CN101829996A - 机械接口及使用该接口的机械手 - Google Patents

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Abstract

一种机械接口，用以连接机械臂和连接元件。机械接口包括用于与连接元件相连的连接法兰。该机械接口还包括多个滚动件和用于与机械臂相连的轴承外圈。轴承外圈套设在连接法兰上，且多个滚动件设于连接法兰与轴承外圈之间。本发明还提供一种使用该接口的机械手。

Description

机械接口及使用该接口的机械手
技术领域
本发明涉及一种机械接口及使用该接口的机械手。
背景技术
随着现代科学技术的快速发展，工业机械手已被广泛地应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等产业。较为先进的工业机械手一般包含多个旋转轴，具有多个自由度，可以抓取多种形状、不同材质的物体，还可以对所抓持的物体进行精细操作。
机械手的机械接口通常为一个符合国际标准(ISO)的连接法兰。该连接法兰上可接装不同的连接元件，例如夹爪、焊枪或吸盘等，以适应不同的用途。为使夹爪或焊枪可以进一步旋转，需在连接法兰与连接元件之间增设一个轴承。由于轴承本身不是标准的连接端口，较难与连接元件直接相接，因此必须在轴承另一端面增设一个标准的连接法兰。然而，增设的这个连接法兰既增加了制造成本，又占用较多的空间，对机械手的性能和外观带来一定的影响。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种成本较低，占用空间较小的机械接口，及使用该接口的机械手。
一种机械接口，用以连接机械臂和连接元件。机械接口包括用于与连接元件相连的连接法兰。该机械接口还包括多个滚动件和用于与机械臂相连的轴承外圈。轴承外圈套设在连接法兰上，且多个滚动件设于连接法兰与轴承外圈之间。
一种机械手，包括机械臂、连接元件及连接该机械臂和该连接元件的机械接口。机械接口包括用于与连接元件相连的连接法兰。该机械接口还包括多个滚动件和用于与机械臂相连的轴承外圈。轴承外圈套设在连接法兰上，多个滚动件设于连接法兰与轴承外圈之间。
本发明所提供的机械接口将连接法兰作为轴承内圈，并与轴承外圈及滚动件共同组成一个轴承，从而省略了位于轴承外端面的连接法兰，降低了制造成本，同时占用空间较小，外观良好。
附图说明
图1是本发明实施例的机械手及机械接口的组装图。
图2是图1所示的机械接口的立体分解图。
图3是图1沿III-III线的部分剖视图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的机械接口及机械手作进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明实施例的机械手100包括机械臂10、机械接口20及连接元件(图未示)。机械臂10与连接元件通过机械接口20相连。连接元件可根据用途选择夹爪、焊枪或吸盘等。
机械臂10包括外壳11及位于外壳11内部的伺服马达13。外壳11大致为方形，其上设有第一安装口111和第二安装口113。第一安装口111设于外壳11上方，可以供与伺服马达13相连的线缆(图未示)穿过。第二安装口113设于外壳11的前侧，用以安装机械接口20。伺服马达13具有转轴131(见图3)。
请同时参阅图2和图3，机械接口20包括连接法兰21及套设在连接法兰21上的第一圈体23、第二圈体25、多个滚动体27。第一圈体23和第二圈体25叠合构成一个轴承外圈(未标示)，多个滚动体27设于连接法兰21与该轴承外圈之间。
连接法兰21为圆柱体，其具有端面211和圆弧形侧面213。端面211符合ISO 9409-1标准，以便于与不同的连接元件相连。侧面213上开设有用于容纳滚动体27的V形凹环2131。
第一圈体23为圆环，其具有端面231和内表面233。端面231上开设有多个通孔2311和多个定位孔2313。端面231上靠近内表面233的位置垂直端面231延伸形成限位部2315。机械接口20还包括第二密封件22，第二密封件22设于限位部2315内，用于防止滚动体27上的润滑油从连接法兰21与第一圈体23之间的缝隙渗出。本实施例中，第二密封件22为油封。第一圈体23的内表面233靠近第二圈体27处设有第一倒角2331(见图3)。本实施例中，第一倒角2331为45度。
第二圈体25为与第一圈体23大小相同的圆环，其具有与第一圈体23相对的端面251和内表面253。端面251上开设有多个螺纹孔2511和多个定位孔2513。端面251靠近内表面253的位置还开设有环形密封槽2515。内表面253靠近第一圈体23处设有第二倒角2531。本实施例中，第二倒角2531为45度。机械接口20还包括螺钉24、定位销26及第一密封件28。螺钉24穿过第一圈体23的通孔2311和第二圈体25的螺纹孔2511使第一圈体23和第二圈体25固定连接。定位销26穿过第一圈体23的定位孔2313和第二圈体25的定位孔2513，有助于第一圈体23和第二圈体25之间相互定位。第一密封件28设于环形密封槽2515内，用以防止滚动体25上的润滑油从第一圈体23与第二圈体25之间的缝隙渗出。本实施例中，第一密封件28为O型圈。
