一种用于机械臂关节之间的快速连接机构及协助机器的制作方法

1.本发明涉及机械臂设计技术领域，更具体地说，涉及一种用于机械臂关节之间的快速连接机构。此外，本发明还涉及一种包括上述用于机械臂关节之间的快速连接机构的协助机器。


背景技术：

2.由于协作机器需要和人同时部署工作，所以对其安全性和外观提出了更高的要求，但在现有技术中，机械臂关节与关节、关节与臂管之间通常是用螺钉固定连接，为了提高连接可靠性，通常在周向或连接端面上均布较多螺钉，有些螺钉还需从关节内部安装，这给机械臂的拆装、维护以及维修带来了很大麻烦。再者有些螺钉头露在机械臂外面，降低了机械臂的安全性和美观性。
3.综上所述，如何解决机械臂拆装麻烦的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于机械臂关节之间的快速连接机构，可便于机械臂的拆装。
5.本发明的另一目的是提供一种包括上述用于机械臂关节之间的快速连接机构的协助机器。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种用于机械臂关节之间的快速连接机构，包括第一关节、第二关节、压紧环以及定位板，所述第一关节的前端外周侧设有第一凸台，所述第二关节的后端内周侧设有第二凸台，当所述第一关节的前端套入所述第二关节的后端时，所述第一凸台与所述第二凸台在轴向上卡接，所述定位板设于所述第一关节前端的外周，依次与所述第二凸台、所述第一凸台插接并在周向上卡接固定，所述压紧环设于所述第一关节前端的外周，并与所述定位板在轴向上卡接固定。
8.优选的，所述第一凸台设有第一定位孔，所述第二凸台设有第二定位孔，所述定位板的前端面设有定位销，当所述定位板与所述第一凸台、所述第二凸台插接时，所述定位销依次穿过所述第二定位孔和所述第一定位孔。
9.优选的，至少两个所述第一凸台沿所述第一关节前端的外周向设置，和/或，至少两个所述第二凸台沿所述第二关节后端的内周向设置。
10.优选的，所述定位板为弧形定位板，至少两个所述定位板设于所述第一关节的外周。
11.优选的，所述第一关节为阶梯轴，所述第一关节的台阶面为锥面，所述压紧环的后端面为锥面，所述第一关节的台阶面与所述压紧环的后端面贴合。
12.优选的，所述压紧环包括至少两个压紧半环，相邻两个所述压紧半环之间设有弹
性件。
13.优选的，相邻两个所述压紧半环可拆卸连接。
14.优选的，每个所述压紧半环的两端均开设有安装孔，螺钉依次穿过相邻两个所述压紧半环的所述安装孔，并固定于所述安装孔的内部，以将相邻两个所述压紧半环固定。
15.优选的，所述第一凸台的前端设有导入段，当所述第一关节与所述第二关节插接时，所述导入段的外周与所述第二凸台的径向内侧面贴合。
16.一种协助机器，包括上述所述的用于机械臂关节之间的快速连接机构。
17.本发明提供的用于机械臂关节之间的快速连接机构，包括第一关节、第二关节、压紧环以及定位板，第一关节的前端外周侧设有第一凸台，第二关节的后端内周侧设有第二凸台，定位板与第一凸台、第二凸台插接，压紧环设于定位板的后端。
18.安装时，将第一关节插入第二关节内，并使第一凸台与第二凸台在轴向上卡接，然后将定位板与第一凸台、第二凸台插接，最后将压紧环设于定位板的后端。
19.本技术提供的用于机械臂关节之间的快速连接机构，通过第一凸台和第二凸台实现第一关节和第二关节的轴向限位，通过定位板实现第一关节和第二关节的周向限位，并通过压紧环实现定位板的轴向限位，连接稳定可靠，且不存在布置于暗处不方便安装和拆卸的螺钉，因此可便于第一关节和第二关节之间的拆装。
20.本发明还提供了一种包括上述用于机械臂关节之间的快速连接机构的协助机器，由于其具有上述用于机械臂关节之间的快速连接机构，因此具有与用于机械臂关节之间的快速连接机构相同的使用效果。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
