CN110733030B - 一种模块化可快速拆装机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械臂，更具体的说是一种模块化可快速拆装机械臂，包括多个关节模组，每个关节模组两端的机械关节处分别连接有齿形接口法兰Ⅰ和齿形接口法兰Ⅱ，多个关节模组之间通过齿形接口法兰Ⅰ和对应的齿形接口法兰Ⅱ相互啮合连接，每对啮合的齿形接口法兰Ⅰ和齿形接口法兰Ⅱ上均通过螺纹连接有螺母，可以通过模块化关节模组方便多个关节模组之间的拆卸和连接，还可以根据不同的使用需求在两个关节模组之间快速连接臂，多个关节模组之间通过齿形接口法兰Ⅰ和对应的齿形接口法兰Ⅱ相互啮合连接，连接处的两个螺母相对转动，对关节模组的连接进一步固定，快速完成关节模组和关节模组或关节模组和连接臂之间的连接。

Description

一种模块化可快速拆装机械臂

技术领域

本发明涉及机械臂，更具体的说是一种模块化可快速拆装机械臂。

背景技术

本发明是可拆装的模块化机械臂的接口技术。现如今现代化的进程中，工业一直处于飞速发展的现代,形式各异的自动化技术也被广泛应用,机械手在自动化生产中有着举足轻重的地位,尤其是在工业中被越来越广泛的应用。由此同时越来越多的机械臂的操作人员在现代工业中被广泛的需要，这也带动了机械臂的教育行业的兴起。在现有的机械臂的培训教育模式中，主要是通过购买市场上比较成熟的六轴机械臂进行教学。这种机械臂在教学的使用过程中，由于其机械结构和电器系统很集成化、系统化，导致在教学过程中不能够很好的对机械机构和其内部系统进行教学，同时由于现在工业生产中机械臂的模式更为多样化、四轴机械臂、六轴机械臂、双臂协作等多样化的工作模式的兴起，单一的机械臂的本体不能很好的满足教学多样化、通用化的要求。

例如公开号CN207402804U名称一种模块化六轴机械臂。在该机械臂中引入模块化思想，由六个模块化机械臂关节分别与连杆拼接成完整的机械臂，在连杆的两端均设计与模块化关节的接口，通过该接口与关节相固定。不同的连杆具有相同的接口，可按照不同的组合和安装顺序来安装机械臂，以获得不同构型的机械臂，突破机械臂结构对其功能的限制。每段连杆均采取流线型设计，且符合流体力学特点。但是该实用新型的缺点为不能根据使用需求快速拆卸和安装关节模组。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块化可快速拆装机械臂，可以根据不同的使用需求快速安装和拆卸关节模组，从而调整机械臂的构型。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种模块化可快速拆装机械臂，包括多个关节模组，每个关节模组两端的机械关节处分别连接有齿形接口法兰Ⅰ和齿形接口法兰Ⅱ，多个关节模组之间通过齿形接口法兰Ⅰ和对应的齿形接口法兰Ⅱ相互啮合连接，每对啮合的齿形接口法兰Ⅰ和齿形接口法兰Ⅱ上均通过螺纹连接有螺母。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种模块化可快速拆装机械臂，所述齿形接口法兰Ⅰ包括法兰圆盘Ⅰ、齿状结构Ⅰ和电器安装座Ⅰ，法兰圆盘Ⅰ上一体成型有多个齿状结构Ⅰ，多个齿状结构Ⅰ分布在以法兰圆盘Ⅰ为中心的圆周上，法兰圆盘Ⅰ上设置有电器安装座Ⅰ，多个齿状结构Ⅰ的底部均设置有退刀槽Ⅰ。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种模块化可快速拆装机械臂，所述电器安装座Ⅰ内安装有电器连接部分的电器接口触点Ⅰ。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种模块化可快速拆装机械臂，所述多个齿状结构为一个扭矩插齿Ⅰ和两个连接插齿。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种模块化可快速拆装机械臂，所述齿形接口法兰Ⅱ包括法兰圆盘Ⅱ、齿状结构Ⅱ和电器安装座Ⅱ，法兰圆盘Ⅱ上一体成型有多个齿状结构Ⅱ，多个齿状结构Ⅱ分布在以法兰圆盘Ⅱ为中心的圆周上，法兰圆盘Ⅱ上设置有电器安装座Ⅱ，多个齿状结构Ⅱ的底部均设置有退刀槽Ⅱ。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种模块化可快速拆装机械臂，所述电器安装座Ⅱ内安装有电器连接部分的电器接口触点Ⅱ，相对对应连接的电器接口触点Ⅰ和电器接口触点Ⅱ之间采用弹簧触针连接。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种模块化可快速拆装机械臂，所述多个齿状结构Ⅱ为两个扭矩插齿Ⅱ和一个连接插齿Ⅱ。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种模块化可快速拆装机械臂，所述扭矩插齿Ⅰ插在两个扭矩插齿Ⅱ之间，两个连接插齿间隙插在两个扭矩插齿Ⅱ和一个连接插齿Ⅱ之间。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种模块化可快速拆装机械臂，所述关节模组、齿形接口法兰Ⅰ、齿形接口法兰Ⅱ和螺母构成模块化关节模组。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种模块化可快速拆装机械臂，所述模块化可快速拆装机械臂还包括连接臂，连接臂的两端分别连接有齿形接口法兰Ⅰ和齿形接口法兰Ⅱ，连接臂、齿形接口法兰Ⅰ、齿形接口法兰Ⅱ和螺母构成模块化连接臂。

