CN110893622A - 一种机器人关节的安全装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人领域，具体地说是一种机器人关节的安全装置，翻转台的两侧均设有作为固定端的支腿，翻转台的两侧与支腿转动连接，翻转台的一侧连接有安装在同侧支腿上的伺服驱动电机，另一侧设有正多边型轴端；正多边型轴端的一侧或两侧均设有动力源，每侧的动力源均安装在同侧的支腿上，每侧的动力源均通过连接件连接一自锁滑块，自锁滑块与同侧的支腿滑动连接，由动力源带动往复移动，通过自锁滑块与正多边型轴端的挤压实现翻转台的自锁。本发明采用面接触、承载大，能够精确定位，具有动力源通过工作即可锁定功能，相对于现有的电动插销，可避免摩擦摩损耗，更加适合洁净度的要求。

Description

一种机器人关节的安全装置

技术领域

本发明属于机器人领域，具体地说是一种机器人关节的安全装置。

背景技术

目前，机器人关节的安全装置在洁净、真空、工业的旋转关节做长期无源机械锁定和短期运动上电开锁，主流是采用电动插销。但是，电动插销对加工精度和安装精度要求都特别高，需要加工内孔；而且，还有摩擦摩损，产生粉尘对于提高系统的洁净度极为不利。电动执行机构复杂，不适合小型化。

发明内容

为了解决现有电动插销式安全装置存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种机器人关节的安全装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括自锁滑块、支腿、翻转台、伺服驱动电机及动力源，其中翻转台的两侧均设有作为固定端的支腿，该翻转台的两侧与支腿转动连接，所述翻转台的一侧连接有安装在同侧支腿上的伺服驱动电机，另一侧设有正多边型轴端；所述正多边型轴端的一侧或两侧均设有动力源，每侧的动力源均安装在同侧的支腿上，每侧的动力源均通过连接件连接一自锁滑块，所述自锁滑块与同侧的支腿滑动连接，由所述动力源带动往复移动，通过该自锁滑块与所述正多边型轴端的挤压实现所述翻转台的自锁；

其中：所述自锁滑块的上表面设有与正多边型轴端挤压的止动面，下部设有与支腿上设置的滑轨滑动连接的滑槽，该自锁滑块朝向所述正多边型轴端的一侧设有定位面，朝向所述连接件的一侧设有驱动面，所述驱动面的两侧均设有倒勾块；

所述自锁滑块的顶部设有防震块，该防震块位于所述止动面远离正多边型轴端的一侧；

所述止动面为平面、斜面或曲面，当止动面为斜面时，倾斜于水平面，由远离正多边型轴端的一侧向靠近正多边型轴端的另一侧向下倾斜；所述防震块上表面远离正多边型轴端的一侧高于止动面的最高点；

所述自锁滑块朝向正多边型轴端的一侧设有止口，该止口的竖面为所述定位面，所述滑槽由该定位面开至所述驱动面；

所述倒勾块为“L”型，一端固接于所述驱动面上，另一端在所述动力源通过连接件向后拉动自锁滑导体时与该气缸杆的另一端卡接；

所述正多边型轴端的下方设有安装在支腿上的定位块，当该正多边型轴端的两侧均设有动力源时，对称设置在该定位块的两侧；

所述正多边型轴端的边数为大于或等于16的整数；

所述动力源为气缸筒、连接件为气缸杆，每侧的气缸筒均安装在同侧的支腿上，且均带有气缸杆，所述气缸杆的一端与气缸筒相连，另一端连接自锁滑块；

所述防震块由带有阻尼和弹性的材料制成。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明通过自锁滑块的滑动与正多边型轴端的挤压，进而实现翻转台的自锁或开锁，采用面接触、承载大，能够精确定位，具有动力源通过工作即可锁定功能，相对于现有的电动插销，可避免摩擦摩损耗，更加适合洁净度的要求。

2.本发明的自锁滑块上设置了防震块，具备弹性和阻尼，可以防止震动松脱。

3.本发明作用于传动链的末端，避免中间传动环节的刚度影响和可靠性影响。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的主视剖视图；