滚动体27为圆柱滚子。连接法兰21的V形凹环2131、第一圈体23的第一倒角2331及第二圈体25的第二倒角2531共同形成了一个近似正方形的环形滑道29。多个滚动体27设置于环形滑道29内，且呈十字交叉排列。本实施例的滚动体27和环形滑道29之间为线接触，弹性形变较小，可同时承受径向负荷，轴向负荷和力矩负荷，因此机械手100可抓取较重的物体并作出较为精密的旋转动作。
组装机械接口20时，首先第二圈体25平放在桌面上，然后连接法兰21***第二圈体25内，并使连接法兰21的V形凹环2131与第二圈体25的第二倒角2531对齐。已浸润过润滑油的滚动体27依次交叉进入V形凹环2131内，并且将第一密封件28放入第二圈体25的环形密封槽2515内。第一圈体23套设在连接法兰21上，且使第一圈体23的第一倒角2331与连接法兰21的V形凹环2131对齐。由此滚动体27设置于环形滑道29内。此时，连接法兰21的端面211高于第一圈体23的端面231。螺钉24穿过第一圈体23的通孔2311和第二圈体25的螺纹孔2511使第一圈体23和第二圈体25固定连接。旋入螺钉24前，可先用定位销26穿过第一圈体23的定位孔2313和第二圈体25的定位孔2513以辅助定位。最后第二密封件22进入第一圈体23的限位部2315内，至此机械接口20安装完毕。
组装机械手100时，可先将机械接口20的第二圈体25固定在机械臂10的第二安装口113上，且使伺服马达13的转轴131穿过第二安装口113后与连接法兰21固定。再将连接元件通过连接法兰21的标准端面211与机械接口20固定，由此机械手100内的伺服马达13可带动连接元件作旋转运动。
本发明的机械接口20将连接法兰21作为一个轴承内圈，并与第一圈体23和第二圈体25叠合构成的轴承外圈及滚动件27共同组成一个轴承，从而省略了原来位于轴承外端面的连接法兰，降低了制造成本，提高了操作精度，同时结构较为紧凑，占用空间较小，外观良好。
可以理解，环形密封槽2515也可以开设在第一圈体23上。定位销26、第一密封件28和第二密封件22皆可省略。第一圈体23和第二圈体25之间也不限于通过螺钉24固定，例如可采用焊接，胶粘等方式。
滚动体27也不限于圆柱滚子，例如可为圆锥滚子、滚针或球形滚珠。第一圈体23和第二圈体25也可为一体成型。
本发明所提供的机械接口20还可以应用于机械手100以外的其他领域，如汽车零配件等。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内作其它变化，当然，这些依据本发明精神所作的变化，都包含在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种机械接口，用以连接机械臂和连接元件，该机械接口包括用于与连接元件相连的连接法兰，其特征在于：该机械接口还包括多个滚动件和用于与该机械臂相连的轴承外圈，该轴承外圈套设在该连接法兰上，且该多个滚动件设于该连接法兰与该轴承外圈之间。
2.如权利要求1所述的机械接口，其特征在于：该连接法兰侧面和该轴承外圈内表面之间形成环形滑道，该多个滚动件安装于该环形滑道内。
3.如权利要求2所述的机械接口，其特征在于：该轴承外圈由第一圈体和第二圈体叠合构成，该多个滚动件为十字交叉排列的多个圆柱滚子。
4.如权利要求3所述的机械接口，其特征在于：该机械接口还包括螺钉，该第一圈体和该第二圈体通过该螺钉固定连接。
5.如权利要求3所述的机械接口，其特征在于：该机械接口还包括定位销，该第一圈体和该第二圈体的端面上分别设有定位孔，该定位销***该定位孔内。
6.如权利要求3所述的机械接口，其特征在于：该机械接口还包括第一密封件，该第一密封件设于该第一圈体和该第二圈体之间。
7.如权利要求6所述的机械接口，其特征在于：该第一圈体和该第二圈体相对两端面其中之一上开设有环形密封槽，该第一密封件设于该环形密封槽内。
8.如权利要求1所述的机械接口，其特征在于：该轴承外圈与该连接法兰相接处设有限位部，该机械接口还包括第二密封件，该第二密封件设于该限位部内。
9.如权利要求8所述的机械接口，其特征在于：该轴承外圈包括端面和内表面，该限位部由该端面上靠近该内表面的位置垂直该端面延伸形成。
10.一种机械手，包括机械臂、连接元件及连接该机械臂和该连接元件的机械接口，该机械接口包括用于与连接元件相连的连接法兰，其特征在于：该机械接口还包括多个滚动件和用于与该机械臂相连的轴承外圈，该轴承外圈套设在该连接法兰上，且该多个滚动件设于该连接法兰与该轴承外圈之间。
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