一种限位组件及机器人的制作方法

本实用新型涉及到限位装置技术领域，尤其涉及到一种限位组件及机器人。

背景技术：

机械限位技术是保证机器人在发生意外情况时的安全保障技术，可以保护机器人本身不受更大的损坏，确保机器人在排除意外情况后还能正常工作，同时还可以在一定程度上保障操作人员不受更大的损伤。所以工业机器人的大部分关节都会有机械限位装置的设计，特别是那些需要在关节中穿电缆的结构。

目前机械限位主要有以下方式：

第一，单独挡块方式，两个挡块，第一挡块固定不动，第二挡块固定于旋转体上，当旋转体朝一方向旋转时，带动第二挡块同向旋转，旋转到第一挡块处并与其一侧碰撞形成此方向的限位；当旋转体朝另一个方向旋转时，带动第二挡块同向旋转，旋转到第一挡块处与其另一侧碰撞形成此方向的限位，由于第一挡块为实体有一定的厚度，所以两方向限位构成的角度是小于360°的。此方式结构简单，限位可靠，成本低，但限位角度小。

第二，摇臂挡块方式，如图1所示，基座1上设有两个限位块4，两个限位块4成对称布置，限位块4中间有一个摆动挡块6可以绕基座1上的轴5做小范围摆动；旋转体2转动时，带动凸台3同步转动，推动摆动挡块6至一个限位块4一侧；旋转体2反向转动时，凸台3推动摆动挡块6至另一个限位块4一侧；该方式旋转体2的工作行程可以达到大于等于360°。此方式结构也比较简单，成本低，限位角度已经可以超过一周，对于限位要求最小360°的情况已经可以满足，但对于更大角度600°甚至更大的角度要求就无法适用了。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种限位组件及机器人，用以提高限位的角度范围。

本实用新型提供了一种限位组件，该限位组件包括：底座，所述底座内设置有中空腔体；以及设置在所述中空腔体并与所述底座转动连接的旋转体；还包括限位结构；所述限位结构包括：

分别与所述旋转体的侧壁固定连接的第一挡块及第二挡块，其中，所述第一挡块及所述第二挡块沿所述旋转体的轴向方向重叠或相错；

设置在所述中空腔体侧壁上的容纳槽；位于所述容纳槽内且与所述底座转动连接的摆动挡块；所述摆动挡块上设置有用于阻挡所述第一挡块的第一凸起，以及用于阻挡所述第二挡块的第二凸起；其中；

沿所述旋转体的轴线方向，所述第一挡块与所述第二凸起相对的两个面分列在第一设定平面的两侧；所述第二挡块与所述第一凸起相对的两个面分列在第二设定平面的两侧；其中，所述第一设定平面及所述第二设定平面为垂直于所述旋转体的轴线的两个平行平面；

所述第一凸起及所述第二凸起的夹角为设定夹角；且在所述第一凸起及第二凸起中其中的一个凸起与该凸起对应的挡块抵压接触时，另一凸起位于所述容纳槽内且与所述容纳槽的侧壁抵压接触，且所述另一个凸起距离所述旋转体的侧壁的最小距离大于该凸起对应的挡块的端部到所述旋转体的侧壁的垂直距离。

在上述技术方案中，通过设置的不同的挡块与凸起的配合，调整了转动角度的限定，增大了限位组件能够限定的角度，进而增大了限位组件的适用范围。

在具体设置时，所述第一挡块可相对所述第二挡块移动并可锁定在设定位置。通过调整两个挡块的相对位置关系，来改善限位组件调整的角度，更进一步的增大了适用范围。

在具体设置时，沿所述旋转体的轴线方向，所述旋转体的侧壁上环绕设置有两排卡槽；所述第一挡块卡装在其中一排卡槽中的一个卡槽内；所述第二挡块卡装在另一排卡槽中的一个卡槽内。通过设置的卡槽与挡块的卡合调整两个挡块之间的间距，增大了限位组件的适用范围。

在具体设置时，沿所述旋转体的轴线方向，所述旋转体的侧壁上环绕设置有两排螺纹孔，所述第一挡块与其中一排螺纹孔中的一个螺纹孔螺纹连接；所述第二挡块与另一排螺纹孔中的一个螺纹孔螺纹连接。通过螺纹孔与挡块之间螺纹连接来改变挡块之间的间距，增大了限位组件的适用范围。

在具体设置时，所述旋转体包括第一本体及第二本体，所述第一本体与所述第二本体转动连接并可锁定在设定位置；其中，第一挡块与所述第一本体固定连接，所述第二挡块与所述第二本体固定连接。通过设置的两个本体之间的相对转动及锁定，调整两个挡块之间的间隔，从而提高限位组件的适用性。