22.图1为本发明所提供的用于机械臂关节之间的快速连接机构的结构示意图；
23.图2为图1中的剖视图a-a；
24.图3为本发明所提供的用于机械臂关节之间的快速连接机构的剖视图；
25.图4为本发明所提供的用于机械臂关节之间的快速连接机构的爆炸图；
26.图5为本发明所提供的用于机械臂关节之间的快速连接机构的第一关节的结构示意图。
27.图1-5中：
28.1为第一关节、2为第二关节、3为压紧半环、4为定位板、5为螺钉、6为弹性件；
29.101为第一凸台、102为导入段、103为第一定位孔、104为台阶面；
30.201为导入槽、202为第二凸台、203为第二定位孔；
31.401为定位销。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.本发明的核心是提供一种用于机械臂关节之间的快速连接机构，可便于机械臂的拆装。本发明的另一核心是提供一种包括上述用于机械臂关节之间的快速连接机构的协助机器。
34.请参考图1-图5，图1为用于机械臂关节之间的快速连接机构的结构示意图；图2为图1中的剖视图a-a；图3为用于机械臂关节之间的快速连接机构的剖视图；图4为用于机械臂关节之间的快速连接机构的爆炸图；
35.图5为第一关节的结构示意图。
36.请参考图4，本技术提供的一种用于机械臂关节之间的快速连接机构，包括第一关节1、第二关节2、压紧环以及定位板4，第一关节1的前端外周侧设有第一凸台101，第二关节2的后端内周侧设有第二凸台202，当第一关节1与第二关节2插接时，也即，第一关节1的前端套入第二关节2的后端后，第一凸台101与第二凸台202在轴向上卡接，定位板4设于第一关节1前端的外周，依次与第二凸台202、第一凸台101插接并在周向上卡接固定，压紧环设于第一关节1前端的外周，并与定位板4在轴向上卡接固定。
37.需要说明的是，为了描述方便，本发明实施例定义图4中的右侧为前，左侧为后，本发明实施例中的各零部件在图4中靠右侧的一端为前端，靠左侧的一端为后端。
38.具体的，第一关节1为阶梯轴，第二关节2为中空结构，第一凸台101设于阶梯轴的小径端外周(也即前端外周)，第二凸台202设于第二关节2的后端内周侧。
39.安装时，将第一关节1的小径端插入第二关节2内部，并使第一凸台101的后端面与第二凸台202的前端面贴合，然后将定位板4设于第二凸台202的后端面与第一关节1的台阶面104之间，并依次与第二凸台202、第一凸台101插接，即定位板4的前端面与第二凸台202的后端面贴合，最后将压紧环设于定位板4与第一关节1的台阶面104之间，且压紧环的前端面与定位板4的后端面贴合，压紧环的后端面与第一关节1的台阶面104贴合，从而实现第一关节1和第二关节2在轴向上的卡接固定。
40.本技术提供的用于机械臂关节之间的快速连接机构，通过第一凸台101和第二凸台202实现第一关节1和第二关节2的轴向限位，通过定位板4实现第一关节1和第二关节2的周向限位，并通过压紧环实现定位板4的轴向限位，连接稳定可靠，且不存在布置于暗处不方便安装和拆卸的螺钉5，因此可便于第一关节1和第二关节2之间的拆装。
41.需要说明的是，上述以及以下所提及的第二关节2可替换为臂管。
42.可选的，也可以在第二关节2内设置第三凸台，将第一凸台101设于第二凸台202和第三凸台之间，从而实现第一关节1和第二关节2的轴向卡接。
43.可选的，第一关节1和第二关节2也可以为其他形状。
44.请参考图3和图4，在上述实施例的基础上，第一凸台101设有第一定位孔103，第二凸台202设有第二定位孔203，定位板4的前端面设有定位销401，当定位板4与第一凸台101、第二凸台202插接时，定位销401依次穿过第二定位孔203和第一定位孔103。
