CN109093643A - 一种对开式半椭圆卡环的机器人连接组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对开式半椭圆卡环的机器人连接组件,包括第一关节、第二关节、半椭圆形卡环、定位销、螺钉及密封环。第一关节与第二关节的连接端设有椭圆形槽口；半椭圆形卡环的外表面为圆形而内表面为带有凹槽口的半椭圆形。第一关节与第二关节的连接端通过两个定位销实现关节间的周向定位，同时通过两个半椭圆形卡环及螺钉实现关节间的夹紧；密封环套装在半椭圆形卡环外以起美观及防止灰尘进入关节之间的密封作用。本发明只需通过两个定位销、两半椭圆形卡环及两个螺钉即可实现机器人关节间的快速、可靠且高精度的连接，同时使机器人更加美观。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

Description

一种对开式半椭圆卡环的机器人连接组件

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种用于连接机器人关节的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件。

背景技术

在现有的机器人关节连接技术中，机器人关节与关节之间的连接通常是使用螺钉周向固定连接。这就需要在机器人关节处设有连接法兰，然而由于法兰的存在将严重影响机器人的外观；另一种方式是连接法兰设置在机器人关节的内部，但这又将导致拆装不方便。在这种通过均布螺钉的连接方式中，通常会采用较多的螺钉来保证连接的强度。因此在安装时需要考虑每个螺钉的预紧力，在拆卸时又要将多个螺钉全部拆解，在拆装过程中都需要花费很多的时间。

随着社会的进步，机器人在生产生活中的应用越来越多，这对机器人提出了越来越高的要求，比如机器人能快速拆装、可靠连接、快速修复等，此时精确、便捷、可靠的机器人关节连接方式成为其重要的组成部分。因此，现有技术需要进一步改进和完善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种对开式半椭圆卡环的机器人连接组件，该连接组件主要包括第一关节、第二关节、半椭圆形卡环、螺钉以及连接块。所述连接块包括设置在第一关节端面的第一连接块和设置在第二关节端面的第二连接块。所述第一关节与第二关节通过第一连接块和第二连接块连接，所述半椭圆形卡环成对且对称卡设在第一连接块和第二连接块上，实现第一连接块与第二连接块之间的连接和固定。

具体的，所述第一连接块和第二连接块采用相同的结构设计。其外形设为椭圆形。主要包括定位销、凹槽、以及定位孔。所述凹槽设置在连接块的侧面并环绕连接块一周。所述定位销和定位孔均设置在连接块的端面，且对称分布。

具体的，所述半椭圆形卡环的外轮廓为半圆形，内轮廓为半椭圆形。其内侧面设有用于卡接第一连接块和第二连接块的凹槽口，其一端设有螺纹孔，另一端设有沉头孔。所述螺钉插入沉头孔内与另一个半椭圆形卡环的螺纹孔连接，实现第一关节和第二关节的连接和固定。

作为本发明的优选方案，为了使第一关节与第二关节之间的连接更牢靠，本发明所述凹槽口的两侧设为向外倾斜的第一斜面，对应的，所述凹槽的单侧面设为向外倾斜的第二斜面。所述半椭圆形卡环卡入第一连接块和第二连接块后，凹槽口的第一斜面与槽口的第二斜面抵接，实现第一连接块与第二连接块的紧固。

进一步的，为了避免外界灰尘或杂物进入连接组件，从而影响连接的质量，本发明所述连接组件还包括用于包裹半椭圆形卡环的密封环。所述密封环采用橡胶材质制成，其宽度不小于半椭圆形卡环的厚度，套设在半椭圆形卡环上并将其密封。

作为本发明的优选方案，为了使关节之间连接更可靠，本发明所述半椭圆形卡环从一端到另一端跨过的总角度小于180度，使两个所述半椭圆形卡环在连接前，其对应端部留有形变余量。

进一步的，为了避免密封环在关节转动时移位，影响密封效果，本发明所述密封环的内壁设有便于固定位置的锯齿状凸起。所述凸起的底部设置在密封环内壁上，顶部与半椭圆形卡环外侧面抵接。

作为本发明的优选方案，为了进一步提高密封环与半椭圆形卡环之间的摩擦力，使密封环不容易移位，从而提高密封效果，本发明所述凸起采用点状结构，所述点状结构设为圆锥状、圆台状、棱台状、半球体状、长方体状、以及正方体状中的一种或多种组合。所述凸起间隔并均匀分布在密封环的内壁上。

