[發明專利]空間機械臂垂直式模塊化關節

無效

• 申請號: 200710072712.4
• 申請日: 2007-08-29
• 公開（公告）號: CN101116972A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 劉宏;孫奎;謝宗武;李德倫;黃劍斌
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J13/00;B25J19/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 劉同恩

1、一種空間機械臂垂直式模塊化關節，它由驅動裝置、關節機構和電氣部分組成，所述的驅動裝置由直流無刷電機(1-1)、摩擦式反向制動器、行星減速器(1-3)、電機套筒(1-4)和電機套筒蓋(1-5)組成，所述的關節機構由偏心式電機套筒固定板(2-4)、皇冠齒輪裝置、空心傳動軸裝置、諧波減速器、薄壁軸承一(2-5)、薄壁軸承二(2-6)、薄壁軸承一內環支撐座(2-5-1)、薄壁軸承一外環擋圈(2-5-2)、薄壁軸承二內環支撐座(2-6-1)、第一外殼(2-7)、第二外殼(2-8)、第三外殼(2-9)、輸出法蘭盤(2-10)、關節后端蓋(2-11)、套筒(2-12)、隔離支撐環(2-13)調整墊片(2-14)和毛氈(2-15)組成，所述電氣部分由霍爾開關、位置傳感器和轉接電路板(3-1)組成，所述的皇冠齒輪裝置由一個皇冠小齒輪(2-1-1)、一個皇冠大齒輪(2-1-2)、兩個軸承一(2-1-1-1)、軸用彈性擋圈(2-1-1-2)和孔用彈性擋圈(2-1-1-3)組成，所述的空心傳動軸裝置由一個空心傳動軸(2-2-1)、軸承對二(2-2-2)、套筒一(2-2-3)、套筒二(2-2-4)、空心軸承蓋(2-2-5)、鍵一(2-2-6)、鍵二(2-2-7)、軸用彈性擋圈一(2-2-8)和軸用彈性擋圈二(2-2-9)組成，所述的諧波減速器由柔輪(2-3-1)、剛輪(2-3-2)和波發生器(2-3-3)組成，所述摩擦式反向制動器由一個軸承墊板(1-2-1)、三個銷軸(1-2-2)、三個軸承(1-2-3)、一個銷軸板(1-2-4)、摩擦片一(1-2-5)、摩擦片二(1-2-6)、一個輸出齒輪軸(1-2-7)、一個輸出齒輪軸套(1-2-8)、一個輸出齒輪軸套軸承(1-2-9)、外殼一(1-2-10)、外殼二(1-2-11)和外殼三(1-2-12)組成，所述霍爾開關由霍爾敏感元件(3-2-1)和磁鋼(3-2-2)組成，所述位置傳感器采用傳統的電位計，電位計由導電環(3-3-1)和電刷(3-3-2)組成，其特征在于直流無刷電機(1-1)、摩擦式反向制動器和行星減速器(1-3)順次串聯在一起并設置在電機套筒(1-4)里面，電機套筒(1-4)的后端和電機套筒蓋(1-5)的內壁螺紋連接，二者旋合，將直流無刷電機(1-1)、摩擦式反向制動器和行星減速器(1-3)壓在一起，電機套筒(1-4)連接到偏心式電機套筒固定板(2-4)的一側，偏心式電機套筒固定板(2-4)、第一外殼(2-7)和第二外殼(2-8)連接在一起，所述皇冠齒輪裝置中的皇冠小齒輪(2-1-1)軸上套著緊密串聯的兩個軸承一(2-1-1-1)，通過兩個軸承一(2-1-1-1)兩端的軸用彈性擋圈(2-1-1-2)和孔用彈性擋圈(2-1-1-3)使皇冠小齒輪(2-1-1)定位在偏心式電機套筒固定板(2-4)另一側的孔內，皇冠大齒輪(2-1-2)和空心傳動軸(2-2-1)的輸入端連接，并通過鍵一(2-2-6)、套筒一(2-2-3)和軸用彈性擋圈一(2-2-8)實現軸向和徑向定位，波發生器(2-3-3)和空心傳動軸(2-2-1)的輸出端相連接，并通過鍵二(2-2-7)、套筒二(2-2-4)和軸用彈性擋圈二(2-2-9)實現軸向和徑向定位，軸承對二(2-2-2)套在空心傳動軸(2-2-1)上，軸承對二(2-2-2)的內環均和空心傳動軸(2-2-1)的外圓柱面配合，外環均和第二外殼小端(2-8-4)的內表面配合，空心傳動軸(2-2-1)上的軸肩、套筒一(2-2-3