輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，屬于機器人領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前中國已成為全球工業(yè)機器人的重要市場，并且機器人在傳統(tǒng)汽車、消費電子領(lǐng)域以外正逐步向半導(dǎo)體(3C)、服務(wù)、醫(yī)療等行業(yè)領(lǐng)域不斷拓展，成為行業(yè)新的增長點。新的行業(yè)領(lǐng)域?qū)C器人重量、自重負載比、體積、傳動精度等方面要求提升的同時，在人機協(xié)同合作領(lǐng)域也產(chǎn)生了新的需求。因此開發(fā)一款面向人機協(xié)同方向且具有大自重負載比、小體積、高傳動精度的輕量型機械臂具有廣闊的市場應(yīng)用前景。
[0003]申請?zhí)枮?01310397792.6的專利文獻“一種中空式智能模塊化關(guān)節(jié)”、申請?zhí)枮?01210112070.7的專利文獻“具有力反饋控制的彈性驅(qū)動模塊化關(guān)節(jié)”、申請?zhí)枮樯暾執(zhí)枮?01410594998.2的專利文獻“一種中空結(jié)構(gòu)的雙臂機器人模塊化關(guān)節(jié)”，均具有質(zhì)量輕、傳動精度高、體積小的優(yōu)點，但其關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，在關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)層面存在一定程度的過定位情況，對零部件尺寸公差要求過高，不利于批量生產(chǎn)。
[0004]另外，現(xiàn)有的機器人關(guān)節(jié)由于對輸出軸的位置判斷不精確，導(dǎo)致對關(guān)節(jié)控制的精度不高，并且斷電后也無法立即開始工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，以解決上述問題。
[0006]本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0007]—種輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，其特征在于，包括:中空電機，具有:中空電機轉(zhuǎn)子，中空電機定子，以及中空電機軸；減速器；高速電機軸承；模塊化關(guān)機輸出軸，與減速器相連，向外輸出動力；第一編碼器，安裝在模塊化關(guān)節(jié)輸出軸外側(cè)，用于檢測模塊化關(guān)節(jié)輸出軸位置；以及，第二編碼器，與中空電機軸相連接，用于檢測中空電機轉(zhuǎn)子位置；中空電機轉(zhuǎn)子固定在中空電機軸上，中空電機轉(zhuǎn)子的兩端分別與減速器和高速電機軸承相連接。
[0008]另外，本發(fā)明的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，其特征在于，減速器為諧波減速器，具有:諧波減速器柔輪，以及與該諧波減速器柔輪相連接的諧波減速器鋼輪和波發(fā)生器。
[0009]另外，本發(fā)明的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，其特征在于，第一編碼器，為絕對式編碼器。
[0010]另外，本發(fā)明的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，其特征在于，第二編碼器，為光電編碼器。
[0011]另外，本發(fā)明的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，其特征在于，還包括:中空走線管；中空束線器，與中空走線管共軸心，安裝在輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)末端。
[0012]另外，本發(fā)明的的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，還可以具有這樣的特征:其中，高速電機軸承還具有軸承調(diào)整墊片和高速電機軸承卡簧，軸承調(diào)整墊片用于調(diào)整高速電機軸承的軸向游隙，電機軸承卡簧用于進行軸向固定。
[0013]另外，本發(fā)明的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，其特征在于，還具有:霍爾傳感器，固定在中空電機定子末端。
[0014]發(fā)明的有益效果
[0015]本發(fā)明輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，具有中空走線功能，其結(jié)構(gòu)簡單可靠，具有較大的自重負載比及傳動精度，且方便拆卸更換。
