CN111098332A - 一种关节连接结构及其装卸方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种关节连接结构及其装卸方法，该连接结构包括：法兰轴、连接件、定位销、伸缩杆、传感器和控制器。其中，连接件与法兰轴的连接盘进行对接，利用定位销对法兰轴和连接件进行轴向固定连接。伸缩杆设置于连接件上，用于将连接件与法兰轴进行径向固定连接。传感器设置于连接件上，对应法兰轴上的定位销孔，用于检测定位销的插入状态。控制器用于接收传感器的检测信号，以及控制伸缩杆进行伸缩。本发明提供的关节连接结构的整体结构简单，动力传动稳定可靠，且可以做到小尺寸，适合紧凑型关节连接，安装和拆卸的过程加入电控操作，使得关节安装和拆卸更加的简单方便。

Description

一种关节连接结构及其装卸方法

技术领域

本发明涉及机械装配技术领域，尤其涉及机械关节结构，具体为一种关节连接结构及其装卸方法。

背景技术

随着工业科技的发展，机器人的使用越来越广泛，大到工业生产，小到家居生活，处处都会有机器人应用的场景。机器人在使用过程中的动作都是通过关节之间的联动来实现的。而在现有技术中，机器人关节与下一个连杆之间的连接方式通常采用螺钉固定连接，且为了保证传力的稳定可靠，多采用周圈多个螺钉同时紧固的方式。同时，随着对机器人体积紧凑要求的不断增加，使得螺钉安装与拆卸的空间不断缩小。基于固定螺钉的数量和拆装空间的双重限制，使得关节拆装十分不便，且制造和维修的难度更大的，

因此本领域技术人员亟需一种关节连接结构，该连接结构的结构简单、安装拆卸方便且传动稳定可靠，适合紧凑型关节连接或需要快速拆装的关节连接。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种关节连接结构及其装卸方法。该连接结构的结构简单，动力传动稳定可靠，且可以做到小尺寸，适合紧凑型关节连接，安装和拆卸的过程也更加的简单方便。

本发明提供了一种关节连接结构，该连接结构包括：法兰轴、连接件、定位销、伸缩杆、传感器和控制器，其中，所述连接件与所述法兰轴的连接盘进行对接，利用所述定位销对法兰轴和连接件进行轴向固定连接；所述伸缩杆设置于所述连接件上，用于将所述连接件与所述法兰轴进行径向固定连接；所述传感器设置于所述连接件上，对应所述法兰轴上的定位销孔，用于检测所述定位销的插入状态；以及所述控制器用于接收所述传感器的检测信号，以及控制所述伸缩杆进行伸缩。

本发明的具体实施方式中，所述连接件上具有至少两个所述伸缩杆均匀或对称分布于所述连接件的圆周上。

本发明的具体实施方式中，所述法兰轴的连接盘上对应所述伸缩杆的位置具有光孔，用于为所述伸缩杆提供插入位置。

本发明的具体实施方式中，所述法兰轴的连接盘上具有顶丝孔，用于安装顶丝协助拆卸该连接结构。

本发明的具体实施方式中，所述法兰轴和所述连接件均具有两个所述定位销孔，所述定位销孔之间的夹角为90°～170°之间，用于确定所述法兰轴与所述连接件的唯一安装位置。

本发明的具体实施方式中，所述法兰轴和所述连接件均具有至少三个所述定位销孔，任意两个相邻的所述定位销孔之间的夹角均不相同，用于确定所述法兰轴与所述连接件的唯一安装位置。

本发明的具体实施方式中，其特征在于，所述定位销孔上具有固定盖，所述固定盖用于防止所述定位销从所述定位销孔中滑出。

本发明的具体实施方式中，所述传感器为距离传感器，用于检测所述定位销的插入状态。

本发明提供了一种关节连接结构的装卸方法，该装卸方法包括：安装过程和拆卸过程，其中，所述安装过程包括：将法兰轴与连接件对接，并插入定位销；传感器检测定位销，将检测信号传递给控制器进行判断；控制器控制伸缩杆伸出，插入法兰轴上对应的光孔；所述拆卸过程包括：传感器对定位销进行检测，将检测信号传递给控制器进行判断；控制器控制伸缩杆从法兰轴上的光孔中缩回；以及拆除定位销，并分离法兰轴与连接件。