)、套筒二(2-2-4)、軸承壓蓋(2-2-5)和第二外殼小端孔肩(2-8-4-1)實現軸承對二(2-2-2)的軸向定位和預緊，諧波減速器的柔輪(2-3-1)和第二外殼(2-8)、薄壁軸承一外環擋圈(2-5-2)、調整墊片(2-14)、第三外殼(2-9)連接在一起，薄壁軸承一內環支撐座(2-5-1)和薄壁軸承二內環支撐座(2-6-1)設在剛輪(2-3-2)的兩側且三者連接在一起，并用兩個銷實現周向的定位，薄壁軸承一(2-5)的外環、薄壁軸承二(2-6)的外環分別和第三外殼(2-9)上的第三外殼薄壁軸承二外環支撐座(2-9-2)以及第三外殼薄壁軸承一外環支撐座(2-9-3)配合，薄壁軸承一(2-5)的軸向定位由薄壁軸承一內環支撐座(2-5-1)和薄壁軸承一外環擋圈(2-5-2)完成，薄壁軸承二(2-6)的軸向定位由薄壁軸承二內環支撐座(2-6-1)和第三外殼薄壁軸承二外環支撐座孔肩(2-9-3-1)完成，輸出法蘭盤(2-10)和薄壁軸承二內環支撐座(2-6-1)連接在一起，隔離支撐環(2-13)設置在輸出法蘭盤(2-10)和薄壁軸承二內環支撐座(2-6-1)之間，隔離支撐環(2-13)通過薄壁軸承二內環支撐座(2-6-1)和隔離支撐環(2-13)的隔離支撐環臺階(2-10-2)定位，第三外殼(2-9)和輸出法蘭盤(2-10)之間有兩層周向迷宮式密封、毛氈(2-15)密封和機械限位機構，套筒(2-12)一端較大、一端較小，轉接電路板(3-1)連接到套筒大端(2-12-1)的內壁上，套筒大端(2-12-1)和套筒小端(2-12-2)的結合處設有缺口，第二外殼(2-8)、關節后端蓋(2-11)和套筒(2-12)連接，套筒小端(2-12-2)穿過皇冠大齒輪(2-1-2)、空心傳動軸(2-2-1)、諧波減速器、薄壁軸承二內環支撐座(2-6-1)、隔離支撐環(2-13)，最后從輸出法蘭盤(2-10)伸出，導線從套筒(2-12)內部通過，所述的皇冠大齒輪(2-1-2)、空心傳動軸(2-2-1)、薄壁軸承一內環支撐座(2-5-1)、薄壁軸承二內環支撐座(2-6-1)、波發生器(2-3-3)、隔離支撐環(2-13)和輸出法蘭盤(2-10)都設有中心孔，外殼一(1-2-10)、外殼二(1-2-11)和外殼三(1-2-12)是空心的圓柱形，軸承墊板(1-2-1)和銷軸板·(1-2-4)均有三個周向均布的孔并和三個銷軸(1-2-2)配合，三個軸承(1-2-3)分別套在三個銷軸(1-2-2)上并安裝在軸承墊板(1-2-1)和銷軸板(1-2-4)之間，軸承墊板(1-2-1)、三個銷軸(1-2-2)、三個軸承(1-2-3)和銷軸板(1-2-4)設置在外殼二(1-2-11)內，外殼一(1-2-10)設在直流無刷電機(1-1)和外殼二(1-2-11)之間以支撐三個軸承(1-2-3)的外環，銷軸板(1-2-4)上設有兩個凸起的立柱插入相對平行布置的摩擦片一(1-2-5)和摩擦片二(1-2-6)的槽中，兩個摩擦片均為薄圓片，沿直徑方向設有兩個對稱的開口槽，兩槽之間圓片中心處有一個矩形孔，矩形孔的長邊與槽的方向平行，矩形孔的一側設有直齒條，輸出齒輪軸(1-2-7)與摩擦片一(1-2-5)以及摩擦片二(1-2-6)上的直齒條嚙合，輸出齒輪軸套(1-2-8)套在輸出齒輪軸(1-2-7)的外部，輸出齒輪軸套軸承(1-2-9)套在輸出齒輪軸套(1-2-8)的外面，外殼三(1-2-12)套設在銷軸板(1-2-4)、摩擦片一(1-2-5)、摩擦片二(1-2-6)、輸出齒輪軸(1-2-7)、輸出齒輪軸套(1-2-8)和輸出齒輪軸套軸承(1-2-9)的外面，外殼一(1-2-10)、外殼二(1-2-11)和外殼三(1-2-12)依次串聯連接在一起，導電環(3-3-1)連接在輸出法蘭盤(2-10)的背面，電刷(3-3-2)安裝在電刷座(2-9-4)上，所述的導電環(3-3-1)和電刷(3-3-2)相對設置，霍爾開關的磁鋼(3-2-2)安裝在皇冠大齒輪(2-1-2)的背面，霍爾敏感元件(3-2-1)安裝在第二外殼大端孔肩壁(2-8-5)上，所述的霍爾敏感元件(3-2-1)和磁鋼(3-2-2)相對設置。