20刚开始转动时，环形元件10不动，而当轴20上的旋转凸齿21和第一凸齿11接触时，该环形元件随轴转动。之后，当第二凸齿12接触到壳体(未示出)上的固定凸齿30时，轴20和环形元件10就不能再转动了。
上述制动器能够保证至少360°的转动范围。但是，内圆柱面10a和轴20的外圆柱面接触的环形元件10旋转时没有专门的定向装置。当环形元件10旋转时，在第一凸齿11和第二凸齿12上会产生离心力。这样，由于环形元件10向箭头A所示方向倾斜或有偏心，使得环形元件10紧紧地箍在了轴20的外圆柱面上，造成制动失效。
因此，本发明的目的就是提供一种用于机器人旋转关节的制动器，该制动器的结构能够保证机器人旋转关节具有至少360°的工作域，同时顺利实现制动。
为完成本发明的上述目的，这里提供了一种机器人旋转关节制动器，该制动器用以限定带有一凸齿的轴的转角，并包括：第一环形轴瓦元件；第二轴瓦元件，该元件内径小于所述第一轴瓦元件的内径，并与所述第一轴瓦元件的内表面固定连接，形成一个靠在所述第一轴瓦元件上的阶梯面，该元件由插入其中的轴可转动地支承着；第一制动凸齿，该凸齿从所述第一轴瓦元件的内表面沿其径向延伸出来；以及第二制动凸齿，该制动凸齿从所述第二轴瓦元件的外圆柱面伸出来，其中，所述轴上的凸齿在轴的旋转过程中沿着所述阶梯面滑动，并与所述第一制动凸齿接触，从而转动制动器，第二制动凸齿与固定在机器人旋转关节的壳体上的凸齿相接触后，制止轴及制动器的转动。
通过参照附图，详细描述本发明的最佳实施例，本发明的上述目的和优点将会更加清楚。
图1是带有传统制动器的机器人旋转关节的剖面图；
图2和图3是图1所示机器人旋转关节的制动器在工作时的剖面图；
图4是另一种传统制动器结构的透视图；
图5A和图5B是根据本发明的机器人旋转关节制动器的透视图；
图6A，图7A，图8A和图9A是根据本发明的机器人旋转关节制动器在工作时的前视图；
图6B，图7B，图8B和图9B是根据本发明的机器人旋转关节制动器在工作时的后视图；以及
图10是与图9B相似的本发明另一实施例的视图。
参见图5A和图5B，根据本发明的制动器100包括：第一环形轴瓦元件101和第二轴瓦元件102，所述第二轴瓦元件的直径小于所述第一轴瓦元件的直径，并与所述第一轴瓦元件101的内表面紧密相连，产生阶梯面102a，形成一个靠在所述第一轴瓦元件上的台阶。所述第一轴瓦元件101和第二轴瓦元件102能制成一个整体件。
在所述第一轴瓦元件101的里面有一个沿着径向伸出的，位于所述第二轴瓦元件102阶梯面102a上的第一制动凸齿103。
第二制动凸齿104突出于所述第二轴瓦元件102的外圆柱面上，以形成一个靠在所述第一轴瓦元件101上的台阶。
参照图6A到图9B，将描述根据本发明的机器人旋转关节的上述制动器的工作过程。这里，所述的同样元件具有同样的特征。
如图6A和图6B所示，轴200插进所述制动器100中，并假定：轴200上的旋转凸齿201的角度和固定在壳体(未示出)上的固定凸齿300的角度均为10度，所述第一制动凸齿103和第二制动凸齿104的角度均为60度。
如图7A和图7B所示，当轴200顺时针转过145度时，所述旋转凸齿201同所述第一制动凸齿103相接触，于是所述制动器100随所述轴200一起顺时针转动，正如图8A和图8B所示。根据本发明，所述旋转凸齿201与图5A所示的所述第一轴瓦元件101的内圆柱面和所述第二轴瓦元件102的的阶梯面102a都接触，而图5B所示的第二轴瓦元件102的外圆柱面102b与所述壳体上的所述固定凸齿300也相接触。这样，由所述旋转凸齿201和所述固定凸齿300支承的所述轴200就能够稳定地旋转。
然后，如图9A和图9B所示，当所述轴200顺时针转过290度时，由于所述第二制动凸齿104同所述壳体上的固定凸齿300相接触，该轴就不能继续转动。
相反，若轴200逆时针转动，其工作过程与上述相同。这样，由于所述轴可以旋转±290°，因此就可保证具有580°的工作域。
另外，见图5A，所述第二轴瓦元件102的阶梯面102a上攻有多个螺钉孔，参见图10，根据所需要的工作角度有选择地将螺钉400旋入其中一个螺钉孔，可以控制所述轴200的转角。
另外，见图5B，当需要控制所述第一轴瓦元件101的转角时，可以在其上面攻出多个螺钉孔106。
如上所述，根据本发明的机器人旋转关节制动器，可以保证该关节具有至少360°的工作域。
再就是，由于与轴接触的制动器由所述旋转凸齿和所述固定凸齿支承，所以在旋转过程中就可以防止该制动器轴向倾斜以及紧箍在轴上，从而避免制动失效。

Claims (5)

1、一种机器人旋转关节制动器，该制动器用于限定具有凸齿的轴的转角，并包括：
一个第一环形轴瓦元件；
一个第二轴瓦元件，该元件内径小于所述第一轴瓦元件的内径，该元件与所述第一轴瓦元件的内表面固定连接，形成一个靠在所述第一轴瓦元件上的阶梯面，并由插入其中的所述轴可转动地支承；
一个第一制动凸齿，该凸齿从所述第一轴瓦元件的内表面沿其径向伸出；和
一个第二制动凸齿，该凸齿从所述第二轴瓦元件的外表面沿其径向伸出，
其特征在于，所述轴上的凸齿在所述轴的旋转过程中沿着所述阶梯面滑动，并与所述第一制动凸齿接触，从而转动所述制动器，并且所述第二制动凸齿与固定在机器人旋转关节壳体上的凸齿接触，由此制止所述轴及所述制动器的转动。
2、根据权利要求1所述的机器人旋转关节制动器，其特征在于，在所述第二轴瓦元件的阶梯面上攻有多个螺钉孔，将一个螺钉有选择地旋入其中的一个螺钉孔，可以控制所述制动器的转角。
3、根据权利要求1所述的机器人旋转关节制动器，其特征在于，在所述第一轴瓦元件上攻有多个螺钉孔，以控制其转角。
4、根据权利要求1所述的机器人旋转关节制动器，其特征在于，所述第一轴瓦元件和第二轴瓦元件被制成一体。
5、根据权利要求1所述的机器人旋转关节制动器，其特征在于，所述轴上的凸齿在所述轴的旋转过程中沿着所述阶梯面滑动，并与所述第一轴瓦的内表面接触，而所述第二轴瓦的外表面与固定在机器人旋转关节壳体上的凸齿接触。
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