CN109483592A - 一种布线装置及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种布线装置及机器人，所述布线装置包括第一套管和第二套管；所述第一套管从所述中空减速器的轴孔的第一端插入所述轴孔并固定在第一部件上，且所述第一套管具有位于所述轴孔的第一端开口处的第一圆角部；所述第二套管从所述中空减速器的轴孔的第二端插入所述轴孔并固定在第二部件上，且所述第二套管具有位于所述轴孔的第二端开口处的第二过渡圆角；所述内部线缆穿过所述第一套管和第二套管的管孔，且在所述中空减速器工作时，所述第二部件相对第一部件旋转。本发明实施例通过第一套管和第二套管拉开运部件运动的阶跃分界点和内部线缆运动最大点的位置，从而大幅度延长内部线缆的使用寿命。

Description

一种布线装置及机器人

技术领域

本发明实施例涉及工业机器人领域，更具体地说，涉及一种布线装置及机器人。

背景技术

近几年，随着工业机器人产业高速发展，国内机器人厂家如雨后春笋般出现。目前，市场上主流的工业机器人，包括四轴选择顺应性装配机器手臂(Selective ComplianceAssembly Robot Arm，SCARA)、四轴码垛机器人、六轴通用型机器人等，其传动结构都采用具有中空减速器的中空传动方案。

如图1所示，是现有工业机器人的中空传动结构内部走线方式的示意图。在该方案中，中空减速器12固定在工业机器人的相对静止部件11上，且中空减速器12内侧的轴孔内具有中空套管13。上述中空套管13可隔绝内部线缆14与中空减速器12的高速旋转部件121的接触。通常，该中空套管13固定在两个相对运动部件的其中一个上，例如相对静止部件11或中空减速器12的高速旋转部件121。在上述结构中，由于中空减速器12的轴孔的一端为相对静止部件11、另一端为高速旋转部件121，从而使得中空套管13的边缘131处构成内部线缆14的一个重要受力点。由于中空套管13的管壁较薄，两端又存在相对运动，从而会在边缘131处对内部线缆14形成径向剪切力，导致内部线缆14在该处极易磨损。

由此可见，现有的工业机器人中空传动结构内部的走线方式存在线缆14与中空套管13不合理的受力问题，使得很多工业机器人的内部线缆14在较短时间内就出线磨损、芯线扭断的情况，特别是小机型，由于中空减速器12的轴孔的内径很小，过线空间很紧张，线束占空比很高，更容易出现内部线缆的故障问题。

发明内容

本发明实施例旨在针对上述工业机器人的中空传动结构内部走线方式存在的线缆容易磨损的问题，提供一种布线装置及机器人。

本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种布线装置，用于保护穿过中空减速器的轴孔的内部线缆，所述布线装置包括第一套管和第二套管；所述第一套管从所述中空减速器的轴孔的第一端插入所述轴孔并固定在第一部件上，且所述第一套管具有位于所述轴孔的第一端开口处的第一圆角部；所述第二套管从所述中空减速器的轴孔的第二端插入所述轴孔并固定在第二部件上，且所述第二套管具有位于所述轴孔的第二端开口处的第二过渡圆角；所述内部线缆穿过所述第一套管和第二套管的管孔，且在所述中空减速器工作时，所述第二部件相对第一部件旋转。

优选地，所述第一套管的第一端具有第一法兰盘并通过所述第一法兰盘固定在所述第一部件上；所述第一过渡圆角位于所述第一套管的主体部与所述第一法兰盘之间。

优选地，所述第二套管的第一端具有第二法兰盘并通过所述第二法兰盘固定在所述第二部件上；所述第二过渡圆角位于所述第二套管的主体部与所述第二法兰盘之间。

优选地，所述中空减速器包括固定在相对静止部件上的刚轮部和与所述刚轮部配合转动的柔轮部，且所述轴孔穿过所述刚轮部和柔轮部；所述第一部件为相对静止部件或刚轮部，所述第二部件为柔轮部。

优选地，所述第一套管和第二套管的主体部的直径相同，且所述第一套管和第二套管的内壁光滑。

优选地，所述第一套管的第二端和所述第二套管的第二端分别位于所述轴孔内，且所述第一套管的第二端与所述第二套管的第二端之间的间隙小于2cm。

优选地，所述内部线缆的弯曲部的顶点避开所述第一套管的第二端和所述第二套管的第二端之间的间隙。

本发明实施例还提供一种机器人，包括如上所述的布线装置，所述内部线缆包括至少两个固定点，且其中一个固定点位于轴孔的第一端的外侧、另一固定点位于所述轴孔的第二端的外侧。