在具体设置时，所述第一本体上绕所述旋转体的轴线设置有多个盲孔，所述第二本体上设置有与每个盲孔对应的螺纹孔；还包括穿设在所述多个盲孔中的至少两个盲孔内的螺纹连接件，且每个螺纹连接件与该螺纹连接件穿设的盲孔对应的螺纹孔螺纹连接。通过设置的螺纹连接件锁定第一本体及第二本体，提高第一本体及第二本体之间的稳定性。

在具体设置时，还包括与所述第一凸起及所述第二凸起一一对应的弹性锁定件；其中，每个弹性锁定件包括：

设置在所述容纳槽底壁的卡槽，设置在所述摆动挡块上的盲孔，穿设在所述盲孔内并与所述卡槽卡装配合的滚珠，以及设置在所述盲孔内且两端分别抵压在所述盲孔的底壁及所述滚珠的压缩弹簧；或，

设置在所述摆动挡块上的卡槽，设置在所述容纳槽底壁上的盲孔，穿设在所述盲孔内并与所述卡槽卡装配合的滚珠，以及设置在所述盲孔内且两端分别抵压在所述盲孔的底壁及所述滚珠的压缩弹簧。通过滚珠与卡槽的配合实现对凸起的暂定位。

在具体设置时，所述第一设定平面及所述第二设定平面均为所述旋转体在厚度方向的中心面。

在具体设置时，所述容纳槽中与所述旋转体相对的侧壁为倒置的V形，且所述倒置的V形的侧壁包括第一倾斜面以及第二倾斜面，其中，所述第一倾斜面用于抵压所述第一凸起，所述第二倾斜面用于抵压所述第二凸起。

此外，还提供了一种机器人，该机器人包括第一转动件，以及与所述第一转动件转动连接的第二转动件，还包括上述任一项所述的限位组件；其中，

所述第一转动件与所述限位组件的所述底座固定连接，所述第二转动件与所述限位组件的所述旋转体固定连接。

在上述技术方案中，通过设置的不同的挡块与凸起的配合，调整了转动角度的限定，增大了限位组件能够限定的角度，进而增大了限位组件的适用范围。

附图说明

图1为现有技术中的限位组件的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的限位组件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的旋转体的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的摆动挡块的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的旋转体与摆动挡块的配合示意图；

图6为本实用新型实施例提供的摆动挡块的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的底座的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的弹性锁定件的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的容纳槽的结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的容纳槽与凸起配合示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

首先参考图2，图2示出了本申请实施例提供的限位组件的结构示意图，由图2可以看出，本申请实施例提供的限位组件包括两大部分：底座10以及旋转体20，在设置时，底座10设置有一个中空的腔体，该中空腔体一端开口，旋转体20设置在该中空腔体内并与底座10形成嵌套的方式。此外，该旋转体20与底座10之间转动连接，从而使得旋转体20与底座10可以相对转动。在具体实现转动时，中空腔体内设置了一个转轴，该旋转体20套在该转轴上并通过转轴与底座10转动连接。在使用限位组件时，旋转体20与底座10分别与两个外部部件连接，以机器人为例，该旋转体20与底座10分别与第一转动件及第二转动件连接，其中，第一转动件及第二转动件可以为机器人基座、机械臂等需要相对转动的部件。在进行限位时，通过限定底座10与旋转体20之间的转动范围来实现对第一转动件及第二转动件的转动范围进行限定。

在具体设置中空腔体及旋转体20时，可以选择不同的形状，如图2中所示，该中空腔体为一个圆筒形的腔体，对应的旋转体20为一个圆柱体形，当然图2示出的中空腔体及旋转体20仅仅为一个具体的示例，该中空腔体及旋转体20还可以采用其他的形状，只需能够相对旋转即可。

在本申请具体实现底座10与旋转体20之间的转动角度的限定时，是通过由挡块与凸起组成的限位结构来实现的。对于该限位结构，其包括分别与旋转体20的侧壁固定连接的第一挡块30及第二挡块40，并且在设置两个挡块时，第一挡块30及第二挡块40沿旋转体20的轴向方向重叠或相错；在具体设置凸起时，在空腔体侧壁设置了容纳槽70，在容纳槽70内转动设置了一个摆动挡块80，并且在该摆动挡块80上设置有用于阻挡第一挡块30的第一凸起50，以及用于阻挡第二挡块40的第二凸起60，在实现阻挡时，通过第一凸起50阻挡第一挡块30，并通过第二凸起60阻挡第二挡块40。

