CN112809742A - 一种内部过线关节及机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种内部过线关节，第一关节臂上固定设置曲轴，曲轴伸入第二关节臂之内；第一关节臂和第二关节臂之间设置支撑轴承，曲轴的轴线与支撑轴承的转轴重合，第一关节臂和第二关节臂可相对转动；第二关节臂内设置驱动装置，驱动装置的输出部带动曲轴转动，进而使第一关节臂同步转动；曲轴上设置过线通道，连接第一关节臂内部和第二关节臂内部的线束从曲轴的过线通道中穿过，线束从第一关节臂中引出后进入曲轴的过线通道中，经由过线通道进入第二关节臂中，线束布设在过线关节的内部，第一关节臂和第二关节臂仅有一侧联接，实现单侧联接关节中采用内部走线的需求。

Description

一种内部过线关节及机械臂

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，更进一步涉及一种内部过线关节。此外，本发明还涉及一种机械臂。

背景技术

SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm，选择顺应性装配机器手臂)机器人，一般为了设计简化，会选择将线束布置在机器人外部，如此布置可以使得机器人关节设计比较简单。但在另一种机器人中，比如六轴机器人，除了外部走线之外，还有很多是内部走线的。

采用内部走线需要设计内部过线关节，机器人的内部过线关节可以从形式上分为两种：一种是关节驱动部分和线束部分离布置，两者之间没有空间干涉；另一种是关节驱动部分和线束部分整合布置，两者空间位置上有所干涉。

图1所示为关节驱动部分和线束部分离布置的结构示意图，图中上关节臂01和下关节臂02的左右两侧分别设有联接部，左侧布置伺服电机03和减速机04，右侧用于穿过导线05，驱动部分和线束部分位于不同的联接部。此种布置方式要求两侧连接，对于单侧联接关节就不能采用此种内部布线方案；并且此种两侧布线方案较为臃肿，体积较大。

对于现有的关节驱动部分和线束部分整合布置方案，线束从减速机中心的通孔中穿过，需要重新设计减速机的结构，通用性差。

对于本领域的技术人员来说，如何在单侧联接关节中采用内部走线，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种内部过线关节，能够实现单侧联接关节中采用内部走线，具体方案如下：

一种内部过线关节，包括第一关节臂和第二关节臂，所述第一关节臂上固定设置曲轴，所述曲轴伸入所述第二关节臂之内；

所述第一关节臂和所述第二关节臂之间设置支撑轴承，所述曲轴的轴线与所述支撑轴承的转轴重合；

所述第二关节臂内设置驱动装置，所述曲轴连接于所述驱动装置的输出部，所述驱动装置带动所述曲轴和所述第一关节臂转动；

所述曲轴上设置过线通道，连接所述第一关节臂内部和所述第二关节臂内部的线束从所述曲轴的过线通道中穿过。

可选地，所述曲轴包括上固定盘、下固定盘和连接柱；

所述上固定盘固定连接于所述第一关节臂，所述下固定盘固定连接于所述驱动装置的输出部；

所述上固定盘的中心设置开孔，所述连接柱分别固定连接在所述上固定盘和所述下固定盘的侧边。

可选地，所述上固定盘和所述下固定盘的板面垂直于转轴方向，所述连接柱的延伸方向平行于转轴方向；

所述上固定盘和所述下固定盘上分别设置用于连接的螺栓孔。

可选地，所述曲轴上与所述线束接触的位置安装防护垫。

可选地，所述支撑轴承包括主轴承和辅轴承，所述主轴承的内圈和所述辅轴承的内圈分别与所述曲轴的两端固定。

可选地，所述上固定盘与所述第一关节臂配合夹持固定所述主轴承的内圈。

可选地，所述主轴承为交叉滚子轴承，所述主轴承的外圈通过轴承法兰压装固定。

可选地，所述驱动装置包括伺服电机和减速机，所述减速机的输出轴带动所述曲轴和所述第二关节臂转动。

可选地，所述减速机为谐波减速机，所述谐波减速机的柔轮固定于所述曲轴，其刚轮固定于所述第二关节臂。

本发明还提供一种机械臂，包括上述任一项所述的内部过线关节。

本发明提供一种内部过线关节，第一关节臂上固定设置曲轴，曲轴伸入第二关节臂之内；第一关节臂和第二关节臂之间设置支撑轴承，曲轴的轴线与支撑轴承的转轴重合，第一关节臂和第二关节臂可相对转动；第二关节臂内设置驱动装置，驱动装置的输出部带动曲轴转动，进而使第一关节臂同步转动；曲轴上设置过线通道，连接第一关节臂内部和第二关节臂内部的线束从曲轴的过线通道中穿过，线束从第一关节臂中引出后进入曲轴的过线通道中，经由过线通道进入第二关节臂中，线束布设在过线关节的内部，第一关节臂和第二关节臂仅有一侧联接，实现单侧联接关节中采用内部走线的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为关节驱动部分和线束部分离布置的结构示意图；