优选地，在所述中空减速器运行时，所述内部线缆与所述第一套管在所述第一圆角部接触、与所述第二套管在所述第二圆角部接触。

优选地，所述机器人为以下之一：四轴选择顺应性装配机器手臂、四轴码垛机器人、六轴通用型机器人。

本发明实施例的布线装置及机器人，通过第一套管和第二套管拉开运部件运动的阶跃分界点和内部线缆运动最大点的位置，从而将内部线缆与部件之间的相对运动降低到最小，大幅度延长内部线缆的使用寿命。

附图说明

图1是现有工业机器人的中空传动方案中走线的示意图；

图2是本发明布线装置第一实施例的示意图；

图3是本发明布线装置第二实施例的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在工业机器人中，内部线缆的使用寿命取决于两个因素：一个是内部线缆本身的材质、结构，另一个就是合理的走线方案。其中，合理的走线方案可减少内部线缆的磨损(外伤)和扭转(内伤)。

由于工业机器人的中空传动结构内涉及两个部分的运动，例如中空减速器的高速旋转部件和相对静止部件，而且这种运动是阶跃性质的。上述阶跃的分界点非常关键，内部线缆24呈弯曲状贴到阶跃分界点时，若阶跃的分界点有相对运动，就会剪切内部线缆24，造成在内部线缆24在该位置磨损。

为减小磨损，可转移内部线缆24的扭转位置，使内部线缆24扭转的部分在中空减速器的轴孔的外侧完成，这样在轴孔内使内部线缆24与轴孔相对静止，即没有相对运动。但是在实际应用中，特别是小机型的工业机器人中，由于内部空间有限，轴孔两侧空间不足以使内线缆安全的扭转完成，必然会使内部线缆的扭转运动部分进入轴孔。本发明实施例的布线装置通过尽量减少内部线缆与轴孔的相对运动，从而减少相对运动对内部线缆24的伤害程度。

如图2所示，是本发明布线装置第一实施例的示意图，该布线装置可应用于工业机器人，并保护穿过中空减速器的轴孔的内部线缆24，上述中空减速器包括固定在相对静止部件21上的刚轮部221和相对刚轮部221转动的柔轮部222(即高速旋转部件)，且该中空减速器的轴孔穿过上述刚轮部221和柔轮部222。

本实施例的布线装置包括第一套管23和第二套管25上；所述第一套管23从中空减速器的轴孔的第一端插入轴孔并固定在第一部件上，且该第一套管23具有位于轴孔的第一端开口处的第一圆角部；第二套管25从中空减速器的轴孔的第二端插入轴孔并固定在第二部件(在中空减速器工作时，第二部件相对第一部件旋转)上，且第二套管25具有位于轴孔的第二端开口处的第二过渡圆角；内部线缆24穿过第一套管23和第二套管25的管孔。特别地，上述第一部件可为相对静止部件21或刚轮部221，而第二部件则可为柔轮部222。

上述布线装置，通过第一套管23和第二套管25拉开运部件运动的阶跃分界点和内部线缆24运动最大点的位置，从而将内部线缆24与部件之间的相对运动降低到最小，大幅度延长内部线缆24的使用寿命。并且，由于第一套管23在轴孔的第一端开口处具有第一圆角部、第二套管25在轴孔的第二端开口处具有第二圆角部，可使内部线缆24与第一套管23、第二套管25分别构成面接触，减少了内部线缆24的磨损损伤。

具体地，为减小第一套管23的主体部与内部线缆24之间的摩擦，上述第一套管23的主体部可为圆管，且该第一套管23可通过以下方式固定到第一部件上：在第一套管23的第一端设置第一法兰盘，并通过该第一法兰盘固定在第一部件上；第一过渡圆角位于第一套管23的主体部与第一法兰盘之间。

同样地，为减小第二套管25的主体部与内部线缆24之间的摩擦，上述第二套管25的主体部可为圆管，且该第二套管25可通过以下方式固定到第二部件上：在第二套管25的第一端设置第二法兰盘，并通过该第二法兰盘固定在第二部件上；第二过渡圆角位于第二套管25的主体部与第二法兰盘之间。

