CN112549066B - 可调角度的机器人关节连接结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了可调角度的机器人关节连接结构，包括固定在第一关节上的转动轴和电磁制动组件，转动轴上套有摩擦片，摩擦片可随转动轴一同转动；电磁制动组件包括定子、线圈、弹簧和动片，定子固定在第二关节上，线圈封装在定子内，动片可活动套在转动轴上，多个弹簧从定子内伸出后将动片压紧在摩擦片上；线圈通电后，动片被电磁力吸引而与摩擦片分离。本发明对采用电磁结合机械组合的方式来实现关节之间的连接，利用线圈通电产生的电磁力来吸引动片移动，从而实现对关节角度的调节；本发明便于安装，角度调节便捷可靠，并且能够对碰撞起到缓冲的作用，避免因结构刚性碰撞而造成损坏。

Description

可调角度的机器人关节连接结构
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种可调角度的机器人关节连接结构。
背景技术
随着机器人行业的飞速发展，目前协作机器人已经被应用于社会上的各行各业，市场对机器人的需求量也日益增多。机器人由于其结构复杂，导致装配周期较长，因此在保证质量的前提下提高装配效率对于生产企业来说会带来更高的收益。目前机器人关节部分通常采用螺钉固定的方式进行连接，固定后的关节无法再进行周向角度的调节，灵活度较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可调角度的机器人关节连接结构。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：可调角度的机器人关节连接结构，包括可转动连接的第一关节和第二关节，还包括固定在第一关节上的转动轴和电磁制动组件，转动轴上安装有摩擦片，摩擦片可随转动轴一同转动；所述电磁制动组件包括定子、线圈、弹簧和动片，所述定子固定在第二关节上，线圈封装在定子内，动片可活动套在转动轴上，多个弹簧从定子内伸出后将动片压紧在摩擦片上；线圈通电后，动片被电磁力吸引而与摩擦片分离。
进一步的是：所述定子上设有多个呈圆形均匀分布的弹簧槽，弹簧槽与弹簧一一对应，弹簧设置在对应的弹簧槽中，弹簧的一端从弹簧槽中伸出并将动片压紧在摩擦片上。
进一步的是：所述转动轴上固定有限位轮毂，摩擦片的中心设有与限位轮毂间隙配合的限位孔。
进一步的是：所述限位轮毂为方形轮毂，摩擦片的限位孔为与方形轮毂间隙配合的方形孔。
进一步的是：还包括十字交叉轴承和轴承安装法兰，所述十字交叉轴承的内圈安装在转动轴上，十字交叉轴承的外圈安装在轴承安装法兰上，轴承安装法兰固定在第二关节上。
进一步的是：还包括压板和衬套，所述动片上设有多个沿圆周分布的U形缺口，衬套穿过U形缺口后固定在定子上，衬套未与定子相连接的一端与压板固定连接，动片可顺着衬套在压板和定子之间移动，摩擦片位于压板和动片之间。
进一步的是：所述衬套的高度大于动片和摩擦片的总厚度，衬套的外径小于U形缺口的宽度。
本发明的有益效果是：本发明对机器人的关节连接结构进行改进，采用电磁结合机械组合的方式来实现关节之间的连接，利用线圈通电产生的电磁力来吸引动片移动，线圈未通电时动片在弹簧的弹力作用下被压紧在摩擦片上，通过摩擦片的高摩擦系数来实现摩擦片的抱死，使转动轴不能转动，关节锁死固定；当线圈通电后动片被电磁力吸引，动片与摩擦片分离，转动轴即可带动摩擦片一同转动，从而实现对关节角度的调节；本发明便于安装，角度调节便捷可靠，并且能够对碰撞起到缓冲的作用，避免因结构刚性碰撞而造成损坏。
附图说明
图1为本发明的剖视图；
图2为转动轴的轴测图；
图3为动片的轴测图；
图4为摩擦片的轴测图；
图中标记为：100-第一关节、200-第二关节、300-转动轴、310-限位轮毂、410-定子、411-弹簧槽、420-线圈、430-弹簧、440-动片、441-U形缺口、500-摩擦片、510-限位孔、600-十字交叉轴承、700-轴承安装法兰、800-压板、900-衬套。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
如图1所示，本发明所述的可调角度的机器人关节连接结构在第一关节100和第二关节200的基础上，增加了电磁制动组件、转动轴300和摩擦片500，电磁制动组件包括定子410、线圈420、弹簧430和动片440。转动轴300安装在第一关节100上，电磁制动组件的定子410安装在第二关节200上，第一关节100和第二关节200可转动连接，电磁制动组件中的线圈420封装在定子410中，定子410采用10#钢，其具有良好的导磁性，线圈420通电后能够产生电磁场。转动轴300位于定子410上方，动片440为中心开孔的SPCC材质圆环薄片，动片440和摩擦片500都套在转动轴300上，动片440与传动轴300未进行连接固定以使动片440可在竖直方向上升降，动片440位于摩擦片500下方，摩擦片500可随转动轴300一同转动，定子410上设有多个弹簧430，弹簧430从定子410内朝上伸出并与动片440接触，在安装弹簧430前预先对弹簧430进行压缩使弹簧430具有预紧力，弹簧430朝上将动片440压紧在摩擦片500上，摩擦片500为具有高摩擦系数的薄皮，摩擦片500被动片440压紧时由于摩擦片500与动片440之间的摩擦力较大，摩擦片500被抱死，则与摩擦片500同步运动的转动轴300不能转动，第一关节100和第二关节200之间锁死不能发生相对转动；而一旦线圈420通电，线圈420产生的电磁力大于弹簧430对动片440的压力，动片440在电磁力的吸引下与摩擦片500分离，此时摩擦片500不再受到动片440的摩擦力作用，摩擦片500即可随转动轴300一同转动，转动轴300的转动带动第一关节100轴向转动，第一关节100和第二关节200之间发生相对转动，使得第一关节100和第二关节200之间的角度可以调节。并且，本发明采用电磁和机械组合进行配合，利用电磁力来带动动片440移动，能够对碰撞起到缓冲的作用，避免因结构刚性碰撞而造成损坏。
如图1所示，本发明中在定子410上设有数量与弹簧430一致的弹簧槽411，通过弹簧槽411来安装弹簧430，弹簧槽411呈圆形均匀分布在定子410上，弹簧430竖直安装在弹簧槽411中，弹簧430的一端从弹簧槽411朝上伸出并压紧在动片440上。
如图2和图4所示，转动轴300和摩擦片500采用卡扣的方式进行连接，在转动轴300上固定有一圈限位轮毂310，在摩擦片500的中心设有与限位轮毂310间隙配合的限位孔510，本发明中限位轮毂310采用了方形轮毂，对应的，摩擦片500的限位孔510采用与方形轮毂间隙配合的方形孔，摩擦片500卡扣安装在转动轴300上以实现摩擦片500与转动轴300的同步转动。限位轮毂310和限位孔510也可采用其他配合形状，例如三角形轮毂配合三角孔，只要能实现摩擦片500与转动轴300的同步转动都可采用。
本发明中采用十字交叉轴承600和轴承安装法兰700来实现第一关节100与第二关节200的可转动连接，十字交叉轴承600为交叉滚子轴承的一种，十字交叉轴承600的外圈固定、内圈旋转。如图1所示，十字交叉轴承600的内圈安装在转动轴300上，十字交叉轴承600的内圈可利用转动轴300的轴肩和卡簧进行锁紧；十字交叉轴承600的外圈安装在轴承安装法兰700上，轴承安装法兰700固定在第二关节200上，转动轴300在转动时可带动十字交叉轴承600的内圈一同转动，同时不会影响第一关节100和第二关节200的连接。
为了对动片440的活动进行限位，以保证动片440升降的稳定性，本发明中还设置了压板800和衬套900，并且如图3所示，在动片440上设置了多个沿圆周分布的U形缺口441，采用数量与U形缺口441一致的衬套900，衬套900穿过对应的U形缺口441后底部固定在定子410上，压板800则固定在衬套900的顶部，动片440位于压板800和定子410之间，通过衬套900对动片440进行限位，使动片440顺着衬套900移动，而摩擦片500则位于压板800和动片440之间。需要注意的是，衬套900的高度应大于动片440和摩擦片500的总厚度，为动片440的移动留出空间；衬套900的外径应小于U形缺口441的宽度，确保动片440的U形缺口441与衬套900之间为间隙配合，使动片440能够顺利移动。

