CN217494313U

CN217494313U - 一种关节驱动机构及机器人

Info

Publication number: CN217494313U
Application number: CN202221394000.0U
Authority: CN
Inventors: 胡天链; 陈刚
Original assignee: Sichuan Fude Robot Co ltd
Current assignee: Sichuan Fude Robot Co ltd
Priority date: 2022-06-02
Filing date: 2022-06-02
Publication date: 2022-09-27
Anticipated expiration: 2032-06-02

Abstract

本实用新型属于机械臂技术领域，公开了一种关节驱动机构，包括端盖、外环、刚轮和柔轮；所述刚轮和外环通过滚子连接；所述柔轮的一端压紧在端盖和外环之间，另一端与刚轮啮合。本实用新型能够保护柔轮不被超负荷外力超负荷外力矩所破坏，增加谐波减速机的使用寿命和抗风险能力。本实用新型还公开了一种具有上述关节驱动机构的机器人。

Description

一种关节驱动机构及机器人

技术领域

本实用新型属于机械臂技术领域，尤其涉及一种关节驱动机构及机器人。

背景技术

谐波减速机因具有传动比大、承载能力高、体积小、重量轻、噪音小、传动精度高等优点，广泛应用于小型机器人的各个关节以及大中型机器人的末端关节。

普通谐波减速机的柔轮被固定在输出端盖或交叉滚子轴承上，当受到的外力超过减速机最大力矩时柔轮会损坏。

实用新型内容

为了解决上述至少一个技术问题，本实用新型公开了一种关节驱动机构，能够保护柔轮不被超负荷外力矩所破坏，增加谐波减速机的使用寿命和抗风险能力。本实用新型还公开了一种具有上述关节驱动机构的机器人。本实用新型的具体技术方案如下：

一种关节驱动机构，包括：

端盖；

外环；

刚轮，所述刚轮和外环通过滚子连接；以及

柔轮，所述柔轮的一端压紧在端盖和外环之间，另一端与刚轮啮合。

由于柔轮的一端压紧在端盖和外环之间，因此，柔轮和端盖，以及柔轮和外环之间，并没有直接的连接关系，所述柔轮和端盖，以及柔轮和外环之间，相互接触即可，而接触带来的正压力产生静摩擦力，该静摩擦力小于谐波减速机的最大负荷力矩；当受到的外力矩超过上述力矩时，所述外环和柔轮之间产生相对转动，使得柔轮受到的力矩始终小于或等于上述静摩擦力，从而可保护柔轮不被超负荷外力矩所破坏。

优选的，所述端盖具有垂直于其盖面且朝向刚轮延伸的环盖；

所述环盖的内侧与外环的外侧连接。

上述静摩擦力具有两个部分，分别为柔轮与端盖接触而产生的静摩擦力，以及柔轮与外环接触而产生的静摩擦力，因此，连接环盖和外环后，能够提供合适的动力，以使静摩擦力能够驱动外部连接结构活动。

优选的，所述环盖的内侧设有第一螺纹，所述外环的外侧设有与第一螺纹配合的第二螺纹。

在环盖和外环螺纹连接后，能够通过环盖的旋扭程度，调整柔轮与端盖的接触程度，以及柔轮与外环的接触程度，从而确保期望的静摩擦力小于谐波减速机的最大负荷力矩。

优选的，所述环盖的内侧和柔轮之间具有间隙。

所述间隙能够避免环盖对柔轮的运动产生影响，避免受力不均。

优选的，所述端盖的盖面具有朝向柔轮凹陷的弹性结构，所述弹性结构与柔轮接触。

所述端盖与外环之间通过螺纹连接，当端盖与外环拧紧时，两者可对柔轮施加一定压力，为柔轮相对端盖及外环提供转动摩擦力，所述弹性结构能够使端盖施加在柔轮上的压力保持一致，从而提供恒定的摩擦力，确保柔轮在受到超负荷外力矩时能与端盖及外环发生相对转动，保护柔轮不发生损坏。

优选的，所述端盖、外环分别设有相互对应的第一通孔、第二通孔；

所述第一通孔和第二通孔通过固定件连接。

由于所述柔轮位于端盖和外环之间，因此，利用端盖设置的第一通孔、外环设置的第二通孔，使得固定件能够实现端盖和外环，通过通过固定件的连接使上述静摩擦力形成，从而实现柔轮的正压。

优选的，所述第一通孔和/或第二通孔的内侧设有第三螺纹；

所述固定件具有与第三螺纹配合的第四螺纹。

通过第四螺纹在第三螺纹处的旋扭程度，能够直接调整端盖的盖面和外环之间的距离，因而调整柔轮在上述距离内，对端盖和外环的抵触程度，从而确保期望的静摩擦力小于谐波减速机的最大负荷力矩。

