CN107486868B - 一种基于锁紧盘的机械臂的关节连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于锁紧盘的机械臂的关节连接装置，包括关节接头和关节接口，关节接头包括接头基体、机械接头和电气接头，关节接口包括接口基体、机械接口和电气接口，机械接头和机械接口相互对应，电气接头和电气接口相互对应；机械接头包括至少一个连接柱，至少一个连接柱分别固定连接在接头基体上，在连接柱的外壁设有凹槽；机械接口包括驱动组件、锁紧盘和至少一个连接孔，锁紧盘连接在接口基体上，且锁紧盘上设有至少一个第一孔洞，第一孔洞设置在连接孔的开口位置处，在第一孔洞的其中一端设有凸缘；驱动组件用于驱动锁紧盘旋转以形成第一工作位和第二工作位。本发明具有结构简单、重量轻、连接可靠、切换速度快且操作方便等优点。
Description
技术领域
本发明涉及智能机械臂领域，尤其涉及一种基于锁紧盘的机械臂的关节连接装置。
背景技术
现有的机械臂一般为若干个关节通过一连接零件用螺丝连接而成，机械臂关节的更换与切换需要先拆解螺丝，耗费时间长，工作效率极其低下。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种能够实现全自动快速更换的基于锁紧盘的机械臂的关节连接装置，具有结构简单、重量轻、连接可靠、切换速度快且操作方便等优点。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明公开了一种基于锁紧盘的机械臂的关节连接装置，包括关节接头和关节接口，所述关节接头包括接头基体、机械接头和电气接头，所述机械接头和所述电气接头分别固定连接在所述接头基体上；所述关节接口包括接口基体、机械接口和电气接口，所述机械接口和所述电气接口分别固定连接在所述接口基体上，所述机械接头和所述机械接口相互对应以将所述关节接头和所述关节接口机械连接，所述电气接头和所述电气接口相互对应以将所述关节接头和所述关节接口电气连接；其中：
所述机械接头包括至少一个连接柱，至少一个所述连接柱分别固定连接在所述接头基体上，在所述连接柱的外壁沿圆周方向上设有凹槽；
所述机械接口包括驱动组件、锁紧盘和至少一个连接孔，所述连接孔与所述连接柱相互对应以使得所述连接柱能够插入到所述连接孔内，所述锁紧盘连接在所述接口基体上，且所述锁紧盘上设有至少一个第一孔洞，所述第一孔洞设置在所述连接孔的开口位置处，在所述第一孔洞的其中一端设有凸缘；
所述驱动组件用于驱动所述锁紧盘旋转以形成第一工作位和第二工作位，在所述第一工作位时，所述第一孔洞上的凸缘能够插入到所述连接柱上的凹槽内以将所述关节接头和所述关节接口机械连接，在所述第二工作位时，所述第一孔洞上的凸缘脱离所述连接柱上的凹槽以分离所述关节接头和所述关节接口。
优选地，所述连接柱的外壁上设有的所述凹槽为V形槽，所述第一孔洞的其中一端设置的所述凸缘为V形凸缘。
优选地，所述第一孔洞的两端均为半圆形，所述第一孔洞的两侧为圆弧段。
优选地，所述第一孔洞的其中一端的半圆上均设置所述凸缘，所述连接柱的外壁沿圆周方向上设有至少半圈所述凹槽。
优选地，所述驱动组件包括驱动单元和第一齿轮，所述锁紧盘上设有一段齿轮部，所述齿轮部与所述第一齿轮相互啮合，所述驱动单元连接所述第一齿轮以驱动所述锁紧盘在预定角度内旋转。
优选地，所述机械接头包括两个所述连接柱，所述机械接头包括两个所述连接孔，所述锁紧盘上设有中心轴，所述锁紧盘通过所述中心轴连接在所述接口基体上，两个所述连接孔与所述中心轴之间的距离相等。
优选地，所述电气接头包括插针，所述电气接口包括插座，所述插针可上下移动地连接在所述接头基体或所述连接柱上，所述插座固定连接在所述接口基体或所述连接孔上，所述插针与所述插座相互对应以使得所述插针能够与所述插座电气连接。
优选地，所述插针的端部为球面结构，与所述插针的端部相配合的所述插座的端部为平面结构。
优选地，所述电气接头还包括调节柱和弹性元件，所述调节柱和所述弹性元件设置在所述接头基体或所述连接柱的第二孔洞内，所述调节柱连接在所述弹性元件的一端，所述弹性元件的另一端顶在所述第二孔洞的顶部，所述插针固定连接在所述调节柱上。
