柔輪保護結構及採用該柔輪保護結構的機器人臂部件的製作方法
2023-05-06 14:32:01
專利名稱：柔輪保護結構及採用該柔輪保護結構的機器人臂部件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種柔輪保護結構，特別涉及一種應用於機器人上的柔輪保護結構及採用該柔輪保護結構的機器人臂部件。
背景技術：
機器人臂部件通常包括第一機械臂、第二機械臂以及設置於機器人臂部件內且相互連接的減速機構及傳動機構，第一機械臂通過減速機構及傳動機構與第二機械臂轉動連接。當第二機械臂受到碰撞或承受的扭矩過大時，易導致減速機構內的柔輪發生損壞。因此，需要於機器人內設置柔輪保護結構，而工業上常用的柔輪保護結構常包括電機、傳動軸以及連接件，當碰撞發生時，電機控制傳動軸及連接件帶動傳動機構脫離減速機構從而避免損壞減速機構內的柔輪。但是這種柔輪保護結構的連接部件多，結構複雜，各元件之間的連接處容易出現鬆脫，剛性較低。
發明內容
鑑於上述內容，有必要提供一種結構簡單，且剛性較高的柔輪保護結構及採用該柔輪保護結構的機器人臂部件。一種柔輪保護結構，其包括第一轉動件、第二轉動件、至少一個固定件，第一轉動件與柔輪連接，第二轉動件套設於第一轉動件上，該至少一個固定件穿設於第一轉動件與第二轉動件上以使第一轉動件與第二轉動件止轉連接，當第二轉動件承受的扭矩超過一個預設值，該至少一個固定件能夠斷裂以使第二轉動件相對第一轉動件轉動。一種機器人臂部件，其包括通過柔輪相互轉動連接的第一機械臂、第二機械臂以及柔輪保護結構，該柔輪保護結構包括第一轉動件、與第二機械臂固定連接的第二轉動件、至少一個固定件，第一轉動件與柔輪連接，第二轉動件套設於第一轉動件上，該至少一個固定件穿設於第一轉動件與第二轉動件上以使第一轉動件與第二轉動件止轉連接，當第二轉動件承受的扭矩超過一個預設值，該至少一個固定件能夠斷裂以使第二轉動件相對第一轉動件轉動。該柔輪保護結構僅包括第一、第二轉動件及至少一個固定件，結構較為簡單，且因採用了較少的連接部件，因而具有較高的剛性。
圖1為採用本發明實施方式柔輪保護結構的機器人臂部件的立體示意圖。圖2為圖1所示機器人臂部件的立體分解示意圖。圖3為圖1所示減速裝置、過線筒及柔輪保護結構的立體分解圖。圖4為圖3所示減速裝置、過線筒及柔輪保護結構的另一視角的立體分解圖。圖5為圖1所示機器人臂部件沿V-V的局部剖視圖。主要元件符號說明機器人臂部件100第一機械臂10第二機械臂20減速裝置30柔輪保護結構40過線筒50第一連接部11第二連接部21收容空間13,23驅動件31柔輪33容納部331第一輪齒3311凸緣333鋼輪35內壁351第二輪齒3511軸承37第一轉動件41凹陷部411第一裝配面413裝配孔4131,4311安裝部415第一安裝面4151第一凹槽417第一固定部419第一固定孔4191第二轉動件43第二裝配面431第二固定部433第二固定孔4331第二凹槽435滾動件45固定件47本體51凸伸部53
如下具體實施方式
將結合上述附圖進一步說明本發明。
具體實施例方式請參閱圖1及圖2，機器人臂部件100包括第一機械臂10、第二機械臂20、減速裝置30、柔輪保護結構40以及過線筒50。第一機械臂10與第二機械臂20相互轉動連接。減速裝置30設置於第一機械臂10與第二機械臂20之間，用以將第一機械臂10的動力傳遞給第二機械臂20且達到降低第二機械臂20的轉速及增加其轉矩的效果。柔輪保護結構40設置於減速裝置30與第二機械臂20之間用以防止減速裝置30損壞失效。過線筒50穿設於減速裝置30及柔輪保護結構40中，且其兩端分別收容於第一機械臂10及第二機械臂20內，用於收容機器人臂部件100中的線路。第一機械臂10及第二機械臂20均為中空結構，第一機械臂10—端形成有第一連接部11，第二機械臂20對應第一連接部11形成有第二連接部21。第一連接部11與第二連接部21轉動連接於一起，並於其中形成對應相通的收容空間13、23。請一併參閱圖3及圖4，減速裝置30包括驅動件31、柔輪33、鋼輪35以及軸承37。驅動件31穿設於柔輪33內並與柔輪33固接，鋼輪35與軸承37相鄰套設於柔輪33上。在本實施方式中，減速裝置30為諧波減速機，驅動件31為波發生器。柔輪33為圓筒狀，其包括一個大致呈中空圓柱體狀的容納部331和形成於容納部331 一端的凸緣333。容納部331可供驅動件31穿設。容納部331的外壁上形成有第一輪齒3311。鋼輪35為圓環狀，包括一個與容納部331相適應的內壁351，內壁351上形成有與第一齒輪3311相嚙合的第二輪齒3511。