零間隙雙傳動鏈關(guān)節(jié)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種機器人用傳動機構(gòu)，特別是一種零間隙雙傳動鏈關(guān)節(jié)。示教傳動鏈中的內(nèi)摩擦盤的內(nèi)錐端與內(nèi)爪的外錐端相接觸，內(nèi)摩擦盤的另一端與芯軸連接，芯軸與伺服電機連接，芯軸上諧波減速器的輸入端，諧波減速器的輸出端與工作傳動鏈中的外摩擦盤的尾端相連接，外摩擦盤的首端呈外錐套結(jié)構(gòu)，外錐套結(jié)構(gòu)與外爪的內(nèi)錐面錐度相等；外爪的內(nèi)壁與內(nèi)爪連接；外爪的末端呈喇叭口狀結(jié)構(gòu)，外爪的首端與輸出法蘭連接；外爪末端外套裝有切換裝置中的彈性壓環(huán)，彈性壓環(huán)的另一端套裝在輸出法蘭的輸入端上，彈性壓環(huán)的兩端分別裝有調(diào)節(jié)螺絲和壓緊螺絲。示教傳動鏈中，諧波減速器被脫開，大大減小了反向拖拽力；通過彈性壓環(huán)進行轉(zhuǎn)矩傳遞，避免了傳動間隙。
【專利說明】零間隙雙傳動鏈關(guān)節(jié)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機器人用傳動機構(gòu)，特別是一種零間隙雙傳動鏈關(guān)節(jié)。

【背景技術(shù)】
[0002]手把手示教方式是由操作者握住機器人機械臂末端，采用人工牽引進行示教。其示教方便、操作簡單且適用于多樣化產(chǎn)品的生產(chǎn)，當有新產(chǎn)品更新時，可以迅速的進行示教，示教后，機器人按照其采集的路徑以及速度進行工作。其示教過程不需要程序員，只需要一名熟練的操作工就可以進行示教。但一直以來，由于關(guān)節(jié)機構(gòu)中減速裝置的減速比很大，致使反向拖拽力很大，嚴重阻礙了其操作的靈活性，制約了手把手示教方式的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種反向拖拽力小且無傳動間隙的示教機器人用零間隙雙傳動鏈關(guān)節(jié)。
[0004]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種零間隙雙傳動鏈關(guān)節(jié)，包括伺服電機，芯軸，示教傳動鏈，工作傳動鏈，切換裝置，芯軸與伺服電機連接，芯軸上裝有諧波減速器的輸入端，示教傳動鏈中的內(nèi)摩擦盤的內(nèi)錐端與內(nèi)爪的外錐端相接觸，內(nèi)摩擦盤的另一端與芯軸連接，諧波減速器的輸出端與工作傳動鏈中的外摩擦盤的尾端相連接，外摩擦盤的首端呈外錐套結(jié)構(gòu)，該外錐套結(jié)構(gòu)與外爪的內(nèi)錐面錐度相等；外爪的內(nèi)壁與內(nèi)爪連接；外爪由數(shù)個獨立的單元體構(gòu)成，每個單元體上分別設(shè)置有與外摩擦盤的首端錐度相等的斜面結(jié)構(gòu)，外爪的末端呈喇叭口狀結(jié)構(gòu)，外爪的首端與輸出法蘭連接；外爪末端外套裝有切換裝置中的彈性壓環(huán)，該彈性壓環(huán)的另一端套裝在輸出法蘭的輸入端上，彈性壓環(huán)的兩端分別裝有調(diào)節(jié)螺絲和壓緊螺絲。
[0005]采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，示教傳動鏈中，諧波減速器被脫開，將運動直接傳遞給伺服電機編碼器進行數(shù)據(jù)采集，從而大大減小了反向拖拽力，使手把手示教型機器人在示教過程中輕便、靈活、順暢；本發(fā)明的彈性壓環(huán)結(jié)構(gòu)，利用摩擦力進行轉(zhuǎn)矩傳遞形式，從根本上避免了傳動間隙。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)選方案是:
外爪呈弧形過濾面的內(nèi)壁與內(nèi)爪的尾端相連接。
[0007]內(nèi)爪由數(shù)個獨立的單元體構(gòu)成，每個單元體上分別設(shè)置有與內(nèi)摩擦盤的內(nèi)錐端錐度相等的斜面結(jié)構(gòu)，上述斜面結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個整體的外錐端結(jié)構(gòu)；內(nèi)爪獨立單元體的個數(shù)與外爪的獨立單元體的個數(shù)相等。
