CN113459151B - 舵机连接器及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种舵机连接器及机器人，该舵机连接器包括支架、油封结构、机械密封结构、具有输出轴的舵机及固定于输出轴上的舵臂，其中：支架与舵机密封连接，且朝向舵臂一侧延伸有套筒，套筒套设于输出轴上，且罩设于舵臂的至少部分；油封结构、机械密封结构间隔设置于套筒与舵臂相对的表面之间。上述舵机连接器，在套筒与舵臂相对的表面之间间隔设置有油封结构和机械密封结构，通过油封与机械密封的双重密封，提高输出轴的密封效果，从而提高舵机的防水密封效果，使得舵机能够适应多种工况条件的水下作业，延长舵机的使用寿命。

Description

舵机连接器及机器人

技术领域

本发明涉及连接器结构技术领域，特别是涉及一种舵机连接器及机器人。

背景技术

随着机械臂机构的设计及制造逐渐成熟，也越来越广泛地应用到水下作业，特别是目前机器人朝向精密、微型化发展，如何在机器人的微型空间内提高其防水密封效果显得尤为重要。舵机作为机器人中最核心的零部件之一，若不保持其良好的密封防水效果，在长时间的水下作业后，也容易产生渗水或者浸水现象，从而导致舵机内部结构的损坏，造成较大的经济损失。

现有技术中通常是在舵机上采用密封圈、密封垫、碟簧等机械密封件对其进行密封设计，但机械密封件在长时间的水下作业后，易产生变形，且在海洋等含盐量较多的水域工作时，易发生化学腐蚀，导致机械密封件的防水效果降低甚至于失效，无法很好的适应水下工作条件。

发明内容

基于此，有必要针对舵机在长时间水下工作中，防水密封效果差的问题，提供一种舵机连接器及机器人。

一种舵机连接器，包括支架、油封结构、机械密封结构、具有输出轴的舵机及固定于所述输出轴上的舵臂，其中：

所述支架与所述舵机密封连接，且朝向所述舵臂一侧延伸有套筒，所述套筒套设于所述输出轴上，且罩设于所述舵臂的至少部分；

所述油封结构、所述机械密封结构间隔设置于所述套筒与所述舵臂相对的表面之间。

上述舵机连接器，用于驱动机器人水下作业的角度变化，该舵机连接器包括支架、油封结构、机械密封结构、具有输出轴的舵机及固定于所述输出轴上的舵臂，在套筒与舵臂相对的表面之间间隔设置有油封结构和机械密封结构，通过油封与机械密封的双重密封，提高输出轴的密封效果，从而提高舵机的防水密封效果，使得舵机能够适应多种工况条件的水下作业，延长舵机的使用寿命。

在其中一个实施例中，所述油封结构包括多个沟槽及填充于所述沟槽内的油脂，所述沟槽位于所述舵臂上，且开口于所述舵臂与所述套筒相对的表面之间。

在其中一个实施例中，所述沟槽为环形，且多个所述沟槽沿所述舵臂的轴向方向间隔分布。

在其中一个实施例中，所述机械密封结构包括凹槽及固定于所述凹槽内的密封件，所述凹槽位于所述舵臂上，且开口于所述舵臂与所述套筒相对的表面之间。

在其中一个实施例中，所述套筒具有抵接面，所述抵接面可抵接于所述密封件上，且所述密封件为密封圈、密封垫中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述油封结构位于所述舵臂远离所述舵机的一端，所述机械密封结构位于所述舵臂靠近所述舵机的一端。

在其中一个实施例中，所述油封结构与所述机械密封结构均为多组，且多组所述油封结构与多组所述机械密封结构相互间隔设置。

在其中一个实施例中，所述舵臂在与所述输出轴的固定部分沿其圆周方向间隔分布有多个安装槽。

在其中一个实施例中，多个所述安装槽内均设置有滚针，所述滚针与所述套筒接触。

一种机器人，包括本体及如上述技术方案任一项所述的舵机连接器，所述舵机连接器安装于所述本体上。

上述机器人，将舵机连接器安装于本体上，由于在套筒与舵臂相对的表面之间间隔设置有油封结构和机械密封结构，通过油封与机械密封的双重密封，提高输出轴的密封效果，从而提高舵机的防水密封效果，使得舵机能够适应多种工况条件的水下作业，延长舵机的使用寿命。

