一种防止线缆扭转缠绕的旋转限位装置及其方法与流程

本发明涉及线缆旋转限位装置，尤其涉及一种防止线缆扭转缠绕的旋转限位装置及其方法。

背景技术：

1、工业机器人（如多关节型机器人、scara机器人、协作机器人等）在工作过程中，其关节（尤其是腕部、腰转等回转轴）需要进行大角度甚至多圈旋转运动。随着机器人末端执行器（焊枪、抓手、吸盘、涂胶头等）的复杂化，连接至末端的动力电缆、信号线、通信光纤、气管、液管（统称“线缆”）数量不断增加。这些线缆从机器人本体内部或外部引至末端，在关节旋转时，线缆会随动而产生扭转、缠绕、拉伸甚至疲劳断裂。轻则导致信号中断、动力缺失，重则造成线缆绝缘破损短路，引发安全事故。因此，在机器人关节设计中必须设置旋转限位装置，将关节的旋转角度限制在允许范围内（通常为±180°或±360°以内），并引导线缆有序运动，避免过度扭转和相互缠绕。

2、现有机械限位装置在实际应用的过程在仍存在以下显著不足，缺乏线缆扭转状态的实时监测与预警功能，同时对不同线缆数量的适应性差，扩展性不足，随着机器人末端功能的增加，线缆数量可能从几根增加到十几根，现有限位装置的过线孔或走线槽尺寸在设计阶段即已固定，后期无法增加线缆，否则需要重新设计加工，缺乏采用可叠加式或可更换式线缆夹持模块的限位结构，因此，本发明提出一种防止线缆扭转缠绕的旋转限位装置及其方法，用于解决上述问题。

技术实现思路

1、基于背景技术存在缺乏线缆扭转状态的实时监测与预警功能，同时对不同线缆数量的适应性差，扩展性不足，随着机器人末端功能的增加，线缆数量可能从几根增加到十几根，现有限位装置的过线孔或走线槽尺寸在设计阶段即已固定，后期无法增加线缆，否则需要重新设计加工，缺乏采用可叠加式或可更换式线缆夹持模块的限位结构的技术问题，本发明提出了一种防止线缆扭转缠绕的旋转限位装置及其方法。

2、本发明提出的一种防止线缆扭转缠绕的旋转限位装置，包括底座，所述底座的顶部固定安装有机器人，所述机器人的左侧固定安装有旋旋转台，旋旋转台的左侧固定安装有伸缩柱，机器人的左侧固定安装有对称设置的角度传感器，角度传感器的数量为两个，两个角度传感器均与旋转台相配合，所述伸缩柱的左侧固定安装有安装板；

3、所述伸缩柱的前侧固定安装有支撑机构，支撑机构与伸缩柱相配合，安装板的左侧分别设有对称设置的夹持机构和定位机构，夹持机构分别与安装板和定位机构相配合。

4、优选的，所述支撑机构包括：支撑板、两个支撑架、两个拉动杆、解锁架、两个拉伸弹簧和两个固定块；

5、支撑板与伸缩柱的输出轴固定连接，支撑架滑动连接在伸缩柱的前侧，支撑架与拉动杆转动连接，拉动杆与解锁架转动连接，解锁架滑动连接在伸缩柱上，解锁架与拉伸弹簧固定连接，拉伸弹簧与固定块固定连接，固定块与伸缩柱固定连接。

6、进一步的，支撑机构通过解锁架带动拉动杆使支撑架滑动，支撑架上的支撑块脱离支撑板上的支撑槽实现伸缩柱的解锁，就可自由的伸出伸缩柱的长度，拉伸弹簧使解锁架自动复位锁紧，实现了伸缩柱支撑状态的快速调节与可靠固定，避免了因伸缩柱晃动导致的线缆附加扭转。

7、优选的，所述夹持机构包括：夹具、软胶垫、转动杆和控制架；；

8、夹具滑动连接在安装板的左侧，夹具与软胶垫固定连接，转动杆与安装板转动连接，转动杆与夹具相配合，控制架与转动杆转动连接，控制架滑动连接在夹具上，控制架的前侧开设有斜向滑槽。

9、进一步的，夹持机构通过控制架带动转动杆沿夹具滑动，使得转动杆推动夹具在安装板上滑动，软胶垫随夹具移动夹紧或松开线缆，实现了对不同直径线缆的快速夹持与释放，兼顾了线缆输送的顺畅性与限位时的固定可靠性，防止了线缆在旋转过程中从夹持点滑脱。

10、优选的，所述定位机构包括：定位架、复位弹簧、固定块、滑动杆和圆块；

11、定位架滑动连接在控制架的左侧，定位架与复位弹簧固定连接，复位弹簧与固定块固定连接，固定块与控制架固定连接，滑动杆滑动连接在定位架的前侧，圆块固定安装在滑动杆的右端，圆块的外侧与斜向滑槽的内壁滑动连接。