[0008]芯軸與伺服電機的輸出端同軸連接。
[0009]所述伺服電機、芯軸、內(nèi)摩擦盤、內(nèi)爪、外爪以及輸出法蘭同軸設(shè)置。
[0010]彈性壓環(huán)由兩個相同結(jié)構(gòu)的半圓環(huán)構(gòu)成，在彈性壓環(huán)的外圓周上開有沿軸線方向的環(huán)形槽。
[0011]諧波減速器的輸入端是諧波輪，諧波輪套裝有諧波減速器的輸出端:柔輪。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是工作位置一。
[0014]圖3是工作位置二。
[0015]圖4是工作位置三。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖及實施例詳述本發(fā)明:
一種零間隙雙傳動鏈關(guān)節(jié)，參見附圖1至附圖4，圖中:伺服電機1、芯軸2、內(nèi)摩擦盤3、內(nèi)爪4、諧波輪5、柔輪6、諧波減速器7、外摩擦盤8、外爪9、調(diào)節(jié)螺絲10、彈性壓環(huán)11、壓緊螺絲12、輸出法蘭13、殼體14、定位盤15、第一軸承16、第二軸承17、中間連接支架18、第三軸承19、環(huán)形槽20。
[0017]本實施例中，示教傳動鏈由芯軸2、內(nèi)摩擦盤3、內(nèi)爪4及外爪9等組成；工作傳動鏈由芯軸2、諧波減速器7、外摩擦盤8及外爪9等組成。切換裝置由彈性壓環(huán)11、壓緊螺絲12及調(diào)節(jié)螺絲10組成。
[0018]示教傳動鏈中的內(nèi)摩擦盤3的內(nèi)錐端與內(nèi)爪4的外錐端相接觸，內(nèi)摩擦盤3的另一端通過鍵以及螺釘與芯軸2連接，芯軸2與伺服電機I的輸出軸連接，芯軸2上套裝有諧波輪5，諧波輪5上套裝有柔輪6，柔輪6的一端與工作傳動鏈總成中的外摩擦盤8的尾端相連接，外摩擦盤8的首端呈外錐套結(jié)構(gòu)，該外錐套結(jié)構(gòu)與外爪9的內(nèi)錐面錐度相等；外爪9的內(nèi)壁與內(nèi)爪4連接。
[0019]伺服電機I輸出軸同軸固接的芯軸2同時與諧波減速器7的輸入構(gòu)件——諧波輪5同軸固接，外摩擦盤8與諧波減速器7的輸出構(gòu)件——柔輪6同軸固接。
[0020]外爪9由六個獨立的單元體構(gòu)成，每個單元體上分別設(shè)置有與外摩擦盤8的首端錐度相等的斜面結(jié)構(gòu)，這些斜面結(jié)構(gòu)圍成一個整體的呈喇叭口狀的內(nèi)錐面結(jié)構(gòu)，構(gòu)成外爪9的末端。
[0021]外爪9的首端通過第一軸承16與輸出法蘭13連接，外爪9末端外套裝有切換裝置中的彈性壓環(huán)11的一端，彈性壓環(huán)11的另一端套裝在輸出法蘭13的輸入端上，彈性壓環(huán)11的兩端分別裝有調(diào)節(jié)螺絲10和壓緊螺絲12。壓緊螺絲12的壓緊力足以將彈性壓環(huán)13的另一端固接于輸出法蘭13的輸入端上。
[0022]外爪9的首端呈弧形過渡面的內(nèi)壁與內(nèi)爪4的尾端相連接。內(nèi)爪4由數(shù)個獨立的單元體構(gòu)成，每個單元體上分別設(shè)置有與內(nèi)摩擦盤3的內(nèi)錐端錐度相等的斜面結(jié)構(gòu)，這些斜面結(jié)構(gòu)圍成一個整體的外錐結(jié)構(gòu)，內(nèi)爪4獨立單元體的個數(shù)與外爪9的獨立單元體的個數(shù)相等。
[0023]芯軸2與伺服電機I的輸出端同軸連接；外摩擦盤8的首端、內(nèi)摩擦盤3、外爪9、內(nèi)爪4和彈性壓環(huán)11分別置于筒體內(nèi)。
[0024]輸出法蘭13通過第一軸承16以及定位盤15裝在殼體14上。
[0025]芯軸2的通過第二軸承17與外摩擦盤8連接；外摩擦盤8通過第三軸承19與中間連接支架18連接。
[0026]伺服電機1、芯軸2、內(nèi)摩擦盤3、內(nèi)爪4、外摩擦盤8、外爪9以及輸出法蘭13同軸設(shè)置。
