CN106736120B - 防碰撞传感器及焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防碰撞传感器及焊接机器人，涉及传感器的技术领域，所述防碰撞传感器与活动工作端连接，当工作活动端受到碰撞力时，防碰撞传感器内的传动件将碰撞力传递给滑动件，以使所述滑动件相对于所述外壳滑动，控制机构用于在所述感应机构感应所述滑动件相对于所述外壳的位移量达到预设值时停止所述活动工作端的运动；所述滑动件与外壳内壁之间设置有弹性件，当活动工作端的外力撤去后，所述弹性件带动所述滑动件滑动至平衡位置；传动件包括传动盘与传动轴，所述传动盘与外壳内壁之间设置有转换组件，以使所述传动轴受到非滑动方向的力后，所述传动盘产生沿滑动方向的位移，以使防碰撞传感器可以识别多种方向的碰撞力。

Description

防碰撞传感器及焊接机器人

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其是涉及一种防碰撞传感器及焊接机器人。

背景技术

随着我国机械制造工业和机器人技术的迅速发展，需要机器人进行的处理越来越多，动作也越来越复杂，利用机器人进行作业不仅大幅度地降低了人力成本，还可以代替人工进行危险作业，例如焊接连接是机械装备金属结构常用的一种连接方式，利用人工施焊具有较多的不确定因素，因此，应用于焊接作业的焊接机器人得到了广泛的应用。

然而由于焊缝的不规则变化，容易导致焊枪与被焊接工件发生碰撞，自动焊接的焊接机器人，通常都采用伺服电机驱动，成本较高，如果碰撞力过大，很容易导致伺服电机的损坏。如果碰撞发生时，焊枪没有及时做出反应停止工作的话，会使得焊枪发生变形并损坏，造成较大的损失，所以通常在机械臂和焊枪之间加装防碰撞传感器，当焊枪与被焊接工件发生碰撞时，防碰撞传感器将停止焊枪继续工作，从而达到保护焊接机器人的作用。

现有的防碰撞传感器在使用过程中存在以下问题：防碰撞传感器启动一次后，需要人工复位工作部件，才能进行下一次的防碰撞传感工作，工作过程繁琐，自动性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防碰撞传感器及焊接机器人，以解决现有的防碰撞传感器在使用过程中无法自动复位的技术问题。

本发明提供的防碰撞传感器，与活动工作端连接，包括：外壳，所述外壳相对两端分别滑动设置有传动件和滑动件，所述传动件设置在所述滑动件与活动工作端之间，用于将外力传递给滑动件，以使所述滑动件相对于所述外壳滑动；

所述防碰撞传感器包括感应机构和控制机构，所述控制机构用于在所述感应机构感应所述滑动件相对于所述外壳的位移量达到预设值时停止所述活动工作端的运动；

所述滑动件与外壳内壁之间设置有弹性件，所述弹性件受到外力后形变，外力撤去后，形状恢复，且所述弹性件伸缩方向与所述滑动件滑动方向相同，以使所述活动工作端的外力撤去后，所述弹性件带动所述滑动件滑动至平衡位置；

所述传动件包括传动盘与传动轴，所述传动盘与外壳内壁之间设置有转换组件，以使所述传动轴受到非滑动方向的力后，所述传动盘产生沿滑动方向的位移。

进一步的，所述转换组件包括滚珠挡板、滚珠和与所述外壳固定连接的滚珠限位端盖，所述传动盘、滚珠挡板和滚珠限位端盖上分别设置有对应的第一盖孔、放置通孔和第二盖孔，所述第一盖孔和第二盖孔的直径小于所述滚珠的直径，所述放置通孔的直径大于等于所述滚珠的直径，且所述放置通孔的长度小于所述滚珠的直径；自所述外壳内向外方向，所述传动盘、滚珠挡板和滚珠限位端盖依次设置，以使所述传动盘和滚珠限位端盖将所述滚珠夹持在所述滚珠挡板内，且所述传动轴一端与转动盘连接，另一端穿过所述滚珠挡板和滚珠限位端盖与所述活动工作端连接。

