利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及机器人内置电缆的安装结构，尤其涉及利用弹簧和弹簧的弹力，将非确定性电缆配置状态转换成确定性配置状态的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构。本发明的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构是其特征在于，两个连杆接合进行相对运动，其内部装配一个以上的电缆；所述电缆被插入线圈形态的弹簧；所述弹簧的一端固定于所述连杆之一上形成的固定装置，另一侧固定于所述连杆中的另一个上形成的固定装置，所述弹簧是起始端和末端相互拧成既定的角度（扭转角）安装；所述两个连杆进行相对运动时，所述弹簧在保持被拧形态的同时所述扭转角出现变化或者长度因弹性而出现变化。
【专利说明】利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人内置电缆的安装结构，尤其涉及利用弹簧和弹簧弹力，将非确定性电缆配置状态转换成确定性配置状态的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构。
【背景技术】
[0002]一般工业机器人是在关节部位或者连杆部位旋转，或者向直线方向变长或变短地进行动作。
[0003]机器人的连杆是为实现旋转和直线方向的动作，在其内部安装各种配件，为反复实施所述动作，机器人内部还安装接入电源的电源线、用于实施编码器指令的编码线等。
[0004]尤其，在反复旋转或直线运动的过程中，多个电缆应耐受在机器人反复旋转动作时，因编码线和电源线互相被拧或被扭而发生的较大应力，随着这些应力反复发生，容易导致疲劳而发生断线的现象，而且电缆的外皮与机器人内壁摩擦而导致电缆被断线和损伤的问题。
[0005]图1是传统的机器人连杆部位内置的电缆被拧和被扭时的例示图。
[0006]为解决所述问题，大韩民国公开实用新型室1999-011202和大韩民国公开实用新型公报室1999-0030631号公开了一种电缆安装结构。
[0007]大韩民国公开实用新型室1999-011202号是使中空轴与驱动电机输出轴位于一轴线上，在中空轴周围较松弛地绕几回驱动电缆，用电缆固定装置固定安装在中空轴的前端上，使驱动电缆随着上部臂的旋转反复被卷绕和解开。
[0008]大韩民国公开实用新型公报室1999-0030631号公开了一种形成弹簧型编码线，在编码线内部装配电源线，以防止电缆因被拧和摩擦而受损伤和断线的结构。
[0009]但，大韩民国公开实用新型室1999-011202号以及大韩民国公开实用新型公报室1999-0030631号如图1的示，若内部装配多条电缆，则难以解决所述问题。
[0010]大韩民国公开实用新型室1999-011202号是仍然没有解决上述问题中中空轴和驱动电缆之间的摩擦问题，因反复动作容易使被卷绕电缆的弹性被解除而造成被拧和被扭的现象。大韩民国公开实用新型室1999-011202号也是因多关节机器人关节部位的反复旋转动作，电源线如图1所示，也容易发生被拧和被扭的现象，也无法满足电缆随着关节的活动向纵向运动的需求。
[0011]【先有技术文献】
[0012]【专利文献】
[0013](专利文献I)大韩民国公开实用新型室1999-011202号
[0014](专利文献I)大韩民国公开实用新型室1999-0030631号
【发明内容】
[0015] 【技术问题】
[0016]本发明要解决的技术问题在于，根据内置电缆随着机器人的运行不知形成什么样的形状的不确定因素，提供一种可以将此转换成确定性配置状态，并在机器人工作时消除电缆被拧成不可预测的形态或被扭的现象的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构。
[0017]而且提供一种预先防止在不可预测的电缆相互被压的状态下，因机器人反复动作，内置电缆在特定区段过度受压而受被损伤和断线的状况，以维护内置电缆稳定运行的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构。
[0018]【技术方案】