柔輪33上的第一輪齒3311與鋼輪35上的第二輪齒3511之間存在齒數差。軸承37套設於柔輪33的容納部331上，其外圈固定於柔輪33的凸緣333上，內圈固定於鋼輪35上。柔輪保護結構40包括第一轉動件41、第二轉動件43、多個滾動件45以及多個固定件47。柔輪保護結構40轉動套設於驅動件31上並固定於鋼輪35上。第一轉動件41為環形，其於一個端面上向內凹設形成凹陷部411，並對應凹陷部411形成一個環形的朝向該端面的第一裝配面413。第一轉動件41還包括於凹陷部411內緣向內凹設形成的安裝部415、開設於第一轉動件41外表面的「V」形的第一凹槽417以及圍繞凹陷部411形成的環形的第一固定部419。凹陷部411呈環形臺階狀，第一裝配面413上開設有環繞凹陷部411周緣的裝配孔4131，用以供鋼輪35裝設。安裝部415包括一個環形的第一安裝面4151。第一凹槽417開設於第一轉動件41周緣沿軸向的大致中部位置處。第一固定部419處於第一凹槽417的一側並沿徑向開設有與凹陷部411相通的四個第一固定孔4191。四個第一固定孔4191沿第一固定部419周緣均勻分布。第二轉動件43套設於第一轉動件41上，其為大致圓環狀。第二轉動件43包括形成於一個端面上的第二裝配面431、凸起於另一個端面上的第二固定部433，以及環繞第二轉動件43內表面凹設的「V」形的第二凹槽435。第二轉動件43於第二裝配面431上貫通開設有裝配孔4311，用於固定於第二機械臂20上。第二固定部433為沿第二轉動件43內緣向遠離第二裝配面431方向凸伸的環狀凸起。環繞第二固定部433周緣開設有四個第二固定孔4331。第二固定孔4331與第一固定部419上的第一固定孔4191對應相通。第二凹槽435與第一凹槽417開口相對可形成一個用以收容滾動件45的收容空間。滾動件45為多個且為圓柱狀，其滾動地裝設於第一轉動件41與第二轉動件43之間。 在本實施方式中，固定件47的數量為四個，每個固定件47均由陶瓷材料製成且呈圓柱銷狀。過線筒50為筒狀，其包括環形本體51及由環形本體51的一端同軸延伸形成的中空軸狀且與本體51相互連通的凸伸部53。請一併參閱圖5，組裝時，將柔輪33收容於第一機械臂10內，並將凸緣333固定於第一機械臂10內。將驅動件31固定於柔輪33的容納部331內，並將過線筒50的凸伸部53穿設於驅動件31內，將本體51固定於第二機械臂20內。將軸承37活動套設於柔輪33的容納部331上並使其外圈固定於柔輪33的凸緣333上。將鋼輪35鄰近軸承37套設於柔輪33的容納部331上並將鋼輪35固定於軸承37的內圈上。將鋼輪35的內壁351上的第二輪齒3511與柔輪33上的第一輪齒3311相嚙合。將第一轉動件41通過軸承可轉動地套設於驅動件31上並將第一轉動件41設置於鋼輪35遠離凸緣333的一端，其中第一固定部419活動套合於鋼輪35上且鋼輪35部分收容於凹陷部411內且固定於第一裝配面413上。將多個滾動件45置入第一轉動件41的第一凹槽417內，且相鄰滾動件45的軸線相交成90度交叉排列。將第二轉動件43的第二凹槽435面對第一凹槽417並將第二轉動件43套設於第一轉動件41上。此時第二固定部433套設於第一固定部419上，且第一固定孔4191與第二固定孔4331對應相通。將多個固定件47分別穿設於對應的一個第一固定孔4191與一個第二固定孔4331中以將第一轉動件41與第二轉動件43止轉連接。將第二轉動件43的第二裝配面431固定設置於第二機械臂20上，以上完成了機器人臂部件100的安裝。使用時，驅動件31驅動柔輪33旋轉，柔輪33帶動第一機械臂10及鋼輪35轉動，鋼輪35通過柔輪保護結構40帶動第二機械臂20旋轉。由於柔輪33與鋼輪35具有齒數差，會使得第一機械臂10與第二機械臂20的轉速不同，軸承37能夠隔離第一機械臂10與第二機械臂20之間的轉動。當第二機械臂20受到碰撞產生過大扭矩時，例如超過一個預設值，第二機械臂20帶動第二轉動件43相對第一轉動件41轉動而將固定件47折斷，使第二轉動件43能夠通過多個滾動件45相對第一轉動件41做自適應轉動，進而中斷第一機械臂10的動力傳輸，從而保護第一、鋼輪33、35等元件不受損害。本發明實施方式的機器人臂部件100所採用的柔輪保護結構40通過設置固定件47使得當第二機械臂20所承受的扭矩過大時，且固定件47由較硬脆的陶瓷材料製成，使得固定件剛性較強，而在受到過大扭矩時，由於其材料較脆，在彈性變形下折斷，可以中斷第二機械臂20與減速裝置30的連接，從而使減速裝置30不受損壞。該柔輪保護結構40僅包括第一、第二轉動件41、43、多個滾動件45及四個固定件47，結構較為簡單。