进一步的，所述第一盖孔、放置通孔和第二盖孔的数量为多个，且呈周向均匀排列。

进一步的，所述转换组件包括分别设置在所述传动盘和外壳内壁相对面上的多个楔形结构和凸起，以使所述凸起与所述楔形结构的斜面相抵。

进一步的，所述弹性件包括复位弹簧，所述外壳上设置有向内部延伸的滑动孔，所述滑动件包括相对设置的第一端和第二端，所述第一端滑动连接在所述滑动孔内；所述复位弹簧设置在所述外壳内壁与所述滑动件的第二端之间，且所述复位弹簧套设在所述滑动孔的外侧壁上。

进一步的，所述滑动件的第二端设置有第一接触端，所述外壳侧壁上对应设置有第二接触端，所述第一接触端与第二接触端分离后，所述控制机构停止所述活动工作端的运动。

进一步的，所述防碰撞传感器包括缓冲单元，所述缓冲单元受到外力后形变，外力撤去后，形状恢复；

所述缓冲单元固定在所述滑动件的第一端，或者，所述缓冲单元固定在所述滑动孔的孔底上，以使所述滑动件向所述滑动孔的孔底方向移动预设距离后所述缓冲单元被压缩。

进一步的，所述感应机构包括分别设置在所述滑动孔孔底和所述滑动件第二端的霍尔开关和磁铁。

进一步的，所述感应机构为光感组件，所述外壳侧壁与所述滑动件上对应设置有激光发射器和接收器，所述滑动件相对于所述外壳的位移量达到预设值时，所述激光发射器发射的激光落在所述接收器外。

本发明提供的焊接机器人，包括上述的防碰撞传感器。

本发明提供的防碰撞传感器，与活动工作端连接，包括：外壳，所述外壳相对两端分别滑动设置有传动件和滑动件，所述传动件设置在所述滑动件与活动工作端之间，当活动工作端受到外力碰撞时，传动件将外力传递给滑动件，以使所述滑动件相对于所述外壳滑动。防碰撞传感器包括感应机构和控制机构，当滑动件产生相对于外壳的位移超过一定的数值后，控制机构将停止活动工作端的运动，从而防止活动工作端因为碰撞而造成的损坏。滑动件与外壳内壁之间设置有弹性件，所述弹性件受到外力后形变，外力撤去后，形状恢复，且所述弹性件伸缩方向与所述滑动件滑动方向相同，当所述活动工作端受到碰撞力撤去后，所述弹性件要恢复原来的形状，将会带动所述滑动件滑动至平衡位置，活动工作端又可以正常的工作了，从而可以达到活动工作端碰撞后，防碰撞传感器停止活动工作端的运动，防止活动工作端损坏，而当碰撞力撤去后，防碰撞传感器可以自动复位，为下一次防碰撞感应做好准备的技术效果。所述传动件包括传动盘与传动轴，所述传动盘与外壳内壁之间设置有转换组件，活动工作端受到的碰撞力的方向不是沿着传动轴滑动的方向时，在转换组件的作用下，转动盘将产生沿滑动方向的位移，从而带动滑动件滑动，当滑动件产生相对于外壳的位移超过一定的数值后，控制机构将停止活动工作端的运动，从而防止活动工作端因为碰撞而造成的损坏，从而增加了防碰撞传感器的识别范围。

本发明提供的焊接机器人，包括上述的防碰撞传感器。当焊枪受到碰撞的外力时，防碰撞传感器启动，停止所述焊枪的运动，防止焊枪因为过渡碰撞而造成的损坏，同时，将焊枪受到的碰撞力撤去后，防碰撞传感器可以自动复位，为下一次防碰撞感应做好准备，同时因为增加了转换组件，增加了防碰撞保护器的识别范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的防碰撞传感器的示意图；