一并参考图3及图4，其中，图3及图4分别示出了两个挡块及两个凸起的设置方式。在具体设置第一挡块30及第二挡块40时，如图3中所示，第一挡块30及第二挡块40沿旋转体20的轴线方向设置，并且第一挡块30及第二挡块40均位于中空腔体内。如图3中所示，位于上方的挡块为第一挡块30，位于下方的挡块为第二挡块40，在沿旋转体20的周向方向上，第一挡块30与第二挡块40相错，即在设置时第一挡块30与第二挡块40之间的夹角可以为0～360°的任意角度，如90°、180°、270°等不同的角度，其中，夹角指的是第一挡块30的中心线与第二挡块40的中心线的夹角，如图3中的α。当然，还可以采用第一挡块30与第二挡块40沿旋转体20的轴线方向重叠的方式，此时，第一挡块30与第二挡块40之间的夹角为0°。

如图4中所示，第一凸起50及第二凸起60设置在摆动挡块80上，该摆动挡块80与底座10转动连接，具体实现转动连接时，也是通过转轴来实现的。在设置第一凸起50及第二凸起60时，第一凸起50及第二凸起60的设置方式与第一挡块30及第二挡块40的设置方式相近似，也是采用第一凸起50与第二凸起60在摆动挡块80的轴线方向上排列，且位于上方的为第一凸起50，位于下方的为第二凸起60。此外，在沿摆动挡块80的周向上，第一凸起50与第二凸起60相错，即第一凸起50与第二凸起60的夹角为大于60°且小于120°的设定夹角，该夹角也为第一凸起50的中心线与第二凸起60的中心线的夹角。在具体设置时，可以采用夹角为90°。

此外，如图5所示，在设置第一挡块30与第一凸起50、第二挡块40与第二凸起60时，需要满足沿旋转体20的轴线方向，第一挡块30与第二凸起60相对的两个面(分别为第一挡块30的底面，以及第二凸起60的顶面)分列在第一设定平面a的两侧；第二挡块40与第一凸起50相对的两个面(分别为第二挡块40的顶面，以及第一凸起50的底面)分列在第二设定平面b的两侧；其中，第一设定平面a及第二设定平面b为垂直于旋转体20的轴线的两个平行平面，在具体设置时，第一设定平面a及第二设定平面b可以均为旋转体20在厚度方向的中心面。即在设定时，保证第一挡块30与第二凸起60之间没有干涉，同时，第二挡块40与第一凸起50之间没有干涉。为了实现上述方式，在轴线方向上，第一挡块30的下表面高于第二凸起60的上表面，同时，第二挡块40的上表面低于第一凸起50的下表面，以保证两者之间不会出现干涉。在保证上述关系时，在设置第一挡块30及第二挡块40时，可以采用第一挡块30的下表面的高度低于第二挡块40的上表面，当然也可以采用第一挡块30的下表面的高度高于第二挡块40的上表面的高度。同样的，第一凸起50的下表面可以低于第二凸起60的上表面，也可以第一凸起50的下表面高于第二凸起60的上表面等不同的形式。

在实现阻挡时，还需要容纳槽70的侧壁来限定。并且在设定时，在第一凸起50及第二凸起60中其中的一个凸起与该凸起对应的挡块抵压接触时，另一凸起位于容纳槽70内且与容纳槽70的侧壁抵压接触，且另一个凸起距离旋转体20的侧壁的最小距离大于该凸起对应的挡块的端部到旋转体20的侧壁的垂直距离。为了方便描述以第一挡块30先与第一凸起50接触为例。如图2中所示，在初始状态，第一凸起50及第二凸起60均外露在容纳槽70外，并且延伸到中空腔体内。逆时针转动旋转体20，首先第二挡块40与第二凸起60的接触，带动摆动挡块80顺时针转动，第二凸起60往容纳槽70内转动直至第二凸起60不再阻挡第二挡块40，之后第一挡块30与第一凸起50接触带动摆动挡块80顺时针转动，此时，第二凸起60转动到容纳槽70内，并当第一挡块30转动到设定位置时，第二凸起60转动到抵压在容纳槽70侧壁上，此时，第二凸起60整个回缩到容纳槽70内，并且由于第二凸起60的支撑，使得第一凸起50无法转动，第一凸起50限定第一挡块30继续转动，旋转体20被限位。在旋转体20顺时针转动时，第一挡块30与第一凸起50接触，并带动第一凸起50逆时针转动。在第一凸起50转动到一定位置时，第一凸起50不能阻挡第一挡块30继续转动，此时，第二凸起60被带出容纳槽70并延伸到中空腔体内。旋转体20继续转动时，第二挡块40转动到第二凸起60的位置并与第二凸起60抵压接触，并且带动第二凸起60沿逆时针转动，此时，第一凸起50被带动并抵压到容纳槽70的侧壁时，由于第一凸起50的支撑，第二凸起60无法再次转动，第二挡块40被第二凸起60限定，旋转体20无法顺时针转动。当然，图2仅仅列举了一种具体的情况，在转动旋转体20时，还可能出现开始转动前，第二凸起60在容纳槽70内或者第二凸起60有部分在容纳槽70内，部分延伸到容纳槽70外的中空腔体内的两种情况。但是无论出现哪种情况均可以参考上述中的挡块与凸起的配合情况。