优选的，还包括：

弹性件，所述弹性件设置于柔轮和端盖的内侧盖面之间，其一端与柔轮接触，另一端与端盖的接触。

所述弹性件利用其弹性形变，能够确保柔轮和外环之间紧紧抵触，并使端盖始终压紧在柔轮的上方，由此进一步确保获得期望的静摩擦力。

机器人，包括：

若干关节，任意相邻两个关节为第一关节和第二关节，所述第一关节和第二关节通过如上所述的关节驱动机构连接。

当机器人采用上述关节驱动机构后，能够避免柔轮被外力破坏。

优选的，所述第一关节与外环连接，所述第二关节与刚轮连接。

在具体使用时，当第一关节遭遇超负荷外力矩时，使柔轮和外环之间产生相对转动，从而避免柔轮被外力破坏。

和现有技术相比，本实用新型解决了受外力时，柔轮容易损坏的问题，具体的，利用柔轮分别与端盖和外环之间的静摩擦力，在受外力时，使柔轮与端盖和外环之间形成相对转动，从而保护柔轮；本实用新型通过机器人的技术方案解决了关节驱动机构的实际应用问题，确保了机器人的使用安全。

附图说明

图1为本实用新型实施例的示意图；

图2为本实用新型实施例中添加弹性件的一种示意图；

图3为本实用新型实施例中添加弹性件的另一种示意图。

图中：1-中心轴；2-电机定子；3-转子凸轮；4-深沟球轴承；5-柔性轴承；6-端盖；61-环盖；62-弹性结构；7-外环；8-刚轮；9-柔轮；10-滚子；11-间隙；12-弹性件；13-第一通孔；14-第二通孔。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

本实施例应用于机器人或机械臂的关节，可以知道的是，在关节驱动的结构中，具有中心轴1、电机定子2和转子凸轮3；所述中心轴1为空心阶梯轴，所述电机定子2套设在中心轴1的大径处，所述转子凸轮3的一端通过深沟球轴承4套设在中心轴1的小径处，另一端套接于电机定子2的外侧。所述转子凸轮3的小径处设有柔性轴承5。

如图1所示，本实用新型公开了一种关节驱动机构，包括端盖6、外环7、刚轮8和柔轮9；所述刚轮8和外环7通过滚子10连接；所述柔轮9的一端压紧在端盖6和外环7之间，另一端与刚轮8啮合。

所述刚轮8靠近柔轮9的一侧设有第一齿部，所述柔轮9设有与第一齿部配合的第二齿部，由此实现柔轮9和刚轮8的啮合。

在本实施例中，所述柔轮9为帽型或U型结构，因此所述中心轴1、电机定子2、转子凸轮3、深沟球轴承4均位于柔轮9的内部，由此很好的减少了关节尺寸和整体重量。

由于柔轮9为帽型或U型结构，因此令其一端为底端，另一端为口端。在本实施例中，所述底端被压紧于端盖6和外环7之间，所述口端啮合于刚轮8。由此，可以知道的是，在具体使用时，所述电机定子2驱动转子凸轮3转动，然后经柔性轴承5将动力传递至柔轮9的口端，从而使柔轮9在凸轮的作用下变形，以产生谐波传动，由于柔轮9的底端位于端盖6和外环7之间，且被压紧产生静摩擦力，实现对外环7的驱动。

在本实施例中，所述刚轮8、外环7、滚子10的组合，相当于交叉滚子10轴承，由此，进一步减小了关节整体的体积，使得结构也更加紧凑，重量也更轻。此外，由于中心轴1为中空轴，因此中心轴1的中部也可以用于走线。

如图2所示，为了更好的使用本实施例，所述端盖6具有垂直于其盖面且朝向刚轮8延伸的环盖61；所述环盖61的内侧与外环7的外侧连接。所述环盖61的内侧和柔轮9之间具有间隙11。

所述环盖61处的柔轮9和外环7均位于环盖61的内侧，为了在环盖61连接外环7的基础上，确保受超负荷外力矩时，使柔轮9能够相对于外环7转动，所述柔轮9与外环7接触的一端的端面直径小于外环7的端面直径。

在此基础上，若扭转环盖61朝向靠近刚轮8的方向运动，则柔轮9受压更紧，相反，若扭转环盖61远离刚轮8运动，则柔轮9受压更松，从而实现对压力柔轮9压力的调节。

为了更好的使用本实施例，所述端盖6的盖面具有朝向柔轮9凹陷的弹性结构62，所述弹性结构62与柔轮9接触。

所述弹性结构62大致呈V形槽结构，其靠近环盖61的一侧具有斜面，由此，当盖面具有朝向柔轮9运动的趋势，或朝向柔轮9运动的过程中，上述斜面所在V形槽的端部会发生变形，从而确保柔轮9在不同受压环境中，能够保持受压一致。