作为本发明的优选方案，为了进一步提高密封环与半椭圆形卡环之间的摩擦力，使密封环不容易移位，从而提高密封效果，本发明所述凸起采用环形结构，所述环形结构纵向或横向相间并排设置，其横截面设为矩形、梯形、以及半圆形中的一种或多种组合。所述凸起均匀分布在密封环的内壁上。

作为本发明的优选方案，为了进一步提高半椭圆形卡环对第一连接块和第二连接块的轴向和径向作用力，从而提高连接效果和牢固程度，本发明所述第一斜面和第二斜面的倾斜角度范围设为30度至60度之间。

本发明的工作过程和原理是：在使用时，首先将密封环套装在关节的外表面，然后在第一关节连接端面设有的两个定位孔中插入两定位销，再将第二关节连接端面与第一关节连接端面配合好，保证定位销插入到两关节的定位孔中以实现机器人关节的周向定位。接着将两个半椭圆形卡环套装在两关节端面的槽口中，在这一步需要注意的应根据椭圆形的自适应性调整半椭圆形卡环的位置并保证半椭圆形卡环的端面螺纹孔与沉头孔相对应。在完成上述步骤后，使用两个螺钉将半椭圆形卡环锁紧至合适的程度，最后把密封环调整到半椭圆形卡环的外表面完成机器人关节的连接。如需要进行拆卸作业时只需按安装的顺序从后开始执行就可以轻松完成拆卸。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

(1)本发明所提供的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件只需使用卡环及螺钉就可以将两个机器人关节固接起来，极大地简化了结构，可以实现机器人快速、便捷的拆装，并且降低了机器人关节连接组件的成本，提高结构的稳定性。

(2)本发明所提供的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件在卡环的外面套装有橡胶密封环并保证密封环的外表面与机器人关节外表面平齐，不仅能防止灰尘等进入机器人关节中，同时能提高机器人的整体美观性。

(3)本发明所提供的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件由于关节连接处的对称性设计，因此机器人关节间可实现正反两个方向的连接，这也提高了连接组件的适应性。

(4)本发明所提供的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件通过将本连接组件设计成一个功能单元模块，可以很方便的应用于其他管状结构的连接。

附图说明

图1为本发明所提供的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件整体结构示意图；

图2为本发明所提供的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件连接原理示意图；

图3为本发明所提供的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件局部结构示意图1；

图4为本发明所提供的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件局部结构示意图2；

图5为本发明所提供的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件半椭圆形卡环结构示意图；

图6为本发明所提供的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件密封环结构示意图。

上述附图中的标号说明：

1-第一关节，2-第二关节，3-半椭圆形卡环，4-定位销，5-螺钉，6-密封环，7-螺纹孔，8-沉头孔，9-凹槽口,10-定位孔，11-槽口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1至图6所示，本实施例公开了一种对开式半椭圆卡环的机器人连接组件,包括第一关节1、第二关节2、半椭圆形卡环3、定位销4、螺钉5及密封环6。所述半椭圆形卡环3、定位销4、螺钉5都有两个。所述第一关节1与第二关节2的连接端面设有槽口11与定位孔10；所述半椭圆形卡环3的外表面为圆形而内表面为带有凹槽口9的半椭圆形。所述第一关节1与第二关节2的连接端面固接；所述定位销4安装于关节端面定位孔10；所述半椭圆形卡环3通过螺钉5固接于关节端面槽口11；所述密封环6套装在半椭圆形卡环3外。

进一步的，所述第一关节1与第二关节2的连接端设有槽口11，槽口11的截面形状为带有单斜面的槽口11，整个连接端槽口11成椭圆形分布。在关节的连接端面设有两个对称的定位孔10。

进一步的，所述半椭圆形卡环3的外表面为圆形而内表面为带有凹槽口9的半椭圆形，凹槽口9的两侧面为与关节槽口11相对应的斜面，所述半椭圆形卡环3并非完整的半圆，其两端分别往里面缩进。所述半椭圆形卡环3的一端设有沉头孔8，另一端设有螺纹孔7。

进一步的，所述半椭圆形卡环3通过螺钉5固接于关节端面槽口11，两个半椭圆形卡环3端面的沉头孔8与螺纹孔7对应，螺钉5再将两个半椭圆形卡环3固接于关节端面槽口11。

进一步的，所述密封环6套装在半椭圆形卡环3外，密封环6可采用但不限于橡胶材质并且密封环6的表面与关节表面平齐，在密封环6的表面可印制一些标志。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)本发明只需使用卡环及螺钉5就可以将两个机器人关节固接起来，极大地简化了结构，可以实现机器人快速、便捷的拆装，并且降低了机器人关节连接组件的成本，提高结构的稳定性；2)本发明在卡环的外面套装有橡胶密封环6并保证密封环6的外表面与机器人关节外表面平齐，不仅能防止灰尘等进入机器人关节中，同时能提高机器人的整体美观性；3)由于关节连接处的对称性设计，因此机器人关节间可实现正反两个方向的连接，这也提高了连接组件的适应性；4)通过将本连接组件设计成一个功能单元模块，可以很方便的应用于其他管状结构的连接。