通过上述描述可以看出，通过第一挡块30及第二挡块40的错位设置，并且第一凸起50与第二凸起60的错位设置，并且在旋转时，分别通过第一挡块30与第一凸起50限定，第二挡块40与第二凸起60限定，从而使得限位组件的旋转角度比较大，给限位组件进行限位提供了更多的选择。

在图2所示的结构中，容纳槽为一个长方体的槽。在本实用新型实施例提供的限位组件中，该容纳槽的形状不仅限于长方体形，还可以采用其他的形状，如图9及图10所示的结构中。该容纳槽中与旋转体相对的侧壁为倒置的V形，且倒置的V形的侧壁包括第一倾斜面71以及第二倾斜面72，其中，第一倾斜面71用于抵压第一凸起50，第二倾斜面72用于抵压第二凸起60。参考图9所示，该容纳槽70上与旋转体20相对的侧壁具有两个倾斜面，分别为第一倾斜面71以及第二倾斜面72，且在具体倾斜时，使得容纳槽内形成一个凹陷区域用于容纳凸起。在具体使用时，如图10中所示，在摆动挡块80转动到一定角度时，第一凸起50抵压在了第一倾斜面71上。同样的，在摆动挡块80转动到另一角度时，第二凸起60可以抵压到第二倾斜面72上。对比图2及图10可以看出，在采用第一倾斜面71及第二倾斜面72时，增大了摆动挡块的转动角度，进而增大了旋转体在限位时的角度。从而增大了旋转体的转动范围。由图9可以看出，第一倾斜面71及第二倾斜面72采用对称的方式设置，且对称的轴线穿过旋转体20及摆动挡块80的轴线。对于第一倾斜面71及第二倾斜面72相对于其对称的轴线的倾斜角度，可以根据实际的需要进行设定。

在具体实现限位时，通过上述描述可以看出，第一挡块30与第二挡块40之间的设置夹角影响到限位组件限定的转动角度。因此，为了提高限位组件的适用性。在设置第一挡块30及第二挡块40时，第一挡块30可相对第二挡块40移动并可锁定在不同的设定位置。通过调整两个挡块的相对位置关系，来改善限位组件调整的角度，更进一步的增大了适用范围。

在具体实现第一挡块30可相对第二挡块40移动并可锁定在不同的设定位置时，可以通过不同的方案来实现。下面列举不同的方式对其进行说明。

首先一种方式为：沿旋转体20的轴线方向，旋转体20的侧壁上环绕设置有两排卡槽；即在旋转体20的侧壁上设置两排卡槽，并且两排卡槽排列方向为旋转体20的轴线方向，对于每排卡槽来说，均具有多个卡槽并环绕旋转体20周向设置。此外，设置两排卡槽时，两排卡槽中的卡槽设置的位置相错，在具体设置第一挡块30及第二挡块40时，第一挡块30卡装在其中一排卡槽中的一个卡槽内；第二挡块40卡装在另一排卡槽中的一个卡槽内。从而通过设置的卡槽与挡块的卡合调整两个挡块之间的夹角。当然，在本实用新型实施例中，还可以采用第一挡块30与第二挡块40沿旋转体20的轴线方向重叠，此时，两排卡槽可以上下对齐。

除了上述的卡合方式外，还可以采用螺纹连接的方式。此时，沿旋转体20的轴线方向，旋转体20的侧壁上环绕设置有两排螺纹孔，在具体设置螺纹孔时，螺纹孔的设置方式可以参考上述卡槽的设置方式，两者的设置方式可以相同或者近似，第一挡块30与其中一排螺纹孔中的一个螺纹孔螺纹连接；第二挡块40与另一排螺纹孔中的一个螺纹孔螺纹连接。通过上述描述可以看出，在采用螺纹孔时，仅仅是第一挡块30与第二挡块40与旋转体20的连接方式与上述的卡合的方式不同，螺纹孔与卡槽的设置方式相近似。

