CN106272541B - 使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节，涉及机械臂技术领域。所述使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节包括法兰轴承、上臂、小臂和传感器，其中：上臂和小臂均设置有铰接孔，上臂上设置有限制小臂转动角度的限位结构；法兰轴承包括中空的方座和圆环状的轴套，法兰轴承的方座与上臂的一端固定连接，法兰轴承的轴套与小臂固定连接，法兰轴承与小臂之间设置有圆环形摩擦片；传感器包括基部和位于所述基部上的转动轴，转动轴自上臂的铰接孔穿入，依次穿过上臂、法兰轴承、摩擦片和小臂，从小臂的铰接孔伸出，传感器的基部固定于上臂上，传感器的转动轴固定在法兰轴承的轴套上。本发明使模拟机械臂的关节连接更加平稳可靠。

Description

使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，特别是指一种使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节。

背景技术

工业机械臂的控制方式通常有编程控制、遥控控制和模拟控制，其中，编程控制是将事先编好的程序代码上传到机械臂的控制板上，机械臂按照程序指令做相应动作，这种控制方式通常用在生产线上，每台机械臂做重复、固定的工作；遥控控制是使用遥控器、无线手柄等对机械臂进行控制，依据通信协议，事先定义各按键、摇杆的功能，通过WiFi、红外等通信方式控制。

模拟控制是根据真实的机械臂，按一定比例制作模拟机械臂，作业人员用手操作模拟机械臂。模拟机械臂的每个转动副安装一个传感器，传感器采集每个关节的转角传输至工作机械臂的控制板，控制板根据传感器值的变化量控制对应步进电机转动相应的角度。这种控制方式适合有一定精度要求的远程操作，例如输电线路巡线机器人的清障作业，排爆机器人的远程控制等。现有的模拟机械臂的关节通常采用简单的铰接，关节通常不能施加预紧力，这种结构导致以下问题：当模拟机械臂操纵工作机械臂到达某一位置后，若手松开模拟机械臂，模拟机械臂由于重力作用通常无法保持原来的姿态，造成工作机械臂无规则动作。另外，在机械臂关节连接中，存在连接不够平稳的缺点。

发明内容

本发明提供一种使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节，能够使模拟机械臂的关节连接更加平稳可靠。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节，包括法兰轴承、上臂、小臂和测量旋转角度的传感器，其中：

所述上臂和小臂均设置有铰接孔，所述上臂上设置有限制所述小臂转动角度的限位结构；

所述法兰轴承包括中空的方座和设置在所述方座上圆环状的轴套，所述法兰轴承的方座与所述上臂的一端固定连接，所述法兰轴承的轴套穿过所述小臂的铰接孔与所述小臂固定连接，所述法兰轴承与所述小臂之间设置有圆环形摩擦片；

所述传感器包括基部和位于所述基部上的转动轴，所述转动轴自所述上臂的铰接孔穿入，依次穿过所述上臂、法兰轴承、摩擦片和小臂，从所述小臂的铰接孔伸出，所述传感器的基部固定于所述上臂上，所述传感器的转动轴固定在所述法兰轴承的轴套上。

进一步的，所述传感器为电位器或旋转编码器，所述限位结构为圆柱形限位杆。

进一步的，所述法兰轴承的方座面向轴套的一侧和所述小臂与法兰轴承连接的一侧均设置有用于放置所述摩擦片的凹槽。

进一步的，所述传感器依靠卡套固定在所述上臂的底面，所述卡套的两侧有孔，通过螺丝将传感器固定在所述上臂上。

进一步的，所述传感器的基部与所述上臂接触的面上设置有圆柱突起，所述上臂上设置有与所述圆柱突起相适应的卡槽。

进一步的，所述小臂的铰接孔处设置有套筒，所述法兰轴承的轴套穿设在所述套筒中，所述套筒的侧壁上设置有槽状孔，所述槽状孔内设置有带防滑垫圈的固定螺钉。

进一步的，所述法兰轴承的轴套上设置有孔，该孔内设置有用于固定所述传感器的转动轴的顶丝。

本发明具有以下有益效果：

与现有技术相比，本发明的使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节，在机械臂连接中，采用法兰轴承，提高了机械臂转动的平稳可靠性；在法兰轴承和小臂之间设置了摩擦片，使模拟机械臂能保持特定的姿态；上臂和小臂之间设置有限位结构，防止人手的误操作导致机械臂做出不可预测的动作；上臂和法兰轴承默认不动，小臂相对于上臂和法兰轴承转动时，传感器的转动轴随小臂转动，这样传感器获得小臂的转角，将转角传递给工作机械臂的相关控制系统。本发明使模拟机械臂的关节连接更加平稳可靠。

附图说明

图1为本发明的使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节的整体结构图；

图2为本发明的使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节的整体结构爆炸图；

图3为本发明的使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节的传感器和法兰轴承的连接爆炸图；

图4为本发明的使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节的上臂、法兰轴承和小臂的连接示意图；

图5为本发明的使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节的传感器转动轴和法兰轴承的连接示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供了一种使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节，如图1-5所示，包括法兰轴承1、上臂2、小臂3和测量旋转角度的传感器4，其中：

