CN112720562A - 一种机器人的关节构造 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人技术领域,具体为一种机器人的关节构造,包括电机、与电机连接且具有中空结构的减速机,还包括第一部件、第二部件,电机固定在第一部件上,减速机固定在第二部件上且输出端固定在第一部件上,电机通过减速机驱使第二部件绕第一部件的中心轴线旋转;中空轴,包括有轴肩和轴头,轴肩固定在第一部件或第二部件上以构成静密封,中空轴的中心轴线与第一部件的中心轴线共线;密封部件,密封部件固定在第一部件或第二部件上,且与轴头处接触形成绕第一部件的中心轴线旋转的动密封;线条体,从第一部件经中空轴贯穿至第二部件内。本发明能够有效的保护了中空结构线束和避免了关节漏油,提高了机器人的可靠性和降低了维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域,具体为一种机器人的关节构造。
背景技术
已知机器人的关节构造,为了便于线束布局,通常情况下会采用具有中空结构的减速机,即机器人线束从中空减速机内部穿过,另一方面为了保证其传动的刚性不受影响,会采用齿轮传动的方案。此时,为了防止漏油和保护机器人的线束,需要在减速机和齿轮传动处设置中空轴。
然而,当中空轴的材质过硬,例如由铁构成时,由于其具有较高的硬度,机器人线束在中空轴内频繁的接触运动会出现磨损;当中空轴的材质过软,例如为非金属材料,虽然能够保证其内部的机器人线束不被磨损,但由于材质软,无法与旋转轴密封圈接触形成可靠的密封。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提出了一种机器人的关节构造。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种机器人的关节构造,包括电机、与电机连接且具有中空结构的减速机,还包括:
第一部件、第二部件,电机固定在第一部件上,减速机固定在第二部件上且输出端固定在第一部件上,电机通过减速机驱使第二部件绕第一部件的中心轴线旋转;
中空轴,包括有轴肩和轴头,轴肩固定在第一部件或第二部件上以构成静密封,中空轴的中心轴线与第一部件的中心轴线共线;
密封部件,密封部件固定在第一部件或第二部件上,且与轴头处接触形成绕第一部件的中心轴线旋转的动密封;
线条体,从第一部件经中空轴贯穿至第二部件内,在中空轴内弯曲,且与中空轴两端内表面接触,并在第一部件内固定。
进一步地,所述第一部件内对应设有第一密封槽、第二密封槽,第一密封槽、第二密封槽与减速机的外侧面构成非接触的迷宫式密封。
进一步地,所述中空轴为低碳合金钢材料,所述轴肩固定在第一部件上以构成静密封,所述密封部件由固定在第二部件上的旋转轴唇形密封圈构成,所述旋转轴唇形密封圈与轴头处接触形成绕第一部件的中心轴线旋转的动密封。
进一步地,所述轴肩固定在第二部件上以构成静密封,所述密封部件由固定在第一部件上的旋转轴唇形密封圈构成,所述旋转轴唇形密封圈与轴头处接触形成绕第一部件的中心轴线旋转的动密封。
进一步地,所述中空轴的两端内圆柱面的长度和直径相等且小于中间内圆柱面的长度和直径。
进一步地,所述中空轴的两端内圆柱面上设有保护套,所述保护套为聚四氟乙烯材料。
进一步地,所述中空轴为聚四氟乙烯材料,所述轴肩固定在第一部件上,所述轴头上设有与中空轴实现静密封的支撑套,所述密封部件由固定在第二部件上的旋转轴唇形密封圈、轴承以及挡圈构成,密封部件中的旋转轴唇形密封圈与支撑套的外圈面接触形成动密封。
进一步地,所述支撑套为低碳合金钢材料。
进一步地,所述支撑套的内圈面上设有第五O形圈槽。
本发明的有益效果是:
