CN216658012U - 一种机器人关节限位装置及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人关节限位装置及机器人，包括第一限位件、第二限位件和固定限位块；所述第一限位件和第二限位件相配合设置，第一限位件相对第二限位件转动具有第一行程，第一限位件转动至第一行程末端后驱动所述第二限位件转动；第二限位件设置有与固定限位块相配合的限位凸起，固定限位块用于限制所述限位凸起继续转动；所述第一限位件用于与机器人关节的输出轴可拆卸固定连接，第一限位件随输出轴的转动而转动；所述第二限位件相对输出轴转动设置；所述固定限位块相对机器人关节的外壳固定设置。本实用新型所述限位装置用于机器人关节的机械限位，通过设置配合的限位件，可以实现对大角度旋转后的限位，保障机体和人员的安全。

Description

一种机器人关节限位装置及机器人

技术领域

本实用新型涉及机械技术领域，尤其涉及工业机器人技术领域，尤其涉及机器人关节限位装置及机器人。

背景技术

工业机器人是机器人技术领域中实际应用最广泛的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业。

工业机器人应配有机械限位装置，该装置能够在额定负载、最大速度、最大或最小臂展条件下停止机器人运动，且无任何辅助制动措施。因此机械限位装置是机器人最后一道安全保障，若该结构设计不当，将使得机器人存在控制失效条件下的越程风险，进而严重威胁相关操作人员的生命安全。

实用新型内容

本实用新型提供了一种机器人关节限位装置及机器人，该机器人关节限位装置可以在应急情况下实现紧急机械限位，保障安全。

本实用新型采用的技术方案是：

一种机器人关节限位装置，包括第一限位件、第二限位件和固定限位块；所述第一限位件和第二限位件相配合设置，第一限位件相对第二限位件转动具有第一行程，第一限位件转动至第一行程末端后驱动所述第二限位件转动；第二限位件设置有与固定限位块相配合的限位凸起，固定限位块用于限制所述限位凸起继续转动；

所述第一限位件用于与机器人关节的输出轴可拆卸固定连接，第一限位件随输出轴的转动而转动；所述第二限位件相对输出轴转动设置；

所述固定限位块相对机器人关节的外壳固定设置。

可选地，所述第一限位件设置有驱动块，第二限位件设置有与驱动块配合的第一行程槽，驱动块嵌入于第一行程槽内，沿转动方向，驱动块转动至第一行程槽末端，与之相配合驱动第二限位件转动；

或，所述第二限位件设置有驱动块，第一限位件设置有与驱动块配合的第一行程槽，驱动块嵌入于第一行程槽内，沿转动方向，第一行程槽末端与驱动块相配合驱动第二限位件转动。

可选地，所述第一行程槽对应圆弧角度小于等于300°，驱动块对应圆弧角度小于等于60°。

可选地，所述第一限位件与输出轴可拆卸固定连接包括螺栓连接、过盈配合连接或卡接。

可选地，所述第一限位件和第二限位件设置成环状。

可选地，所述第一限位件与输出轴卡接；所述第一限位件与输出轴接触面为匹配的非圆弧面。

可选地，所述第一限位件和第二限位件设置于输出轴的外环，所述固定限位块设置于机器人关节的外壳内壁；

或，

所述第一限位件和第二限位件设置于输出轴的内环，所述固定限位块设置于机器人关节内的穿线筒。

可选地，所述第一限位件和第二限位件套设于输出轴外环，所述第二限位件设于第一限位件和输出轴端面之间，通过第一限位件和输出轴端面对第二限位件进行横向固定。

可选地，所述输出轴设置有凹槽，所述第二限位件相对所述凹槽转动设置。

本实用新型还提供了一种机器人，采用了设置本申请任一所述的机器人关节限位装置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所述机器人关节限位装置用于机器人关节的机械限位，通过设置配合的限位件，可以实现对大角度旋转后的限位，保障机体和人员的安全。