附图说明

图1为本发明提供的舵机连接器的整体结构示意图；

图2为图1中A-A向剖视图；

图3为图2中B位置的局部放大图；

图4为本发明提供的舵臂的整体结构示意图；

图5为本发明提供的支架的整体结构示意图。

附图标记：

100、舵机连接器；

110、舵机；111、输出轴；

120、舵臂；121、安装槽；122、滚针；

130、支架；131、套筒；132、固定板；133、抵接面；134、台阶部；

140、油封结构；141、沟槽；

150、机械密封结构；151、凹槽；152、密封件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

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”、“轴向”、“径向”、“周向”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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

下面结合附图介绍本发明实施例提供的技术方案。

如图1、图2及图3所示，本发明提供一种舵机连接器100，用于驱动机器人水下作业的角度变化，该舵机连接器100包括舵机110、舵臂120、支架130、油封结构140及机械密封结构150，舵机110包括壳体(图示未示出)及伸出至壳体外部的输出轴111，舵臂120通过卡接、套设等形式固定于输出轴111上，舵机110可通过输出轴111将将动力传递至舵臂120上，以调整机器人在水下作业时的游姿。

支架130包括套筒131与固定板132，套筒131位于固定板132上，并且套筒131朝向舵臂120一侧延伸，套筒131套设于输出轴111上，实现支架130与舵机110的安装固定，套筒131罩设于舵臂120的至少部分。需要说明的是，套筒131与固定板132通过浇筑、模压、冲压等形式一体成型，使得套筒131与固定板132之间没有间隙，避免套筒131与固定板132通过焊接、胶结等形式固定为一体时，需对套筒131与固定板132的接缝处进行密封设计，导致制造成本过大，且密封设计具有时效性。其中，支架130与舵机110的壳体通过密封圈、密封垫等密封连接，防止液体介质通过支架130与舵机110的壳体之间的间隙进入至舵机110内部，对舵机110内部结构造成破坏，导致舵机110的失效。

油封结构140、机械密封结构150间隔设置于套筒131与舵臂120相对的表面之间。其中，如图3、图4所示，油封结构140包括多个沟槽141与油脂，油脂填充于沟槽141内，沟槽141位于舵臂120上，并且沟槽141开口于舵臂120与套筒131相对的表面之间，即沟槽141的开口朝向套筒131，填充于沟槽141内的油脂一方面能够起到润滑的作用，在舵臂120与套筒131的工作过程中，减小舵臂120与套筒131之间的磨损；另一方面，油脂聚集于舵臂120与套筒131相对的表面之间，舵臂120与套筒131的相互作用力会促进油脂形成密封油膜，舵机连接器100在水下工作时，密封油膜可防止液体介质通过舵臂120与套筒131的微细缝隙进入至舵机110中，对舵机110内部结构造成破坏，导致舵机110的失效。另外，沟槽141为环形，并且多个沟槽141沿舵臂120的轴向方向间隔分布，多个沟槽141可增大密封油膜的形成面积，当形成密封油膜的面积较大时，密封油膜不易被破坏，一方面可进一步提高舵机110的密封防水性能，另一方面可延长密封油膜的使用寿命，也可提高舵臂120与套筒131之间的润滑效果，减小舵臂120与套筒131之间的磨损。

同样地，如图3、图4所示，机械密封结构150包括凹槽151与密封件152，密封件152通过嵌设、卡接等形式固定于凹槽151内，将密封件152固定于凹槽151内可避免密封件152发生移位的现象；凹槽151位于舵臂120上，并且凹槽151开口于舵臂120与套筒131相对的表面之间，即凹槽151的开口朝向套筒131，并在凹槽151内设置密封件152，可进一步密封舵臂120与套筒131。舵机连接器100在水下作业时，机械密封件152可进一步防止液体介质通过舵臂120与套筒131之间的微细缝隙进入至舵机110中，对舵机110内部结构造成破坏，导致舵机110的失效。

