CN113319825A - 一种智能机器人无限回转装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能机器人技术领域，特别涉及一种智能机器人无限回转装置。包括内圈、外圈、钢球及磁流体密封装置，其中内圈和外圈之间沿周向设有多个钢球；内圈和外圈之间还设有至少两个磁流体密封装置，两个磁流体密封装置之间形成环状介质腔；内圈上设有至少一个与环状介质腔连通的内流道Ⅰ；外圈上设有至少一个与环状介质腔连通的外流道Ⅰ。本发明将无限回转密封从回转支撑的中空部转嫁到回转支撑的内圈和外圈之间，不但能实现多层多道的气体无限回转动联通，还能实现液体冷却水的无限回转动联通。

Description

一种智能机器人无限回转装置

技术领域

本发明属于智能机器人技术领域，特别涉及一种智能机器人无限回转装置。

背景技术

当前智能机器人和自动化行业里会采用到大量的无限回转装置，随着时代前进，传统的制造业的人力生产成本逐渐提升，制造业自动化生产的普及越来越紧迫。气动旋转接头是关键零部件，气动旋转接头是将气体介质从静态系统输入到动态旋转系统的过渡连接密封装置。气动旋转接头组件包括接头、过滤器、电磁阀、气缸、真空设备、气管等，结构特点：气动旋转接头系专门为适用于气动控制方面设计的系列产品，它具有体积小，重量轻，磨擦的阻力小等优点，平衡型密封，一般采用密封橡胶圈，对加工精密和装配精度有很高的要求。然而，对于大尺寸回转装置，气动旋转接头在结构上占据中部关键位置，影响智能机器人在真空、洁净等行业的特殊应用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种智能机器人无限回转装置，以解决传统的气动旋转接头在大尺寸回转装置中占据中部关键位置，影响智能机器人在真空、洁净等行业的特殊应用的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明实施例提供的一种智能机器人无限回转装置，包括内圈、外圈、钢球及磁流体密封装置，其中内圈和外圈之间沿周向设有多个钢球；

所述内圈和所述外圈之间还设有至少两个磁流体密封装置，两个磁流体密封装置之间形成环状介质腔；

所述内圈上设有至少一个与所述环状介质腔连通的内流道Ⅰ；所述外圈上设有至少一个与所述环状介质腔连通的外流道Ⅰ。

在一种可能的实现方式中，所述磁流体密封装置包括永磁体、外磁流体及内磁流体组件，其中永磁体嵌设于所述内圈的外圆周上；所述内磁流体组件嵌设于所述外圈的内壁上；所述外磁流体设置于所述永磁体和所述内磁流体组件之间。

在一种可能的实现方式中，所述永磁体和所述内磁流体组件相对应的一端均为弧形凸起结构；所述外磁流体被夹持在所述永磁体和所述内磁流体组件的弧形凸起结构之间。

在一种可能的实现方式中，所述内磁流体组件包括导磁橡胶囊及容置于所述导磁橡胶囊内的内磁流体。

在一种可能的实现方式中，所述钢球的两侧均设有所述环状介质腔及与所述环状介质腔连通的所述内流道Ⅰ和所述外流道Ⅰ。

在一种可能的实现方式中，所述内圈和所述外圈之间设有环状结构的钢球容置腔，多个所述钢球依次排列于所述钢球容置腔内。

在一种可能的实现方式中，所述内圈的外表面上沿周向设有V型外槽；所述外圈的内表面上沿周向设有V型内槽，所述V型外槽和所述V型内槽围合形成所述钢球容置腔。

在一种可能的实现方式中，所述钢球与所述钢球容置腔的内壁四点接触。

在一种可能的实现方式中，所述内圈上设有至少一个与所述钢球容置腔连通的内流道Ⅱ；所述外圈上设有至少一个与所述钢球容置腔连通的外流道Ⅱ。

本发明的优点及有益效果是：

本发明将无限回转密封从回转支撑的中空部转嫁到回转支撑的内圈和外圈之间，以解决传统的气动旋转接头在大尺寸回转装置中占据中部关键位置，影响智能机器人在真空、洁净等行业的特殊应用的问题。

本发明的导磁橡胶囊及内部充满的内磁流体在系统过载的情况下，做柔性补偿，防止过载时密封件的损伤及抱死，危及安全。

本发明的导磁橡胶囊，其内部磁流体受弹力和磁力影响，能保持更好的高速运动形态，便于更好的流体散热。

本发明的磁流体密封通道不但能实现多层多道的气体无限回转动联通，还能实现液体冷却水的无限回转动联通。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明一种智能机器人无限回转装置的主视图；