45.具体的，第一凸台101的中心设有第一定位孔103，第二凸台202的中心设有第二定位孔203，第一定位孔103和第二定位孔203的大小一致，安装第一关节1和第二关节2时，将
第一凸台101从第二凸台202的侧部插入第二关节2内部，再转动第一关节1或第二关节2，将第一定位孔103和第二定位孔203对齐，定位板4的前端面设有定位销401，定位销401的大小与第一定位孔103、第二定位孔203的大小一致，将定位板4安装于第一关节1前端的外周，并将定位销401对准插入第一定位孔103和第二定位孔203，从而实现第一关节1和第二关节2的周向限位，且安装方式简单快捷，以便于工作人员拆装，提高工作效率。
46.可选的，第一定位孔103也可以设于第一凸台101的其他位置，第二定位孔203也可以设于第二凸台202的其他位置。
47.可选的，第一凸台101也可以设置其他数量的第一定位孔103，第二凸台202也可以设置其他数量的第二定位孔203。
48.可选的，第一定位孔103和第二定位孔203的大小也可以不一致。
49.可选的，也可以将第一定位孔103和第二定位孔203不对齐，将定位销401插入至第一定位孔103和第二定位孔203的交界处。
50.可选的，第一定位孔103和第二定位孔203也可以为矩形或者其他形状，定位销401也可以为长方体或者其他形状。
51.请继续参考图4，在上述实施例的基础上，至少两个第一凸台101沿第一关节1前端的外周向设置，和/或，至少两个第二凸台202沿第二关节2后端的内周向设置。
52.结合图4，在一个具体的实施例中，第一关节1在周向上均匀设有6个第一凸台101，第二关节2在周向上均匀设有6个第二凸台202，相邻两个第二凸台202之间的间隙为导入槽201，安装第一关节1和第二关节2时，将第一凸台101与导入槽201对齐并插入导入槽201，第一凸台101穿过导入槽201后转动第一关节1或第二关节2，以使第一凸台101与第二凸台202一一对齐。
53.通过多个第一凸台101和多个第二凸台202一一对应轴向卡接，可提高第一关节1和第二关节2连接的稳定性，保证两者之间的轴向限位。
54.可选的，第一凸台101也可以不均匀的设于第一关节1，第二凸台202也可以不均匀的设于第二关节2。
55.可选的，也可以设置其他数量的第一凸台101和第二凸台202。
56.在上述任意一个方案的基础之上，定位板4为弧形定位板，至少两个定位板4设于第一关节1的外周。
57.结合图4，在一个具体的实施例中，定位板4包括两个半圆形状的定位板4，两个半圆的定位板4设于第一关节1的外周，在安装第一块定位板4时，与其相对的另外半圆处于开放状态，可以轻微旋转调整第二关节2，使第二定位孔203更好地与第一定位孔103对齐，以便于定位销401的插入，当第一块定位板4安装好后，由于已经对第二关节2和第一关节1做了较好的定位，因此第二块定位板4的定位销401可以很轻松地插入至第一定位孔103和第二定位孔203内，且将定位板4设为弧形的定位板4，可便于定位板4安装于第一关节1的外周。
58.可选的，也可以将定位板4设为其他角度的定位板4。
59.可选的，也可以将定位板4设为一整圈带有弹性的定位板4，将定位板4从第一关节1的端部套入至第一凸台101的后端面后，再将第一关节1与第二关节2插接。
60.请参考图3和图5，在上述任意一个方案的基础之上，第一关节1为阶梯轴，第一关
节1的台阶面104为锥面，压紧环的后端面为锥面，第一关节1的台阶面104与压紧环的后端面贴合。