Claims (6)

1.可调角度的机器人关节连接结构，其特征在于：包括可转动连接的第一关节(100)和第二关节(200)，还包括固定在第一关节(100)上的转动轴(300)和电磁制动组件，转动轴(300)上安装有摩擦片(500)，摩擦片(500)可随转动轴(300)一同转动；所述电磁制动组件包括定子(410)、线圈(420)、弹簧(430)和动片(440)，所述定子(410)固定在第二关节(200)上，线圈(420)封装在定子(410)内，动片(440)可活动套在转动轴(300)上，多个弹簧(430)从定子(410)内伸出后将动片(440)压紧在摩擦片(500)上；线圈(420)通电后，动片(440)被电磁力吸引而与摩擦片(500)分离；还包括压板(800)和衬套(900)，所述动片(440)上设有多个沿圆周分布的U形缺口(441)，衬套(900)穿过U形缺口(441)后固定在定子(410)上，衬套(900)未与定子(410)相连接的一端与压板(800)固定连接，动片(440)可顺着衬套(900)在压板(800)和定子(410)之间移动，摩擦片(500)位于压板(800)和动片(440)之间。
2.如权利要求1所述的可调角度的机器人关节连接结构，其特征在于：所述定子(410)上设有多个呈圆形均匀分布的弹簧槽(411)，弹簧槽(411)与弹簧(430)一一对应，弹簧(430)设置在对应的弹簧槽(411)中，弹簧(430)的一端从弹簧槽(411)中伸出并将动片(440)压紧在摩擦片(500)上。
3.如权利要求1所述的可调角度的机器人关节连接结构，其特征在于：所述转动轴(300)上固定有限位轮毂(310)，摩擦片(500)的中心设有与限位轮毂(310)间隙配合的限位孔(510)。
4.如权利要求3所述的可调角度的机器人关节连接结构，其特征在于：所述限位轮毂(310)为方形轮毂，摩擦片(500)的限位孔(510)为与方形轮毂间隙配合的方形孔。
5.如权利要求1所述的可调角度的机器人关节连接结构，其特征在于：还包括十字交叉轴承(600)和轴承安装法兰(700)，所述十字交叉轴承(600)的内圈安装在转动轴(300)上，十字交叉轴承(600)的外圈安装在轴承安装法兰(700)上，轴承安装法兰(700)固定在第二关节(200)上。
6.如权利要求1所述的可调角度的机器人关节连接结构，其特征在于：所述衬套(900)的高度大于动片(440)和摩擦片(500)的总厚度，衬套(900)的外径小于U形缺口(441)的宽度。
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