[0016]本發(fā)明輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡單、可靠，利于大批量生產(chǎn)；
[0017]本發(fā)明輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，在低速端通過中空走線管實現(xiàn)中空走線方式，避免機械臂運動過程中對電纜摩擦及產(chǎn)生折線、繞線等風(fēng)險，且利于減小機械臂整體外形尺寸；
[0018]本發(fā)明輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，采用絕對式編碼器，掉電后可以保存關(guān)節(jié)輸出端的位置信息，使機械臂恢復(fù)上電后可以繼續(xù)工作。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)的外部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)的半剖圖；
[0021]圖3是本發(fā)明的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)的剖面圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的【具體實施方式】:
[0023]如圖1、2、3所示，輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)包括:驅(qū)動總成、關(guān)節(jié)總成、電氣總成，
[0024]驅(qū)動總成包括中空電機轉(zhuǎn)子3、中空電機定子4、中空電機軸5、高速電機軸承6、中空抱閘定子7、中空抱閘轉(zhuǎn)子8、中空抱閘轉(zhuǎn)子安裝法蘭9、高速電機軸承卡簧11、諧波減速器的波發(fā)生器12，諧波減速器柔輪26。
[0025]關(guān)節(jié)總成包括模塊化關(guān)節(jié)安裝法蘭1、模塊化關(guān)節(jié)輸出軸2、諧波減速器鋼輪13、十字交叉滾子軸承16、中空抱閘安裝法蘭19、中空走線管20、中空束線器21、中空束線器安裝法蘭22。
[0026]電氣總成包括霍爾傳感器17、光電編碼器23、光電編碼器安裝座18、絕對式編碼器15、絕對式編碼器安裝法蘭24、絕對式編碼器安裝墊片25、絕對式編碼器安裝卡簧14。
[0027]其中，中空電機轉(zhuǎn)子3，中空電機定子4，以及中空電機軸5是中空電機的一部分。
[0028]諧波減速器柔輪26，以及與該諧波減速器柔輪相連接的諧波減速器鋼輪13和波發(fā)生器12，以及十字交叉滾子軸承16都是諧波減速器的一部分。諧波減速器柔輪26與模塊化關(guān)節(jié)輸出軸2相連接。
[0029]中空電機轉(zhuǎn)子3固定在中空電機軸5上，并通過螺栓分別與諧波減速器的波發(fā)生器12、高速電機軸承6、光電編碼器23、中空抱閘轉(zhuǎn)子安裝法蘭9連接，其中高速電機軸承6利用軸承調(diào)整墊片調(diào)整軸承軸向游隙并用高速電機軸承卡簧11進行軸向固定。高速電機軸承6的外側(cè)與光電編碼器安裝座18連接。光電編碼器23安裝在光電編碼器安裝座18上。這樣的設(shè)計在使模塊化關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊的前提下，確保高速端結(jié)構(gòu)簡單可靠、便于批量生產(chǎn)。
[0030]諧波減速器鋼輪13、絕對式編碼器安裝法蘭24、光電編碼器安裝座18與模塊化關(guān)節(jié)安裝法蘭1相連接，中空電機定子4通過內(nèi)六角止動螺絲與模塊化關(guān)節(jié)安裝法蘭1相固連，以確保中空電機定子4在輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)受到?jīng)_擊時無相對移動，中空抱閘安裝法蘭19、中空走線管20與中空抱閘安裝法蘭共軸心。中空抱閘定子7安裝在中空抱閘安裝法蘭19上。中空抱閘轉(zhuǎn)子8安裝在中空抱閘轉(zhuǎn)子安裝法蘭9上。
[0031]霍爾傳感器17黏合在中空電機定子4末端，光電編碼器23通過內(nèi)六角止動螺絲與中空電機軸5相連接，絕對式編碼器15通過防松螺絲連接在絕對式編碼器安裝法蘭24上，內(nèi)孔處采用絕對式編碼器安裝墊片25提供適合的預(yù)緊力并通過絕對式編碼器安裝卡簧14進行軸向固定。
[0032]輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)的長度方向為190_，模塊化關(guān)節(jié)安裝法蘭1的直徑小于 116mmη
[0033]本模塊化關(guān)節(jié)運動的傳遞過程為:中空電機定子4產(chǎn)生交變磁場驅(qū)動中空電機轉(zhuǎn)子3，中空電機軸5與中空電機轉(zhuǎn)子3相固連，從而將驅(qū)動力矩傳遞給諧波減速器波發(fā)生器12，通過諧波減速器鋼輪13和諧波減速器柔輪26將減速后的扭矩傳遞至模塊化關(guān)節(jié)輸出軸2，以實現(xiàn)關(guān)節(jié)運動過程的傳遞。