优选地，所述电气接头还包括固定连接在所述调节柱上的永磁铁或衔铁块，所述电气接头相应还包括固定连接在所述接口基体或所述连接孔上的衔铁块或永磁铁，所述永磁铁与所述衔铁块相互对应以使得所述电气接头与所述电气接口电气连接时所述永磁铁与所述衔铁块相互吸合。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的基于锁紧盘的机械臂的关节连接装置，通过驱动组件驱动锁紧盘上的第一孔洞的凸缘插入到连接柱的外壁上的凹槽内的方式实现关节接头和关节接口的机械连接，使得关节接头和关节接口之间的轴向无间隙，且连接和断开的速度都非常快，能实现全自动快速更换；而且机械接头上的连接柱和机械接口的连接孔的配合还起到定位抗扭作用，保证了关节接头和关节接口的连接的可靠性；且本发明的机械臂的关节连接装置具有结构简单紧凑、定位精准、重复定位精度高、体积小、重量轻、连接可靠、切换速度快且操作方便灵活等优点，解决了传统机械臂关节的拆卸、更换劳动强度高以及效率低下的问题，能够满足机械臂关节全自动快速更换的需求。
在进一步的方案中，连接柱上的凹槽为V形槽，第一孔洞内的凸缘为V形凸缘，通过V形凸缘与V形槽的匹配，使得关节接头和关节接口在固定连接时形成自锁系统，进一步增强了机械连接的可靠性。
在更进一步的方案中，电气接头中的插针为可伸缩结构，能够保证插针与电气接口中的插座充分接触以连接电源，因此电气接头和电气接口的连接具有连接方便可靠、结构简单的优点；进一步地，插针的端部设计为球面结构，也使得在插针与插座进行电气连接时对精度的要求降低，解决了传统的航空插头对接精度要求高、分离需要较大轴向力的问题；进一步地，在电气接头和电气接口中还加入磁铁连接方式，使电气接头和电气接口的对接更为准确迅速，也增强其可靠性。
附图说明
图1是本发明优选实施例的基于锁紧盘的机械臂的关节连接装置的结构示意图；
图2是图1中的关节接头的结构示意图；
图3是图1中的关节接头的剖面示意图；
图4是图1中的关节接口的结构示意图；
图5是图1中的关节接口的剖面示意图；
图6是图1的关节连接装置的剖面示意图。
具体实施方式
下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图6所示，本发明优选实施例的基于锁紧盘的机械臂的关节连接装置包括关节接头A和关节接口B，其中关节接头A包括接头基体A-1、机械接头A-2和电气接头A-3，机械接头A-2和电气接头A-3分别固定连接在接头基体A-1上，关节接口B包括接口基体B-1、机械接口B-2和电气接口B-3，机械接口B-2和电气接口B-3分别固定连接在接口基体B-1上；机械接头A-2和机械接口B-2相互对应以将关节接头A和关节接口B机械连接，电气接头A-3和电气接口B-3相互对应以将关节接头A和关节接口B电气连接。
如图2，接头基体A-1包括第一法兰盘A-11，如图4，接口基体B-1包括第二法兰盘B-11，其中第一法兰盘A-11用于连接机械臂的其中一个关节的一端，第二法兰盘B-11用于连接机械臂中的另外一个关节的一端，以通过关节接头A与关节接口B的机械连接和电气连接实现机械臂的两个关节的连接。
如图2和3，机械接头A-2包括两个连接柱A-21，两个连接柱A-21分别固定连接在接头基体A-1上，连接柱A-21的外壁沿圆周方向上设有一圈凹槽A-211；如图4和5，机械接口B-2包括两个连接孔B-21、锁紧盘B-22和驱动组件B-23，两个连接孔B-21分别与两个连接柱A-21相互对应以使得两个连接柱A-21能够分别插入到两个连接孔B-21内；锁紧盘B-22上设有两个第一孔洞B-221，两个第一孔洞B-221分别设置在两个连接孔B-21的开口位置处，在第一孔洞B-221的其中一端设有凸缘B-2211，锁紧盘B-22连接在接接口基体B-2上，具体地锁紧盘B-22上设有中心轴B-222，中心轴B-222通过轴承B-223和锁紧螺母B-224连接在接口基体B-2上，以使得锁紧盘B-22可以在接口基体B-2的表面以中心轴B-222为中心转动，其中两个连接孔B-21到中心轴B-222之间的距离相等；驱动组件B-23包括电机B-231、减速器B-232和第一齿轮B-233，电机B-231驱动减速器B-232，减速器B-232上的驱动轴连接第一齿轮B-233以带动第一齿轮B-233转动；在锁紧盘B-22上设有一段齿轮部B-225，齿轮部B-225与第一齿轮B-233相互啮合，以使得电机B-231驱动第一齿轮B-233转动的同时带动锁紧盘B-22在一定的角度内转动。结合图6，电机B-231驱动减速器B-232驱动第一齿轮B-233转动以带动锁紧盘B-22旋转以形成第一工作位和第二工作位，在第一工作位时，第一孔洞B-221上的凸缘B-2211能够插入到连接柱A-21上的凹槽A-211内以将关节接头A和关节接口B机械连接，在第二工作位时，第一孔洞B-221上的凸缘B-2211脱离连接柱A-21上的凹槽A-211以分离关节接头A和关节接口B。
