本发明专利技术公开了一种用于真空高温坏境下的转动关节，包括驱动盒底座、驱动盒盖、上转动部件、下转动部件以及内部的驱动机构、转动构件。驱动盒底座通过螺栓与驱动盒盖连接成整体，驱动盒盖嵌套在转轴外部，且驱动盒盖与转轴之间相对转动安装有滚针轴承，转轴通过螺栓固定在上转动部件上，上转动部件与下转动部件通过螺栓相连，且下转动部件套装在驱动盒底座的凸出部分，下转动部件与驱动盒底座之间相对转动并安装有推力轴承和滚针轴。电机、谐波减速器固定板、谐波减速器连接件、谐波减速器、组成关节驱动机构，固定在驱动盒盖上，转动构件输入部分与驱动机构的谐波减速机的输出部分连接，转动构件的输出部分与上转动部件相连。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及托卡马克核聚变实验装置用转动关节领域，具体是一种用于真空高温环境下的转动关节。
技术介绍
随着能源危机来袭和环境污染日益严重，寻找绿色无污染的新能源，成为摆在人类面前的一项紧迫任务。毫无疑问，在太阳能、风能、水能、地热能等诸多新能源中，核聚变能以其令人神往的优点，成为人类未来最理想的能源。在这一背景下，建造可控的“人造太阳”，成为世界各国的共同追求。近几十年来，国内外托卡马克磁约束核聚变能研究取得了非常大的进展。EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)作为全球首个大型非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置，为聚变能的前期应用提供重要的工程和物理基础，使中国在磁约束聚变研究领域进入世界前沿并成为世界上重要的聚变研究中心之一。EAST放电期间高温等离子体会对真空室内部部件造成一定程度的损坏，从而影响装置的运行性能。为了了在不破坏真空室内的真空环境（10-6pa）以及约150℃的环境温度的条件下进入真空室执行检测和维护任务，一种可用真空高温环境下的转动关节被研制出来。根据维护任务不同可将多个转动关节连接在一起组成多个自由度的机械臂。目前国际上应用于托卡马克装置上的维护机械臂关节存在着结构复杂，柔性大，精度差等缺点。而在现有的国内机器人研究领域中，同样难以找出一种可以用于目标环境的机械臂转动关节的设计方案。因此需要设计出一种满足该极端环境以及自身尺寸要求并输出较大力矩的转动关节。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于真空高温环境下的转动关节，以解决现有技术机械臂关节无法满足托卡马克装置需求的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种用于真空高温环境下的转动关节，其特征在于：包括内有空腔的驱动盒底座，以及盖合安装在驱动盒底座上的驱动盒盖，所述驱动盒底座与驱动盒盖连接成整体，驱动盒盖内设有波纹管，驱动盒盖顶部通过滚针轴承转动安装有转轴，转轴上端伸出驱动盒盖，且转轴上端固定连接有上转动部件，所述驱动盒底座底部成型有凸出部分，且驱动盒底座底部凸出部分通过滚针轴承转动安装有下转动部件，下转动部件与驱动盒底座底部之间装配有推力轴承，所述上、下转动部件分别向相同方向一侧延伸，且上、下转动部件延伸部通过螺栓连接；所述驱动盒底座空腔内设有水平的谐波减速器固定板，谐波减速器固定板顶部安装有一级谐波减速器，谐波减速器固定板底部安装有盘式直流电机，所述盘式直流电机的电机轴通过转接头与一级谐波减速器的输入端传动连接，一级谐波减速器的输出端固定连接有转接母板，所述驱动盒盖内固定有二级谐波减速器，二级谐波减速器的输入端固定连接有转接公板，且转接公板与驱动盒底座内的转接母板固定连接为一体，二级谐波减速器的输出端固定有二级谐波减速器输出法兰，所述驱动盒盖内的波纹管中嵌入有形状匹配的弯轴，弯轴一端与二级谐波减速器输出法兰固定连接，弯轴另一端与上转动部件固定连接，由弯轴与二级谐波减速器输出法兰构成转动构件；还包括嵌入式电路板、磁性旋转编码器组件、贴片式温度传感器、真空密封接头，所述嵌入式电路板安装在驱动盒盖内，磁性旋转编码器组件包含一个增量式编码器和一个绝对式编码器，每个编码器均包含磁铁及霍尔芯片，两者分离，每个编码器中的霍尔芯片焊接在嵌入式电路板上，每个编码器中的磁铁安装在二级谐波减速器输出法兰上，贴片式温度传感器贴设在盘式直流电机表面，真空密封插头固定在驱动盒底座上，所述贴片式温度传感器信号输出端接入嵌入式电路板，所述嵌入式电路板的线缆以及盘式直流电机的供电线缆分别与真空密封接头连接。