与现有技术相比,本发明能够有效的保护了中空结构线束和避免了关节漏油,提高了机器人的可靠性和降低了维护成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
图1为本发明的二维结构示意图;
图2为本发明中第一部件与减速机配合处的布局放大示意图;
图3为本发明第一实施方式中的中空轴部位的局部放大示意图;
图4为本发明第二实施方式中的中空轴部位的局部放大示意图;
图5为本发明第三实施方式中的中空轴部位的局部放大示意图;
图6为本发明第三实施方式中的中空轴部位轴头部的局部放大示意图。
图中:1、机器人的关节构造;11、第一部件;111、第一O形圈槽;112、第一密封槽;113、第二密封槽;114、第二O形圈槽;12、固定支架;13、第一螺钉;21、电机;22、输入齿;23、垫片;24、第二螺钉;25、输出齿;26、减速机;31、第二部件;311、第三O形圈槽;312、第四O形圈槽;41、中空轴;411、轴肩;412、轴头;413、两端内圆柱面;414、中间内圆柱面;415、环形0形圈槽;43、保护套;44、支撑套;441、第五O形圈槽;5、密封部件;51、旋转轴唇形密封圈;52、挡圈;53、轴承;61、线条体;611、第一弯曲线条体;612、第二弯曲线条体。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合附图以及实施例对本发明进一步阐述。
实施例一:
如图1至图3所示,一种机器人的关节构造,包括电机21、与电机21连接且具有中空结构的减速机26,还包括:
第一部件11、第二部件31,电机21固定在第一部件11上,减速机26固定在第二部件31上且输出端固定在第一部件11上,电机21通过减速机26驱使第二部件31绕第一部件11的中心轴线旋转;
中空轴41,包括有轴肩411和轴头412,轴肩411固定在第一部件11或第二部件31上以构成静密封,中空轴41的中心轴线与第一部件11的中心轴线共线;
密封部件5,密封部件5固定在第一部件11或第二部件31上,且与轴头412处接触形成绕第一部件11的中心轴线旋转的动密封;
线条体61,从第一部件11经中空轴41贯穿至第二部件31内,在中空轴41内弯曲,且与中空轴41两端内表面接触,并在第一部件11内固定。
具体的,所述电机21与第一部件11的配合面处设有第一O形圈槽111,所述第一O形圈槽111及其内的O形密封圈以起到静密封作用,电机21的输出轴处安装有输入齿22,所述输入齿22通过第二螺钉24和垫片23固定在电机21的输出轴上。
所述减速机26为中空型谐波减速机,所述减速机26与第一部件11、第二部件31的接触面处对应设有第二O形圈槽114、第三O形圈槽311,所述第二O形圈槽114、第三O形圈槽311及对应位于其内的O形密封圈以起到静密封作用。所述减速机26上设有输出齿25,所述输出齿25与输入齿22对应啮合连接。减速机26上的柔轮端通过第一螺钉13固定在第一部件11上,减速机上的钢轮端固定在第二部件31上。工作时,电机21可以驱动输入齿22传递力矩至输出齿25上,迫使第二部件31绕第一部件11的中心轴线L旋转。
由于输入齿22与输出齿25之间的齿轮传动需要润滑,因此在输入齿22和输出齿25的润滑腔体内由第一O形圈槽111、第二O形圈槽114、第三O形圈槽311、环形0形圈槽415内对应的O形密封圈共同构成润滑腔体的静密封,油脂会沿着中空轴41的外圆周流动,所述密封部件5与轴头412处接触形成绕第一部件11的中心轴线旋转的动密封的作用在于,可以避免油脂泄漏。
所述第一部件11内设有用于固定线条体61的固定支架12,使得线条体61的一端固定在第一部件11内,另一端固定在第二部件31内。所述线条体61在中空轴41内向上弯曲,从而形成了与中间内圆柱面414上侧壁接触的第二弯曲线条体612,与两端内圆柱面413下侧壁接触的第一弯曲线条体611。