本发明一种模块化可快速拆装机械臂的有益效果为：

本发明一种模块化可快速拆装机械臂，可以通过模块化关节模组方便多个关节模组之间的拆卸和连接，还可以根据不同的使用需求在两个关节模组之间快速安装连接臂，多个关节模组之间通过齿形接口法兰Ⅰ和对应的齿形接口法兰Ⅱ相互啮合连接，连接处的两个螺母相对转动，对关节模组的连接进一步固定，快速完成关节模组和关节模组或关节模组和连接臂之间的连接，并且可以通过调整连接臂的长度，满足不同负载和工作空间的需求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

在本发明的描述中,需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中,除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。

图1是本发明模块化可快速拆装机械臂整体的结构示意图一；

图2是本发明模块化可快速拆装机械臂整体的结构示意图二；

图3是本发明模块化关节模组的结构示意图；

图4是本发明模块化连接臂的结构示意图；

图5是本发明的齿形接口法兰Ⅰ结构示意图一；

图6是本发明的齿形接口法兰Ⅰ结构示意图二；

图7是本发明的齿形接口法兰Ⅱ结构示意图一；

图8是本发明的齿形接口法兰Ⅱ结构示意图二；

图9是本发明电器接口触点示意图。

图中：关节模组1；齿形接口法兰Ⅰ2；法兰圆盘Ⅰ2-1；扭矩插齿Ⅰ2-2；连接插齿2-3；电器安装座Ⅰ2-4；齿形接口法兰Ⅱ3；法兰圆盘Ⅱ3-1；扭矩插齿Ⅱ3-2；连接插齿Ⅱ3-3；电器安装座Ⅱ3-4；螺母4；连接臂5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式一：

下面结合图1-9说明本实施方式，一种模块化可快速拆装机械臂，包括多个关节模组1，每个关节模组1两端的机械关节处分别连接有齿形接口法兰Ⅰ2和齿形接口法兰Ⅱ3，多个关节模组1之间通过齿形接口法兰Ⅰ2和对应的齿形接口法兰Ⅱ3相互啮合连接，每对啮合的齿形接口法兰Ⅰ2和齿形接口法兰Ⅱ3上均通过螺纹连接有螺母4；可以通过模块化关节模组方便多个关节模组1之间的拆卸和连接，还可以根据不同的使用需求在两个关节模组1之间快速安装连接臂5，多个关节模组1之间通过齿形接口法兰Ⅰ2和对应的齿形接口法兰Ⅱ3相互啮合连接，快速完成关节模组1和关节模组1或关节模组1和连接臂5之间的连接；连接处的两个螺母4相对转动，对关节模组1的连接进一步固定，关节模组1可以是电机驱动旋转的关节模组；关节模组1可以是现有技术中常规的机械臂例如柯马eDO教育机械臂的关节模组。

具体实施方式二：

下面结合图1-9说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述齿形接口法兰Ⅰ2包括法兰圆盘Ⅰ2-1、齿状结构Ⅰ和电器安装座Ⅰ2-4，法兰圆盘Ⅰ2-1上一体成型有多个齿状结构Ⅰ，多个齿状结构Ⅰ分布在以法兰圆盘Ⅰ2-1为中心的圆周上，法兰圆盘Ⅰ2-1上设置有电器安装座Ⅰ2-4，多个齿状结构Ⅰ的底部均设置有退刀槽Ⅰ。

具体实施方式三：

下面结合图1-9说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，所述电器安装座Ⅰ2-4内安装有电器连接部分的电器接口触点Ⅰ。