[0027]彈性壓環(huán)11由兩個相同結(jié)構(gòu)的半圓環(huán)構(gòu)成，彈性壓環(huán)11的一端通過調(diào)節(jié)螺絲10使壓在外爪9的外錐面上，彈性壓環(huán)11的另一端通過壓緊螺絲12抱緊在輸出法蘭13上，通過調(diào)節(jié)螺絲10可實現(xiàn)彈性壓環(huán)11的張開與閉合，進而促使被扣在彈性壓環(huán)11內(nèi)部的外爪9對外摩擦盤8松開與抱緊。
[0028]在彈性壓環(huán)11的外圓周上開有沿軸線方向的環(huán)形槽20。
[0029]本實施例中的伺服電機I和輸出法蘭13分別為關(guān)節(jié)的輸入和輸出部件，示教傳動鏈和工作傳動鏈分別在伺服電機I和輸出法蘭13之間傳遞運動，可以相互切換；切換裝置用于示教傳動鏈和工作傳動鏈間的切換操作。
[0030]示教時，在切換裝置作用下內(nèi)爪4和內(nèi)摩擦片3的兩錐面相互擠壓貼合，通過摩擦傳遞運動；工作時，在切換裝置作用下內(nèi)爪4和內(nèi)摩擦片3的兩個錐面間存在間隙而相互脫離。
[0031]示教時，在切換裝置作用下外摩擦片8和外爪9的兩錐面間存在間隙而相互脫離；工作時，在切換裝置作用下兩錐面相互擠壓貼合，通過摩擦傳遞運動。
[0032]在彈性壓環(huán)11上的調(diào)節(jié)螺絲10完全松開時，內(nèi)摩擦盤3的內(nèi)錐面與內(nèi)爪4外錐面靠外爪9彈性相互擠壓貼合，相互間的摩擦轉(zhuǎn)矩大于伺服電機I的空載轉(zhuǎn)矩，同時，外摩擦盤8的外錐面與外爪9的內(nèi)錐面間存在間隙而相互脫離；在彈性壓環(huán)11的調(diào)節(jié)螺絲10完全擰緊時，內(nèi)摩擦盤3的內(nèi)錐面與內(nèi)爪4外錐面靠外爪9彈性相互脫離；同時，外摩擦盤8的外錐面與外爪9內(nèi)錐面間擠壓貼合，相互間的摩擦轉(zhuǎn)矩大于關(guān)節(jié)負載轉(zhuǎn)矩。
[0033]使用時，將本發(fā)明機構(gòu)作為關(guān)節(jié)機構(gòu)安裝于機器人上，當機器人需要示教時，調(diào)節(jié)彈性壓環(huán)11上的調(diào)節(jié)螺絲10，使彈性壓環(huán)11的兩個半環(huán)向外張，則外爪9的六個獨立單元體向外張開，外爪9與外摩擦盤8之間離開一定間隙Λ P ;同時，與外爪9的六個獨立單元體固定連接的內(nèi)爪4的六個獨立單元體在外爪9的彈性力作用下，漲緊在內(nèi)摩擦盤3的內(nèi)錐面上(如圖2所示)。
[0034]在對機器人進行手把手示教時，輸出法蘭13作為主動件，將運動傳遞給外爪9，再由與外爪9固定連接的內(nèi)爪4，在摩擦力的作用下，傳遞給內(nèi)摩擦盤3，由內(nèi)摩擦盤3通過芯軸2傳遞給伺服電機1，由伺服電機I的編碼器采集數(shù)據(jù)，構(gòu)成了示教傳動鏈，傳動鏈通過外爪9與外摩擦盤8分離，將諧波減速器7的輸出端——柔輪6脫開，從而達到了省力的目的。
[0035]當機器人進行工作時，調(diào)節(jié)彈性壓環(huán)11上的調(diào)節(jié)螺絲10，使彈性壓環(huán)11的兩個半環(huán)向內(nèi)閉合，進而促使外爪9的六個獨立單元體向內(nèi)壓，當外爪9剛接觸外摩擦盤8時，如圖3中的A點，內(nèi)爪4還未完全脫開內(nèi)摩擦盤3，如圖3中的B點，這樣的好處在于避免了由于切換動作帶來的誤差，繼續(xù)通過調(diào)節(jié)螺絲10，使彈性壓環(huán)11再將外爪9壓下一定距離后，外爪9的六個獨立單元體緊緊壓在外摩擦盤8的錐面上，此時，內(nèi)爪4的六個獨立單元體與內(nèi)摩擦盤3的內(nèi)錐面完全脫開，離開了一定間隙Λ Q，如圖4所示。
[0036]內(nèi)爪4還未完全脫開內(nèi)摩擦盤3，這樣的好處在于避免了由于切換動作帶來的誤差，繼續(xù)通過調(diào)節(jié)螺絲10，使彈性壓環(huán)11再將外爪9壓下一定距離后，外爪9的六個獨立單元體均勻分布緊緊壓在外摩擦盤8的錐面上；此時，內(nèi)爪4的六個獨立單元體與內(nèi)摩擦盤3的內(nèi)錐面完全脫開，離開了一定間隙。機器人工作時，伺服電機I為主動件，將運動傳遞給芯軸2，由芯軸2傳遞給諧波減速器7，諧波減速器7的輸出端——柔輪6將運動傳遞給外摩擦盤8，在摩擦力的作用下，將運動又傳遞給外爪9，通過外爪9將運動輸出給輸出法蘭13，從而構(gòu)成了機器人工作傳動鏈。