本发明的具体实施方式中，控制器控制伸缩杆伸出，插入法兰轴上对应的光孔的步骤具体包括：控制器控制伸缩杆伸出，同时控制器控制法兰轴转动，使伸缩杆插入法兰轴上对应的光孔。

根据上述具体实施方式可知，本发明提供的一种关节连接结构具有以下益处：该连接结构相对于现有的关节结构更加简单，动力传动稳定可靠，且可以做到小尺寸，适合紧凑型关节连接，安装和拆卸的过程也更加的简单方便。而且该连接结构通过电控的方式对关节进行部分装卸，提升了关节装卸的自动化程度。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。

图1为本发明提供的一种关节连接结构的主视图。

图2为本发明提供的一种关节连接结构的主视图上A-A处的剖视图。

图3为本发明提供的一种关节连接结构的B-B处的剖视图。

图4为本发明提供的一种关节连接结构的安装流程图。

图5为本发明提供的一种关节连接结构的拆卸流程图。

附图标记说明：

1-法兰轴、2-连接件、3-定位销、4-伸缩杆、5-传感器、6-控制器、7-顶丝孔。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

如图2所示为本发明提供的一种关节连接结构。该附图所示的实施例中，该连接结构包括：法兰轴1、连接件2、定位销3、伸缩杆4和传感器5。其中，连接件2与法兰轴1的连接盘进行对接，利用定位销3对法兰轴1和连接件2进行轴向固定连接。本实施例中，连接件2是套在法兰轴1的连接端上的，法兰轴1上的定位销孔与连接件2上的定位销孔对应，便于安装定位销，对法兰轴1和连接件2进行轴向的固定。伸缩杆4设置于连接件2上，伸缩杆4用于将连接件2与法兰轴1进行径向固定连接。法兰轴1的连接盘上对应伸缩杆4的位置具有光孔，光孔用于为伸缩杆4提供插入位置。当伸缩杆4插入光孔中以后，伸缩杆4就能够对法兰轴1和连接件2进行径向的固定。本发明的实施例中优选的，伸缩杆4为电动伸缩杆。通过定位销3和伸缩杆4对法兰轴1和连接件2进行轴向和径向的固定，这样就可以保证法兰轴1和连接件2连接的稳定性和可靠性。

传感器5设置于连接件2上，对应法兰轴1上的定位销孔，传感器5用于检测定位销3的插入状态。该传感器5设置在连接件2上连接件2与法兰轴1连接处的内表面上，连接件2内表面上安装传感器5的地方具有检测槽，检测槽向连接件2上的定位销孔的方向延伸，直到与定位销孔相连通。即传感器5能够通过检测槽检测到定位销孔内定位销3是否插入。本实施例中传感器5为距离传感器，用于检测定位销3的插入状态。

如图1所示，该连接结构还包括控制器6，控制器6与传感器5和伸缩杆4电路连接，用于接收传感器5的检测信号，以及控制伸缩杆4进行伸缩。当未插入定位销3的时，传感器5检测到的距离反馈给控制器6是一种特征值。当插入定位销3的时，传感器5检测到的距离反馈给控制器6是另外一种特征值，该特征值与传感器4检测到的距离值有关，根据不同的检测距离，反馈不同的特征值。

本实施例的具体实施方式中，如图1所示，连接件2上具有至少两个伸缩杆4均匀或对称分布于连接件2的内部圆周上。当连接件2上有两个伸缩杆4时，两个伸缩杆4的角度为180°，即对称分布于连接件2的圆周上。当连接件2上有至少三个伸缩杆4时，相邻两个伸缩杆4之间的夹相同，均匀分布在连接件2的内部圆周上。这样分布伸缩杆4是为了在关节传动的时候保证每个伸缩杆4受到的扭矩是相同的，这样还能够保证传动过程的平稳。