需要说明的是，沟槽141可以通过浇筑、模压、冲压等形式与舵臂120一体成型，也可以是在舵臂120成型之后，通过其他辅助工具另外开设而成；同样地，凹槽151可以通过浇筑、模压、冲压等形式与舵臂120一体成型，也可以是在舵臂120成型之后，通过其他辅助工具另外开设而成。当然，沟槽141与凹槽151也可位于套筒131上，且沟槽141开口于套筒131与舵臂120相对的表面之间，凹槽151开口于套筒131与舵臂120相对的表面之间。对于沟槽141与凹槽151的具体成型方式与开设位置，本发明不做限制，只需在舵臂120与套筒131相对的表面之间具有沟槽141与凹槽151即可。另外，沟槽141中填充的密封介质不局限于上述实施方式提供油脂，还可以为固体润滑剂，固体润滑介质同样可在舵臂120与套筒131相对的表面之间形成密封面，保证舵机连接器100密封防水的可靠性。对于沟槽141内填充的密封介质还可以为其他能够形成密封面，且不溶于水的密封介质。

上述舵机连接器100，用于驱动机器人水下作业的角度变化，该舵机连接器100包括支架130、油封结构140、机械密封结构150、具有输出轴111的舵机110及固定于输出轴111上的舵臂120，在套筒131与舵臂120相对的表面之间间隔设置有油封结构140和机械密封结构150，通过油封与机械密封的双重密封，提高输出轴111的密封效果，从而提高舵机110的防水密封效果，使得舵机110能够适应多种工况条件的水下作业，延长舵机110的使用寿命。

为进一步提高舵机连接器100的密封防水效果，一种优选实施方式，如图3所示，套筒131具有抵接面133，抵接面133可抵接在密封件152上，此时，套筒131会施加一作用力至密封件152上，使密封件152产生弹性形变，可使得密封件152能够最大程度地密封舵臂120与套筒131之间的间隙，通过抵接面133抵接密封件152的面接触形式，可保证套筒131施加至密封件152上作用力的可靠性。其中，抵接面133可以为朝向舵臂120呈渐扩状的表面，便于密封件152的安装于固定，渐扩状的抵接面133也可施加作用力至密封件152上，使密封件152产生弹性形变。并且密封件152为密封圈、密封垫中的至少一种，在其中一种实施方式中，密封件152为密封圈，将密封圈通过嵌设、卡接等形式固定于凹槽151中，实现对舵机110与套筒131之间的间隙进行密封；在另外一种实施方式中，密封件152为密封垫，将密封垫通过嵌设、卡接等形式固定于凹槽151中，实现对舵机110和套筒131之间的间隙进行密封。

当然，密封件152的具体形式不局限于上述实施方式中提供的密封圈与密封垫，还可以为其他具有一定弹性的柔性材料。并且套筒131与密封件152的接触形式也不局限于上述抵接面133抵接密封件152的形式，还可以是在套筒131上设置有凸起，通过凸起与密封件152为点接触，凸起能够挤压密封件152，使密封件152能够发生弹性形变，使得密封件152能够最大程度地密封舵臂120与套筒131之间的间隙。

为进一步提高舵机连接器100的密封防水效果，一种优选实施方式，如图3、图4所示，油封结构140位于舵臂120远离舵机110的一端，机械密封结构150位于舵臂120靠近舵机110的一端；即当舵机连接器100在水下工作时，油封结构140位于靠近液体介质的一侧，机械密封结构150位于远离液体介质的一侧。由于油脂形成的密封油膜在常温或低温条件下性能较为稳定，不易被破坏，即舵机连接器100在水下工作时，由油脂形成的密封油膜面不易被破坏；而密封件152在长时间浸泡在液体介质中，易发生变形，导致密封效果不佳甚至于失效。通过将油封结构140设置在靠近液体介质的一侧，舵机连接器100在长时间的水下工作时，油脂形成的密封油膜不易被破坏，可防止大流量的液体介质接触到密封件152，对密封件152造成损坏，通过油脂形成的密封油膜与密封件152的双重密封效果，可最大程度的防止液体介质通过套筒131与舵臂120之间存在的间隙进入至舵机110中，对舵机110内部结构造成破坏，导致舵机110的失效，并且可以大幅度延长舵机连接器100的使用寿命。