上臂2和小臂3均设置有铰接孔，上臂2上设置有限制小臂3转动角度的限位结构；

法兰轴承1包括中空的方座5和设置在方座上圆环状的轴套6，法兰轴承1的方座5与上臂2的一端固定连接，法兰轴承1的轴套6穿过小臂3的铰接孔与小臂3固定连接，法兰轴承1与小臂3之间设置有圆环形摩擦片6；

传感器4包括基部7和位于基部上的转动轴8，转动轴8自上臂2的铰接孔穿入，依次穿过上臂2、法兰轴承1、摩擦片6和小臂3，从小臂3的铰接孔伸出，传感器4的基部7固定于上臂2上，传感器4的转动轴8固定在法兰轴承1的轴套6上。

与现有技术相比，本发明的使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节，在机械臂连接中，采用法兰轴承，提高了机械臂转动的平稳可靠性；在法兰轴承和小臂之间设置了摩擦片，使模拟机械臂能保持特定的姿态；上臂和小臂之间设置有限位结构，防止人手的误操作导致机械臂做出不可预测的动作；上臂和法兰轴承默认不动，小臂相对于上臂和法兰轴承转动时，传感器的转动轴随小臂转动，这样传感器获得小臂的转角，将转角传递给工作机械臂的相关控制系统。本发明使模拟机械臂的关节连接更加平稳可靠。

优选的，传感器为电位器或旋转编码器，电位器的转角范围为0～300°，旋转编码器可连续旋转0～360°，限位结构为圆柱形限位杆9，小臂3相对于上臂2的转角可限定在转角范围内的任意角度。以防小臂相对于上臂的转角范围过大，对传感器造成破坏。

进一步的，法兰轴承1的方座5面向轴套6的一侧和小臂3与法兰轴承1连接的一侧均设置有用于放置摩擦片6的凹槽10。设置的凹槽防止摩擦片脱落，在摩擦片的作用下，呈现一定姿态的模拟机械臂在松开手之后能保持这种姿态，而不会因为重力作用导致各关节产生滑动。

为了提高本发明的稳定性，传感器4依靠卡套11固定在上臂2的底面，卡套11为U型，卡套11的两侧有孔，通过螺丝将传感器4固定在上臂2上。这样传感器转动轴转动时，保证传感器主体固定不动。

本发明中，传感器4的基部7与上臂2接触的面上设置有圆柱突起12，上臂2上设置有与圆柱突起12相适应的卡槽13。二者嵌套后，传感器的主体便不会相对上臂滑动。

作为本发明的一种改进，小臂3的铰接孔处设置有套筒14，法兰轴承1的轴套6穿设在套筒14中，套筒14的侧壁上设置有槽状孔，槽状孔内设置有带防滑垫圈16的固定螺钉15。固定螺钉15防止轴套6相对于套筒14滑动，以维持特定的压力。

另外，法兰轴承1的轴套6上设置有孔，该孔内设置有用于固定传感器4的转动轴8的顶丝17。这样传感器的转动轴与法兰轴承便能同步转动。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节，其特征在于，包括法兰轴承、上臂、小臂和测量旋转角度的传感器，其中：

所述上臂和小臂均设置有铰接孔，所述上臂上设置有限制所述小臂转动角度的限位结构；

所述法兰轴承包括中空的方座和设置在所述方座上圆环状的轴套，所述法兰轴承的方座与所述上臂的一端固定连接，所述法兰轴承的轴套穿过所述小臂的铰接孔与所述小臂固定连接，所述法兰轴承与所述小臂之间设置有圆环形摩擦片；

所述传感器包括基部和位于所述基部上的转动轴，所述转动轴自所述上臂的铰接孔穿入，依次穿过所述上臂、法兰轴承、摩擦片和小臂，从所述小臂的铰接孔伸出，所述传感器的基部固定于所述上臂上，所述传感器的转动轴固定在所述法兰轴承的轴套上；

所述法兰轴承的方座面向轴套的一侧和所述小臂与法兰轴承连接的一侧均设置有用于放置所述摩擦片的凹槽。

2.根据权利要求1所述的使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节，其特征在于，所述传感器依靠卡套固定在所述上臂的底面，所述卡套的两侧有孔，通过螺丝将传感器固定在所述上臂上。

3.根据权利要求1所述的使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节，其特征在于，所述传感器的基部与所述上臂接触的面上设置有圆柱突起，所述上臂上设置有与所述圆柱突起相适应的卡槽。

4.根据权利要求3所述的使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节，其特征在于，所述传感器为电位器或旋转编码器，所述限位结构为圆柱形限位杆。

5.根据权利要求4所述的使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节，其特征在于，所述小臂的铰接孔设置有套筒，所述法兰轴承的轴套穿设在所述套筒中，所述套筒的侧壁上设置有槽状孔，所述槽状孔内设置有带防滑垫圈的固定螺钉。

6.根据权利要求5所述的使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节，其特征在于，所述法兰轴承的轴套上设置有孔，该孔内设置有用于固定所述传感器的转动轴的顶丝。