本实施例的具体实施方式中，图3为图2在B-B处的视图，如图3所示，法兰轴的连接盘上具有顶丝孔7，顶丝孔7贯穿法兰轴1上的连接盘，顶丝孔7用于安装顶丝协助拆卸该连接结构。当连接件2上的伸缩杆4无法正常缩回时，需要将定位销3拆除，然后在法兰轴1上的顶丝孔7内安装顶丝，利用顶丝对连接件2施加作用力，使得连接件2与法兰轴1分离，因为伸缩杆4与连接件2固定在一起，所以连接件2会带动伸缩杆4从光孔内出来。

本实施例的具体实施方式中，法兰轴1和连接件2均具有两个定位销孔，定位销孔之间的夹角为90°～170°之间，用于确定法兰轴1与连接件2的唯一安装位置。本实施例中优选的定位销孔的夹角为150°。如图1所示，圆周上传感器5的位置就是定位销3对应的位置。

另外一种实施方式中，法兰轴1和连接件2均具有至少三个定位销孔，法兰轴1上的定位销孔的位置与连接件2上的定位销孔的位置对应，法兰轴1或连接件2上任意两个相邻的定位销孔之间的夹角均不相同，用于确定法兰轴1与连接件2的唯一安装位置。确定唯一安装位置是为了防止伸缩杆4插入法兰轴1上对应的光孔时出现较大误差，导致无法插入光孔。

本发明的实施例的具体实施方式中，定位销孔上具有固定盖，固定盖用于防止定位销3从定位销孔中滑出。在定位销孔上安装固定盖一方面能够防止定位销3从定位销孔中滑落，另外一方面是为了使关节的外观更加的简洁美观。

本发明提供了一种关节连接结构的装卸方法，其中该装卸方法包括：安装过程和拆卸过程。其中

如图4所示，安装过程包括：

将法兰轴与连接件对接，并插入定位销。插入定位销后就对法兰轴和连接件进行了轴向的固定连接。

根据定位销的数量，连接件上设置有同等数量的传感器，每个传感器对应一个定位销，且该传感器为距离传感器。传感器检测定位销，并将检测信号传递给控制器进行判断。当传感器对定位销的插入状态进行检测时，如果定位销全部插入，传感器反馈给控制器一个插入状态的距离特征值；如果部分或全部的定位销未插入，则对应未插入定位销的传感器会一直给控制器反馈未插入状态的距离特征值，而对应插入定位销的传感器会传递给控制器一个插入定位销后的距离特征值。插入定位销前后的两个距离特征值跟检测到的距离有关，且特征值不相同，控制器根据反馈的特征值判断定位销是否插入定位销孔内。如果判断定位销均插入则进行下一步，如果判断定位销部分或全部没插入，则控制器停止安装工作。当控制器判断定位销全部插入后，控制器控制伸缩杆伸出，插入法兰轴上对应的光孔。在伸缩杆插入光孔的过程中，控制器同时控制法兰轴所在的关节在顺时针和逆时针方向上进行微小角度的转动，便于伸缩杆插入光孔内。当控制器判断部分或全部定位销未插入定位销孔后，控制器报错并停止工作，不再控制伸缩杆进行伸长。通过人工排除定位销为插入定位销孔的错误后，重复传感器检测的步骤，直到定位销全部安装在定位销孔内。控制器控制伸缩杆伸出的过程中，如果伸缩杆不能插入到光孔中时，控制伸缩杆伸出的电流会变大，当电流超过一个设定值后，控制器判断伸缩杆未插入到光孔中，进而控制器停止控制伸缩杆伸出操作，并将伸缩杆缩回，记录未插入的伸缩杆。

如图5所示，拆卸过程包括：

拆卸操作开始时，先用传感器对定位销进行检测，并将检测信号传递给控制器进行判断。当定位销存在于定位销孔内时，传感器将该距离特征值传递给控制器；当定位销部分或全部不在定位销孔内时，传感器会将此时的距离特征值传递给控制器。控制器根据传感器传递过来的距离特征值来判断定位销是否在定位销孔内。