附图说明

图1为本实用新型所述机器人关节纵截面结构示意图；

图2为本实用新型所述机器人关节限位装置与减速机、输出轴、电机的连接结构示意图；

图3为本实用新型所述机器人关节限位装置与输出轴结构示意图；

图4为本实用新型所述机器人关节限位装置第二限位件与固定限位块的相互作用的结构示意图；

图5为本实用新型所述机器人关节限位装置设置于输出轴内环的结构示意图，该示意图给出了第二限位件与固定限位块相抵接的示意状态，第一限位件未示出。

附图标记：

第一限位件1、驱动块11、第二限位件2、限位凸起21、第一行程槽22、固定限位块3、外壳4、电机5、减速机6、输出轴7、穿线筒8、安装法兰9。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型各实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的实施例的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“根部”、“内”、“外”、“外围”、“里侧”、“内侧”、“外侧”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，仅是为了使于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。

在本实用新型的实施例的描述中，若有术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”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”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若有术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合，并不限于本文中给出的实施例。

在本实用新型的实施例的描述中，需要理解的是，若有“-”和“～”则表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。

在本实用新型的实施例的描述中，若有术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例1

如图所示，一种机器人关节限位装置，包括第一限位件1、第二限位件2和固定限位块3；所述第一限位件1和第二限位件2相配合设置，配合设置包括将第一限位件1、第二限位件2组合在一起，在限位件自身结构配合、外部其它结构作用于限位件使其配合等配合方式下使其能保持联动；第一限位件1相对第二限位件2转动具有第一行程，第一限位件1转动至第一行程末端后驱动所述第二限位件2转动；第二限位件2设置有与固定限位块3相配合的限位凸起21，固定限位块3用于限制所述限位凸起21继续转动；也即双行程转动，当第一限位件1转动完第一行程后，第一限位件1和第二限位件2开始联动进行转动，此时后的行程即为第二行程，直至被固定限位块3阻挡停止转动；

所述第一限位件1用于与机器人关节的输出轴7可拆卸固定连接，第一限位件1随输出轴7的转动而转动；所述第二限位件2相对输出轴7转动设置，对于第二限位件2的转动固定位置指代的是其即可以转动，但可选的是在一个相对固定或绝对固定的范围内转动，可以根据实际需要进行选择，但是需要至少保证其与第一限位转动至第一行程末端时能保持联动，可选的与输出轴7转动连接，也可以是脱离输出轴7与机器人关节的外壳4内转动连接，实际关节的设计根据实际安装空间、稳定性等多重因素来进行考量；

所述固定限位块3相对机器人关节的外壳4固定设置，相对设置包括直接设置或者间接设置，间接设置可以通过其它附属结构件来固定连接。

所述第一限位件1设置有驱动块11，第二限位件2设置有与驱动块11配合的第一行程槽22，驱动块11嵌入于第一行程槽22内，沿转动方向，驱动块11转动至第一行程槽22末端，与之相配合驱动第二限位件2转动；第一行程指的是第一行程槽22的长度，驱动块11在第一行程内转动时，一般情况下第二限位件2不会随着转动，但是即使在摩擦力或者其他作用力下使其跟随转动，但是不影响两者的功能作用，此时两者并未完全抵接固定，也即不要求第一限位件1在第一行程运动时，第二限位件2必须保持静止。

或，反之，驱动块11设置于第二限位件2，第一限位件1设置有与驱动块11配合的第一行程槽22，驱动块11嵌入于第一行程槽22内，沿转动方向，第一行程槽22末端与驱动块11相配合驱动第二限位件2转动。

第一行程槽22对应圆弧角度小于等于300°，驱动块11对应圆弧角度小于等于60°。由于是旋转运动，因此以一个圆周360°来计算第一行程槽22长度对应一个圆周的角度，如第一行程槽22是半圆，则对应圆弧角度即为180°，第一行程槽22是圆的四分之三长，则为270°；同理，驱动块11也是这样计算。由于对应不同的圆弧角度，因此，可以对应不同的旋转角度，也即允许机器人关节可转动的角度。