作为本发明的进一步改进,所述第一部件11内对应设有第一密封槽112、第二密封槽113,第一密封槽112、第二密封槽113与减速机26的外侧面构成非接触的迷宫式密封。
如图2所示,所述第二密封槽113设有三个,所述第一密封槽112的槽口大于第二密封槽113的槽口,这是由于减速机26为谐波减速机,其固定在第二部件31上的钢轮会随着电机21的驱动旋转,在减速机26处即交叉滚子轴承处,可能会存在减速机26内部油脂由于旋转导致油脂泄露的情形,因此,如果出现油脂泄露时,一部分的油脂会滴落到第一密封槽112内,待油脂泄露量超过第一密封槽112的容积时,油脂然后沿着第二密封槽113外流,此时,由于第二密封槽113与减速机26接触的构成非接触式的迷宫密封,能够有效的阻止油脂的外流,此外,第一密封槽112、第二密封槽113与减速机26的外侧面构成非接触的迷宫式密封结构,也可以防止外部的异物进入。
作为本发明的进一步改进,所述中空轴41为低碳合金钢材料,所述轴肩411固定在第一部件11上以构成静密封,所述密封部件5由固定在第二部件31上的旋转轴唇形密封圈51构成,所述旋转轴唇形密封圈51与轴头412处接触形成绕第一部件11的中心轴线旋转的动密封。
所述中空轴41也可以由其他金属构成,例如铝合金或铜。由于中空轴41为金属材质因此具有较高的硬度,因此能够有效地支撑旋转轴唇形密封圈51,形成动密封。
所述中空轴41上设有环形0形圈槽415,所述环形0形圈槽415及位于其内的环形0形密封圈起到了当轴肩411固定在第一部件11时,用于构成圆周密封方式的静密封。
作为本发明的进一步改进,所述中空轴41的两端内圆柱面413的长度和直径相等且小于中间内圆柱面414的长度和直径。其好处在于,一方面可以节约材料,另外,由于线条体61在中空轴41的中间内部为第二弯曲线条体612,中间内圆柱面414的直径大于两端内圆柱面413的直径,可以避免第二弯曲线条体612与中空轴41直接接触。
作为本发明的进一步改进,所述中空轴41的两端内圆柱面413上设有保护套43,所述保护套43为聚四氟乙烯材料。所述保护套43的作用在于,当线条体61贯穿中空轴41时,会与保护套43的外表面接触,由于聚四氟乙烯材料的摩擦系数低,因此起到了保护线条体61的作用。
实施例二:
与实施例一不同之处在于,如图1和图4所示,所述轴肩411固定在第二部件31上以构成静密封,所述密封部件5由固定在第一部件11上的旋转轴唇形密封圈51构成,所述旋转轴唇形密封圈51与轴头412处接触形成绕第一部件11的中心轴线旋转的动密封。
所述第二部件31上设有第四O形圈槽312,所述轴肩411通过第四O形圈槽312及位于其内的O形密封圈与第二部件31之间构成静密封。此实施例中,旋转轴唇形密封圈51安装在第一部件11上,此时,需要先将中空轴41安装在第二部件31上,在将第二部件31与第一部件11连接。
实施例三:
与实施例一、二不同之处在于,如图5和图6所示,所述中空轴41为聚四氟乙烯材料,所述轴肩411固定在第一部件11上,所述轴头412上设有与中空轴41实现静密封的支撑套44,所述密封部件5由固定在第二部件31上的旋转轴唇形密封圈51、轴承53以及挡圈52构成,密封部件5中的旋转轴唇形密封圈51与支撑套44的外圈面接触形成动密封。
所述中空轴41也可以为尼龙材料,但是尼龙材料需要经过抛光处理,以提高表面粗糙精度。所述旋转轴唇形密封圈51与与支撑套44的外圈面接触形成的动密封能够避免油脂泄漏。所述轴承53与支撑套44的外圈面配合,所述挡圈52用于对轴承53进行轴向定位。