图2为本发明实施例1提供的防碰撞传感器的剖视图；

图3为本发明实施例1提供的防碰撞传感器的爆炸图；

图4为本发明实施例1提供的防碰撞传感器带有缓冲单元的剖视图。

图5为本发明实施例2提供的防碰撞传感器的内部结构示意图。

图标：100-外壳；200-传动件；210-传动盘；220-传动轴；300-滑动件；410-滚珠挡板；420-滚珠；430-滚珠限位端盖；500-复位弹簧；610-第一接触端；620-第二接触端；700-缓冲单元；810-楔形结构；820-凸起。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提供了一种防碰撞传感器，下面给出多个实施例对本发明提供的防碰撞传感器的结构进行详细描述。

实施例1

本发明提供的防碰撞传感器，与活动工作端连接，包括：外壳100，所述外壳100相对两端分别滑动设置有传动件200和滑动件300，所述传动件200设置在所述滑动件300与活动工作端之间，当活动工作端受到外力碰撞时，传动件200将外力传递给滑动件300，以使所述滑动件300相对于所述外壳100滑动。防碰撞传感器包括感应机构和控制机构，当滑动件300产生相对于外壳100的位移超过一定的数值后，控制机构将停止活动工作端的运动，从而防止活动工作端因为碰撞而造成的损坏。滑动件300与外壳100内壁之间设置有弹性件，所述弹性件受到外力后形变，外力撤去后，形状恢复，且所述弹性件伸缩方向与所述滑动件300滑动方向相同，当所述活动工作端受到碰撞力撤去后，所述弹性件要恢复原来的形状，将会带动所述滑动件300滑动至平衡位置，活动工作端又可以正常的工作了，从而可以达到活动工作端碰撞后，防碰撞传感器停止活动工作端的运动，防止活动工作端损坏，而当碰撞力撤去后，防碰撞传感器可以自动复位，为下一次防碰撞感应做好准备的技术效果。所述传动件200包括传动盘210与传动轴，所述传动盘210与外壳100内壁之间设置有转换组件，活动工作端受到的碰撞力的方向不是沿着传动轴220滑动的方向时，在转换组件的作用下，转动盘将产生沿滑动方向的位移，从而带动滑动件300滑动，当滑动件300产生相对于外壳100的位移超过一定的数值后，控制机构将停止活动工作端的运动，从而防止活动工作端因为碰撞而造成的损坏，从而增加了防碰撞传感器的识别范围。

如图1-3所示，所述转换组件包括滚珠挡板410、滚珠420和与所述外壳100固定连接的滚珠限位端盖430，所述传动盘210、滚珠挡板410和滚珠限位端盖430上分别设置有对应的第一盖孔、放置通孔和第二盖孔，第一盖孔和第二盖孔的直径小于所述滚珠420的直径，所述放置通孔的直径大于等于所述滚珠420的直径，且所述放置通孔的长度小于所述滚珠420的直径。这样，自所述外壳100内向外方向，所述传动盘210和滚珠限位端盖430将所述滚珠420夹持在所述滚珠挡板410内，且所述传动轴220一端与转动盘连接，另一端穿过所述滚珠挡板410和滚珠限位端盖430与所述活动工作端连接。通过上述的设置，可以将传动件200受到的多方向的碰撞力均以沿轴方向的作用力传递给滑动件300。

具体地，当传动件200受到沿轴方向的碰撞力时，传动轴220带动传动盘210沿轴运动，从而推动滑动件300运动，滑动件300相对于外壳100产生的位移超过一定的数值后，控制机构将会停止所述活动工作端的运动，从而防止所述活动工作端损坏。

当传动件200受到垂直于所述传动轴220的碰撞力时，传动盘210将以一侧的边缘为支点做杠杆运动，则与支点相对的一侧将会产生沿轴方向的运动，从而同样地带动滑动件300滑动，滑动件300相对于外壳100产生的位移超过一定的数值后，控制机构将会停止所述活动工作端的运动，从而防止所述活动工作端损坏。