所述第一限位件1与输出轴7可拆卸固定连接包括螺栓连接、过盈配合连接或卡接，以及任意不限于本申请列举的连接方式，包括各种连接方式的组合。螺栓连接相应在输出轴7需要设置螺孔，第一限位件1也需要设置匹配的螺孔；过盈配合连接根据需要设置相应的尺寸；卡接可以是直接与输出轴7卡接设置，也可以通过其它附属结构件配合使其卡接，该附属结构件形状可变，根据具体需要设置，同时该附属结构件可以是单独的，也可以是输出轴7上设置的。

本申请附图中具体给出了将所述第一限位件1和第二限位件2设置成环状的示例，但是并不是本申请必须需要将其设置成环状才可实现限位的目的，仅是其中可选的方式。

所述第一限位件1与输出轴7卡接实现固定，第一限位件1与输出轴7接触面为匹配的非圆弧面，比如输出轴7与第一限位件1卡接部位选择为三棱柱状、四棱柱等非圆结构，相应的第一限位件1也是匹配的非圆形接触面，这样第一限位件1与输出轴7不可独立转动，即两者保持同步转动。

其中一种安装方式是，将所述第一限位件1和第二限位件2设置于输出轴7的外环，也即第一限位件1和第二限位件2套设于输出轴7的外环上，此时第一限位件1内环与输出轴7的外壁固定连接，比如直接通过打孔螺栓连接、多棱柱的接触面卡接等；本申请附图展示的是四棱柱体的接触面；此时，所述固定限位块3设置于机器人关节的外壳4内壁保持固定连接；

或，另一种安装方式，由于有保护线缆的穿线筒8，且该穿线筒8是穿过输出轴7中心的，因此可以将固定限位块3设置于机器人关节内的穿线筒8上，相应的将所述第一限位件1和第二限位件2设置于输出轴7的内环，作用原理与设置于外环一样，仅是将相应的机构进行适应性调整即可。

如图所示，第一限位件1和第二限位件2套设于输出轴7外环，所述第二限位件2设于第一限位件1和输出轴7端面之间，通过第一限位件1和输出轴7端面对第二限位件2进行横向固定，本申请附图所示输出轴7的端面与减速机6连接，整个输出轴7纵截面呈T型状，该端面可对第二限位件2起到抵挡作用。一种可行的方式，第一限位件1与输出轴7保持卡接，第二限位件2设置于第一限位件1和输出轴7之间，实现了对第二限位件2的固定，即使在摩擦力的作用下，第二限位件2可能会随着第一限位件1的转动而发生一定转动，但是基于摩擦力的作用并不影响第二限位件2与第一限位件1之间的正常相互作用。

可选地另一种实施方式，所述输出轴7设置有凹槽，所述第二限位件2相对所述凹槽转动设置，即将第二限位件2设置于凹槽内，通过凹槽的两侧内壁实现对第二限位件2的固定，具体安装可以将第二限位件2设计为分体结构，卡入凹槽内再连接起来。凹槽设计的结构不局限为外环，也可以是输出轴7的内环，具体如何将第二限位件2安装入凹槽根据实际进行选择。本申请给出另一种凹槽设计，即该凹槽是通过两圆环独立设置于输出轴7外环或内环，该俩独立圆环之间具有缝隙，该缝隙即为凹槽，先安装一圆环，再安装第二限位件2，最后安装另一圆环，圆环可通过螺钉与输出轴7固定。

附图中仅给出了第二限位件2设置于输出轴7内环的图例，第一限位件1可采用任意的方法与输出轴7内环固定连接，包括但不限于螺钉连接等方式。同时本申请第一限位件1和第二限位件2前后关系并不限于图例给出的式样，可以任意根据需要进行调整。

