CN112536814A - 一种用于机器人转动关节组件的走线方法 - Google Patents

Abstract

一种用于机器人转动组件的走线方法，包括以下步骤：设置转动关节安装座以及与之铰接的第一转动关节，使得所述第一转动关节相对所述转动关节安装座绕轴转动；设置位于所述第一转动关节并与之同轴转动的支撑件；设置固定在所述转动关节安装座上的夹持件；将线缆一端固定在所述支撑件上，另一端与所述夹持件固定。与现有技术相比较，本发明的用于机器人转动关节组件走线方法能能减少连接在可转动关节之间的线缆磨损。

Description

一种用于机器人转动关节组件的走线方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种用于机器人转动关节组件的走线方法。

背景技术

机器人技术作为新一代工业革命的标志，逐渐代替人手加工而出现在各种产品生产中。为实现人手加工所进行的各种复杂动作，机器人关节除了需要承受高负载，还需要灵活实现平移、旋转、摆动等动作。另一方面，机器人主要是依靠安装在各关节处的电机来实现各种动作。各种电源线、控制线等线缆连接在各关节之间，并随着机器人关节动作而运动。为保证线缆能随关节而运动，线缆会留一定的长度余量，但是如果留出的长度余量过大，就会造成线缆与机器人关节其他零部件发生磨损，影响使用寿命。

为减少机器人转动关节处线缆磨损，专利申请号为201320711654.6的专利申请提供了一种机器人摆动关节和机器人。请参阅图1，该机器人摆动关节使用柔性电路1替代传统的电缆，包括柔性电路1、固定件2、铸件3和支座4。所述铸件3内设有电机5并与所述支座4铰接，在所述电机5带动下绕轴相对于所述支座4摆动。所述固定件2连接所述电机5和所述支座4之间，且一端与所述电机5或所述支座4固定，所述柔性电路1固定在所述固定件2上。盖合所述铸件3后，所述柔性电路1一端位于所述铸件3内，另一端设置在所述底座4上。当所述铸件3和所述支座4发生转动时，所述柔性电路1随之实现正负110°的摆动，而且所述柔性电路1柔软可靠，不容易发生弯折。

从上述机器人摆动关节可以看出，尽管使用柔性电路能在一定程度上减少线缆的磨损，简化转动关节处的走线。但是与外部为绝缘体、内线为铜丝的普通线缆相比，柔性电路成本高、生产周期长。而且对于同时需要实现电源线与控制线走线的机器人关节来说，如果都通过柔性电路来实现走线的话，将会导致柔性电路设置复杂，不可靠。此外，柔性电路的一端与铸件内的电机连接，如果该连接处没有提供足够的余量，在关节转动时仍有可能出现松脱的现象，不方便机器人的使用与维护。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种能减少线缆磨损的机器人转动关节组件走线方法。

本发明采取的技术方案如下：

一种用于机器人转动组件的走线方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置转动关节安装座以及与之铰接的第一转动关节，使得所述第一转动关节相对所述转动关节安装座绕轴转动；

设置位于所述第一转动关节并与之同轴转动的支撑件；

设置固定在所述转动关节安装座上的夹持件；

将线缆一端固定在所述支撑件上，另一端与所述夹持件固定。

与现有技术相比较，本发明的机器人转动关节组件走线方法通过支撑件与夹持件固定线缆，使得线缆一端与转动的第一转动关节相对静止，另一端与静止的转动关节安装座固定，从而减少连接在可转动关节之间的线缆与其他零部件的摩擦接触，实现线缆磨损的减少。

进一步，还包括如下步骤：在所述第一转动关节内设置带动其转动的电机；使得所述电机与所述第一转动关节的壳体同轴转动；将所述支撑件固定所述电机上。线缆由电机引出，支撑件固定在电机上，进一步减少可与线缆发生相对运动的零部件。

进一步，还包括如下步骤：在所述支撑件的同一侧面上设置两个以上支撑通孔；所述线缆放置在两支撑通孔之间；扎线带穿过两支撑通孔并将所述线缆压紧在所述支撑件的侧面上。扎线带固定的方法简单、容易实现。

进一步，还包括如下步骤：在所述夹持件设置两相互分离并平行的上板与下板；将所述下板固定到所述转动关节安装座上；使得所述线缆在所述上板远离所述下板一侧的板面通过。通过上板与下板使得线缆与转动关节安装座分隔进一步减少线缆的磨损。

进一步，还包括如下步骤：在所述上板上设置两个以上夹持通孔；所述线缆放置在两夹持通孔之间；扎线带穿过两夹持通孔并将所述线缆压紧在所述上板上。扎线带固定的方法简单、容易实现。

