轻量型机械臂模块化关节制造技术

本发明专利技术提供一种轻量型机械臂模块化关节，其特征在于，包括：中空电机，具有：中空电机转子，中空电机定子，以及中空电机轴；减速器；高速电机轴承；模块化关机输出轴，与减速器相连，向外输出动力；第一编码器，安装在模块化关节输出轴外侧，用于检测模块化关节输出轴位置；以及，第二编码器，与中空电机轴相连接，用于检测中空电机转子位置；中空电机转子固定在中空电机轴上，中空电机转子的两端分别与减速器和高速电机轴承相连接。本发明专利技术的轻量型机械臂模块化关节结构简单、可靠，利于大批量生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种轻量型机械臂模块化关节，属于机器人领域。
技术介绍
目前中国已成为全球工业机器人的重要市场，并且机器人在传统汽车、消费电子领域以外正逐步向半导体(3C)、服务、医疗等行业领域不断拓展，成为行业新的增长点。新的行业领域对机器人重量、自重负载比、体积、传动精度等方面要求提升的同时，在人机协同合作领域也产生了新的需求。因此开发一款面向人机协同方向且具有大自重负载比、小体积、高传动精度的轻量型机械臂具有广阔的市场应用前景。申请号为201310397792.6的专利文献“一种中空式智能模块化关节”、申请号为201210112070.7的专利文献“具有力反馈控制的弹性驱动模块化关节”、申请号为申请号为201410594998.2的专利文献“一种中空结构的双臂机器人模块化关节”，均具有质量轻、传动精度高、体积小的优点，但其关节结构过于复杂，在关节结构层面存在一定程度的过定位情况，对零部件尺寸公差要求过高，不利于批量生产。另外，现有的机器人关节由于对输出轴的位置判断不精确，导致对关节控制的精度不高，并且断电后也无法立即开始工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种轻量型机械臂模块化关节，以解决上述问题。本专利技术采用了如下技术方案:—种轻量型机械臂模块化关节，其特征在于，包括:中空电机，具有:中空电机转子，中空电机定子，以及中空电机轴；减速器；高速电机轴承；模块化关机输出轴，与减速器相连，向外输出动力；第一编码器，安装在模块化关节输出轴外侧，用于检测模块化关节输出轴位置；以及，第二编码器，与中空电机轴相连接，用于检测中空电机转子位置；中空电机转子固定在中空电机轴上，中空电机转子的两端分别与减速器和高速电机轴承相连接。另外，本专利技术的轻量型机械臂模块化关节，其特征在于，减速器为谐波减速器，具有:谐波减速器柔轮，以及与该谐波减速器柔轮相连接的谐波减速器钢轮和波发生器。另外，本专利技术的轻量型机械臂模块化关节，其特征在于，第一编码器，为绝对式编码器。另外，本专利技术的轻量型机械臂模块化关节，其特征在于，第二编码器，为光电编码器。另外，本专利技术的轻量型机械臂模块化关节，其特征在于，还包括:中空走线管；中空束线器，与中空走线管共轴心，安装在轻量型机械臂模块化关节末端。另外，本专利技术的的轻量型机械臂模块化关节，还可以具有这样的特征:其中，高速电机轴承还具有轴承调整垫片和高速电机轴承卡簧，轴承调整垫片用于调整高速电机轴承的轴向游隙，电机轴承卡簧用于进行轴向固定。另外，本专利技术的轻量型机械臂模块化关节，其特征在于，还具有:霍尔传感器，固定在中空电机定子末端。专利技术的有益效果本专利技术轻量型机械臂模块化关节，具有中空走线功能，其结构简单可靠，具有较大的自重负载比及传动精度，且方便拆卸更换。本专利技术轻量型机械臂模块化关节，结构简单、可靠，利于大批量生产；本专利技术轻量型机械臂模块化关节，在低速端通过中空走线管实现中空走线方式，避免机械臂运动过程中对电缆摩擦及产生折线、绕线等风险，且利于减小机械臂整体外形尺寸；本专利技术轻量型机械臂模块化关节，采用绝对式编码器，掉电后可以保存关节输出端的位置信息，使机械臂恢复上电后可以继续工作。【附图说明】图1是本专利技术的轻量型机械臂模块化关节的外部结构示意图；图2是本专利技术的轻量型机械臂模块化关节的半剖图；图3是本专利技术的轻量型机械臂模块化关节的剖面图。【具体实施方式】以下结合附图来说明本专利技术的【具体实施方式】:如图1、2、3所示，轻量型机械臂模块化关节包括:驱动总成、关节总成、电气总成，驱动总成包括中空电机转子3、中空电机定子4、中空电机轴5、高速电机轴承6、中空抱闸定子7、中空抱闸转子8、中空抱闸转子安装法兰9、高速电机轴承卡簧11、谐波减速器的波发生器12，谐波减速器柔轮26。