实施例2：

图1至图6所示，一种对开式半椭圆卡环的机器人连接组件,包括第一关节1、第二关节2、半椭圆形卡环3、定位销4、螺钉5及密封环6。所述半椭圆形卡环3、定位销4、螺钉5都有两个。所述第一关节1与第二关节2的连接端面设有槽口11与定位孔10，所述第一关节1与第二关节2的连接端实际上是完全一样的，为了便于表述特区分为第一关节1与第二关节2；所述半椭圆形卡环3的外表面为圆形而内表面为带有凹槽口9的半椭圆形。所述第一关节1与第二关节2的连接端面固接；所述定位销4安装于关节端面定位孔10；所述半椭圆形卡环3通过螺钉5固接于关节端面槽口11；所述密封环6套装在半椭圆形卡环3外。

在本发明的具体技术方案中，所述第一关节1与第二关节2的连接端设有槽口11，槽口11的截面形状为单斜面的槽口11，整个连接端槽口11成椭圆形。通过采用斜面及椭圆形设计使结构具有自适应性，在半椭圆形卡环3或关节端面槽口11有轻微的破损时仍可以使用并保证连接的精度。在关节的连接端面设有两个对称的定位孔10，所以两关节间可以进行180°调整，提高了连接组件的适应性从而提高了机器人的可重构性。

在本发明的具体技术方案中，所述半椭圆形卡环3的外表面为圆形而内表面为带有凹槽口9的半椭圆形，凹槽口9的两侧面为斜面，所述半椭圆形卡环3并非严格的半圆而是其两端分别往里面缩进了一点。通过椭圆形的设计最大限度的改善关节处结构的受力情况，同时为螺钉5连接留出必要空间使螺钉5能藏在关节圆柱体内从而保证机器人的美观性。所述半椭圆形卡环3的一端设有沉头孔8，另一端设有螺纹孔7，不仅减少了连接组件的零件数量，而且可以起到减轻重量的作用。所述半椭圆形卡环3内表面有凹槽口9，凹槽口9的两侧面为斜面，通过斜面设计将螺钉5提供给半椭圆形卡环3的径向力转化为锁紧关节间的轴向力。半椭圆形卡环3两端分别往里面缩进了一点是考虑到卡环受力存在微变形的情况，通过缩进设计保证连接的稳固性。

在本发明的具体技术方案中，所述半椭圆形卡环3通过螺钉5固接于关节端面槽口11，两个半椭圆形卡环3端面的沉头孔8与螺纹孔7对应，螺钉5再将两个半椭圆形卡环3固接于关节端面槽口11。卡槽结构的设计在连接时由于自身的作用而使半椭圆形卡环3自动对齐两关节端面的槽口11，降低了连接难度。使用两个螺钉5就可以完成机器人关节间的连接，同时螺钉5的螺帽朝外很方便拧紧。

在本发明的具体技术方案中，所述密封环6套装在半椭圆形卡环3外，密封环6采用橡胶材质并且密封环6的表面与关节表面平齐，在密封环6的表面可印制一些标志。橡胶密封环6由于自身具有一定的弹性因此可以很方便的套装在半椭圆形卡环3外，不仅能防止灰尘等进入机器人关节中，同时能提高机器人的整体美观性。同时在密封环6的外表面还可以印制一些标志提高机器人的辨识度。在安装时需要注意的是密封环6需先在安装前套在以关节的外表面上，等连接组件连接好后再将其调整到半椭圆形卡环3外表面。

参照图1至图6，需要进一步说明的是，一种对开式半椭圆卡环的机器人连接组件,包括第一关节1、第二关节2、半椭圆形卡环3、定位销4、螺钉5及密封环6。第一关节1与第二关节2的连接端设有椭圆形槽口11；半椭圆形卡环3的外表面为圆形而内表面为带有凹槽口9的半椭圆形。第一关节1与第二关节2的连接端通过两个定位销4实现关节间的周向定位，同时通过两个半椭圆形卡环3及螺钉5实现关节间的夹紧；密封环6套装在半椭圆形卡环3外以起美观及防止灰尘进入关节之间的密封作用。本发明只需通过两个定位销4、两半椭圆形卡环3及两个螺钉5就可以保证机器人关节间高精度的连接，因此非常有利于机器人关节间的快速拆装，同时保证了机器人的美观性。