进一步，还包括如下步骤：在所述转动关节安装座设置减速器固定部以及线缆引出部；将所述第一转动关节设置在所述减速器固定部与所述线缆引出部之间；将所述夹持件固定到所述线缆引出部且所述线缆所通过的夹持件板面背向所述减速器固定部；在所述第一转动关节内设置设有固定端、输入端以及输出端的减速器，且将所述固定端固定到所述减速器固定部，使得所述输入端以及所述输出端均朝向所述线缆引出部；将所述电机与所述输入端连接，所述输出端与所述第一转动关节的壳体连接，且使得所述输入端以及所述输出端随所述第一转动关节的壳体同轴转动。通过该减速器的结构，实现电机与第一转动关节的壳体同轴转动，且线缆向线缆引出部延伸。

进一步，还包括如下步骤：在所述减速器固定部设置与之固定盖合的固定端盖；在所述线缆引出部设置与之盖合并可拆卸的活动端盖。固定端盖和活动端盖具有一定的密封作用，且可拆卸的活动端盖便于线缆的安装。

进一步，还包括如下步骤：在所述固定端盖与所述减速器固定部之间设置密封垫；在所述减速器固定部与所述减速器的固定端之间设置第一密封圈；在所述第一转动关节的壳体与所述减速器的输出端之间设置第二密封圈。通过密封垫、第一密封圈和第二密封圈防止润滑油从减速器一侧渗漏。

进一步，还包括如下步骤：在所述第一转动关节的壳体与所述线缆引出部之间设置第一轴承套；在所述线缆引出部内设置第二轴承套；在所述第二轴承套外套设支撑轴承；将所述电机设置在所述第一轴承套和所述第二轴承套内。第一轴承套与第二轴承套起到对支撑轴承位置微调作用。

进一步，还包括如下步骤：在所述第一轴承套外套设动密封件，使所述动密封件位于所述第一转动关节的壳体与所述支撑轴承之间；盖合所述活动端盖并通过所述支撑轴承将所述动密封件推向所述第一转动关节的壳体与所述转动关节安装座的接合处。通过动密封件防止润滑油从可转动的第一转动关节壳体与所述转动关节安装座的接合处渗出。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为现有技术中一种机器人摆动关节；

图2为本发明中多关节工业机器人的结构示意图；

图3为本发明中多关节工业机器人的分解图；

图4为本发明机器人转动关节组件中的主视图的局部图；

图5为本发明机器人转动关节组件中的左视图的局部图；

图6为本发明机器人转动关节组件中沿图5线A-A方向的剖视图；

图7为本发明机器人转动关节组件中左视图的局部剖视图；

图8为本发明机器人转动关节组件中沿图5线B-B方向的剖视图；

图9为本发明一个实施例中支撑件的结构示意图；

图10为本发明另一个实施例中支撑件的结构示意图

图11为本发明一个实施例中夹持件的结构示意图；

图12为本发明另一个实施例中夹持件的结构示意图。

具体实施方式

请结合参阅图2与图3，本发明提供一种使用普通线缆作为电源线、控制线的多关节工业机器人，包括设置在工作台台面(图未示)上的底座10、安装在所述底座10上并绕垂直于所述工作台台面的轴线转动的转动关节安装座20、与所述转动关节安装座20铰接并绕平行于所述工作台台面的轴线转动的第一转动关节30、铰接在所述第一转动关节30远离所述转动关节安装座20一端并以与所述第一转动关节30转动轴平行的轴线转动的第二转动关节40、安装在所述第二转动关节40上绕与所述工作台台面平行且与所述第二转动关节40转动轴相互垂直的轴线转动的连接臂50、安装在所述连接臂50远离所述第二转动关节40一侧并绕与所述第二转动关节40转动轴平行的轴线转动的输出终端60以及分别与之电连接的控制单元。在所述控制单元控制下，所述转动关节安装座20、所述第一转动关节30、所述第二转动关节40、所述连接臂50以及所述输出终端60各自绕其轴线转动，共同控制所述输出终端60的运动方向。

其中，请结合参阅图3到图5，所述转动关节安装座20包括均背向所述第一转动关节30的减速器固定部21以及线缆引出部22，所述第一转动关节30位于所述减速器固定部21与所述线缆引出部22之间并与之铰接，且所述第一转动关节30绕与所述工作台台面平行的转动轴线转动。优选地，所述减速器固定部21以及所述线缆引出部22分别垂直于所述第一转动关节30转动轴的平面平行。