当传动件200受到绕传动轴220周向的旋转的力时，传动轴220将给传动盘210一个扭矩，传动盘210受到滚珠420的限位作用，只能沿着轴向方向运动，进而带动滑动件300滑动，这样就实现了扭转位移与直线位移的转换，滑动件300相对于外壳100产生的位移超过一定的数值后，控制机构将会停止所述活动工作端的运动，从而防止所述活动工作端损坏。

优选地，所述第一盖孔、放置通孔和第二盖孔的数量为多个，且呈周向均匀排列。这样就可以使得滑动件300与传动盘210的接触面平行，同时，可以通过设置上述孔的数量，调整扭转位移转化为直线位移的难易程度，进而改变防碰撞传感器的灵敏度。

具体的，所述弹性件包括复位弹簧500，所述外壳100上设置有向内部延伸的滑动孔，所述滑动件300包括相对设置的第一端和第二端，所述第一端滑动连接在所述滑动孔内。所述复位弹簧500设置在所述外壳100内壁与所述滑动件300第二端之间，且所述复位弹簧500套设在所述滑动孔的外侧壁上。当滑动件300受到传动件200的传动力后，将会发生沿轴向向上的运动，从而启动感应机构和控制机构，防止活动工作端过渡运动造成损坏，当工作人员发现活动工作端停止工作后，检查碰撞情况，去除了碰撞因素后，复位弹簧500因为要恢复原来的形状而产生沿周向向下的运动，从而带动滑动件300恢复平衡时候的状态，这时感应机构恢复未触发时的状态，为下一次防碰撞做准备，从而达到了自动复位的效果。

所述滑动件300的第二端设置有第一接触端610，所述外壳100侧壁上对应设置有第二接触端620，所述第一接触端610与第二接触端620分离后，所述控制机构停止所述活动工作端的运动。所述感应机构为触点式开关，在未碰撞时，第一接触端610是与第二接触端620常触的，而当滑动件300相对于外壳100产生一定的位移后，第一接触端610滑出第二接触端620，二者不在接触，这时就启动了控制机构，停止活动工作端的工作。

所述感应机构可以为光感组件，所述外壳100侧壁与所述滑动件300上对应设置有激光发射器和接收器，未发生碰撞时，激光发射器发射的激光落在接收器上，当发生碰撞时，所述滑动件300相对于所述外壳100的位移量达到预设值时，所述激光发射器发射的激光将会落在所述接收器的外面，这时控制机构将会启动，停止所述活动工作端的运动，从而起到保护的作用。

如图4所示，所述防碰撞传感器包括缓冲单元700，所述缓冲单元700受到外力后形变，外力撤去后，形状恢复，所述缓冲单元700可以固定在所述滑动件300的第一端，未碰撞时，缓冲单元700并不与滑动孔的孔底接触，当受到的碰撞力较大时，滑动件300向所述滑动孔的孔底方向移动预设距离后，缓冲单元700与滑动孔的孔底接触从而被压缩，将碰撞力转换为弹力，从而在一定程度保护了防碰撞保护器和活动工作端。

同样的，所述缓冲单元700可以固定在所述滑动孔的孔底上，未碰撞时，缓冲单元700并不与滑动件300的第一端接触，当受到的碰撞力较大时，滑动件300向所述滑动孔的孔底方向移动预设距离后，缓冲单元700与滑动件300的第一端接触从而被压缩，将碰撞力转换为弹力，从而在一定程度保护了防碰撞保护器和活动工作端。

优选地，所述缓冲单元700可以为弹簧或橡胶块。弹簧和橡胶块都均有一定的弹力，可以起到很好的缓冲作用。

所述感应机构可以为分别设置在所述滑动孔的孔底和所述滑动件300第二端的霍尔开关和磁铁。霍尔开光可以感受到附近磁场的强弱，将磁信号转变为电信号，滑动件300向滑动孔的孔底移动的时候，磁铁逐渐接近霍尔开光，霍尔开光附近的磁场变大，当达到一定数值时，控制机构停止活动工作端的运动，起到保护的作用。