在进一步的实施例中，连接柱A-21的外壁上设有的凹槽A-211为V形槽，第一孔洞B-211的其中一端设置的凸缘B-2211为V形凸缘，通过该V形凸缘与V形槽相互匹配，不仅使得关节接头A和关节接口B的轴向无间隙，而且使得关节接头A和关节接口B形成自锁系统，进一步增强了机械连接的可靠性。其中第一孔洞B-211的两端均为半圆形，两侧为圆弧段；且第一孔洞B-211的其中一端的半圆上均设置凸缘B-2211，连接柱A-21的外壁沿着圆周方向上设有至少半圈凹槽A-211(本实施例中是设有整圈凹槽A-211)，使得凸缘B-2211与凹槽A-211的接触面积最大，提高关节接头A和关节接口B的连接的可靠性。
在进一步的实施例中，连接柱A-21的端部为锥形结构，连接孔B-21的开口处相应为锥形结构，使得连接柱A-21与连接孔B-21相互对接时的准确度更高。
如图3和图5，电气接头A-3包括插针A-31、调节柱A-32和弹簧A-33，调节柱A-32和弹簧A-33设置在连接柱A-21的第二孔洞内，调节柱A-32连接在弹簧A-33的一端，弹簧A-33的另一端顶在第二孔洞的顶部(本实施例中第二孔洞的顶部为接头基体A-1，也即弹簧A-33的另一端顶在接头基体A-1上)，插针A-31固定连接在调节柱A-32上，使得插针A-31可以上下移动地连接在连接柱A-21上；电气接口B-3包括插座B-31和连接柱B-32，插座B-31固定连接在连接柱B-32上，连接柱B-32固定连接在连接孔B-21的底部；在本实施例中，在每个连接柱A-21上设置了4个电气接头A-3，共8个电气接头A-3，每个连接孔B-21内设置了4个电气接口B-3，共8个电气接口B-3，插针A-31与插座B-31一一相互对应以使得插针A-31能够与插座B-31电气连接，进一步实现关节接头A和关节接口B的电气连接。其中，在本实施例中，电气接头A-3和电气接口B-3在机械接头A-2与机械接口B-2对接后，插针A-31为可伸缩结构，保证插针A-31能够和插座B-31充分接触以连接电源，因此电气接头A-3和电气接口B-3的连接具有连接方便可靠、结构简单的优点；且在一些实施例中插针A-31的端部设计为球面结构，与插针A-31端部配合的插座B-31的表面为平面结构，也使得在插针A-31与插座B-31进行电气连接时对精度的要求降低，解决了传统的航空插头对接精度要求高、分离需要较大轴向力的问题。
在一些实施例中，电气接头A-3还包括衔铁块A-34，衔铁块A-34固定连接在调节柱A-32上，电气接口B-3还包括永磁铁B-33，永磁铁B-33固定连接在连接孔B-21的底部，衔铁块A-34与永磁铁B-33相互对应以使得电气接头A-3与电气接口B-3电气连接时永磁铁B-33与衔铁块A-34相互吸合；在另一些实施例中，也可以在电气接头A-3中设置永磁铁，在电气接口B-3中设置衔铁块，也同样能够实现相同功能。通过在电气接头A-3和电气接口B-3中加入磁铁连接方式，使电气接头A-3和电气接口B-3的对接更为准确迅速，也增强其可靠性。
采用本发明优选实施例的基于锁紧盘的机械臂的关节连接装置，关节接头A和关节接口B分别通过第一法兰盘A-11和第二法兰盘B-11连接在机械臂的相邻两个关节的端部，连接之后完成机械臂相邻两关节的对位连接，也即将关节接头A和关节接口B进行对接，首先启动电机B-231驱动锁紧盘B-22旋转至第二工作位，也即将锁紧盘B-22的第一孔洞B-221上没有凸缘B-2211的一端对准连接孔B-21的开口位置处，然后将两个连接柱A-21与两个连接孔B-21相互对接定位，继续对接直至连接柱A-21的顶部与连接孔B-21的底部贴合，此时启动电机B-231驱动锁紧盘B-22旋转至第一工作位，也即将锁紧盘B-22的第一孔洞B-221上设有凸缘B-2211的一端对准连接孔B-21的开口位置处，使得凸缘B-2211插入到凹槽A-211内以将关节接头A和关节接口机械连接，与此同时，各个电气接头A-3与各个电气接口B-3分别完成对接，且电气接头A-3中的衔铁块A-34与电气接口B-3中的永磁铁B-33相互吸合，此时机械臂的对接完成。