图2为图1中Ⅰ处放大图；

图3为图2中Ⅱ处放大图。

图中：1为旋转轴线，2为内圈，3为外圈，4为钢球，5为第一内流道Ⅰ， 6为内流道Ⅱ，7为第二内流道Ⅰ，8为第一外流道Ⅰ，9为外流道Ⅱ，10为第二外流道Ⅰ，11为永磁体，12为外磁流体，13为导磁橡胶囊，14为内磁流体，15为第一环状介质腔，16为钢球容置腔，17为第二环状介质腔，20 为磁流体密封装置。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的一种智能机器人无限回转装置，通过将无限回转密封从回转支撑的中空部转嫁到回转支撑的内圈和外圈之间，以解决传统的气动旋转接头在大尺寸回转装置中占据中部关键位置，影响智能机器人在真空、洁净等行业的特殊应用的问题。参见图1至图3所示，该一种智能机器人无限回转装置，包括内圈2、外圈3、钢球4及磁流体密封装置20，其中内圈2 和外圈3之间沿周向设有多个钢球4；内圈2和外圈3之间还设有至少两个磁流体密封装置20，两个磁流体密封装置20之间形成环状介质腔，内圈2上设有至少一个与环状介质腔连通的内流道Ⅰ，外圈3上设有至少一个与环状介质腔连通的外流道Ⅰ。

本发明的实施例中，钢球4的两侧均设有环状介质腔及与环状介质腔连通的内流道Ⅰ和外流道Ⅰ，环状介质腔和两侧与其连通的内流道Ⅰ和外流道Ⅰ形成磁流体密封通道。

参见图2所示，本实施例中，磁流体密封装置20为四个，其中两个磁流体密封装置20设置于钢球4的一侧，形成第一环状介质腔15，内圈2的侧壁上沿径向设有与第一环状介质腔15连通的第一内流道Ⅰ5，外圈3的侧壁上沿径向设有与第一环状介质腔15连通的第一外流道Ⅰ8。也就是说，在钢球4 的一侧，由第一内流道Ⅰ5、第一环状介质腔15及第一外流道Ⅰ8形成第一磁流体密封通道，介质由第一内流道Ⅰ5进入第一环状介质腔15内，再由第一外流道Ⅰ8排出，或者，介质逆向流动；另外两个磁流体密封装置20设置于钢球4的另一侧，形成第二环状介质腔17，内圈2的侧壁上沿径向设有与第二环状介质腔17连通的第二内流道Ⅰ7，外圈3的侧壁上沿径向设有与第二环状介质腔17连通的第二外流道Ⅰ10。也就是说，在钢球4另一侧，由第二内流道Ⅰ7、第二环状介质腔17及第二外流道Ⅰ10形成第二磁流体密封通道，介质由第二内流道Ⅰ7进入第二环状介质腔17，再由第二外流道Ⅰ10排出，或者，介质逆向流动。

参见图3所示，本发明的实施例中，磁流体密封装置20包括永磁体11、外磁流体12及内磁流体组件，其中永磁体11嵌设于内圈2的外圆周上的凹槽内；内磁流体组件嵌设于外圈3的内壁上的凹槽内；外磁流体12设置于永磁体11和内磁流体组件之间。

进一步地，永磁体11和内磁流体组件相对应的一端均为弧形凸起结构，外磁流体12被夹持在永磁体11和内磁流体组件的弧形凸起结构之间，由于磁场的作用，外磁流体12维持磁流体密封两侧的压力差，实现动密封。永磁体11和内磁流体组件的弧形凸起结构能优化外磁流体12密封外形，加强密封压差抵抗能力。

本发明的实施例中，内磁流体组件包括导磁橡胶囊13及容置于导磁橡胶囊13内的内磁流体14，导磁橡胶囊13内部的内磁流体14受弹力和磁力影响，能保持更好的高速运动形态，便于更好的流体散热。导磁橡胶囊13及内部充满的内磁流体14在系统过载的情况下，做柔性补偿，防止过载时密封件的损伤及抱死，危及安全。

参见图2所示，本发明的实施例中，内圈2和外圈3之间设有环状结构的钢球容置腔16，多个钢球4沿周向依次排列于钢球容置腔16内。

具体地，内圈2的外表面上沿周向设有V型外槽；外圈3的内表面上沿周向设有V型内槽，V型外槽和V型内槽围合形成环状结构的钢球容置腔16，钢球4与钢球容置腔16的内壁四点接触，内圈2和外圈3在多个钢球4的空间四点定位下，形成旋转运动副。

