[發明專利]空間機械臂平行式模塊化關節

無效

• 申請號: 200710072713.9
• 申請日: 2007-08-29
• 公開（公告）號: CN101116973A
• 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、一種空間機械臂平行式模塊化關節，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，所述的關節機構由內嚙合齒輪裝置、空心傳動軸裝置、諧波減速器、薄壁軸承一(2-4)、薄壁軸承二(2-5)、薄壁軸承一內環支撐座(2-4-1)、薄壁軸承一外環支撐座(2-4-2)、薄壁軸承二內環支撐座(2-5-1)、關節后端蓋(2-6)、第一外殼(2-7)、第二外殼(2-8)、輸出法蘭盤(2-9)、套筒(2-10)、隔離支撐環(2-11)、調整墊片(2-12)和毛氈(2-13)組成，所述的電氣部分由轉接電路板(3-1)、霍爾開關和位置傳感器(3-3)組成，所述的內嚙合齒輪裝置由一個齒輪一(2-1-1)和一個齒輪二(2-1-2)組成，其中，齒輪一(2-1-1)是外齒輪，齒輪二(2-1-2)是內齒輪，所述的空心傳動軸裝置由一個空心傳動軸(2-2-1)、一對軸承I(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II(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(3-3)采用傳統的電位計，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)依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)的內壁都設有螺紋并且二者旋合，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)連接到套筒(2-10)的大端(2-10-1)上，套筒(2-10)和關節后端蓋(2-6)、第一外殼連接在一起，所述內嚙合齒輪裝置中的齒輪一(2-1-1)和直流無刷電機的輸出軸粘在一起，齒輪二(2-1-2)和空心傳動軸(2-2-1)的輸入端連接，并通過套筒一(2-2-3)、鍵一(2-2-6)和軸用彈性擋圈一(2-2-8)實現軸向和周向定位，波發生器(2-3-3)和空心傳動軸(2-2-1)的輸出端連接，并通過套筒二(2-2-4)、鍵二(2-2-7)和軸用彈性擋圈二(2-2-9)實現軸向和周向定位，一對軸承I(2-2-2)套在空心傳動軸(2-2-1)上，一對軸承I(2-2-2)的外環均和第一外殼小端(2-7-4)的內表面配合，內環均和空心傳動軸(2-2-1)的外圓柱面配合，由套筒一(2-2-3)、套筒二(2-2-4)、空心軸承蓋(2-2-5)、第一外殼小端的孔肩(2-7-4-1)和空心傳動軸(2-2-1)上的軸肩完成軸承的軸向定位和軸向預緊，整個空心傳動軸裝置和第一外殼小端(2-7-4)都布置在柔輪(2-3-1)里面；柔輪(2-3-1)和薄壁軸承一外環支撐座(2-4-2)、第一外殼(2-7)連接在一起，薄壁軸承一外環支撐座(2-4-2)和第二外殼(2-8)、調整墊片(2-12)連接在一起，第二外殼(2-8)和輸出法蘭盤(2-9)之間采用了兩層周向迷宮式密封和毛氈密封兩種密封方式，毛氈密封在內部，兩層周向迷宮式密封在外部，第二外殼(2-8)的輸入端為一號法蘭盤(2-8-1)，輸出端為迷宮式密封槽(2-8-4)和機械限位結構(2-8-5)，第二外殼(2-8)的內部設有薄壁軸承二外環支撐座(2-8-2)、第二外殼薄壁軸承二外環支撐座孔肩(2-8-2-1)和電刷座(2-8-3)，輸出法蘭盤(2-9)的輸入端設有輸入端法蘭(2-9-1)，輸出端設有輸出端法蘭(2-9-3)、迷宮式密封槽I(2-9-4)和機械限位結構I(2-9-5)，輸出法蘭盤(2-9)內孔里面設有臺階(2-9-2)，第二外殼(2-8)上的迷宮式密封槽(2-8-4)和機械限位