而将机械臂的关节连接装置进行分离的过程为：启动电机B-231驱动锁紧盘B-22旋转至第二工作位，也即将锁紧盘B-22的第一孔洞B-221上没有凸缘B-2211的一端对准连接孔B-21的开口位置处，然后向两端分别拉开关节接头A和关节接口B，即可完成关节的分离。本发明的基于锁紧盘的机械臂的关节连接装置，通过驱动组件B-23驱动锁紧盘B-22上的第一孔洞B-221的凸缘B-2211插入到连接柱A-21的外壁上的凹槽A-211内的方式实现关节接头A和关节接口B的机械连接，使得关节接头A和关节接口B之间的轴向无间隙，且连接和断开的速度都非常快，能实现全自动快速更换。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于锁紧盘的机械臂的关节连接装置，其特征在于，包括关节接头和关节接口，所述关节接头包括接头基体、机械接头和电气接头，所述机械接头和所述电气接头分别固定连接在所述接头基体上；所述关节接口包括接口基体、机械接口和电气接口，所述机械接口和所述电气接口分别固定连接在所述接口基体上，所述机械接头和所述机械接口相互对应以将所述关节接头和所述关节接口机械连接，所述电气接头和所述电气接口相互对应以将所述关节接头和所述关节接口电气连接；其中：
所述机械接头包括至少一个连接柱，至少一个所述连接柱分别固定连接在所述接头基体上，在所述连接柱的外壁沿圆周方向上设有凹槽；
所述机械接口包括驱动组件、锁紧盘和至少一个连接孔，所述连接孔与所述连接柱相互对应以使得所述连接柱能够插入到所述连接孔内，所述锁紧盘连接在所述接口基体上，且所述锁紧盘上设有至少一个第一孔洞，所述第一孔洞设置在所述连接孔的开口位置处，在所述第一孔洞的其中一端设有凸缘；所述连接柱的外壁上设有的所述凹槽为V形槽，所述第一孔洞的其中一端设置的所述凸缘为V形凸缘；所述第一孔洞的两端均为半圆形，所述第一孔洞的两侧为圆弧段；
所述驱动组件用于驱动所述锁紧盘旋转以形成第一工作位和第二工作位，在所述第一工作位时，所述第一孔洞上的凸缘能够插入到所述连接柱上的凹槽内以将所述关节接头和所述关节接口机械连接，在所述第二工作位时，所述第一孔洞上的凸缘脱离所述连接柱上的凹槽以分离所述关节接头和所述关节接口。
2.根据权利要求1所述的机械臂的关节连接装置，其特征在于，所述第一孔洞的其中一端的半圆上均设置所述凸缘，所述连接柱的外壁沿圆周方向上设有至少半圈所述凹槽。
3.根据权利要求1所述的机械臂的关节连接装置，其特征在于，所述驱动组件包括驱动单元和第一齿轮，所述锁紧盘上设有一段齿轮部，所述齿轮部与所述第一齿轮相互啮合，所述驱动单元连接所述第一齿轮以驱动所述锁紧盘在预定角度内旋转。
4.根据权利要求1所述的机械臂的关节连接装置，其特征在于，所述机械接头包括两个所述连接柱，所述机械接头包括两个所述连接孔，所述锁紧盘上设有中心轴，所述锁紧盘通过所述中心轴连接在所述接口基体上，两个所述连接孔与所述中心轴之间的距离相等。
5.根据权利要求1至4任一项所述的机械臂的关节连接装置，其特征在于，所述电气接头包括插针，所述电气接口包括插座，所述插针可上下移动地连接在所述接头基体或所述连接柱上，所述插座固定连接在所述接口基体或所述连接孔上，所述插针与所述插座相互对应以使得所述插针能够与所述插座电气连接。
6.根据权利要求5所述的机械臂的关节连接装置，其特征在于，所述插针的端部为球面结构，与所述插针的端部相配合的所述插座的端部为平面结构。
7.根据权利要求5所述的机械臂的关节连接装置，其特征在于，所述电气接头还包括调节柱和弹性元件，所述调节柱和所述弹性元件设置在所述接头基体或所述连接柱的第二孔洞内，所述调节柱连接在所述弹性元件的一端，所述弹性元件的另一端顶在所述第二孔洞的顶部，所述插针固定连接在所述调节柱上。
8.根据权利要求7所述的机械臂的关节连接装置，其特征在于，所述电气接头还包括固定连接在所述调节柱上的永磁铁或衔铁块，所述电气接头相应还包括固定连接在所述接口基体或所述连接孔上的衔铁块或永磁铁，所述永磁铁与所述衔铁块相互对应以使得所述电气接头与所述电气接口电气连接时所述永磁铁与所述衔铁块相互吸合。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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