[0037]本發(fā)明有益效果:
1.本發(fā)明采用具有示教和工作兩條傳動鏈的結(jié)構(gòu)，通過切換裝置實現(xiàn)兩條傳動鏈切換；示教傳動鏈中，諧波減速器裝置被脫開，將運動直接傳遞給伺服電機編碼器進行數(shù)據(jù)采集，從而大大減小了反向拖拽力，使手把手示教型機器人在示教過程中輕便、靈活、順暢。
[0038]本發(fā)明中的示教傳動鏈、工作傳動鏈以及切換裝置為同軸布置，這樣可以使關(guān)節(jié)占用空間小，且減輕了重量。
[0039]本發(fā)明利用彈性壓環(huán)結(jié)構(gòu)，利用摩擦力進行轉(zhuǎn)矩傳遞形式，從根本上避免了傳動間隙。
[0040]本發(fā)明在切換過程中，是逐漸過渡的，不會由于切換過程而產(chǎn)生動作誤差，從而保證了示教精度。
[0041]本發(fā)明利用伺服電機的編碼器進行數(shù)據(jù)采集，不需附加檢測裝置，從而減少了安裝空間和重量，降低了成本。
[0042]本發(fā)明采用輸入軸與輸出軸為同軸結(jié)構(gòu)形式的諧波減速器，從而使關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、占用空間小。
【權(quán)利要求】
1.一種零間隙雙傳動鏈關(guān)節(jié)，包括伺服電機，芯軸，示教傳動鏈，工作傳動鏈，切換裝置，芯軸與伺服電機連接，芯軸上裝有諧波減速器的輸入端，其特征在于:示教傳動鏈中的內(nèi)摩擦盤的內(nèi)錐端與內(nèi)爪的外錐端相接觸，內(nèi)摩擦盤的另一端與芯軸連接，諧波減速器的輸出端與工作傳動鏈中的外摩擦盤的尾端相連接，外摩擦盤的首端呈外錐套結(jié)構(gòu)，該外錐套結(jié)構(gòu)與外爪的內(nèi)錐面錐度相等；外爪的內(nèi)壁與內(nèi)爪連接；外爪由數(shù)個獨立的單元體構(gòu)成，每個單元體上分別設(shè)置有與外摩擦盤的首端錐度相等的斜面結(jié)構(gòu)，外爪的末端呈喇叭口狀結(jié)構(gòu)，外爪的首端與輸出法蘭連接；外爪末端外套裝有切換裝置中的彈性壓環(huán)，該彈性壓環(huán)的另一端套裝在輸出法蘭的輸入端上，彈性壓環(huán)的兩端分別裝有調(diào)節(jié)螺絲和壓緊螺絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零間隙雙傳動鏈關(guān)節(jié)，其特征在于:外爪呈弧形過濾面的內(nèi)壁與內(nèi)爪的尾端相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零間隙雙傳動鏈關(guān)節(jié)，其特征在于:內(nèi)爪由數(shù)個獨立的單元體構(gòu)成，每個單元體上分別設(shè)置有與內(nèi)摩擦盤的內(nèi)錐端錐度相等的斜面結(jié)構(gòu)，上述斜面結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個整體的外錐端結(jié)構(gòu)；內(nèi)爪獨立單元體的個數(shù)與外爪的獨立單元體的個數(shù)相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零間隙雙傳動鏈關(guān)節(jié)，其特征在于:芯軸與伺服電機的輸出端同軸連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零間隙雙傳動鏈關(guān)節(jié)，其特征在于:所述伺服電機、芯軸、內(nèi)摩擦盤、內(nèi)爪、外爪以及輸出法蘭同軸設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零間隙雙傳動鏈關(guān)節(jié)，其特征在于:彈性壓環(huán)由兩個相同結(jié)構(gòu)的半圓環(huán)構(gòu)成，在彈性壓環(huán)的外圓周上開有沿軸線方向的環(huán)形槽。
【文檔編號】B25J19/00GK104385301SQ201410448383
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】李晨輝, 李占賢, 張秀立 申請人:河北聯(lián)合大學(xué)