为避免第一套管23和第二套管25在轴孔内的部分摩擦内部线缆24，上述第一套管23和第二套管25的主体部的直径可相同。当然，在实际应用中，也可使第一套管23和第二套管25的主体部的直径不同，但此时需使内部线缆24的弯曲部在轴孔内的顶点241避开第一套管23和第二套管25的连接位置。

并且，还可通过使第一套管23和第二套管25的内壁光滑(即具有较小的摩擦系数，可通过材料本身及表面粗糙度控制实现)，减小内部线缆24与第一套管23和第二套管25的表面摩擦力。

特别地，上述第一套管23的第二端和第二套管25的第二端分别位于中空减速器的轴孔内，且第一套管23的第二端与第二套管25的第二端之间的间隙小于2cm，这样可避免内部线缆24接触到第一套管23和第二套管25之外的部分。在本实施例中，第一套管23的主体部的长度大于轴孔长度的80％，第二套管25的主体部的长度则小于轴孔长度的20％。但在实际应用中，也可使第一套管23的主体部的长度为轴孔长度的50％，第二套管25的主体部的长度也为轴孔长度的50％，如图3所示。

事实上，可使第一套管23和第二套管25的主体部的长度采用任何比例，只需保证第一套管23覆盖轴孔的第一端开口处、第二套管25覆盖轴孔的第二端开口处，并使内部线缆24的弯曲部的顶点241避开第一套管23的第二端和第二套管25的第二端之间的间隙即可。

本发明实施例还提供一种机器人，包括如上所述的布线装置，上述内部线缆包括至少两个固定点，且其中一个固定点位于轴孔的第一端的外侧、另一固定点位于轴孔的第二端的外侧。内部线缆在两个固定点之间的长度需在一定公差范围内，从而保证产业化大批量生产时产品的一致性。在中空减速器运行时，内部线缆与第一套管在第一圆角部接触、与第二套管在第二圆角部接触。

特别地，上述机器人为以下之一：四轴选择顺应性装配机器手臂、四轴码垛机器人、六轴通用型机器人。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种布线装置，用于保护穿过中空减速器的轴孔的内部线缆，其特征在于，所述布线装置包括第一套管和第二套管；所述第一套管从所述中空减速器的轴孔的第一端插入所述轴孔并固定在第一部件上，且所述第一套管具有位于所述轴孔的第一端开口处的第一圆角部；所述第二套管从所述中空减速器的轴孔的第二端插入所述轴孔并固定在第二部件上，且所述第二套管具有位于所述轴孔的第二端开口处的第二过渡圆角；所述内部线缆穿过所述第一套管和第二套管的管孔，且在所述中空减速器工作时，所述第二部件相对第一部件旋转。

2.根据权利要求1所述的布线装置，其特征在于，所述第一套管的第一端具有第一法兰盘并通过所述第一法兰盘固定在所述第一部件上；所述第一过渡圆角位于所述第一套管的主体部与所述第一法兰盘之间。

3.根据权利要求1所述的布线装置，其特征在于，所述第二套管的第一端具有第二法兰盘并通过所述第二法兰盘固定在所述第二部件上；所述第二过渡圆角位于所述第二套管的主体部与所述第二法兰盘之间。

4.根据权利要求1所述的布线装置，其特征在于，所述中空减速器包括固定在相对静止部件上的刚轮部和与所述刚轮部配合转动的柔轮部，且所述轴孔穿过所述刚轮部和柔轮部；所述第一部件为相对静止部件或刚轮部，所述第二部件为柔轮部。

5.根据权利要求1所述的布线装置，其特征在于，所述第一套管和第二套管的主体部的直径相同，且所述第一套管和第二套管的内壁光滑。

6.根据权利要求1所述的布线装置，其特征在于，所述第一套管的第二端和所述第二套管的第二端分别位于所述轴孔内，且所述第一套管的第二端与所述第二套管的第二端之间的间隙小于2cm。

7.根据权利要求6所述的布线装置，其特征在于，所述内部线缆的弯曲部的顶点避开所述第一套管的第二端和所述第二套管的第二端之间的间隙。

8.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的布线装置，所述内部线缆包括至少两个固定点，且其中一个固定点位于轴孔的第一端的外侧、另一固定点位于所述轴孔的第二端的外侧。

9.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于，在所述中空减速器运行时，所述内部线缆与所述第一套管在所述第一圆角部接触、与所述第二套管在所述第二圆角部接触。

10.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于，所述机器人为以下之一：四轴选择顺应性装配机器手臂、四轴码垛机器人、六轴通用型机器人。