在上述实施例的基础上，内圈2上设有至少一个与钢球容置腔16连通的内流道Ⅱ6，外圈3上设有至少一个与钢球容置腔16连通的外流道Ⅱ9，内流道Ⅱ6、钢球容置腔16及外流道Ⅱ9形成第三磁流体密封通道，介质由内流道Ⅱ6进入钢球容置腔16，再由外流道Ⅱ9排出。

本发明的实施例中，磁流体密封通道不但能实现多层多道的气体无限回转动联通，还能实现液体冷却水的无限回转动联通。但是，介质不能采用含有有机溶剂的油脂，因会溶解外磁流体12。

外磁流体12和内磁流体14是磁性液体，它是由直径为纳米量级的磁性固体颗粒均匀分散到基载液中而形成的一种稳定的胶状液体，磁性液体既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性，正因如此，它才在实际中有着广泛的应用，在理论上具有很高的学术价值。磁性液体密封利用了磁性液体对磁场的响应特性，把磁性液体注入到由高性能的永磁体、导磁良好的极靴和轴所构成的导磁回路中会形成数个液体“O”型圈。当磁性流体受压差作用时，会在非均匀磁场中移动，这时不均匀的磁场就会使磁性液体产生对抗压差的磁力进而达到新的平衡，这样就起到了密封的作用，包围着轴的磁性液体可以是密封液体、气体或气液混合物。

本发明提供的一种智能机器人无限回转装置，通过将无限回转密封从回转支撑的中空部转嫁到回转支撑的内圈和外圈之间，解决在大尺寸回转装置中，气动旋转接头在结构上占据中部关键位置，影响智能机器人在真空、洁净等行业的特殊应用。智能机器人中部让需要有行业特殊的光纤、视觉等光学结构所占用，所以本发明可应用于该智能机器人中。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种智能机器人无限回转装置，其特征在于，包括内圈(2)、外圈(3)、钢球(4)及磁流体密封装置(20)，其中内圈(2)和外圈(3)之间沿周向设有多个钢球(4)；

所述内圈(2)和所述外圈(3)之间还设有至少两个磁流体密封装置(20)，两个磁流体密封装置(20)之间形成环状介质腔；

所述内圈(2)上设有至少一个与所述环状介质腔连通的内流道Ⅰ；所述外圈(3)上设有至少一个与所述环状介质腔连通的外流道Ⅰ。

2.根据权利要求1所述的智能机器人无限回转装置，其特征在于，所述磁流体密封装置(20)包括永磁体(11)、外磁流体(12)及内磁流体组件，其中永磁体(11)嵌设于所述内圈(2)的外圆周上；所述内磁流体组件嵌设于所述外圈(3)的内壁上；所述外磁流体(12)设置于所述永磁体(11)和所述内磁流体组件之间。

3.根据权利要求2所述的智能机器人无限回转装置，其特征在于，所述永磁体(11)和所述内磁流体组件相对应的一端均为弧形凸起结构；所述外磁流体(12)被夹持在所述永磁体(11)和所述内磁流体组件的弧形凸起结构之间。

4.根据权利要求3所述的智能机器人无限回转装置，其特征在于，所述内磁流体组件包括导磁橡胶囊(13)及容置于所述导磁橡胶囊(13)内的内磁流体(14)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的智能机器人无限回转装置，其特征在于，所述钢球(4)的两侧均设有所述环状介质腔及与所述环状介质腔连通的所述内流道Ⅰ和所述外流道Ⅰ。

6.根据权利要求1所述的智能机器人无限回转装置，其特征在于，所述内圈(2)和所述外圈(3)之间设有环状结构的钢球容置腔(16)，多个所述钢球(4)依次排列于所述钢球容置腔(16)内。

7.根据权利要求6所述的智能机器人无限回转装置，其特征在于，所述内圈(2)的外表面上沿周向设有V型外槽；所述外圈(3)的内表面上沿周向设有V型内槽，所述V型外槽和所述V型内槽围合形成所述钢球容置腔(16)。

8.根据权利要求7所述的智能机器人无限回转装置，其特征在于，所述钢球(4)与所述钢球容置腔(16)的内壁四点接触。

9.根据权利要求6所述的智能机器人无限回转装置，其特征在于，所述内圈(2)上设有至少一个与所述钢球容置腔(16)连通的内流道Ⅱ(6)；所述外圈(3)上设有至少一个与所述钢球容置腔(16)连通的外流道Ⅱ(9)。

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