除了上述两种方式外，还可以采用另外的一种方式，在本方式中，第一挡块30与第二挡块40采用固定连接的方式，而能够调整的为旋转体20。此时，旋转体20包括第一本体及第二本体，第一本体与第二本体转动连接并可锁定在设定位置；其中，第一挡块30与第一本体固定连接，第二挡块40与第二本体固定连接，在设置时，第一挡块30与第一本体为一体结构，第二挡块40与第二本体为一体结构，从而通过设置的两个本体之间的相对转动及锁定，调整两个挡块之间的夹角，从而提高限位组件的适用性。在具体实现第一本体与第二本体相对转动并可锁定在设定位置时，第一本体上绕旋转体20的轴线设置有多个盲孔，第二本体上设置有与每个盲孔对应的螺纹孔；还包括穿设在多个盲孔中的至少两个盲孔内的螺纹连接件，且每个螺纹连接件与该螺纹连接件穿设的盲孔对应的螺纹孔螺纹连接。通过设置的螺纹连接件锁定第一本体及第二本体，在需要调整时，松开螺纹连接件，之后转动第一本体及第二本体，调整第一挡块30与第二挡块40的夹角，之后通过螺纹连接件将第一本体与第二本体锁紧，从而调整第一挡块30与第二挡块40之间的夹角。上述的螺纹连接件可以为螺栓或者螺钉等常见的螺纹连接件。当然，第一本体与第二本体相对锁定的方式除了上述的方案外，还可以采用其他的方式，如第一本体与第二本体相对的两个面上，一个设置有一圈卡槽，另一个设置有一圈凸起，并且第一本体与第二本体可以通过设置在转轴上的锁紧螺栓进行锁紧，当需要调整时，松开锁紧螺栓，第一本体与第二本体可以在轴向上相对滑动，当调整到位时，使得凸起与凹槽配合，并且旋紧锁紧螺栓。在采用该方式时，转轴与旋转体20之在锁紧螺栓锁紧时相对固定，此时，转轴与底座10之间是相对转动的。

通过上述描述可以看出，可以通过不同的方式来实现调整第一挡块30及第二挡块40的相对位置关系，以改善限位组件限定转动角度，进而提高限位组件的适用性。

此外，在设置时，该限位组件还包括与第一凸起50及第二凸起60一一对应的弹性锁定件90；如图6、图7及图8所示，每个弹性锁定件90包括：设置在容纳槽70底壁的卡槽92，设置在摆动挡块80上的盲孔93，穿设在盲孔93内并与卡槽92卡装配合的滚珠91，以及设置在盲孔93内且两端分别抵压在盲孔93的底壁及滚珠91的压缩弹簧94；在具体设置时，盲孔93的开口位于摆动挡块80的下表面，以使得滚珠91能够卡到卡槽92中。当然，在设置卡槽92与上述盲孔93时，也可以采用卡槽92设置在摆动挡块80上，而盲孔93设置在容纳槽70的底壁上。此时，每个弹性锁定件90包括：设置在摆动挡块80上的卡槽92，设置在容纳槽70底壁上的盲孔93，穿设在盲孔93内并与卡槽92卡装配合的滚珠91，以及设置在盲孔93内且两端分别抵压在盲孔93的底壁及滚珠91的压缩弹簧94。通过滚珠91与卡槽92的配合实现对凸起的暂定位。

参考图6及图7所示，在设置两个弹性锁定件90时，其中的一个弹性锁定件90的设定位置指的是，在第一挡块30推动第一凸起50转动到不阻挡第一挡块30的位置时，且第二凸起60外露在容纳槽70外，并伸出的长度能够阻挡第二挡块40时的位置。从而避免由于机械振动或者其他外力的影响导致第二凸起60的位置发生变化从而出现误限位或卡死的情况。同理，另一个弹性锁定件90对应的设定位置也采用符合上述要求的位置。

通过上述描述可以看出，在本申请中，通过设置的不同的挡块与凸起的配合，调整了转动角度的限定，增大了限位组件能够限定的角度，进而增大了限位组件的适用范围。

此外，本申请实施例还提供了一种机器人，该机器人包括第一转动件，以及与第一转动件转动连接的第二转动件，还包括上述任一项的限位组件；其中，第一转动件与底座10固定连接，第二转动件与旋转体20固定连接。其中，第一转动件及第二转动件可以为机器人基座、机械臂等需要相对转动的部件。在进行限位时，通过限定底座10与旋转体20之间的转动范围来实现对第一转动件及第二转动件的转动范围进行限定。通过上述描述可以看出，通过设置的不同的挡块与凸起的配合，调整了转动角度的限定，增大了限位组件能够限定的角度，进而增大了限位组件的适用范围。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。