所述第一转动关节30包括壳体310、固定在所述减速器固定部21上的减速器320、与所述减速器320的输入端322连接以输入扭矩的电机330、支撑所述电机330的支撑单元340以及支撑由所述电机330引出的线缆100的线缆支撑单元350。所述减速器320的输出端323与所述壳体310连接并带动其与所述减速器320的输出端323同轴转动。所述电机330随所述壳体310转动。在一个实施例中，所述减速器320为杯型谐波减速机，设有固定端321、输入端322以及输出端323。所述固定端321固定在所述减速器固定部21上。所述输入端322以及所述输出端323均朝向所述线缆引出部22。所述电机330固定在所述输入端322以输入扭矩。所述电机330输出的扭矩经减速后带动所述输出端323同轴转动，所述输出端323通过螺钉与所述壳体310连接并带动所述壳体310绕轴转动，由于所述电机330固定在与所述输出端同侧的输入端322，因此所述电机330随所述输入端322和所述输出端323同轴转动，即所述电机330随所述壳体310转动，所述电机330与所述壳体310相对静止。所述支撑单元340包括安装在所述壳体310内的第一轴承套341、安装在所述线缆引出部22的第二轴承套342以及设置所述第二轴承套342外侧的支撑轴承343，所述电机330设置在所述第一轴承套341和所述第二轴承套342内并随所述壳体310转动。

请参阅图7，所述线缆支撑单元350包括固定在所述壳体310内并随之转动的支撑件351以及固定在所述线缆引出部22上的夹持件352。请参阅图9，在一个实施例中，所述支撑件351设有相互垂直的两侧面，一侧面上设有螺孔并通过螺钉将其固定在所述电机330的底面上，另一侧面与所述电机330侧面贴合，且从所述电机330引出的线缆100在其上面通过。所述支撑件351中，所述线缆100所通过的板面上设有两个以上的支撑通孔3511，所述线缆100位于两支撑通孔3511之间且扎线带穿过两支撑通孔3511并将所述线缆100压紧在所述支撑件351的侧面上，使所述线缆100在所述壳体310转动过程中保持与所述支撑件351相对静止。请参阅图10，在另外一个实施例中，所述支撑通孔3511内分别插设具有弯曲部的弹片353，所述弹片353相互平行且其弯曲部相对设置。使用时两弹片353夹住所述线缆100且其弯曲部压在所述线缆100上，以将所述线缆100压在所述支撑件351的板面上。请参阅图11，所述夹持件352设有上板3521、下板3522以及连接在所述上板面3521与所述下板面3522之间的连接板3523。优选地，所述上板3521与所述下板3522相互平行。所述下板3522设有螺钉孔，所述下板3522与所述线缆引出部22侧面贴合并通过螺钉将所述夹持件352固定在所述线缆引出部22，所述上板3521与所述线缆引出部22分隔开一定的距离，沿所述壳体310的转动轴轴线方向，所述下板3522位于所述壳体310与所述上板3521之间。所述上板3521上设有两个以上夹持通孔3524，所述线缆100经过所述支撑件351后通过所述上板3521远离所述活动部22侧面一侧的板面且位于两夹持通孔3524之间，扎线带穿过两夹持通孔3524并将所述线缆100固定在所述上板3521上。进一步，请参阅图12，在两夹持通孔3524内各插设轴线垂直于所述上板3521板面的导引轮354，所述线缆100从两导引轮354之间通过，所述导引轮354夹持所述线缆100。随着所述壳体310的转动所述线缆100在所述夹持件352上具有相对滑动的趋势，因此较容易在夹持位置发生摩擦，通过可滚动的导引轮354进行夹持可减少夹持位置的磨损，进一步减低对所述线缆100造成的磨损。所述电机330随所述壳体310转动时，由于所述线缆100通过所述支撑件351固定在所述壳体310内并随所述电机330转动，也就是说，所述线缆100与所述壳体310相对静止，从而减少所述线缆100与所述壳体310的磨损；而位于所述线缆引出部22的夹持件352夹持所述线缆100并使其与所述线缆引出部22分隔，减少所述线缆引出部22对所述线缆100的磨损。所述支撑件351与所述夹持件352共同配合，将所述线缆100与其他零部件分隔开以减少其磨损。优选地，位于所述支撑件351与所述夹持件352之间的线缆100留有一定余量，以便于所述第一转动关节30转动时减少所述线缆100的拉紧状态。