关节总成包括模块化关节安装法兰1、模块化关节输出轴2、谐波减速器钢轮13、十字交叉滚子轴承16、中空抱闸安装法兰19、中空走线管20、中空束线器21、中空束线器安装法兰22。电气总成包括霍尔传感器17、光电编码器23、光电编码器安装座18、绝对式编码器15、绝对式编码器安装法兰24、绝对式编码器安装垫片25、绝对式编码器安装卡簧14。其中，中空电机转子3，中空电机定子4，以及中空电机轴5是中空电机的一部分。谐波减速器柔轮26，以及与该谐波减速器柔轮相连接的谐波减速器钢轮13和波发生器12，以及十字交叉滚子轴承16都是谐波减速器的一部分。谐波减速器柔轮26与模块化关节输出轴2相连接。中空电机转子3固定在中空电机轴5上，并通过螺栓分别与谐波减速器的波发生器12、高速电机轴承6、光电编码器23、中空抱闸转子安装法兰9连接，其中高速电机轴承6利用轴承调整垫片调整轴承轴向游隙并用高速电机轴承卡簧11进行轴向固定。高速电机轴承6的外侧与光电编码器安装座18连接。光电编码器23安装在光电编码器安装座18上。这样的设计在使模块化关节结构紧凑的前提下，确保高速端结构简单可靠、便于批量生产。谐波减速器钢轮13、绝对式编码器安装法兰24、光电编码器安装座18与模块化关节安装法兰1相连接，中空电机定子4通过内六角止动螺丝与模块化关节安装法兰1相固连，以确保中空电机定子4在轻量型机械臂模块化关节受到冲击时无相对移动，中空抱闸安装法兰19、中空走线管20与中空抱闸安装法兰共轴心。中空抱闸定子7安装在中空抱闸安装法兰19上。中空抱闸转子8安装在中空抱闸转子安装法兰9上。霍尔传感器17黏合在中空电机定子4末端，光电编码器23通过内六角止动螺丝与中空电机轴5相连接，绝对式编码器15通过防松螺丝连接在绝对式编码器安装法兰24上，内孔处采用绝对式编码器安装垫片25提供适合的预紧力并通过绝对式编码器安装卡簧14进行轴向固定。轻量型机械臂模块化关节的长度方向为190_，模块化关节安装法兰1的直径小于 116mmη本模块化关节运动的传递过程为:中空电机定子4产生交变磁场驱动中空电机转子3，中空电机轴5与中空电机转子3相固连，从而将驱动力矩传递给谐波减速器波发生器12，通过谐波减速器钢轮13和谐波减速器柔轮26将减速后的扭矩传递至模块化关节输出轴2，以实现关节运动过程的传递。本模块化关节的中空电机定子4、中空电机转子3、霍尔传感器17、光电编码器23、以及绝对式编码器15共轴线，其中霍尔传感器17用于检测中空电机定子4的相位角、光电编码器23用于检测中空电机转子3的位置、绝对式编码器15具有高分辨率(19位)、安装简单可靠、信号抗噪能力强等优点，用于检测模块化关节输出轴2位置。本模块化关节在末端设置有中空走线管20、中空束线器21、中空束线器安装法兰22，中空束线器21安装在中空束线器安装法兰22的中央开口处。这些结构方便机械臂内部电源及总线布置及固定，从而避免了添加绕线器而导致的机械臂尺寸增大，提高了系统的集成度。本模块化关节不限于工业机器人中，还可用于服务机器人、移动机器人、医疗类包括康复等领域，故本专利技术保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。【主权项】1.一种轻量型机械臂模块化关节，其特征在于，包括: 中空电机，具有:中空电机转子，中空电机定子，以及中空电机轴； 减速器； 高速电机轴承； 模块化关机输出轴，与所述减速器相连，向外输出动力； 第一编码器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻量型机械臂模块化关节，其特征在于，包括：中空电机，具有：中空电机转子，中空电机定子，以及中空电机轴；减速器；高速电机轴承；模块化关机输出轴，与所述减速器相连，向外输出动力；第一编码器，安装在所述模块化关节输出轴外侧，用于检测模块化关节输出轴位置；以及，第二编码器，与所述中空电机轴相连接，用于检测中空电机转子位置；所述中空电机转子固定在中空电机轴上，所述中空电机转子的两端分别与所述减速器和所述高速电机轴承相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨跞，陈宏伟，张伟，范亮亮，杨晓丽，
申请(专利权)人：中科新松有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31