图3为本发明的爆炸图；

图4为图1中的A处局部放大图；

图5为图3中的B处局部放大图；

图6为图1中A处局部放大的主视图；

图7为本发明自锁滑块、气缸筒、气缸杆的爆炸图；

图8为本发明自锁滑块的立体结构示意图；

其中：1为自锁滑块，101为驱动面，102为滑槽，103为定位面，104为防震块，105为止动面，106为倒钩块，2为驱动支腿，3为从动支腿，4为翻转台，5为伺服驱动电机，6为轴承，7为翻转轴线，8为正多边型轴端，9为气缸筒，10为气缸杆，11为滑轨，12为定位块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～8所示，本发明包括伺服系统和自锁主轴多边型机构，其中伺服系统包括支腿、翻转台4、伺服驱动电机5及轴承6，自锁主轴多边型机构包括自锁滑块1、正多边型轴端8、动力源及连接件。本发明的支腿分为驱动支腿2及从动支腿3，两个支腿作为固定端分别位于翻转台4的两侧；翻转台4的两侧分别通过轴承6与驱动支腿2及从动支腿3转动连接，翻转台4的一侧连接有安装在同侧支腿上的伺服驱动电机5，另一侧设有正多边型轴端8；本实施例的伺服驱动电机5安装在驱动支腿2上，翻转台4可以相对驱动支腿2和从动支腿3在伺服驱动电机5的作用下做绕翻转轴线7的定轴翻转运动。

正多边型轴端8由翻转轴线7的一端引出，在非安全自锁阶段，正多边型轴端8自由运动。正多边型轴端8采用可以为任何刚性连接材料，比如不锈钢304、陶瓷或石英等。查钢与钢的静态摩擦系数在含有润滑油脂的情况下为μ＝0.1～0.12，所有可以获得斜面压榨机构型摩擦自锁的情况下摩擦角为φ＝5.71°～6.84°；对应于斜面压榨机构型摩擦自锁机械原理构型，所以斜面倾角α≤2φ，所以α≤2φ＝11.42°。本发明的正多边型轴端8的边数为大于等于16的整数，本实施例选取16边形，对应α＝11.25°。

从动支腿3的外侧上方设有一凸台，该凸台上安装有滑轨11，在滑轨11的中间处设有定位块12，此定位块12位于正多边型轴端8的正下方。正多边型轴端8的一侧或两侧均设有动力源，每侧的动力源均固定在从动支腿3的凸台上，并通过一连接件连接有自锁滑块1。动力源可为直线电机、液压缸、压电陶瓷等，本实施例的动力源为气缸筒9、连接件为气缸杆10，每侧的气缸筒9的一端均固定在从动支腿3的凸台上，另一端与气缸杆10的一端相连，该气缸杆10的另一端连接一自锁滑块1。本实施例是在正多边型轴端8的两侧均设置了气缸筒9，对称设置在定位块12的两侧。每侧的气缸筒9均通过气缸杆10推动一自锁滑块1。

自锁滑块1的上表面设有与正多边型轴端8挤压的止动面105，下部设有滑槽102，自锁滑块1通过该滑槽102与从动支腿3的凸台上设置的滑轨11滑动连接。止动面105位于自锁滑块1上表面靠近正多边型轴端8的一侧，在自锁滑块1的顶部上粘接有防震块104，该防震块104位于远离正多边型轴端8的一侧。止动面105可为平面、斜面或任意符合机械原理传动要求的曲面，当止动面105为斜面时，倾斜于水平面，与水平面的倾斜角度为α＝11.25°，由远离正多边型轴端8的一侧向靠近正多边型轴端8的另一侧向下倾斜。防震块104上表面远离正多边型轴端8的一侧高于止动面105的最高点。自锁滑块1朝向正多边型轴端8的一侧设有止口，该止口的竖面为定位面103，自锁滑块1朝向气缸杆10的一侧设有驱动面101，驱动面101的两侧均设有倒勾块106。滑槽102由定位面103开至驱动面101，本实施例的滑槽102为燕尾导向槽，相应地，滑轨11的端面为对应的燕尾型。倒勾块106为“L”型，一端固接于驱动面101上，另一端在气缸杆10向后拉动自锁滑导体1时与该气缸杆10的另一端卡接。驱动面101两侧倒勾块106另一端之间的间距小于气缸杆10另一端的外径。

本发明的防震块104由带有阻尼和弹性的材料制成，如天然橡胶、尼龙66、聚四氟橡胶或压簧等，本实施例为聚四氟橡胶制成。本发明的止动面105上可以采用涂抹润滑剂的方式起到特殊用途，如涂抹洁净润滑脂用于洁净设备，涂抹真空润滑脂用于真空设备，涂抹工业润滑脂用于工业机器人。