所述的一种用于真空高温环境下的转动关节，其特征在于：所述驱动盒底座与驱动盒盖之间设有氟橡胶密封圈一。所述的一种用于真空高温环境下的转动关节，其特征在于：所述波纹管左端法兰与驱动盒盖之间设有氟橡胶密封圈二。所述的一种用于真空高温环境下的转动关节，其特征在于：所述波纹管右端法兰与弯轴端面之间设有氟橡胶密封圈三。所述的一种用于真空高温环境下的转动关节，其特征在于：所述弯轴由弯轴前段和弯轴后段构成，两段之间通过螺栓连接。所述的一种用于真空高温环境下的转动关节，其特征在于：所述驱动盒底座、驱动盒盖、上转动部件和下转动部件上还分别设有孔，通过孔可与其它转动关节连接，实现多自由度机构。所述的一种用于真空高温环境下的转动关节，其特征在于：所述绝对式磁性编码器的磁铁为只有一对磁极的纽扣磁铁，增量式磁性编码器的磁铁对应的为具有64对磁极的磁环，绝对式磁性编码器提供关节的绝对位置，增量式磁性编码器提供较高的关节转动分辨率。所述的一种用于真空高温环境下的转动关节，其特征在于：所述嵌入式电路板负责采集关节转动位置信息及运行过程中电机表面的温度信息，并通过总线将数据传输到关节外部。本专利技术提供了一种用于真空高温环境下的转动关节，采用弯轴和波纹管结合的密封方式来取代复杂的动密封方式，整体结构紧凑，模块化程度高，可自由组合成多自由度机械臂。本专利技术也可应用在工业领域，尤其可用在高真空、水下或多粉尘环境复杂环境下。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术在转动关节上采用波纹管结合弯轴的密封方式，结构简单。多处采用紧凑设计，整体尺寸小，重量轻。2、可用于不适宜人工作的环境下装置的检查和维护，特别适用于高温及真空等极端环境，例如EAST真空室内部。可采用模块化方式组合成不同自由度的运动机构。附图说明图1是本专利技术的外形结构示意图。图2是本专利技术的内部结构示意图。图3是本专利技术的两级减速器连接结构示意图。图4是本专利技术的转动构件结构示意图，其中： 图4a为转动构件整体示意图，图4b为弯轴结构示意图。图5是本专利技术的密封组件剖视图。图6是本专利技术的磁性编码器组件示意图。图7是本专利技术的实施示例图。具体实施方式如图1-图6所示。一种用于真空高温环境下的转动关节，包括驱动盒底座4，驱动盒底座4内有空腔，驱动盒底座4通过螺栓与驱动盒盖3固定连接成整体，波纹管5通过螺纹与驱动盒盖3连接，驱动盒盖3嵌套在转轴11外部，且驱动盒盖3与转轴11之间相对转动安装有滚针轴承6，转轴11通过螺栓与上转动部件1固定，上转动部件1通过螺栓与下转动部件2连接，下转动部件2套装在驱动盒底座4的凸出部分，且下转动部件2与驱动盒底座4之间相对转动并安装有推力轴承7和滚针轴承6；所述驱动盒底座4空腔内设置有谐波减速器固定板14，谐波减速器固定板14朝驱动盒底座4上部一侧安装有一级谐波减速器10，谐波减速器固定板14另一面安装有盘式直流电机8，盘式直流电机8通过电机轴转接头17与一级谐波减速器10的输入端连接，一级谐波减速器10的输出端通过螺栓固定有转接母板15，二级谐波减速器9的输入端通过螺栓固定有转接公板16，转接母板15与转接公板16通过螺栓连接在一起，二级谐波减速器9通过螺栓固定在驱动盒盖3上；所述驱动盒盖3套装有转动构件12，所述转动构件12包括二级谐波减速器输出法兰18与弯轴19，二级谐波减速器输出法兰18与二级谐波减速器9的输出端通过螺栓连接，弯轴19嵌套在波纹管5内部，且弯轴19通过螺栓与上转动部件1固定；还包括嵌入式电路板24、贴片式温度传感器25、真空密封接头26，所述嵌入式电路板24安装在驱动盒盖