具体实施方式四：

下面结合图1-9说明本实施方式，本实施方式对实施方式三作进一步说明，所述多个齿状结构为一个扭矩插齿Ⅰ2-2和两个连接插齿2-3；为了保证咬合时方向和位置的定位关系以保证电器接口触点Ⅰ和电器接口触点Ⅱ相互之间可以精确的对应上防止错位，两个法兰的在尺寸结构上有着一定差别，如图6和图8，一个扭矩插齿Ⅰ2-2可以插入两个扭矩插齿Ⅱ3-2之间，并与两个扭矩插齿Ⅱ3-2接触，传递扭矩，并且一个扭矩插齿Ⅰ2-2的两侧竖直设置，两个扭矩插齿Ⅱ3-2之间的内侧竖直设置，保证安装位置。

具体实施方式五：

下面结合图1-9说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明，所述齿形接口法兰Ⅱ3包括法兰圆盘Ⅱ3-1、齿状结构Ⅱ和电器安装座Ⅱ3-4，法兰圆盘Ⅱ3-1上一体成型有多个齿状结构Ⅱ，多个齿状结构Ⅱ分布在以法兰圆盘Ⅱ3-1为中心的圆周上，法兰圆盘Ⅱ3-1上设置有电器安装座Ⅱ3-4，多个齿状结构Ⅱ的底部均设置有退刀槽Ⅱ。

具体实施方式六：

下面结合图1-9说明本实施方式，本实施方式对实施方式五作进一步说明，所述电器安装座Ⅱ3-4内安装有电器连接部分的电器接口触点Ⅱ，相对对应连接的电器接口触点Ⅰ和电器接口触点Ⅱ之间采用弹簧触针连接；为了保证整个模块化机械臂和模块化连接臂的集成化、可重组性以及拓展性，电器接口触点Ⅰ和电器接口触点Ⅱ的类型分为动力触点和信号触点，对于动力触点如图9中所示，外圈的大触点为动力触点传递动力源共六个，在输入接口端是将上一关节的动力源传递过来提供给电机作为供电源，在输出接口端是动力通过触点传递给下一个关节模块，这六个触点为3对动力并联形式的动力源，可以将输入的动力电流分为3部分起到分流作用，每个大触电的额定电压电流为24V、15A；对于信号触点如图9中所示，内圈小触点为信号触点传递信号信息共有10个触点。其中关节与关节之间的通讯协议为CAN通讯模式，由于can通讯协议的模式要求触点的连接只需要CAN+和CAN-两个通讯接口，所以只用到了其中两个小触点作为信号的传递，其他8个触点作为拓展机械臂的功能或者增加传感器的备用通讯接口，这样也增加了模块化机械臂和模块化连接臂的通用性。

具体实施方式七：

下面结合图1-9说明本实施方式，本实施方式对实施方式六作进一步说明，所述多个齿状结构Ⅱ为两个扭矩插齿Ⅱ3-2和一个连接插齿Ⅱ3-3。

具体实施方式八：

下面结合图1-9说明本实施方式，本实施方式对实施方式七作进一步说明，所述扭矩插齿Ⅰ2-2插在两个扭矩插齿Ⅱ3-2之间，两个连接插齿2-3间隙插在两个扭矩插齿Ⅱ3-2和一个连接插齿Ⅱ3-3之间；传递力矩只要依靠扭矩插齿Ⅰ2-2和两个扭矩插齿Ⅱ3-2的配合面，以减少对螺母4旋紧力矩的要求，螺母4只需要极小的旋紧力矩就可保证有效连接，可以使用手工进行转动螺母4完成连接并不需要较大的力矩。

具体实施方式九：

下面结合图1-9说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述关节模组1、齿形接口法兰Ⅰ2、齿形接口法兰Ⅱ3和螺母4构成模块化关节模组。

具体实施方式十：

下面结合图1-9说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述模块化可快速拆装机械臂还包括连接臂5，连接臂5的两端分别连接有齿形接口法兰Ⅰ2和齿形接口法兰Ⅱ3，连接臂5、齿形接口法兰Ⅰ2、齿形接口法兰Ⅱ3和螺母4构成模块化连接臂。