所述支撑单元340包括套设在所述电机330外的第一轴承套341、第二轴承套342以及支撑轴承343。所述第一轴承套341位于所述壳体310与所述转动关节安装座20之间。所述第二轴承套342位于所述转动关节安装座20内并将所述第一轴承套341顶向所述减速器320。所述支撑轴承343位于所述转动关节安装座20内并套设在所述第二轴承套342外侧以支撑所述电机330。所述第一轴承套341与所述第二轴承套342可从所述壳体310以及所述线缆引出部22拆卸，并对所述支撑轴承343的位置进行微调，以防止因加工误差而造成过定位。所通过所述支撑轴承343支撑所述电机330。

进一步，请参阅图8，由所述转动关节安装座20与所述第一转动关节30组成的机器人转动关节组件由于经常发生相对转动，因此容易发生润滑油渗漏。为提高所述机器人转动关节组件的密封性，所述机器人转动关节组件还包括密封单元70。所述密封单元70包括固设在所述减速器固定部21的固定端盖71、安装在所述线缆引出部22并通过螺钉活动装拆的活动端盖72、设置在所述减速器320靠近所述减速器固定部21一侧静密封件73以及靠近所述线缆引出部22一端的动密封件74。所述固定端盖71盖设在所述减速器320的固定端321上并与所述减速器固定部21固定。所述静密封件73包括设置在所述减速器固定部21与所述固定端盖71之间以防止润滑油从所述减速器固定部21渗漏的密封垫731、固定在所述减速器固定部21与所述减速器320的固定端321之间的第一密封圈732以及固定在所述壳体310与所述减速器320的输出端323之间的第二密封圈733。由于所述减速器固定部21与所述固定端盖71、所述减速器固定部21与所述固定端321以及所述壳体310与所述输出端323之间相对静止，因此所述静密封件73起静态密封作用。所述动密封件74为油封，所述动密封件74套设在所述第一轴承套341外侧并位于所述壳体310与所述支撑轴承343之间。上紧所述活动端盖72后，所述活动端盖72压向所述支撑轴承343，将所述动密封件74沿所述壳体310转动轴方向推向所述壳体310，所述第一轴承套341滑动时，所述动密封件74防止润滑油从所述壳体310与所述线缆引出部22之间渗出。进一步，所述密封单元70还包括设置在所述转动关节安装座20与所述动密封件74之间的第三密封圈75，所述第三密封圈75套在所述动密封件74外侧，进一步防止润滑油从所述动密封件74渗出。所述活动端盖72通过螺钉盖合在所述转动关节安装座20并沿所述壳体310的转动轴轴向压紧所述动密封件74。此外，通过所述固定端盖71和所述活动端盖72，配合所述第三密封圈75能防止灰尘、水分等异物进入该机器人转动关节组件内。

基于上述的结构，对该机器人转动关节组件的走线方法进行说明。

步骤S10：设置所述转动关节安装座20以及与之铰接的第一转动关节30，所述第一转动关节30绕轴相对于所述转动关节安装座20转动。

步骤S20：在所述第一转动关节30内设置随之绕轴转动的支撑件351。

步骤S30：在所述转动关节安装座20上设置与之固定的夹持件352。

步骤S40：将所述电机330固定到所述第一转动关节30内，并带动所述第一转动关节30绕轴转动。

步骤S50：使用扎线带等将由所述电机330引出的线缆100固定到所述支撑件351的板面上，以及所述夹持件352上。

其中，步骤10包括以下步骤：

步骤S110：在所述第一转动关节30内设置所述减速器320，将所述减速器320的固定端321固定在所述转动关节安装座20上，所述减速器320的输入端322与输出端323均背向所述固定端321。

步骤S120：将所述减速器320的输出端323与所述第一转动关节30的壳体310连接以带动其绕轴转动。

步骤S40还包括如下步骤：

步骤S410：将所述电机330与所述减速器320的输入端322连接，并向所述减速器320输入扭矩。

进一步，为提高密封性，还包括如下步骤：

步骤S60：在所述减速器320的固定端321与所述转动关节安装座20连接处设置所述固定端盖71以盖合所述转动关节安装座20，

步骤S70：在靠近所述固定端盖71的一侧设置所述静密封件73，以防止润滑油从所述减速器320渗漏。。

步骤S80：在远离所述固定端盖71的一侧设置所述动密封件74，以防止润滑油从所述壳体310渗漏。

步骤S90：在所述夹持件352所在的一侧设置可在所述转动关节安装座20拆装的活动端盖72以盖合所述转动关节安装座20。

其中，步骤S70还包括如下步骤：

步骤S710：在所述转动关节安装座20与所述固定端盖71之间设置密封垫731。

步骤S720：在所述转动关节安装座20与所述减速器320的固定端321之间设置第一密封圈732。

步骤S730：在所述第一转动关节30与所述减速器320输出端323之间的第二密封圈733。

步骤S80还包括以下步骤：

步骤S810：在所述电机330外套设连接在所述第一转动关节30的壳体310与所述转动关节安装座20之间的第一轴承套341。

步骤S820：设置所述第二轴套342并将所述第一轴承套341沿所述第一转动关节30轴线方向顶向所述减速器320，所述第二轴套342位于所述转动关节安装座20内。

步骤S830：在所述第一轴承套341上套设所述动密封件74，所述第二轴套342上套设所述支撑轴承343，所述动密封件74位于所述壳体310与所述支撑轴承343之间。