61.具体的，第一关节1的台阶面104和压紧环的后端面均为锥面，且两者贴合，当第一凸台101和第二凸台202之间出现轴向间隙，即第一凸台101的后端面与第二凸台202的前端面没有紧密贴合时，可选用较小直径的压紧环，以使压紧环与第一关节1锥面小直径处配合，从而驱动第一凸台101的后端面向贴紧第二凸台202前端面的方向移动，保证第一关节1和第二关节2之间无轴向间隙，保证整个机械臂的连接可靠性和传动精度。
62.在上述实施例的基础上，压紧环包括至少两个压紧半环3，相邻两个压紧半环3之间设有弹性件6。
63.结合图4，在一个具体的实施例中，压紧半环3为半圆结构，将定位板4安装好后，将两个压紧半环3从第一关节1的两侧向内压入第一关节1和定位板4形成的空隙中，并将两个压紧半环3连接，且两个压紧半环3的连接处分别设有一个弹性件6，此处以使用橡胶垫为例，通过弹性件6的弹性变形，可在一定程度上直接改变两个压紧半环3形成的压紧环的直径，从而可在由于加工公差累积等因素导致第一凸台101和第二凸台202出现轴向间隙时，直接通过弹性件6的弹性变形改变压紧环的直径，从而使第一凸台101和第二凸台202之间无轴向间隙，而无需将压紧环拆卸，操作方便快捷，提高工作效率，且通过至少两个压紧半环3组成压紧环，可便于压紧环的安装。
64.可选的，压紧半环3也可以为其他角度的弧形结构。
65.在上述实施例的基础上，相邻两个压紧半环3可拆卸连接。
66.具体的，相邻两个压紧半环3可拆卸连接，因此可便于压紧环的拆装和更换，直接将压紧半环3从第一凸台101的侧部取出即可，方便快捷。
67.可选的，也可以将压紧半环3固定连接，且将压紧半环3设为具有一定弹性的结构。
68.在上述实施例的基础上，每个压紧半环3的两端均开设有安装孔，螺钉5依次穿过相邻两个压紧半环3的安装孔，并固定于安装孔的内部，以将相邻两个压紧半环3固定。
69.结合图2和图4，在一些具体的实施例中，压紧半环3的两个端部均设有安装孔，相邻两个压紧半环3相对接的两端的两个安装孔的形状不同，该两个安装孔中的一者沿垂直于压紧半环3的端面方向等直径贯穿压紧半环3的侧壁，该两个安装孔中的另一者包括垂直于压紧半环3端面的连接孔和用于连通连接孔和外部的让位孔，连接相邻两个压紧半环3时，将螺钉5的一端穿过其中一个安装孔的让位孔后并依次插入连接孔和另一个压紧半环3的安装孔内，且两个压紧半环3的安装孔的连接后的径向长度大于螺钉5的长度，因此安装螺钉5后，螺钉5整体位于安装孔内部，即螺钉5的头部不外露，从而可提高机械臂的安全性和美观性。
70.可选的，也可以将两个压紧半环3通过卡扣件的方式连接。
71.请参考图5，在上述任意一个方案的基础之上，第一凸台101的前端设有导入段102，当第一关节1与第二关节2插接时，导入段102的外周与第二凸台202的径向内侧面贴合。
72.具体的，第一凸台101设于第一关节1的小径端，第一凸台101前端面至第一关节1前端部的小径端部分为导入段102，当第一关节1和第二关节2插接时，可先将导入段102插入第二关节2内进行初步定位，此时导入段102的外周与第二凸台202的径向内侧面贴合，即
导入段102和第二凸台202在径向上卡接固定，因此当转动第二关节2以对齐导入槽201和第一凸台101时，第一关节1和第二关节2不会出现径向移动，从而便于第一关节1和第二关节2的插接。
73.除了上述用于机械臂关节之间的快速连接机构，本发明还提供一种包括上述实施例公开的协助机器，该协助机器的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
74.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
75.以上对本发明所提供的用于机械臂关节之间的快速连接机构及协助机器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。