当然，对于其他密封要求不高且舵机连接器100服役寿命要求不高的场合，也可以是机械密封结构150位于舵臂120远离舵机110的一端，油封结构140位于舵臂120靠近舵机110的一端，通过密封件152与油脂形成密封油膜的双重密封效果，以防止液体介质通过套筒131与舵臂120之间存在的间隙进入至舵机110中，对舵机110内部结构造成破坏，导致舵机110的失效。

为进一步提高舵机连接器100的密封防水效果，一种优选实施方式，如图3、图4所示，油封结构140为多组，机械密封结构150也为多组，并且多组油封结构140与多组机械密封结构150相互间隔设置。在其中一种实施方式中，油封结构140为两组，机械密封结构150也为两组，从舵臂120远离舵机110的一端至舵臂120靠近舵机110的一端依次设置有油封结构140、机械密封结构150、油封结构140、机械密封结构150，将油封结构140设置于靠近液体介质的一侧，可最大程度的保护密封件152不受液体介质的侵蚀、浸泡，可大幅度提高舵机连接器100的密封防水效果与服役寿命。在另外一种实施方式中，油封结构140为三组，机械密封结构150也为三组，从舵臂120远离舵机110的一端至舵臂120靠近舵机110的一端依次设置有油封结构140、机械密封结构150、油封结构140、机械密封结构150、油封结构140、机械密封结构150，同样地，将油封结构140设置于靠近液体介质的一侧，可最大程度的保护密封件152不受液体介质的侵蚀、浸泡，可大幅度提高舵机连接器100的密封防水效果与服役寿命。

需要说明的是，油封结构140不局限于上述实施方式中提供的两组和三组，同样地，机械密封结构150也不局限于上述实施方式中提供的两组和三组，油封结构140与机械密封结构150还可以均为四组、五组或其他组数。当然，设置于舵臂120上的油封结构140与机械密封结构150也不局限于组数对应相同，如油封结构140为三组、机械密封结构150为两组，或油封结构140为两组、机械密封结构150为三组。由于油脂形成的密封油膜在液体介质中性能较为稳定，故在设置油封结构140与机械密封结构150时，优选考虑在靠近液体介质的一侧设置油封结构140，以最大程度的保护密封件152不受液体介质的侵蚀、浸泡，可大幅度提高舵机连接器100的密封防水效果与服役寿命，并且多组油封结构140与多组机械密封结构150也可提高套筒131与舵臂120之间的润滑效果，减小套筒131与舵臂120之间的磨损。

由于现有的机器人朝向精密、微型化发展，通常在舵机连接器100上未预留轴承安装位置，在舵机110受到外力冲击时，外力直接作用于输出轴111上，舵机110易受到损坏。为避免外力直接作用于输出轴111上，一种优选实施方式，如图3、图4所示，舵臂120与输出轴111固定部分沿舵臂120圆周方向间隔设置有多个安装槽121，多个安装槽121内均设置有滚针122，滚针122与套筒131接触，即一个安装槽121内对应有一个滚针122，每个滚针122均可与套筒131接触。滚针122可提高舵机110、支架130、舵臂120之间的固定可靠性，并且可加强舵机110、支架130、舵臂120之间的抗冲击性能，另外滚针122无需占用较大的安装空间，可实现机器人的微型化设计。需要说明的是，由于滚针122与套筒131之间是线接触，在长时间工作过程中，套筒131与滚针122之间会产生磨损，设置多个滚针122可提高滚针122与套筒131之间接触的可靠性，避免滚针122或套筒131磨损后，滚针122与套筒131无法有效接触，导致滚针122无法起到抗冲击而失效。

