[發明專利]用于多軸操縱器的旋轉聯接裝置

在審

• 申請號: 201680010603.7
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN107249828A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: G·德高爾
• 申請（專利權）人: 庫卡斯特機器人有限公司
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J19/06;F16C39/02;F16C19/52
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙)11447
• 代理人: 陳慶超,桑傳標

技術領域

本發明涉及用于多軸有效載荷操縱器的旋轉聯接裝置，例如計算機控制的機械臂。本發明用于涉及嚴格安全性的高空裝載作業的工業部門中，攜帶乘客的醫療器具中，以及應用于露天廣場或游樂園的供人騎乘的玩具。

背景技術

多軸操縱器在工業中是眾所周知的，并且通常包括能夠被編程以執行重復任務的多軸操縱器或機械臂。這種臂具有許多自由度，并且可以安裝許多不同類型的工具，以執行例如處理、焊接、噴涂等。

這種已知的操縱器通常是電動的、液壓的或氣動的，并由計算機控制。

相鄰的操縱器元件，例如在主腰軸線、肘部或腕部，可以繞旋轉軸線相對移動，并且提供合適的滾動軸承，以抵抗軸向和懸臂載荷；考慮到操縱器的可能的伸長和能夠在工具上施加的力，這種載荷可能很高。

已經提出在嚴格安全性的器具中使用了多軸操縱器，在這種情況下例如用于露天廣場和游樂園的機械，并且在該器具中，操縱器承載有用于將一個或多個乘客置于工具中的載客模塊或座椅。與定制的露天廣場的供人騎乘的玩具的解決方案相比，這樣的機械可以提供更大的靈活性，并且由于使用標準化部件，可以提供顯著增強的自動化程度以及以更高的可靠性與其他娛樂設備集成。這種類型的多軸操縱器也可以被編程，以在限定的軌跡內提供精確控制和可變的運動動態，并且可以通過使用不同的程序根據需要改變騎乘。

可以理解的是，露天廣場和游樂園的機械的安全性要求有些復雜，并面臨最大的挑戰，并且絕對的先決條件是乘客始終是安全的。因此，必須詳細考慮潛在的機械故障的形式，并且在一定程度上考慮這些潛在的機械故障的形式對于利用常規動力傳動系統部件、軸承和結構并且在人類被排除的環境中工作的工業設備或機械臂可能是非必要的。

發明內容

根據本發明，提供了一種旋轉裝置，包括輸入構件、輸出構件和一個或多個滾動元件支撐軸承，所述輸出構件能夠繞旋轉軸線在所述輸入構件上旋轉，所述一個或多個滾動元件支撐軸承位于所述輸入構件和輸出構件之間，所述軸承適于在使用中抵抗所述輸出構件的軸向載荷和懸臂載荷，其中，所述輸入構件和輸出構件中的一者包括具有與所述旋轉軸線同軸的圓周的邊緣，并且其中，所述輸入構件和輸出構件中的另一者包括具有運行間隙的、覆蓋所述邊緣的安全套環。

本發明提出，如果滾動元件軸承不能提供必要的定位和支撐，例如由于一個或多個滾動元件的結構完整性的損耗，邊緣將接觸安全套環，并且阻止輸出構件相對于輸入構件的實質性的移動。可以使用已知類型的其他系統來檢測部件的相對運動，并且例如切斷操縱器的動力，以安全的方式逐漸減小動力，或將操縱器移動到預定的停機狀態。

考慮到設備的部件的操作誤差和固有的彈性，優選地，運行間隙盡可能地小，使得轉子一直都被嚴格約束。運行間隙通常小于5mm，并且可以在0.5-2.0mm的范圍內。

在本發明的實施例中，邊緣由能夠安裝到輸入構件和輸出構件中的一者的盤限定。如果損壞，可以更換這種盤，并且在需要時也可以進行翻新。

安全套環可以覆蓋邊緣或盤的一側或兩側，并且可以是圓形連續的。在一個實施例中，提供了例如包括半圓形元件的分段的套環。另外，優選地，這樣的套環能夠安裝到輸入構件和輸出構件中的另一者，以便能夠更換或改裝。

安全套環可以包括窗或其他孔，以允許觀察和/或測量運行間隙。

在一個實施例中，邊緣或盤和/或套環可以具有證據涂層，以在使用中直觀地指示摩擦接觸點。這樣的涂層可以包括涂料、電鍍層或粘附轉移物或貼紙，并且可以有助于給非專業機器監護員直接指示初始故障。

在本發明的一個實施例中，輸入構件包括能夠繞所述旋轉軸線旋轉的電機以及行星齒輪箱，該行星齒輪箱具有在所述旋轉軸線上的太陽齒輪和安裝到輸入構件的齒圈或者包括輸入構件，行星齒輪架聯接到輸出構件。這種布置提供了轉矩倍增和降速，以可以允許使用低轉矩高速的電機。

邊緣或盤和/或套環可以包括具有大摩擦系數的制動表面，該制動表面可以包括常規類型的摩擦墊。

在一個實施例中，套環可以包括任何適當類型的卡鉗制動器，以根據需要夾緊邊緣或盤；這樣的制動器可以為輸出構件提供方便的動態和/或靜態制動。這可以是主機械的制動器或次冗余和安全監控的制動器的形式。