为了更好的使用本实施例，还包括弹性件12；所述弹性件12设置于柔轮9和端盖6的内侧盖面之间，其一端与柔轮9接触，另一端与端盖6的接触。

在本实施例中，端盖6与柔轮9之间添加一弹性件12，柔轮9受到的压力由弹性件12提供，使得柔轮9与外环7产生摩擦力。端盖6与外环7同样为螺纹连接，通过螺纹的松紧程度调节弹性件12的变形量，调节施加在柔轮9上的压力，从而调节柔轮9与外环7之间的旋转摩擦力，因此有助于得到更精准的扭矩限制值。

在本实施例中，所述弹性件12为弹簧或碟簧，或其他弹性元器件。

如图3所示，在另外的一些实施例中，所述端盖6、外环7分别设有相互对应的第一通孔13、第二通孔14；所述第一通孔13和第二通孔14通过固定件连接。

所述第一通孔13和/或第二通孔14的内侧设有第三螺纹；所述固定件具有与第三螺纹配合的第四螺纹。

当然，在另外一些实施例中，若第一通孔13和第二通孔14的内侧均为设置螺纹，可通过螺栓配合螺母的连接方式，实现端盖6和外环7的连接。

和上述实施例相似的，利用弹性件12可以使端盖6、外环7和柔轮9之间，具有更紧贴的压力。此外，通过螺母与螺栓之间的扭紧程度，也可很好的调整柔轮9所受压力。

即，在上述实施例的基础上，端盖6与外环7的结构重新设计，连接方式由螺纹连接变更为通过固定件紧固，同样的，在端盖6与柔轮9之间添加弹性件12，可通过螺母调节弹性件12的弹力，以调节柔轮9与外环7之间的旋转摩擦力大小，从而调节扭矩限制值。

所述固定件可以为螺钉、螺栓等。

需要说明的是，还有的实施例中，其不能实现对弹性件12的弹力调节，即在该实施例中，环盖61通过固定件连接外环7。

在使用本实施例时，所述转子凸轮3在电机定子2的作用下，通过柔性轴承5与柔轮9连接，以谐波造成柔轮9变形，从而利用柔轮9和刚轮8之间的啮合，在刚轮8连接外部结构的基础上，驱动外环7转动。此时，由于端盖6、柔轮9和外环7之间具有静摩擦力，该静摩擦力小于谐波减速机的最大负荷力矩，当外环7承受的外力矩小于上述静摩擦力时，柔轮9依然带动端盖6和外环7同时转动，当外环7受到的外力矩达到谐波减速机的最大负荷力矩时，所述柔轮9和端盖6、外环7之间发生相对转动，由此使柔轮9不会被外力破坏。

在上述实施例的基础上，本实施例公开了一种机器人，包括若干关节；任意相邻两个关节为第一关节和第二关节，所述第一关节和第二关节通过如上所述的关节驱动机构连接。具体的，所述第一关节与外环7连接，所述第二关节与刚轮8连接。

由此，所述电机定子2动作后，第一关节受驱动，当第一关节受外力后，若干外力和负荷力的和大于静摩擦力，则柔轮9和外环7之间产生相对转动，此时柔轮9受到保护。

由此可以理解的是，在本实施例中，所述柔轮9和外环7采用摩擦进行传动，这样可保护柔轮9不被超负荷外力矩所破坏，增加谐波减速机的使用寿命和抗风险能力。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种关节驱动机构，其特征在于，包括：

端盖；

外环；

刚轮，所述刚轮和外环通过滚子连接；以及

2.如权利要求1所述的一种关节驱动机构，其特征在于，所述端盖具有垂直于其盖面且朝向刚轮延伸的环盖；

所述环盖的内侧与外环的外侧连接。

3.如权利要求2所述的一种关节驱动机构，其特征在于，所述环盖的内侧设有第一螺纹，所述外环的外侧设有与第一螺纹配合的第二螺纹。

4.如权利要求3所述的一种关节驱动机构，其特征在于，所述环盖的内侧和柔轮之间具有间隙。

5.如权利要求2所述的一种关节驱动机构，其特征在于，所述端盖的盖面具有朝向柔轮凹陷的弹性结构，所述弹性结构与柔轮接触。

6.如权利要求1所述的一种关节驱动机构，其特征在于，所述端盖、外环分别设有相互对应的第一通孔、第二通孔；

所述第一通孔和第二通孔通过固定件连接。

7.如权利要求6所述的一种关节驱动机构，其特征在于，所述第一通孔和/或第二通孔的内侧设有第三螺纹；

所述固定件具有与第三螺纹配合的第四螺纹。

8.如权利要求1～7任一项所述的一种关节驱动机构，其特征在于，还包括：

9.机器人，其特征在于，包括：

若干关节，任意相邻两个关节为第一关节和第二关节，所述第一关节和第二关节通过如权利要求1～8任一项所述的关节驱动机构连接。

10.如权利要求9所述的机器人，其特征在于，所述第一关节与外环连接，所述第二关节与刚轮连接。