[0034]本模塊化關(guān)節(jié)的中空電機定子4、中空電機轉(zhuǎn)子3、霍爾傳感器17、光電編碼器23、以及絕對式編碼器15共軸線，其中霍爾傳感器17用于檢測中空電機定子4的相位角、光電編碼器23用于檢測中空電機轉(zhuǎn)子3的位置、絕對式編碼器15具有高分辨率(19位)、安裝簡單可靠、信號抗噪能力強等優(yōu)點，用于檢測模塊化關(guān)節(jié)輸出軸2位置。
[0035]本模塊化關(guān)節(jié)在末端設(shè)置有中空走線管20、中空束線器21、中空束線器安裝法蘭22，中空束線器21安裝在中空束線器安裝法蘭22的中央開口處。這些結(jié)構(gòu)方便機械臂內(nèi)部電源及總線布置及固定，從而避免了添加繞線器而導(dǎo)致的機械臂尺寸增大，提高了系統(tǒng)的集成度。
[0036]本模塊化關(guān)節(jié)不限于工業(yè)機器人中，還可用于服務(wù)機器人、移動機器人、醫(yī)療類包括康復(fù)等領(lǐng)域，故本發(fā)明保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所要求的保護范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，其特征在于，包括: 中空電機，具有:中空電機轉(zhuǎn)子，中空電機定子，以及中空電機軸； 減速器； 高速電機軸承； 模塊化關(guān)機輸出軸，與所述減速器相連，向外輸出動力； 第一編碼器，安裝在所述模塊化關(guān)節(jié)輸出軸外側(cè)，用于檢測模塊化關(guān)節(jié)輸出軸位置； 以及，第二編碼器，與所述中空電機軸相連接，用于檢測中空電機轉(zhuǎn)子位置； 所述中空電機轉(zhuǎn)子固定在中空電機軸上，所述中空電機轉(zhuǎn)子的兩端分別與所述減速器和所述高速電機軸承相連接。2.如權(quán)利要求1所述的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，其特征在于，所述減速器為諧波減速器，具有:諧波減速器柔輪，以及與該諧波減速器柔輪相連接的諧波減速器鋼輪和波發(fā)生器。3.如權(quán)利要求1所述的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，其特征在于，所述第一編碼器，為絕對式編碼器。4.如權(quán)利要求1所述的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，其特征在于，所述第二編碼器，為光電編碼器。5.如權(quán)利要求1所述的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，其特征在于，還包括: 中空走線管； 中空束線器，與所述中空走線管共軸心，安裝在所述輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)末端。6.如權(quán)利要求1所述的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，其特征在于: 其中，所述高速電機軸承還具有軸承調(diào)整墊片和高速電機軸承卡簧，所述軸承調(diào)整墊片用于調(diào)整高速電機軸承的軸向游隙，所述電機軸承卡簧用于進行軸向固定。7.如權(quán)利要求1所述的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，其特征在于，還具有: 霍爾傳感器，固定在中空電機定子末端。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)，其特征在于，包括：中空電機，具有：中空電機轉(zhuǎn)子，中空電機定子，以及中空電機軸；減速器；高速電機軸承；模塊化關(guān)機輸出軸，與減速器相連，向外輸出動力；第一編碼器，安裝在模塊化關(guān)節(jié)輸出軸外側(cè)，用于檢測模塊化關(guān)節(jié)輸出軸位置；以及，第二編碼器，與中空電機軸相連接，用于檢測中空電機轉(zhuǎn)子位置；中空電機轉(zhuǎn)子固定在中空電機軸上，中空電機轉(zhuǎn)子的兩端分別與減速器和高速電機軸承相連接。本發(fā)明的輕量型機械臂模塊化關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)簡單、可靠，利于大批量生產(chǎn)。
【IPC分類】B25J17/00, B25J19/00
【公開號】CN105313134
【申請?zhí)枴緾N201510426909
【發(fā)明人】楊躒, 陳宏偉, 張偉, 范亮亮, 楊曉麗
【申請人】中科新松有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年7月20日