实施例2

一种机器人，采用了实施例中任意技术特征组合形成的机器人关节限位装置作为该机器人关节的机械限位。

以附图所示设置于输出轴7外环为例，可应用于如肘部关节J4轴带有硬限位装置的六轴机器人，该限位装置安装在J4减速机6输出端的输出轴7上，减速机6固定在J4肘部关节壳体内，输出轴7固定设置在减速机6输出端，输出轴7另一端连接小臂安装法兰9，限位装置分两个限位件，第一限位件1和第二限位件2同时安装在输出轴7上，输出轴7端前段为圆柱体，末端为四棱柱状，圆柱体位置套入第二限位件2，第二限位件2圆环面有第一行程槽22开口角度有300°，基予第二限位件2外周有一段为限位凸起21，主要用于第一阶限位，固定限位块3设计位于肘部关节壳体内壁，第二限位件2圆环在旋转碰到固定限位块3位置时即不可在进行旋转，第一限位件1安装在输出轴7四棱柱体面，第一限位件1内圆环也有四个平面与输出轴7平面相配合，输出轴7转动时第一限位件1与输出轴7是同步转动的，第一限位件1圆表面有一段凸起设计即驱动块11，此驱动块11与第二限位件2第一行程槽22是相配合且可以呈圆周转动的，限位原理则是当减速机6旋转时带动第一限位件1转动，当转动角度达到240°凸起的结构碰到零件1凹槽的结构位置时则带动第二限位件2再继续转动。转动角度最大可到520°时第二限位件2的凸起结构则限位到J4肘部关节壳体内的凸起限位位置就起到了整个动作结构的限位目的。

本申请实施方式还包括任意不冲突的技术特征的组合的方案，也包括基于这些技术特征的组合必要使用本领域或实现相同目的所常见的技术，包括但不限于连接方式等。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机器人关节限位装置，其特征在于：

包括第一限位件、第二限位件和固定限位块；

所述第一限位件和第二限位件相配合设置，第一限位件相对第二限位件转动具有第一行程，第一限位件转动至第一行程末端后驱动所述第二限位件转动；第二限位件设置有与固定限位块相配合的限位凸起，固定限位块用于限制所述限位凸起继续转动；

所述第一限位件用于与机器人关节的输出轴可拆卸固定连接，第一限位件随输出轴的转动而转动；所述第二限位件相对输出轴转动设置；

所述固定限位块相对机器人关节的外壳固定设置。

2.根据权利要求1所述的机器人关节限位装置，其特征在于：

所述第一限位件设置有驱动块，第二限位件设置有与驱动块配合的第一行程槽，驱动块嵌入于第一行程槽内，沿转动方向，驱动块转动至第一行程槽末端，与之相配合驱动第二限位件转动；

或，所述第二限位件设置有驱动块，第一限位件设置有与驱动块配合的第一行程槽，驱动块嵌入于第一行程槽内，沿转动方向，第一行程槽末端与驱动块相配合驱动第二限位件转动。

3.根据权利要求2所述的机器人关节限位装置，其特征在于：所述第一行程槽对应圆弧角度小于等于300°，驱动块对应圆弧角度小于等于60°。

4.根据权利要求1所述的机器人关节限位装置，其特征在于：所述第一限位件与输出轴可拆卸固定连接包括螺栓连接、过盈配合连接或卡接。

5.根据权利要求1所述的机器人关节限位装置，其特征在于：所述第一限位件和第二限位件设置成环状。

6.根据权利要求5所述的机器人关节限位装置，其特征在于：所述第一限位件与输出轴卡接；所述第一限位件与输出轴接触面为匹配的非圆弧面。

7.根据权利要求1-6任一所述的机器人关节限位装置，其特征在于：所述第一限位件和第二限位件设置于输出轴的外环，所述固定限位块设置于机器人关节的外壳内壁；

或，

所述第一限位件和第二限位件设置于输出轴的内环，所述固定限位块设置于机器人关节内的穿线筒。

8.根据权利要求7所述的机器人关节限位装置，其特征在于：所述第一限位件和第二限位件套设于输出轴外环，所述第二限位件设于第一限位件和输出轴端面之间，通过第一限位件和输出轴端面对第二限位件进行横向固定。

9.根据权利要求7所述的机器人关节限位装置，其特征在于：所述输出轴设置有凹槽，所述第二限位件相对所述凹槽转动设置。

10.一种机器人，其特征在于：采用了权利要求1-9任一所述的机器人关节限位装置。

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