[发明专利]机器人有限柔性腕关节及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于工业机器人技术领域，具体涉及一种机器人有限柔性腕关节及其实现方法。

背景技术

在注塑机注塑前需要往模具内预先嵌入零件的场合，当前主要采用人工手工预先嵌入和应用机器人自动预先嵌入两种方式，而其中应用机器人自动预先嵌入零件至模具内的方式中，以目前技术都需要对机器人进行精确编程，必须依靠事先编程的精确程度和机器人本身的定位精度、重复定位精度来保证预先嵌入零件的嵌入精度。

当前技术存在以下问题：1.采用人工手工预先嵌入零件进模具的方式生产效率低，而且其安全性差；2.应用机器人自动预先嵌入零件进模具的方式，为保证预先嵌入零件准确进入模具型腔而需要对机器人进行精确编程的难度相当大；3.应用机器人自动嵌入零件进模具的方式，受机器人定位精度和重复定位精度的影响，存在有时无法准确嵌入而影响生产效率或者因嵌入件位置偏差致使产品报废乃至预先嵌入零件不到位情况下合模而损坏模具的隐患；4.当模具从注塑机上拆下修理后，重新装上注塑机恢复正常生产前，同样还需要耗费很长的生产准备时间对机器人再次进行精确示教编程。

发明内容

针对当前技术中存在的诸多问题，本发明提出一种应用于机器人精确预先嵌入零件到注塑模具内场合的一种机器人有限柔性腕关节。

所述的机器人有限柔性腕关节，包括与机器人腕部法兰连接的小法兰，其特征在于所述的小法兰上安装芯套，芯套外安装关节轴承，关节轴承外安装十字壳，十字壳上开有四组滚珠导轨槽，大法兰上开有四组成十字分布导轨槽，大法兰上四组十字分布导轨槽与十字壳上四组滚珠导轨槽之间均布十字滑块I和十字滑块II各两组，十字滑块I和十字滑块II上开有空间十字交叉的导轨槽，十字滑块I上部导轨槽与十字壳导轨槽之间埋入滚珠I和滚珠II，十字滑块II上部导轨槽与十字壳导轨槽之间埋入滚珠III和滚珠IV，十字滑块I和十字滑块II下部导轨槽与大法兰导轨槽之间埋入滚珠V和滚珠VI，十字滑块I和十字滑块II各端面外侧统一从内到外依次安装内挡片、密封垫、外挡片和压板，十字滑块I下部外侧与弹簧座之间装有压簧I，十字滑块II下部外侧与弹簧座之间装有压簧II，十字滑块I和十字滑块II上部左外侧与弹簧片I之间装有压簧III，十字滑块I和十字滑块II上部右外侧与弹簧片II之间装有压簧IV，弹簧座固定于大法兰外侧，弹簧片I和弹簧片II固定于十字壳外侧，小法兰与十字壳之间通过支柱I和支柱II安装拉簧I，小法兰与十字壳之间通过支柱III和支柱IV安装拉簧II。

所述的机器人有限柔性腕关节，其特征在于所述的芯套与十字壳之间安装有关节轴承获得三自由度转角柔性功能。

所述的机器人有限柔性腕关节，其特征在于所述的十字壳导轨槽与大法兰导轨槽之间安装有十字滑块I和十字滑块II，并在配对导轨槽内埋入滚珠I、滚珠II和滚珠III、滚珠IV来获得二自由度位移柔性功能。

所述的机器人有限柔性腕关节，其特征在于所述的小法兰与十字壳之间通过四组均布的支柱I和支柱II安装拉簧I，通过四组均布的支柱III和支柱IV安装拉簧II，四组正向预拉均布的拉簧I和四组反向预拉均布的拉簧II其所提供的预拉力相对于关节轴承球面回转中心的力矩相互平衡，保持三自由度转角原点初始状态。

所述的机器人有限柔性腕关节，其特征在于所述的四组均布十字滑块I下部外侧与弹簧座I之间均装有压簧I，十字滑块II下部外侧与弹簧座II之间均装有压簧II，两组均布的压簧I和压簧II处于预压力两两相互平衡状态，四组均布十字滑块I上部左外侧与弹簧片I之间装有压簧III，十字滑块I上部右外侧与弹簧片II之间装有压簧IV，压簧III和压簧IV处于预压力相互平衡状态，两组预压力平衡的压簧I和压簧II，四组预压力平衡的压簧III和压簧IV，共同构建并保持二自由度位移原点初始状态。

所述的机器人有限柔性腕关节，其特征在于需要机器人有限柔性腕关节实现角度柔性时，十字壳围绕关节轴承转动相应角度，四组均布的拉簧I和拉簧II预拉长度和预拉力发生对应的变化，待柔性关节需要复位至角度原点时，在四组均布的拉簧I和拉簧II初始状态预拉力的平衡作用下，十字壳围绕关节轴承逆向转动相应角度复位至角度原点初始状态。