当控制器根据传感器传来的距离特征值信号判断出定位销都在定位销孔内时，控制器控制伸缩杆从法兰轴上的光孔中缩回，取消伸缩杆对法兰轴和连接件的径向方向的固定作用。当控制器根据传感器传来的距离特征值信号判断出定位销部分或全部不在定位销孔内时，控制器会报错，停止控制伸缩杆缩回。通过人工检查定位销的状态，并修正定位销的错误状态，使定位销安装在对应的定位销孔内，并重复传感器检测的操作，直到控制器判断定位销全部设置在定位销孔内。

控制器判断定位销全部设置在定位销孔内时，控制器控制伸缩杆缩回。当控制器控制全部伸缩杆缩回后，拆除定位销，并将法兰轴和连接件进行分离。当控制器控制伸缩杆缩回时，部分或全部伸缩杆无法缩回，则控制器进行报错。此时拆除定位销，并在法兰轴上的顶丝孔内安装顶丝，利用顶丝给连接件施加作用力，使得连接件与法兰轴分离，因为伸缩杆与连接件固定在一起，所以连接件会带动伸缩杆从光孔内出来。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种关节连接结构，其特征在于，该连接结构包括：法兰轴(1)、连接件(2)、定位销(3)、伸缩杆(4)、传感器(5)和控制器(6)，其中，

所述连接件(2)与所述法兰轴(1)的连接盘进行对接，利用所述定位销(3)对法兰轴(1)和连接件(2)进行轴向固定连接；

所述伸缩杆(4)设置于所述连接件(2)上，用于将所述连接件(2)与所述法兰轴(1)进行径向固定连接；

所述传感器(5)设置于所述连接件(2)上，对应所述法兰轴(1)上的定位销孔，用于检测所述定位销(3)的插入状态；以及

所述控制器(6)用于接收所述传感器(5)的检测信号，以及控制所述伸缩杆(4)进行伸缩。

2.根据权利要求1所述的关节连接结构，其特征在于，所述连接件(2)上具有至少两个所述伸缩杆(4)均匀或对称分布于所述连接件(2)的圆周上。

3.根据权利要求1所述的关节连接结构，其特征在于，所述法兰轴(1)的连接盘上对应所述伸缩杆(4)的位置具有光孔，用于为所述伸缩杆(4)提供插入位置。

4.根据权利要求1所述的关节连接结构，其特征在于，所述法兰轴的连接盘上具有顶丝孔(7)，用于安装顶丝协助拆卸该连接结构。

5.根据权利要求1所述的关节连接结构，其特征在于，所述法兰轴(1)和所述连接件(2)均具有两个所述定位销孔，所述定位销孔之间的夹角为90°～170°之间，用于确定所述法兰轴(1)与所述连接件(2)的唯一安装位置。

6.根据权利要求1所述的关节连接结构，其特征在于，所述法兰轴(1)和所述连接件(2)均具有至少三个所述定位销孔，任意两个相邻的所述定位销孔之间的夹角均不相同，用于确定所述法兰轴(1)与所述连接件(2)的唯一安装位置。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的关节连接结构，其特征在于，所述定位销孔上具有固定盖，所述固定盖用于防止所述定位销(3)从所述定位销孔中滑出。

8.根据权利要求1所述的关节连接结构，其特征在于，所述传感器(5)为距离传感器，用于检测所述定位销(3)的插入状态。

9.一种关节连接结构的装卸方法，其特征在于，该装卸方法包括：安装过程和拆卸过程，其中，

所述安装过程包括：将法兰轴与连接件对接，并插入定位销；

传感器检测定位销，将检测信号传递给控制器进行判断；

控制器控制伸缩杆伸出，插入法兰轴上对应的光孔；

所述拆卸过程包括：传感器对定位销进行检测，将检测信号传递给控制器进行判断；

控制器控制伸缩杆从法兰轴上的光孔中缩回；以及

拆除定位销，并分离法兰轴与连接件。

10.根据权利要求9所述的关节连接结构的装卸方法，其特征在于，控制器控制伸缩杆伸出，插入法兰轴上对应的光孔的步骤具体包括：控制器控制伸缩杆伸出，同时控制器控制法兰轴转动，使伸缩杆插入法兰轴上对应的光孔。

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