本发明的一种模块化可快速拆装机械臂，其工作原理为：

关节模组1和关节模组1或关节模组1和连接臂5之间通过对应的齿形接口法兰Ⅰ2和齿形接口法兰Ⅱ3相互啮合连接，将两个螺母4分别旋进退刀槽Ⅰ和退刀槽Ⅱ内，之后将扭矩插齿Ⅰ2-2插在两个扭矩插齿Ⅱ3-2之间，两个连接插齿2-3间隙插在两个扭矩插齿Ⅱ3-2和一个连接插齿Ⅱ3-3之间；两个螺母4相对旋转，连接固定关节模组1，两个螺母4相对旋转，相互挤压可以防止连接的关节模组1发生松动；并且由于模块化连接臂和模块化关节模组，可以使得模块化关节模组和模块化连接臂之间可以进行任意的组装，如模块化连接臂和模块化连接臂之间的连接，或者模块化连接臂和模块化关节模组之间的连接，也已根据不同的使用需求进行改变，并且可以通过调整连接臂5的长度，满足不同负载和工作空间的需求。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种模块化可快速拆装机械臂，包括多个关节模组(1)，其特征在于：每个关节模组(1)两端的机械关节处分别连接有齿形接口法兰Ⅰ(2)和齿形接口法兰Ⅱ(3)，多个关节模组(1)之间通过齿形接口法兰Ⅰ(2)和对应的齿形接口法兰Ⅱ(3)相互啮合连接，每对啮合的齿形接口法兰Ⅰ(2)和齿形接口法兰Ⅱ(3)上均通过螺纹连接有螺母(4)；

所述齿形接口法兰Ⅰ(2)包括法兰圆盘Ⅰ(2-1)、齿状结构Ⅰ和电器安装座Ⅰ(2-4)，法兰圆盘Ⅰ(2-1)上一体成型有多个齿状结构Ⅰ，多个齿状结构Ⅰ分布在以法兰圆盘Ⅰ(2-1)为中心的圆周上，法兰圆盘Ⅰ(2-1)上设置有电器安装座Ⅰ(2-4)，多个齿状结构Ⅰ的底部均设置有退刀槽Ⅰ；

所述电器安装座Ⅰ(2-4)内安装有电器连接部分的电器接口触点Ⅰ；

所述多个齿状结构为一个扭矩插齿Ⅰ(2-2)和两个连接插齿(2-3)；

所述齿形接口法兰Ⅱ(3)包括法兰圆盘Ⅱ(3-1)、齿状结构Ⅱ和电器安装座Ⅱ(3-4)，法兰圆盘Ⅱ(3-1)上一体成型有多个齿状结构Ⅱ，多个齿状结构Ⅱ分布在以法兰圆盘Ⅱ(3-1)为中心的圆周上，法兰圆盘Ⅱ(3-1)上设置有电器安装座Ⅱ(3-4)，多个齿状结构Ⅱ的底部均设置有退刀槽Ⅱ；

所述电器安装座Ⅱ(3-4)内安装有电器连接部分的电器接口触点Ⅱ，相对对应连接的电器接口触点Ⅰ和电器接口触点Ⅱ之间采用弹簧触针连接；

所述多个齿状结构Ⅱ为两个扭矩插齿Ⅱ(3-2)和一个连接插齿Ⅱ(3-3)；

所述扭矩插齿Ⅰ(2-2)插在两个扭矩插齿Ⅱ(3-2)之间，两个连接插齿(2-3)间隙插在两个扭矩插齿Ⅱ(3-2)和一个连接插齿Ⅱ(3-3)之间；

所述关节模组(1)、齿形接口法兰Ⅰ(2)、齿形接口法兰Ⅱ(3)和螺母(4)构成模块化关节模组；

所述模块化可快速拆装机械臂还包括连接臂(5)，连接臂(5)的两端分别连接有齿形接口法兰Ⅰ(2)和齿形接口法兰Ⅱ(3)，连接臂(5)、齿形接口法兰Ⅰ(2)、齿形接口法兰Ⅱ(3)和螺母(4)构成模块化连接臂；

关节模组(1)和关节模组(1)或关节模组(1)和连接臂(5)之间通过对应的齿形接口法兰Ⅰ(2)和齿形接口法兰Ⅱ(3)相互啮合连接，将两个螺母(4)分别旋进退刀槽Ⅰ和退刀槽Ⅱ内，之后将扭矩插齿Ⅰ(2-2)插在两个扭矩插齿Ⅱ(3-2)之间，两个连接插齿(2-3)间隙插在两个扭矩插齿Ⅱ(3-2)和一个连接插齿Ⅱ(3-3)之间；两个螺母(4)相对旋转，连接固定关节模组(1)，两个螺母(4)相对旋转，相互挤压防止连接的关节模组(1)发生松动。

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