[0019]为解决所述问题，本发明的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构是，其特征在于，两个连杆接合进行相对运动，其内部装配一个以上的电缆；所述电缆被插入线圈形态的弹簧；所述弹簧的一端固定于所述连杆之一上形成的固定装置，另一侧固定于所述连杆中的另一个上形成的固定装置，所述弹簧是起始端和末端相互拧成既定的角度(扭转角)安装；所述两个连杆进行相对运动时，所述弹簧在保持被拧形态的同时所述扭转角出现变化或者长度因弹性而出现变化。
[0020]其中，所述两个连杆中另一个连杆以一个连杆为准进行旋转运动而适用于需要两个连杆相对运动的机器人。
[0021]其中，所述连杆中的另一个上形成接头，所述接头上形成电缆卷轴，所述弹簧固定于所述电缆卷轴；随着所述接头和电缆卷轴的旋转，所述弹簧沿着所述电缆卷轴的圆周方向被卷或解开而适用于电缆可向纵向变化的机器人。
[0022]其中，优选地，所述弹簧在开始固定时，向所述电缆需变短的方向进行相对运动时，调节所述弹簧的扭转角，使所述弹簧恢复到开始固定时的状态。 [0023]其中，适用于所述两个连杆中另一个连杆以一个连杆为准进行旋转运动；所述连杆中另一个连杆上形成接头，所述接头上形成电缆卷轴，所述弹簧固定于所述电缆卷轴；随着所述旋转运动保持被扭的形态的同时所述扭转角变化或者长度因弹性出现变化，同时所述弹簧随着所述接头旋的转向所述电缆卷轴的圆周方向被卷或解开的机器人。
[0024]【有益效果】
[0025]根据上述的本发明结构，可以将内置电缆随着机器人运行发生的非确定性配置转换成确定性配置，从而消除机器人工作时电缆相互被拧或被扭的现象。
[0026]而且预防在电缆不可预测地被压的状态下机器人反复工作而导致内置电缆在特定区段过度受压而受损伤和断线的现象。
[0027]此外还可以保护弹簧内部插入的电缆，固定住弹簧且非电缆而缓解在电缆的固定部分电缆受到的压力。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是传统的机器人内置电缆被拧和被扭现象的示意图。
[0029]图2至图4是利用本发明的机器人内置电缆安装结构中，配置于旋转接头的例示图。
[0030]图5至图7是本发明的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构中，电缆随着接头的活动需进行纵向运动的例示图。
[0031]【符号说明】
[0032]21,31:基准连杆22:旋转连杆[0033]23，33:弹簧 24a, 24b, 34a, 34b:固定装置
[0034]32:相对连杆35:电缆卷轴
[0035]36:接头
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图，对本发明的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构与所具作用和效果进行说明。
[0037]本发明是根据随着机器人的反复动作导致机器人连杆部位上内置的电缆不知形成什么样形状的不确定因素，为解决所述非确定性配置会导致机器人工作时电缆相互被拧和被扭及电缆相互被压的现象，且电缆的特定区段过度受压而造成电缆受损和断线的现象，提出利用弹簧弹性使电缆随着机器人的动作强制形成适宜形状，使电缆转变成可预测的确定性配置状态的技术方案，故适用于机器人旋转区段连杆以及直线移动区段的所有连杆区域。
[0038]下面根据配置于旋转接头的情况和因接头活动电缆需要纵向运动的情况，结合普通实施例，对本发明的详细进地描述。
[0039]图2至图4是本发明的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构中配置于旋转接头的例示图。
[0040]根据图2，本发明的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构是相对运动的基准连杆(21)和旋转连杆(22)通过旋转轴(无图示)相互连接，在其内部装配弹簧(23)，弹簧
(23)的内部插入电缆(无图示)。
[0041]在这里，为清晰地显示图面而图中未图示电缆。实际是在弹簧(23)内部插入各种电缆。电缆包括但不限于供电电缆、编码线、用于测量和检测的信号电缆、传递控制指令的控制电缆等，根据机器人的运行和机制其数量会有变动或增加。