本发明的工作原理为：

翻转台4由伺服驱动电机5驱动翻转过程中，正多边型轴端8两侧的自锁滑块1全程避让。当需要翻转台4自锁时，每侧气缸筒9的另一端通过气缸杆10推动自锁滑块1上的驱动面101，让自锁滑块1在滑槽102与滑轨11的配合下，相对于从动支腿3做直线副运动，直到自锁滑块1上的定位面103抵接于定位块12、做精准定位。翻转台4在伺服驱动5的作用下做绕翻转轴线7的定轴翻转运动,翻转台4的正多边型轴端8一侧面压向自锁滑块1上的止动面105，通过斜面压榨机构型摩擦自锁的原理，实现翻转台4的旋转角度的单向自锁，翻转台4与从动支腿3的精确角度定位，以及由于正多边型轴端8将自锁滑块1上的防震块104压平于自锁滑块1上的止动面105，防震块104材质的刚性及阻尼形成翻转台4与从动支腿3防止震动的锁定。另外一侧的锁定原理相同，两侧的锁定实现了机器人关节的安全装置，一个转轴和支座的防止震动、精确定位、在传动机构末端的大负载，无源机械自锁。

当气缸筒9带动气缸杆10后退的时候，气缸杆10拉动自锁滑块1上的倒勾块106。气缸杆10的另一端与自锁滑块1上的倒勾块106和自锁滑块1上的驱动面101留有间隙，可以补偿整机的弹性变形，防止机构运行的卡滞现象。

Claims (10)

1.一种机器人关节的安全装置，其特征在于：包括自锁滑块(1)、支腿、翻转台(4)、伺服驱动电机(5)及动力源，其中翻转台(4)的两侧均设有作为固定端的支腿，该翻转台(4)的两侧与支腿转动连接，所述翻转台(4)的一侧连接有安装在同侧支腿上的伺服驱动电机(5)，另一侧设有正多边型轴端(8)；所述正多边型轴端(8)的一侧或两侧均设有动力源，每侧的动力源均安装在同侧的支腿上，每侧的动力源均通过连接件连接一自锁滑块(1)，所述自锁滑块(1)与同侧的支腿滑动连接，由所述动力源带动往复移动，通过该自锁滑块(1)与所述正多边型轴端(8)的挤压实现所述翻转台(4)的自锁。

2.根据权利要求1所述机器人关节的安全装置，其特征在于：所述自锁滑块(1)的上表面设有与正多边型轴端(8)挤压的止动面(105)，下部设有与支腿上设置的滑轨(11)滑动连接的滑槽(102)，该自锁滑块(1)朝向所述正多边型轴端(8)的一侧设有定位面(103)，朝向所述连接件的一侧设有驱动面(101)，所述驱动面(101)的两侧均设有倒勾块(106)。

3.根据权利要求2所述机器人关节的安全装置，其特征在于：所述自锁滑块(1)的顶部设有防震块(104)，该防震块(104)位于所述止动面(105)远离正多边型轴端(8)的一侧。

4.根据权利要求3所述机器人关节的安全装置，其特征在于：所述止动面(105)为平面、斜面或曲面，当止动面(105)为斜面时，倾斜于水平面，由远离正多边型轴端(8)的一侧向靠近正多边型轴端(8)的另一侧向下倾斜；所述防震块(104)上表面远离正多边型轴端(8)的一侧高于止动面(105)的最高点。

5.根据权利要求2所述机器人关节的安全装置，其特征在于：所述自锁滑块(1)朝向正多边型轴端(8)的一侧设有止口，该止口的竖面为所述定位面(103)，所述滑槽(102)由该定位面(103)开至所述驱动面(101)。

6.根据权利要求2所述机器人关节的安全装置，其特征在于：所述倒勾块(106)为“L”型，一端固接于所述驱动面(101)上，另一端在所述动力源通过连接件向后拉动自锁滑导体(1)时与该气缸杆(10)的另一端卡接。

7.根据权利要求1所述机器人关节的安全装置，其特征在于：所述正多边型轴端(8)的下方设有安装在支腿上的定位块(12)，当该正多边型轴端(8)的两侧均设有动力源时，对称设置在该定位块(12)的两侧。

8.根据权利要求1所述机器人关节的安全装置，其特征在于：所述正多边型轴端(8)的边数为大于或等于16的整数。

9.根据权利要求1所述机器人关节的安全装置，其特征在于：所述动力源为气缸筒(9)、连接件为气缸杆(10)，每侧的气缸筒(9)均安装在同侧的支腿上，且均带有气缸杆(10)，所述气缸杆(10)的一端与气缸筒(9)相连，另一端连接自锁滑块(1)。

10.根据权利要求1所述机器人关节的安全装置，其特征在于：所述防震块(104)由带有阻尼和弹性的材料制成。

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