[發明專利]一種機械臂的關節

有效

• 申請號: 201410850899.6
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104476561A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 楊慶華;林高宏
• 申請（專利權）人: 浙江琦星電子有限公司
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00
• 代理公司: 臺州市方圓專利事務所 33107
• 代理人: 蔡正保

技術領域

本發明屬于機械技術領域，涉及一種機械臂，尤其涉及一種機械臂的關節。

背景技術

機器人技術是近十年來迅速發展起來的一門綜合技術，它集中了機械工程、自動控制以及人工智能等多種技術的最新研究成果，體現了光電一體化的最新成就，是當代科學技術發展最為活躍的領域之一。機械臂是目前在機器人技術領域中得到最廣泛實際應用的自動化機械裝置，在生產生活中具有極其重要的作用，在實踐應用中，很多的工業流程環節都需要機械臂進行組裝和提取作業。機械臂能夠接受指令，精確地定位到三維(或二維)空間上的某一點進行作業，能過極大地提高勞動效率。

機械臂關節是機械臂構成的核心部件，關節的整體結構、負載能力及感知能力直接影響著機械臂整體的作業水平。目前常見的機械臂關節普遍采用電機、諧波減速器、關節輸出軸直接串聯的傳動機構。目前，國內市場上機械臂關節普遍存在重量大、負載能力低、體積大、集成度低、感知能力差等問題，限制了機械臂性能的進一步提升。

如中國專利公開了一種具有失電制動與多種感知功能的機械臂模塊化關節，該機械臂模塊化關節包括機械系統、關節電氣系統、傳感器系統及失電制動系統，機械及關節電氣系統、傳感器系統和失電制動器集成一體，該機械臂模塊化關節利用內置的增量式磁編碼器檢測電機轉子相對電機定子的相對轉動位置，并利用絕對式編碼器檢測關節輸出端相對關節固定端的絕對位置，通過增量式磁編碼器與絕對式編碼器的融合，從而實現關節位置的檢測。另外，該機械臂模塊化關節還利用失電制動器在停機時進行抱死制動。盡管該機械臂模塊化關節提高了感知能力，但是由于絕對式編碼器及失電制動器都是另外增加的結構，因此導致整個機械臂關節的體積較大。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的上述問題，提出了一種能夠有效減小體積的機械臂的關節。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：

一種機械臂的關節，包括外殼以及集成于外殼內的電機與諧波減速器，所述的電機的轉軸的內端與諧波減速器的輸入端相連接，所述的諧波減速器的輸出端連接有輸出軸，其特征在于，所述的電機的轉軸呈中空狀，所述的輸出軸的內端與諧波減速器的輸出端相固定且輸出軸的外端穿過電機的轉軸的外端，所述的電機轉軸的外端固定有電機光柵，所述的輸出軸外端固定有輸出軸光柵，所述的外殼內固定有編碼器，所述的輸出軸光柵及電機光柵分別位于編碼器的上下側，且編碼器的上下側分別設有與上述輸出軸光柵及電機光柵配合的光電開關。

本機械臂的關節中的電機轉軸做成中空狀，將輸出軸穿過電機轉軸，這樣可以縮短電機轉軸與輸出軸之間的相對長度。電機光柵固定在電機轉軸上用于檢測電機位置，輸出軸光柵固定在輸出軸上用于檢測輸出軸的相對位置，由于輸出軸端部穿出電機轉軸端部，因此將輸出軸光柵固定于輸出軸的端部，縮短了輸出軸光柵與電機光柵之間的相對位置，然后在一個編碼器上設置兩個光電開關，達到了同一個編碼器分別對輸出軸光柵及電機轉軸光柵進行控制的目的，從而很好地縮小了整個外殼的體積。

在上述的機械臂的關節中，所述的電機位于外殼的中部，所述的諧波減速器位于外殼的一端，所述的電機的轉軸伸入諧波減速器內，且轉軸伸入諧波減速器內的部分與諧波減速器之間設置有軸承，所述的輸出軸的內端一體成型有法蘭盤，所述的輸出軸與諧波減速器的輸出端通過穿過法蘭盤并穿入諧波減速器內的緊固件相固定，所述的輸出軸自諧波減速器的輸出端穿入電機的轉軸且輸出軸的外端自電機的轉軸外端伸出。

電機的轉軸伸入諧波減速器內，并利用軸承對轉軸進行定位，這樣電機的轉軸便同時作為諧波減速器的輸入端使用，這樣的方式可以進一步縮短長度，減小體積，同時輸出軸通過穿過法蘭盤并穿入諧波減速器內的緊固件與諧波減速器相固定，然后輸出軸從諧波減速器的輸出端穿入到電機的轉軸內，從而實現了輸出軸與電機的轉軸之間連接長度的縮短。

在上述的機械臂的關節中，所述的輸出軸的外端固定有呈筒狀的連接套，所述的連接套的外端具有呈環形凸起的定位部，所述的定位部的外側具有環形凸出的定位面，所述的輸出軸光柵呈環形，所述的輸出軸光柵套在定位部上并通過緊固件固定于定位面上。

輸出軸的大部分位于電機轉軸內，為了能夠更加方便地將輸出軸光柵固定在輸出軸的端部，因此在輸出軸的端部連接一個連接套，利用連接套來固定輸出軸光柵。而盡管增加了連接套，但由于大部分輸出軸是穿設在電機轉軸內，因此增加了連接套后的長度也要遠遠小于現有技術中的長度，