因採用較少的連接元件，因而具有較高的剛性，且不會增大機器人臂部件100在整體結構上的體積。另外，由於設置了過線筒50，因而可增加減速裝置30以及柔輪保護結構40的同軸度，減少機器人臂部件100的抖動。可以理解，第一固定孔4191與第二固定孔4331的數量可以根據需要變化，固定件47的數量相應地變化，例如一個或多個。可以理解，第一固定孔4191與第二固定孔4331的孔徑可以根據需要變化，固定件47的直徑相應地改變以使其在第二機械臂20受到預設的扭矩能夠斷裂。可以理解，第一、第二轉動件41、43及多個滾動件45可由交叉滾子軸承通過設置第一固定部419及第二固定部433製成。另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其它變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍內。
權利要求
1.一種柔輪保護結構，其包括第一轉動件及第二轉動件，第一轉動件與柔輪連接，其特徵在於所述柔輪保護結構還包括至少一個固定件，所述第二轉動件套設於所述第一轉動件上，所述至少一個固定件穿設於所述第一轉動件與所述第二轉動件上以使所述第一轉動件與所述第二轉動件止轉連接，當所述第二轉動件承受的扭矩超過一個預設值，所述至少一個固定件能夠斷裂以使所述第二轉動件相對所述第一轉動件轉動。
2.如權利要求1所述的柔輪保護結構，其特徵在於所述固定件由陶瓷材料製成。
3.如權利要求1所述的柔輪保護結構，其特徵在於所述柔輪保護結構還包括多個滾動件，所述多個滾動件轉動地設置於所述第一轉動件與所述第二轉動件之間。
4.如權利要求1所述的柔輪保護結構，其特徵在於所述第一、第二轉動件均為圓環狀，所述第一轉動件繞其端面周緣形成有第一固定部，所述第二轉動件繞其端面周緣形成有第二固定部，所述至少一個固定件穿設於所述第一固定部及所述第二固定部上使所述第一轉動件與所述第二轉動件固定連接。
5.如權利要求4所述的柔輪保護結構，其特徵在於所述第一固定部上開設有至少一個第一固定孔，所述第二固定部上對應開設有至少一個第二固定孔，所述至少一個第一固定孔與所述至少一個第二固定孔對應相通，所述至少一個固定件對應穿設於所述至少一個第一固定孔與所述至少一個第二固定孔中。
6.一種機器人臂部件，其包括通過柔輪相互轉動連接的第一機械臂、第二機械臂，以及柔輪保護結構，所述柔輪保護結構包括第一轉動件及與所述第二機械臂固定連接的第二轉動件，所述第一轉動件與柔輪連接，其特徵在於所述柔輪保護結構還包括至少一個固定件，所述第二轉動件套設於所述第一轉動件上，所述至少一個固定件穿設於所述第一轉動件與所述第二轉動件上以使所述第一轉動件與所述第二轉動件止轉連接，當所述第二轉動件承受的扭矩超過一個預設值，所述至少一個固定件能夠斷裂以使所述第二轉動件相對所述第一轉動件轉動。
7.如權利要求6所述的柔輪保護結構，其特徵在於所述柔輪保護結構還包括多個滾動件，所述多個滾動件轉動地設置於所述第一轉動件與所述第二轉動件之間。
8.如權利要求6所述的機器人臂部件，其特徵在於所述機器人臂部件還包括減速裝置，所述減速裝置包括柔輪、鋼輪以及軸承，所述柔輪上設置有第一輪齒，所述鋼輪上設置有與第一輪齒相嚙合的第二輪齒，且所述第一輪齒和第二輪齒存在齒數差，所述軸承活動套設於所述柔輪上，所述柔輪固定於所述第一機械臂上並與所述軸承的外圈相固接，所述鋼輪與所述第二機械臂固定連接並固定於所述軸承的內圈上。
9.如權利要求7所述的機器人臂部件，其特徵在於所述減速裝置還包括驅動件，所述第一轉動件轉動地套設於所述驅動件上並固定於所述鋼輪上。
10.如權利要求8所述的機器人臂部件，其特徵在於所述驅動件為波發生器，所述固定件由陶瓷材料製成。
全文摘要
一種柔輪保護結構，其包括第一轉動件、第二轉動件、至少一個固定件，第一轉動件與柔輪連接，第二轉動件套設於第一轉動件上，該至少一個固定件穿設於第一轉動件與第二轉動件上以使第一轉動件與第二轉動件止轉連接，當第二轉動件承受的扭矩超過一個預設值，該至少一個固定件能夠斷裂以使第二轉動件相對第一轉動件轉動。本發明還提供了一種採用該柔輪保護結構的機器人臂部件。該柔輪保護結構結構較為簡單，且採用了較少的連接部件，因而具有較高的剛性。
文檔編號B25J18/00GK102990679SQ20111027555
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月16日 優先權日2011年9月16日
發明者徐曉明, 戴家鵬, 劉振星 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司