图2为本发明提供的内部过线关节的结构示意图；

图3A和图3B分别为曲轴两个不同角度的轴测示意图；

图4A和图4B分别为曲轴的正视图和俯视图；

图4C为图4B中A-A方向的剖面图；

图5为本发明提供的内部过线关节一种具体实施例的剖面示意图。

图中包括：

第一关节臂1、第二关节臂2、曲轴3、上固定盘31、下固定盘32、连接柱33、防护垫34、支撑轴承4、主轴承41、辅轴承42、轴承法兰43、驱动装置5、伺服电机51、减速机52、柔轮521、刚轮522、线束6。

具体实施方式

本发明提供一种内部过线关节，能够实现单侧联接关节中采用内部走线。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的内部过线关节及机械臂进行详细的介绍说明。

如图2所示，为本发明提供的内部过线关节的结构示意图；本发明的内部过线关节包括第一关节臂1和第二关节臂2，第一关节臂1上固定设置曲轴3，曲轴3凸出于第一关节臂1的外表面，因此曲轴3能够伸入第二关节臂2之内，在第二关节臂2的内壁上设有连接槽，曲轴3能够插入此连接槽之内。

第一关节臂1和第二关节臂2之间设置支撑轴承4，曲轴3的轴线与支撑轴承4的转轴重合，曲轴3的伸入方向与支撑轴承4的转轴方向平行，如图2所示，曲轴3安装在支撑轴承4的内圈，第一关节臂1和第二关节臂2能够相对转动，以曲轴3的轴线为回转中心，曲轴3伸入第二关节臂2的方向与转轴方向平行。

第二关节臂2内设置驱动装置5，曲轴3连接于驱动装置5的输出部，驱动装置5带动曲轴3和第一关节臂1转动；驱动装置5的固定部分安装在第二关节臂2上，可转动的输出部连接曲轴3，曲轴3与驱动装置5二者同步转动。

连接第一关节臂1内部和第二关节臂2内部的线束6从曲轴3的过线通道中穿过；在曲轴3上设置过线通道，过线通道用于穿过线束6，第一关节臂1上引出线束6的通孔对接于过线通道，线束6从第一关节臂1引出后进入过线通道内，由于曲轴3伸入到第二关节臂2的内部，因此线束6可进入第二关节臂2之内，

线束6在第一关节臂1和第二关节臂2的内部延伸，在两者交界处设置曲轴3，线束6经过曲轴3上设置的过线通道第一关节臂1和第二关节臂2之间延伸，曲轴3作为第一关节臂1的凸出部分，在曲轴3的外周设置支撑轴承4，使整个第一关节臂1相对于曲轴3转动，线束6穿过曲轴3内部的过线通道时具有与轴线重合的部分，曲轴3提供线束6经过的空间；第一关节臂1和第二关节臂2之间仅有单侧联接，驱动装置5和线束6位于同一侧，满足了单侧联接关节中采用内部走线的需求，线束6不暴露在外部。

在上述方案的基础上，本发明的曲轴3包括上固定盘31、下固定盘32和连接柱33，连接柱33固定连接上固定盘31和下固定盘32；图3A和图3B分别为曲轴3两个不同角度的轴测示意图；图4A和图4B分别为曲轴3的正视图和俯视图；图4C为图4B中A-A方向的剖面图；上固定盘31固定连接于第一关节臂1，下固定盘32固定连接于驱动装置5的输出部，由驱动装置5带动曲轴3和第一关节臂1同步转动。

上固定盘31的中心设置开孔，上固定盘31呈环形的盘状结构，中心部分贯通设置，上固定盘31中心的通孔与第一关节臂1上设置的通孔位置相对，线束6经过此穿入此通孔。

连接柱33分别固定连接在上固定盘31和下固定盘32的侧边，附图中所提供的连接柱33仅有一个，连接柱33的上端和下端分别连接于固定盘31和下固定盘32的侧边，在上固定盘31和下固定盘32侧边的其他位置不设置连接结构，也即上固定盘31和下固定盘32之间的侧壁位置具有大量的留空，因而线束6可在此留空的角度范围内活动，当第一关节臂1转动时不会影响线束6。线束6从上固定盘31上的通孔中穿出，并从曲轴3的侧面留空处进入第二关节臂2内部，不需要在驱动装置5上设置过线的结构。

当然，除了上述仅设置一个连接柱33的形式之外，还可在上固定盘31和下固定盘32之间设置两个或更多的连接柱33，这些具体的设置形式也应包含在本发明的保护范围之内。但数量越多两个连接柱33之间的圆心角越小，不与线束6接触的转动范围越小。