結構(2-8-5)分別與輸出法蘭盤(2-9)上的迷宮式密封槽I(2-9-4)和機械限位結構I(2-9-5)相配合，薄壁軸承一內環支撐座(2-4-1)和薄壁軸承二內環支撐座(2-5-1)配置在剛輪(2-3-2)的兩側，三者連接在一起，并用兩個銷實現周向的定位，薄壁軸承二內環支撐座(2-5-1)和輸出法蘭盤(2-9)連接在一起，薄壁軸承一(2-4)的外環、薄壁軸承二(2-5)的外環分別和薄壁軸承一外環支撐座(2-4-2)、薄壁軸承二外環支撐座(2-8-2)配合，薄壁軸承一(2-4)的軸向定位由薄壁軸承一內環支撐座(2-4-1)和薄壁軸承一外環支撐座(2-4-2)完成，薄壁軸承二(2-5)的軸向定位由薄壁軸承二內環支撐座(2-5-1)和第二外殼薄壁軸承二外環支撐座孔肩(2-8-2-1)完成，輸出法蘭盤(2-9)的輸入端法蘭(2-9-1)和薄壁軸承二內環支撐座(2-5-1)連接在一起，隔離支撐環(2-11)將薄壁軸承二內環支撐座(2-5-1)、輸出法蘭盤(2-9)和套筒(2-10)隔開，隔離支撐環(2-11)通過薄壁軸承二內環支撐座(2-5-1)和輸出法蘭盤臺階(2-9-2)定位，轉接電路板(3-1)連接到套筒(2-10)的大端(2-10-1)的內壁上，套筒(2-10)的大端(2-10-1)有缺口，關節后端蓋(2-6)、第一外殼(2-7)和套筒(2-10)的大端(2-10-1)連接在一起，套筒(2-10)的小端(2-10-2)穿過齒輪二(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(2-5-1)、隔離支撐環(2-11)，最后從輸出法蘭盤(2-9)伸出，導線從套筒(2-10)的內部通過，所述的齒輪二(2-1-2)、空心傳動軸(2-2-1)、薄壁軸承一內環支撐座(2-4-1)、薄壁軸承一外環支撐座(2-4-2)、薄壁軸承二內環支撐座(2-5-1)、波發生器(2-3-3)、隔離支撐環(2-11)和輸出法蘭盤(2-9)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)是空心的圓柱形零件，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與三個銷軸(1-2-2)配合，三個軸承II(1-2-3)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，外殼二(1-2-11)將三個銷軸(1-2-2)、三個軸承II(1-2-3)和銷軸板(1-2-4)套住，外殼一(1-2-10)在直流無刷電機(1-1)和外殼二(1-2-11)之間并將軸承墊板(1-2-1)套住用來支撐三個軸承II(1-2-3)的外環，銷軸板(1-2-4)上設有兩個凸起的立柱并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，摩擦片一(1-2-5)和摩擦片二(1-2-6)均為薄圓片，摩擦片一(1-2-5)和摩擦片二(1-2-6)沿直徑方向開有兩個對稱的開口槽，兩槽之間圓片中心處開有一個矩形孔，矩形孔的長邊與槽的方向平行，矩形孔的長邊只有一側有直齒條，輸出齒輪軸(1-2-7)分別和摩擦片一(1-2-5)、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)的外面，輸出齒輪軸套軸承(1-2-9)套在輸出齒輪軸套(1-2-8)外面，外殼三(1-2-12)套在銷軸板(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)三者依次串聯安裝在一起；磁鋼(3-2-2)安裝在齒輪二(2-1-2)的背面，霍爾敏感元件(3-2-1)安裝在第一外殼大端孔肩臂(2-7-5)上，所述霍爾敏感元件(3-2-1)和磁鋼(3-2-2)相對設置；導電環(3-3-1)安裝在輸出法蘭盤(2-9)的背面，電刷(3-3-2)安裝在電刷座(2-8-3)上，導電環(3-3-1)和電刷(3-3-2)相對設置。