12、进一步的，定位机构通过定位架在复位弹簧作用下卡入夹具的定位槽实现夹持位置锁定，滑动杆上的圆块沿控制架的斜向滑槽移动驱动定位架解锁，实现了夹具夹持宽度的快速调节与可靠固定，避免了因夹持松动导致的线缆轴向窜动或扭转应力集中。

13、优选的，所述支撑板的顶部和底部均开设有等间距排列的支撑槽，两个支撑架相互靠近的一侧均固定安装有支撑块，支撑块的外侧与支撑槽的内壁滑动接触。

14、进一步的，支撑板顶部和底部的等间距支撑槽与支撑架上的支撑块滑动接触，为伸缩柱的伸出长度提供了多个精确的锁定档位，使支撑机构能够根据机器人臂展进行量化调节并可靠固定，避免了因支撑长度不当导致的线缆垂坠或过度拉伸。

15、优选的，所述伸缩柱的前侧开设有对称设置的解锁滑槽，解锁架的后侧与两个解锁滑槽的内壁滑动俩娜姐。

16、进一步的，伸缩柱前侧对称开设的解锁滑槽与解锁架后侧滑动连接，为解锁架的升降运动提供了精确的直线导向，使操作者通过按压解锁架即可控制两侧支撑架的同步动作，简化了支撑调节的操作步骤，保证了解锁与锁定动作的顺畅性。

17、优选的，所述转动杆的左端固定安装有圆杆，夹具的前侧开设有水平滑槽，圆杆的外侧与水平滑槽的内壁滑动连接。

18、进一步的，转动杆左端的圆杆与夹具前侧的水平滑槽滑动连接，将转动杆的旋转运动转化为夹具的直线移动，实现了对线缆夹持力的精确控制，保证了夹持机构在旋转限位过程中的响应速度与定位精度。

19、优选的，所述夹具上固定安装有等间距排列的多个定位槽，定位架上固定安装有定位块，定位块的外侧与定位阿聪的内壁滑动接触。

20、进一步的，夹具上等间距排列的多个定位槽与定位架上的定位块滑动接触，为夹具的夹持位置提供了多个精确的锁定档位，使装置能够根据线缆外径进行量化调节并可靠固定，避免了因夹持力不当导致的线缆绝缘层损伤或夹持失效。

21、本发明还提出了一种防止线缆扭转缠绕的旋转限位装置的使用方法，包括以下步骤：

22、s1：首先调节安装板在机器人上的高度，只需要在伸缩柱的前侧推动解锁架；

23、s2：解锁架对伸缩柱的长度解锁，就可自由的调节安装板在机器人上的高度，调节完成后放开解锁架，解锁架在拉伸弹簧的作用下复位，对伸缩柱的长度进行定位；

24、s3：然后再推动滑动杆对控制架解锁，控制架就可通过转动杆来推动夹具移动，使得夹具可对机器人的线路和管路进行夹持；

25、s4：伸缩柱和安装板可在机器人上转动，方便机器人活动；

26、s5：角度传感器可监测伸缩柱、夹具和线路在机器人上转动的角度，方便机器人做出提前的调整。

27、本发明的有益效果是：

28、1、支撑机构通过解锁架带动拉动杆使支撑架滑动，支撑架上的支撑块脱离支撑板上的支撑槽实现伸缩柱的解锁，就可自由的伸出伸缩柱的长度，拉伸弹簧使解锁架自动复位锁紧，实现了伸缩柱支撑状态的快速调节与可靠固定，避免了因伸缩柱晃动导致的线缆附加扭转；

29、2、夹持机构通过控制架带动转动杆沿夹具滑动，使得转动杆推动夹具在安装板上滑动，软胶垫随夹具移动夹紧或松开线缆，实现了对不同直径线缆的快速夹持与释放，兼顾了线缆输送的顺畅性与限位时的固定可靠性，防止了线缆在旋转过程中从夹持点滑脱；

30、3、定位机构通过定位架在复位弹簧作用下卡入夹具的定位槽实现夹持位置锁定，滑动杆上的圆块沿控制架的斜向滑槽移动驱动定位架解锁，实现了夹具夹持宽度的快速调节与可靠固定，避免了因夹持松动导致的线缆轴向窜动或扭转应力集中；

31、本发明通过角度传感器实时监测旋转台的转动角度，有效防止线缆因过度扭转而缠绕损坏，伸缩柱可调节夹具在机器人上的高度，再通过夹具对线缆夹持，三个方向协同作用，解决了机器人作业中线缆随旋转台转动易发生缠绕打结的问题。