步骤S840：在所述转动关节安装座20与所述动密封件74之间设置所述第三密封圈75。

与现有技术相比较，本发明的用于机器人转动关节组件的走线方法通过减少线缆与其他零部件的相对运动，以减少线缆磨损。所设置的线缆一端随转动零部件运动，另一端与固定零部件固定，大大减低发生磨损的可能性。而且通过扎线带等容易实现的方式实现线缆的固定，而且与固定零部件分隔一段距离，进一步减少线缆的磨损。进一步还设有密封单元，防止因相对转动而造成润滑油的渗漏，并防止灰尘、水分等异物进入该机器人转动关节组件内。此外，能实现对支撑部件的位置微调，降低安装的难度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于机器人转动组件的走线方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置转动关节安装座以及与之铰接的第一转动关节，使得所述第一转动关节相对所述转动关节安装座绕轴转动；

设置位于所述第一转动关节并与之同轴转动的支撑件；

设置固定在所述转动关节安装座上的夹持件；

将线缆一端固定在所述支撑件上，另一端与所述夹持件固定。

2.根据权利要求1所述的用于机器人转动组件的走线方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在所述第一转动关节内设置带动其转动的电机；

使得所述电机与所述第一转动关节的壳体同轴转动；

将所述支撑件固定所述电机上。

3.根据权利要求2所述的用于机器人转动组件的走线方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在所述支撑件的同一侧面上设置两个以上支撑通孔；

所述线缆放置在两支撑通孔之间；

扎线带穿过两支撑通孔并将所述线缆压紧在所述支撑件的侧面上。

4.根据权利要求1所述的用于机器人转动组件的走线方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在所述夹持件设置两相互分离并平行的上板与下板；

将所述下板固定到所述转动关节安装座上；

使得所述线缆在所述上板远离所述下板一侧的板面通过。

5.根据权利要求4所述的用于机器人转动组件的走线方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在所述上板上设置两个以上夹持通孔；

所述线缆放置在两夹持通孔之间；

扎线带穿过两夹持通孔并将所述线缆压紧在所述上板上。

6.根据权利要求1所述的用于机器人转动组件的走线方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在所述转动关节安装座设置减速器固定部以及线缆引出部；

将所述第一转动关节设置在所述减速器固定部与所述线缆引出部之间；

将所述夹持件固定到所述线缆引出部且所述线缆所通过的夹持件板面背向所述减速器固定部；

在所述第一转动关节内设置设有固定端、输入端以及输出端的减速器，且将所述固定端固定到所述减速器固定部，使得所述输入端以及所述输出端均朝向所述线缆引出部；

将所述电机与所述输入端连接，所述输出端与所述第一转动关节的壳体连接，且使得所述输入端以及所述输出端与所述第一转动关节的壳体同轴转动。

7.根据权利要求6所述的用于机器人转动组件的走线方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在所述减速器固定部设置与之固定盖合的固定端盖；

在所述线缆引出部设置与之盖合并可拆卸的活动端盖。

8.根据权利要求7所述的用于机器人转动组件的走线方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在所述固定端盖与所述减速器固定部之间设置密封垫；

在所述减速器固定部与所述减速器的固定端之间设置第一密封圈；

在所述第一转动关节的壳体与所述减速器的输出端之间设置第二密封圈。

9.根据权利要求8所述的用于机器人转动组件的走线方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在所述第一转动关节的壳体与所述线缆引出部之间设置第一轴承套；

在所述线缆引出部内设置第二轴承套；

在所述第二轴承套外套设支撑轴承；

将所述电机设置在所述第一轴承套和所述第二轴承套内。

10.根据权利要求9所述的用于机器人转动组件的走线方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在所述第一轴承套外套设动密封件，使所述动密封件位于所述第一转动关节的壳体与所述支撑轴承之间；

盖合所述活动端盖并通过所述支撑轴承将所述动密封件推向所述第一转动关节的壳体与所述转动关节安装座的接合处。

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