[0042]旋转连杆(22 )是具有以基准连杆(21)为准通过旋转轴向箭头(R)方向反复往返旋转运动的机器人的相对运动连杆结构。
[0043]弹簧(23)采用用螺旋线拧的线圈形态，其内部插入电缆，两端固定地安装在基准连杆(21)和旋转连杆(22)上分别形成的固定装置(24c，24b)上。
[0044]弹簧(23)是在两端被固定的状态下在两端之间具有流动民性。
[0045]弹簧(23)的配置形态是本发明中非常重要的因素。
[0046]弹簧(23)的固定是形成扭转角的同时加以固定住，如图2所示，从弹簧(23)的一端向另一端沿箭头(Tw)方向扭转而被配置固定。同样，弹簧(23)内部插入的电缆也是与弹簧(23 )的被拧配置相同地被扭转的状态下被配置。
[0047]相对运动的双连杆即基准连杆(21)和旋转连杆(22)中，如果接头旋转角度同一，则螺旋形状也相同，因此可以预测弹簧(23)活动的形状。
[0048]弹簧(23)是根据旋转连杆(22)的旋转角度，其形状按螺旋形状旋转同时接触到基准连杆(21)和旋转连杆(22)的内壁，使其扭转角出现变化而螺旋模式始终保持一致。
[0049]根据图2至图4，图2表示基准连杆(21)和旋转连杆(22)的初始位置，图3表示旋转连杆(22)旋转90度左右的位置，图4表示旋转连杆(22)旋转180度的位置。然后反向旋转，在图2和图4的旋转连杆(22)位置上反复进行往返旋转运动。[0050]首先在图2中，当前位置是旋转连杆(22)的初始位置，弹簧(23)是两端被固定的状态下被拧成既定的扭转角配置。此时扭转角是从两端被固定的位置来看约形成90度左右。
[0051]随之，图2中在图3状态下旋转连杆(22)旋转90度左右，则弹簧(23)从弹性被拧程度出现变化而以两端被固定的位置为准保持约180度的扭转角。
[0052]图3中在图4状态下旋转连杆(22)旋转90度左右，则弹簧(23)是因弹性被拧程度出现变化而以两端固定的位置为准约保持270度的扭转角。
[0053]弹簧(23)是如图2至图4所示，扭转角在90度至270度之间反复的同时螺旋形状始终保持一致的确定性配置状态。
[0054]弹簧(23)的扭转角只不过是例示，根据机器人的旋转运动范围弹簧的弹性强度等，完全可以进行不同的设置。重要的是最初安装时应在保持既定的扭转角的状态下进行安装。
[0055]就是说，利用弹簧(23)的弹性，根据机器人运行形状，预测弹簧(23)的确定性配置形态，内部插入的电缆也随着弹簧(23)的扭转角形状保持适形态适宜的配置形状。
[0056]图5至图7是本发明的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构上，电缆随着接头的活动需要进行纵向运动的例示图。
[0057]首先，根据图5，本发明的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构是相对运动的基准连杆(31)与相对连杆(32 )相互连接，其内部装配弹簧(33 )，弹簧(33 )的内部插入电缆(无图示)。
[0058]以基准连杆(31)为准相对连杆(32)上形成电缆被卷的电缆卷轴(35)，电缆卷轴
(35)连接于关节(36)。电缆卷轴(35)随接头(36)的旋转联动旋转，包括电缆的弹簧(33)是向箭头(W)方向被电缆卷轴(35)卷上或被解开。并具备电缆沿纵向变长或变短的结构。
[0059]弹簧(33)是采取被拧成螺旋的线圈形态，其内部插入电缆，一端固定于基准连杆
(31)的固定装置(34a)，另一端固定安装于相对连杆(32)上形成的电缆卷轴(35)上端形成的固定装置(无图示)。
[0060]弹簧(33)在两端被固定的状态下两端之间因弹性而具有流动性。
[0061]弹簧(33)的固定是形成扭转角的同时加以固定，从弹簧(33)的一端向另一端向箭头(Tw)方向扭转而被配置固定。同样，插入弹簧(33)内部的电缆也是与弹簧(33)被拧配置一致地被扭转的状态下配置。
[0062]弹簧(33)是随着相对连杆(32)上形成的接头(36)以及电缆卷轴(35)的旋转，向箭头(W)方向出现可变长度变化，其形状是在保持起初固定时扭转形态的状态下，其长度在弹性作用下出现变化。
[0063]基准连杆(31)和相对连杆(32)向电缆需变长的方向相对运动时，在预先设置的螺旋结构上多余的电缆被拉住。