具体地，本发明中的上固定盘31和下固定盘32的板面垂直于转轴方向，连接柱33的延伸方向平行于转轴方向；上固定盘31和下固定盘32上分别设置用于连接的螺栓孔，采用螺栓实现固定连接。上固定盘31和下固定盘32的板面相互平行设置，连接柱33垂直于上固定盘31和下固定盘32，连接柱33与曲轴3的转动轴线相互平行。

为了减小对线束6的摩擦，曲轴3上与线束6接触的位置安装防护垫34，如图5所示，为本发明提供的内部过线关节一种具体实施例的剖面示意图；防护垫34设置在上固定盘31的下表面和下固定盘32的上表面，以及连接柱33的侧面也设置有防护垫34，防护垫34为柔软的材料制成，例如橡胶、硅胶等，减小转动过程中对线束6造成的磨损。

支撑轴承4包括主轴承41和辅轴承42，主轴承41的内圈和辅轴承42的内圈分别与曲轴3的两端固定，通过设置主轴承41和辅轴承42对曲轴3的上端和下端进行限位，避免因弯矩使曲轴3的轴线发生偏移。

如图5所示，上固定盘31与第一关节臂1配合夹持固定主轴承41的内圈，上固定盘31与第一关节臂1之间通过螺栓固定连接，两者之间分别设置避让内圈的阶梯槽，上固定盘31与第一关节臂1相对固定压合时，夹持固定主轴承41的内圈。

优选地，本发明中的主轴承41为交叉滚子轴承，主轴承41的外圈通过轴承法兰43压装固定，轴承法兰43通过螺栓固定在第二关节臂2上，两者共同配合夹持固定交叉滚子轴承的外圈。

在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，本发明的驱动装置5包括伺服电机51和减速机52，伺服电机51通过减速机52降速增矩，提升输出扭矩，减速机52的输出轴带动曲轴3和第二关节臂2转动。

本发明的减速机52优选为谐波减速机，谐波减速机的柔轮521固定于曲轴3，刚轮522固定于第二关节臂2。

本发明还提供一种机械臂，包括上述任一项的内部过线关节，该机械臂的其他结构请参考现有技术，本发明在此不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种内部过线关节，包括第一关节臂(1)和第二关节臂(2)，其特征在于，所述第一关节臂(1)上固定设置曲轴(3)，所述曲轴(3)伸入所述第二关节臂(2)之内；

所述第一关节臂(1)和所述第二关节臂(2)之间设置支撑轴承(4)，所述曲轴(3)的轴线与所述支撑轴承(4)的转轴重合；

所述第二关节臂(2)内设置驱动装置(5)，所述曲轴(3)连接于所述驱动装置(5)的输出部，所述驱动装置(5)带动所述曲轴(3)和所述第一关节臂(1)转动；

所述曲轴(3)上设置过线通道，连接所述第一关节臂(1)内部和所述第二关节臂(2)内部的线束(6)从所述曲轴(3)的过线通道中穿过。

2.根据权利要求1所述的内部过线关节，其特征在于，所述曲轴(3)包括上固定盘(31)、下固定盘(32)和连接柱(33)；

所述上固定盘(31)固定连接于所述第一关节臂(1)，所述下固定盘(32)固定连接于所述驱动装置(5)的输出部；

所述上固定盘(31)的中心设置开孔，所述连接柱(33)分别固定连接在所述上固定盘(31)和所述下固定盘(32)的侧边。

3.根据权利要求2所述的内部过线关节，其特征在于，所述上固定盘(31)和所述下固定盘(32)的板面垂直于转轴方向，所述连接柱(33)的延伸方向平行于转轴方向；

所述上固定盘(31)和所述下固定盘(32)上分别设置用于连接的螺栓孔。

4.根据权利要求2所述的内部过线关节，其特征在于，所述曲轴(3)上与所述线束(6)接触的位置安装防护垫(34)。

5.根据权利要求1所述的内部过线关节，其特征在于，所述支撑轴承(4)包括主轴承(41)和辅轴承(42)，所述主轴承(41)的内圈和所述辅轴承(42)的内圈分别与所述曲轴(3)的两端固定。

6.根据权利要求5所述的内部过线关节，其特征在于，所述上固定盘(31)与所述第一关节臂(1)配合夹持固定所述主轴承(41)的内圈。

7.根据权利要求5所述的内部过线关节，其特征在于，所述主轴承(41)为交叉滚子轴承，所述主轴承(41)的外圈通过轴承法兰(43)压装固定。

8.根据权利要求1至7任一项所述的内部过线关节，其特征在于，所述驱动装置(5)包括伺服电机(51)和减速机(52)，所述减速机(52)的输出轴带动所述曲轴(3)和所述第二关节臂(2)转动。

9.根据权利要求8所述的内部过线关节，其特征在于，所述减速机(52)为谐波减速机，所述谐波减速机的柔轮(521)固定于所述曲轴(3)，其刚轮(522)固定于所述第二关节臂(2)。

10.一种机械臂，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的内部过线关节。

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