作为本发明的进一步改进,所述支撑套44为低碳合金钢材料。所述支撑套44选用低碳合金钢材料的目的在于,由于聚四氟乙烯材料较软,线条体61可以直接与中空轴41接触,而不会造成损伤,但是由于聚四氟乙烯材料过软无法形成有效的动态密封,因此,需要在中空轴41的轴头412处通过过盈配合的方式安装为低碳合金钢材料的支撑套44。
作为本发明的进一步改进,所述支撑套44的内圈面上设有第五O形圈槽441。所述第五O形圈槽441及位于其内的O形密封圈起到了实现中空轴41与支撑套44之间的静密封作用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种机器人的关节构造,包括电机(21)、与电机(21)连接且具有中空结构的减速机(26),其特征在于:还包括:
第一部件(11)、第二部件(31),电机(21)固定在第一部件(11)上,减速机(26)固定在第二部件(31)上且输出端固定在第一部件(11)上,电机(21)通过减速机(26)驱使第二部件(31)绕第一部件(11)的中心轴线旋转;
中空轴(41),包括有轴肩(411)和轴头(412),轴肩(411)固定在第一部件(11)或第二部件(31)上以构成静密封,中空轴(41)的中心轴线与第一部件(11)的中心轴线共线;
密封部件(5),密封部件(5)固定在第一部件(11)或第二部件(31)上,且与轴头(412)处接触形成绕第一部件(11)的中心轴线旋转的动密封;
线条体(61),从第一部件(11)经中空轴(41)贯穿至第二部件(31)内,在中空轴(41)内弯曲,且与中空轴(41)两端内表面接触,并在第一部件(11)内固定。
2.根据权利要求1所述的一种机器人的关节构造,其特征在于:所述第一部件(11)内对应设有第一密封槽(112)、第二密封槽(113),第一密封槽(112)、第二密封槽(113)与减速机(26)的外侧面构成非接触的迷宫式密封。
3.根据权利要求1所述的一种机器人的关节构造,其特征在于:所述中空轴(41)为低碳合金钢材料,所述轴肩(411)固定在第一部件(11)上以构成静密封,所述密封部件(5)由固定在第二部件(31)上的旋转轴唇形密封圈(51)构成,所述旋转轴唇形密封圈(51)与轴头(412)处接触形成绕第一部件(11)的中心轴线旋转的动密封。
4.根据权利要求3所述的一种机器人的关节构造,其特征在于:所述轴肩(411)固定在第二部件(31)上以构成静密封,所述密封部件(5)由固定在第一部件(11)上的旋转轴唇形密封圈(51)构成,所述旋转轴唇形密封圈(51)与轴头(412)处接触形成绕第一部件(11)的中心轴线旋转的动密封。
5.根据权利要求3所述的一种机器人的关节构造,其特征在于:所述中空轴(41)的两端内圆柱面(413)的长度和直径相等且小于中间内圆柱面(414)的长度和直径。
6.根据权利要求5所述的一种机器人的关节构造,其特征在于:所述中空轴(41)的两端内圆柱面(413)上设有保护套(43),所述保护套(43)为聚四氟乙烯材料。
7.根据权利要求1所述的一种机器人的关节构造,其特征在于:所述中空轴(41)为聚四氟乙烯材料,所述轴肩(411)固定在第一部件(11)上,所述轴头(412)上设有与中空轴(41)实现静密封的支撑套(44),所述密封部件(5)由固定在第二部件(31)上的旋转轴唇形密封圈(51)、轴承(53)以及挡圈(52)构成,密封部件(5)中的旋转轴唇形密封圈(51)与支撑套(44)的外圈面接触形成动密封。
8.根据权利要求7所述的一种机器人的关节构造,其特征在于:所述支撑套(44)为低碳合金钢材料。
9.根据权利要求8所述的一种机器人的关节构造,其特征在于:所述支撑套(44)的内圈面上设有第五O形圈槽(441)。
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