实际工作时，该连接组件主要应用在机器人关节中。在使用时，首先将密封环6套装在关节的外表面，然后在第一关节1连接端面设有的两个定位孔10中插入两定位销4，再将第二关节2连接端面与第一关节1连接端面配合好，保证定位销4插入到两关节的定位孔10中以实现机器人关节的周向定位。接着将两个半椭圆形卡环3套装在两关节端面的槽口11中，在这一步需要注意的应根据椭圆形的自适应性调整半椭圆形卡环3的位置并保证半椭圆形卡环3的端面螺纹孔7与沉头孔8相对应。在完成上述步骤后，使用两个螺钉5将半椭圆形卡环3锁紧至合适的程度，最后把密封环6调整到半椭圆形卡环3的外表面完成机器人关节的连接。如需要进行拆卸作业时只需按安装的顺序从后开始执行就可以轻松完成拆卸。

需要进一步说明的是，在本实施例的技术方案中，由于关节连接处的对称性设计，因此机器人关节间的配合有两种方式，这也提高了连接组件的适应性从而提高了机器人的可重构性。

在设计时，需注意的是，本文中采用的卡环形状不应局限于半椭圆形，其他弧形也是可行的，考虑到机器人关节的受力情况及结构紧凑型，实施例中的半椭圆形是比较合适的；在本文中诸如第一和第二之类的关系术语仅仅是用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际关系或者顺序；同时本发明也不一定限定为机器人关节，其它管状类的结构连接也可适用。

需要说明的是，图1至图6所示的实施例只是本发明所介绍的一个优选实施例，本领域技术人员在此基础上，完全可以设计出更多的实施例。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽范围。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种对开式半椭圆卡环的机器人连接组件，其特征在于，包括第一关节、第二关节、半椭圆形卡环、螺钉以及连接块；所述连接块包括设置在第一关节端面的第一连接块和设置在第二关节端面的第二连接块；所述第一关节与第二关节通过第一连接块和第二连接块连接，所述半椭圆形卡环成对且对称卡设在第一连接块和第二连接块上，实现第一连接块与第二连接块之间的连接和固定；

所述第一连接块和第二连接块采用相同的结构设计，其外形设为椭圆形，包括定位销、凹槽、以及定位孔；所述凹槽设置在连接块的侧面并环绕连接块一周；所述定位销和定位孔均设置在连接块的端面，且对称分布；

所述半椭圆形卡环的外轮廓为半圆形，内轮廓为半椭圆形，其内侧面设有用于卡接第一连接块和第二连接块的凹槽口，其一端设有螺纹孔，另一端设有沉头孔；所述螺钉插入沉头孔内与另一个半椭圆形卡环的螺纹孔连接，实现第一关节和第二关节的连接和固定。

2.根据权利要求1所述的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件，其特征在于，所述凹槽口的两侧设为向外倾斜的第一斜面，对应的，所述凹槽的单侧面设为向外倾斜的第二斜面；所述半椭圆形卡环卡入第一连接块和第二连接块后，凹槽口的第一斜面与槽口的第二斜面抵接，实现第一连接块与第二连接块的紧固。

3.根据权利要求1所述的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件，其特征在于，所述连接组件还包括用于包裹半椭圆形卡环的密封环；所述密封环采用橡胶材质制成，其宽度不小于半椭圆形卡环的厚度，套设在半椭圆形卡环上并将其密封。

4.根据权利要求1所述的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件，其特征在于，所述半椭圆形卡环从一端到另一端跨过的总角度小于180度，使两个所述半椭圆形卡环在连接前，其对应端部留有形变余量。

5.根据权利要求3所述的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件，其特征在于，所述密封环的内壁设有便于固定位置的锯齿状凸起；所述凸起的底部设置在密封环内壁上，顶部与半椭圆形卡环外侧面抵接。

6.根据权利要求5所述的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件，其特征在于，所述凸起采用点状结构，所述点状结构设为圆锥状、圆台状、棱台状、半球体状、长方体状、以及正方体状中的一种或多种组合；所述凸起间隔并均匀分布在密封环的内壁上。

7.根据权利要求5所述的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件，其特征在于，所述凸起采用环形结构，所述环形结构纵向或横向相间并排设置，其横截面设为矩形、梯形、以及半圆形中的一种或多种组合；所述凸起均匀分布在密封环的内壁上。

8.根据权利要求2所述的对开式半椭圆卡环的机器人连接组件，其特征在于，所述第一斜面和第二斜面的倾斜角度范围设为30度至60度之间。