当然，在其他对机器人体型要求不高的场合，也可以在输出轴111上预留轴承安装位，并在轴承安装位设置轴承，以提高舵机110、支架130、舵臂120之间的固定可靠性，并加强舵机110、支架130、舵臂120之间的抗冲击性能。

另外，一种优选实施方式，如图2、图5所示，支架130还包括多个台阶部134，多个台阶部134位于固定板132远离舵臂120的一侧，并且台阶部134可贴合于舵机110外壳表面，便于支架130与舵机110的安装固定，且可防止支架130沿套筒131轴线发生旋转转动，无法完全固定于舵机110上，提高支架130与舵机110的固定可靠性。

另外，本发明还提供了一种机器人(图示未示出)，该机器人包括如上述技术方案任一项的舵机连接器100与本体(图示未示出)，舵机连接器100安装与本体上，当机器人在水下作业时，舵机连接器100可驱动机器人水下作业的角度变化，以调整机器人在水下作业时的游姿。

上述机器人，将舵机连接器100安装于本体上，由于在套筒131与舵臂120相对的表面之间间隔设置有油封结构140和机械密封结构150，通过油封与机械密封的双重密封，提高输出轴111的密封效果，从而提高舵机110的防水密封效果，使得舵机110能够适应多种工况条件的水下作业，延长舵机110的使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种舵机连接器，用于驱动机器人的水下作业，其特征在于，包括支架、至少一组油封结构、至少一组机械密封结构、具有输出轴的舵机及固定于所述输出轴上的舵臂，其中：

所述支架与所述舵机密封连接，且朝向所述舵臂一侧延伸有套筒，所述套筒套设于所述输出轴上，且罩设于所述舵臂的至少部分，所述套筒具有抵接面，所述抵接面为朝向所述舵臂呈渐扩状的表面；

所述油封结构、所述机械密封结构间隔设置于所述套筒与所述舵臂相对的表面之间，且至少有一组所述油封结构位于所述舵臂远离所述舵机的一端，所述机械密封结构位于所述舵臂靠近所述舵机的一端，所述机械密封结构包括凹槽及固定于所述凹槽内的密封件，所述抵接面抵接于所述密封件上，并施加与所述抵接面相垂直的作用力于所述密封件上。

2.根据权利要求1所述的舵机连接器，其特征在于，所述油封结构包括多个沟槽及填充于所述沟槽内的油脂，所述沟槽位于所述舵臂上，且开口于所述舵臂与所述套筒相对的表面之间。

3.根据权利要求2所述的舵机连接器，其特征在于，所述沟槽为环形，且多个所述沟槽沿所述舵臂的轴向方向间隔分布。

4.根据权利要求1所述的舵机连接器，其特征在于，所述凹槽位于所述舵臂上，且开口于所述舵臂与所述套筒相对的表面之间。

5.根据权利要求4所述的舵机连接器，其特征在于，所述密封件为密封圈、密封垫中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的舵机连接器，其特征在于，所述油封结构与所述机械密封结构均为多组，且多组所述油封结构与多组所述机械密封结构相互间隔设置。

7.根据权利要求1所述的舵机连接器，其特征在于，所述舵臂在与所述输出轴的固定部分沿其圆周方向间隔分布有多个安装槽。

8.根据权利要求7所述的舵机连接器，其特征在于，多个所述安装槽内均设置有滚针，所述滚针与所述套筒接触。

9.根据权利要求1所述的舵机连接器，其特征在于，所述支架还包括固定板与多个台阶部，所述套筒位于所述固定板上，多个所述台阶部均位于所述固定板远离所述舵臂的一侧，所述台阶部可贴合于所述舵机上。

10.一种机器人，其特征在于，包括本体及如上述权利要求1-9任一项所述的舵机连接器，所述舵机连接器安装于所述本体上。

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