3内，磁性旋转编码器组件包含一个增量式编码器27本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于真空高温环境下的转动关节，其特征在于：包括内有空腔的驱动盒底座，以及盖合安装在驱动盒底座上的驱动盒盖，所述驱动盒底座与驱动盒盖连接成整体，驱动盒盖内设有波纹管，驱动盒盖顶部通过滚针轴承转动安装有转轴，转轴上端伸出驱动盒盖，且转轴上端固定连接有上转动部件，所述驱动盒底座底部成型有凸出部分，且驱动盒底座底部凸出部分通过滚针轴承转动安装有下转动部件，下转动部件与驱动盒底座底部之间装配有推力轴承，所述上、下转动部件分别向相同方向一侧延伸，且上、下转动部件延伸部通过螺栓连接；所述驱动盒底座空腔内设有水平的谐波减速器固定板，谐波减速器固定板顶部安装有一级谐波减速器，谐波减速器固定板底部安装有盘式直流电机，所述盘式直流电机的电机轴通过转接头与一级谐波减速器的输入端传动连接，一级谐波减速器的输出端固定连接有转接母板，所述驱动盒盖内固定有二级谐波减速器，二级谐波减速器的输入端固定连接有转接公板，且转接公板与驱动盒底座内的转接母板固定连接为一体，二级谐波减速器的输出端固定有二级谐波减速器输出法兰，所述驱动盒盖内的波纹管中嵌入有形状匹配的弯轴，弯轴一端与二级谐波减速器输出法兰固定连接，弯轴另一端与上转动部件固定连接，由弯轴与二级谐波减速器输出法兰构成转动构件；还包括嵌入式电路板、磁性旋转编码器组件、贴片式温度传感器、真空密封接头，所述嵌入式电路板安装在驱动盒盖内，磁性旋转编码器组件包含一个增量式编码器和一个绝对式编码器，每个编码器均包含磁铁及霍尔芯片，两者分离，每个编码器中的霍尔芯片焊接在嵌入式电路板上，每个编码器中的磁铁安装在二级谐波减速器输出法兰上，贴片式温度传感器贴设在盘式直流电机表面，真空密封插头固定在驱动盒底座上，所述贴片式温度传感器信号输出端接入嵌入式电路板，所述嵌入式电路板的线缆以及盘式直流电机的供电线缆分别与真空密封接头连接。...
【技术特征摘要】
1.一种用于真空高温环境下的转动关节，其特征在于：包括内有空腔的驱动盒底座，以及盖合安装在驱动盒底座上的驱动盒盖，所述驱动盒底座与驱动盒盖连接成整体，驱动盒盖内设有波纹管，驱动盒盖顶部通过滚针轴承转动安装有转轴，转轴上端伸出驱动盒盖，且转轴上端固定连接有上转动部件，所述驱动盒底座底部成型有凸出部分，且驱动盒底座底部凸出部分通过滚针轴承转动安装有下转动部件，下转动部件与驱动盒底座底部之间装配有推力轴承，所述上、下转动部件分别向相同方向一侧延伸，且上、下转动部件延伸部通过螺栓连接；所述驱动盒底座空腔内设有水平的谐波减速器固定板，谐波减速器固定板顶部安装有一级谐波减速器，谐波减速器固定板底部安装有盘式直流电机，所述盘式直流电机的电机轴通过转接头与一级谐波减速器的输入端传动连接，一级谐波减速器的输出端固定连接有转接母板，所述驱动盒盖内固定有二级谐波减速器，二级谐波减速器的输入端固定连接有转接公板，且转接公板与驱动盒底座内的转接母板固定连接为一体，二级谐波减速器的输出端固定有二级谐波减速器输出法兰，所述驱动盒盖内的波纹管中嵌入有形状匹配的弯轴，弯轴一端与二级谐波减速器输出法兰固定连接，弯轴另一端与上转动部件固定连接，由弯轴与二级谐波减速器输出法兰构成转动构件；还包括嵌入式电路板、磁性旋转编码器组件、贴片式温度传感器、真空密封接头，所述嵌入式电路板安装在驱动盒盖内，磁性旋转编码器组件包含一个增量式编码器和一个绝对式编码器，每个编码器均包含磁铁及霍尔芯片，两者分离，每个编码器中的霍尔芯片焊接在嵌入式电路板上，每个编码器...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘洪涛，宋云涛，杨松竹，张宇，郝志伟，李阳，赵文龙，
申请(专利权)人：中国科学院等离子体物理研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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