[0064]基准连杆(31)和相对连杆(32)向电缆需变短的方向做相对运动时，螺旋结构在弹簧(33)的弹性恢复力的作用下被复原。
[0065]向电缆需变长变短的方向做相对运动时，应调整在弹簧(33)开始被固定时的弹簧
(33)的扭转角，设置成向电缆需变长的方向做相对运动时可恢复螺旋结构。
[0066]根据图5至图7，图5表示基准连杆(31)和相对连杆(32)的初始位置，图6是表示相对连杆(32)的接头(36)和电缆卷轴(35)向箭头方向(Wl)旋转360度时的位置，图7是表示相对连杆(32 )接头(36 )和电缆卷轴(35 )向箭头方向(W2 )旋转360度时的位置。
[0067]首先图5中，当前位置是相对连杆(32)的初始位置，弹簧(33)是两端被固定的状态下被拧成既定的扭转角而被配置。
[0068]随之，图5中在图6的状态下电缆卷轴(35)向箭头方向(Wl)旋转，则弹簧(33)因弹力而变长，扭转形态则保持一致。
[0069]然后，从图6的状态恢复成图5状态(电缆变短)，然后重新在图7的状态下电缆卷轴(35)向箭头方向(W2)旋转，则弹簧(33)因弹力而变长，扭转形态则保持一致。
[0070]本发明的优选实施例中说明的旋转连接时和因连接而电缆的长度可变运动中，只对旋转连接和因连接而电缆可变情况进行了说明，但也可以把两个结构结合起来同时应用。
[0071]如上所述，本发明的机器人内置型电缆的安装结构是利用弹簧的弹力，将非确定性电缆配置状态转变成可预测的确定性配置状态，可以通过弹簧保护电缆，弹簧被固定于固定部位而与电缆被固定的状态进行比较，可以缓解电缆的压力，尤其是实现成本低。
[0072]以上实施例和附图仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所述的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例所述技术方案的范围。本发明的保护范围应根据下述的权利要求范围进行解释，而且在其同等范围内的所有技术方案应都属于本发明的权利要求范围。
【权利要求】
1.一种利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构，其特征在于， 两个连杆接合进行相对运动，其内部装配一个以上的电缆； 所述电缆被插入线圈形态的弹簧； 所述弹簧的一端固定于在所述连杆之一上形成的固定装置，另一侧固定于所述连杆中的另一个上形成的固定装置，所述弹簧是起始端和末端相互拧成既定的角度(扭转角)安装； 所述两个连杆进行相对运动时，所述弹簧在保持被拧形态的同时所述扭转角出现变化或者长度因弹性而出现变化。
2.根据权利要求1所述的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构，其特征在于， 所述两个连杆中另一个连杆以一个连杆为准进行旋转运动。
3.根据权利要求1所述的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构，其特征在于， 所述连杆中的另一个上形成接头，所述接头上形成电缆卷轴，所述弹簧固定于所述电缆卷轴； 随着所述接头和电缆卷轴的旋转，所述弹簧沿着所述电缆卷轴的圆周方向被卷或解开。
4.根据权利要求3所述的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构，其特征在于， 所述弹簧在开始固定时，向所述电缆需变短的方向进行相对运动时，调节所述弹簧的扭转角，使所述弹簧恢复到开始固定时的状态。
5.根据权利要求1所述的利用弹簧弹性的机器人内置电缆安装结构，其特征在于， 所述两个连杆中另一个连杆以一个连杆为准进行旋转运动； 所述连杆中另一个连杆上形成接头，所述接头上形成电缆卷轴，所述弹簧固定于所述电缆卷轴； 根据所述旋转运动保持被扭的形态的同时所述扭转角变化或者长度因弹性出现变化，同时所述弹簧通过所述接头的旋转向所述电缆卷轴的圆周方向被卷或解开。
【文档编号】B25J17/00GK104002312SQ201310282211
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2013年2月21日
【发明者】申雨撤, 朴相贤, 郑义引 申请人:罗普伺达机器人有限公司