实施例2

与实施例1不同之处在于，如图5所示，所述传动盘210和所述外壳100内壁相对的面上，分别设置有对应的多个楔形结构810和凸起820，且所述凸起820与所述楔形结构810的斜面相抵。以转动盘上设置有凸起820，外壳100内壁上对应设置有楔形结构810为例，未碰撞时，凸起820位于楔形结构810的底端，当传动件200受到绕传动轴220周向的旋转的力时，传动轴220将给传动盘210一个扭矩，传动盘210上的凸起820受到楔形结构810的限位作用，凸起820只能沿着楔形结构810的斜面向上运动，进而带动滑动件300滑动，这样就实现了扭转位移与直线位移的转换，滑动件300相对于外壳100产生的位移超过一定的数值后，控制机构将会停止所述活动工作端的运动，从而防止所述活动工作端损坏。

本发明提供的焊接机器人，包括上述的防碰撞传感器。当焊枪受到碰撞的外力时，防碰撞传感器启动，停止所述焊枪的运动，防止焊枪因为过渡碰撞而造成的损坏，同时，将焊枪受到的碰撞力撤去后，防碰撞传感器可以自动复位，为下一次防碰撞感应做好准备，同时因为增加了转换组件，增加了防碰撞保护器的识别范围。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种防碰撞传感器，与活动工作端连接，其特征在于，包括：外壳，所述外壳相对两端分别滑动设置有传动件和滑动件，所述传动件设置在所述滑动件与活动工作端之间，用于将外力传递给滑动件，以使所述滑动件相对于所述外壳滑动；

所述防碰撞传感器包括感应机构和控制机构，所述控制机构用于在所述感应机构感应所述滑动件相对于所述外壳的位移量达到预设值时停止所述活动工作端的运动；

所述滑动件与外壳内壁之间设置有弹性件，所述弹性件受到外力后形变，外力撤去后，形状恢复，且所述弹性件伸缩方向与所述滑动件滑动方向相同，以使所述活动工作端的外力撤去后，所述弹性件带动所述滑动件滑动至平衡位置；

所述传动件包括传动盘与传动轴，所述传动盘与外壳内壁之间设置有转换组件，以使所述传动轴受到非滑动方向的力后，所述传动盘产生沿滑动方向的位移；

所述转换组件包括分别设置在所述传动盘和外壳内壁相对面上的多个楔形结构和凸起，以使所述凸起与所述楔形结构的斜面相抵。

2.根据权利要求1所述的防碰撞传感器，其特征在于，所述弹性件包括复位弹簧，所述外壳上设置有向内部延伸的滑动孔，所述滑动件包括相对设置的第一端和第二端，所述第一端滑动连接在所述滑动孔内；所述复位弹簧设置在所述外壳内壁与所述滑动件的第二端之间，且所述复位弹簧套设在所述滑动孔的外侧壁上。

3.根据权利要求2所述的防碰撞传感器，其特征在于，所述滑动件的第二端设置有第一接触端，所述外壳侧壁上对应设置有第二接触端，所述第一接触端与第二接触端分离后，所述控制机构停止所述活动工作端的运动。

4.根据权利要求2所述的防碰撞传感器，其特征在于，所述防碰撞传感器包括缓冲单元，所述缓冲单元受到外力后形变，外力撤去后，形状恢复；

所述缓冲单元固定在所述滑动件的第一端，或者，所述缓冲单元固定在所述滑动孔的孔底上，以使所述滑动件向所述滑动孔的孔底方向移动预设距离后所述缓冲单元被压缩。

5.根据权利要求4所述的防碰撞传感器，其特征在于，所述感应机构包括分别设置在所述滑动孔孔底和所述滑动件第二端的霍尔开关和磁铁。

6.根据权利要求1所述的防碰撞传感器，其特征在于，所述感应机构为光感组件，所述外壳侧壁与所述滑动件上对应设置有激光发射器和接收器，所述滑动件相对于所述外壳的位移量达到预设值时，所述激光发射器发射的激光落在所述接收器外。

7.一种焊接机器人，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的防碰撞传感器。