一种用于关节机器人的关节装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于关节机器人的关节装置，包括本体、电机、中心护线轴、第一轴承、第二轴承、第一压板、交叉滚子轴承、上夹板、下夹板、输出法兰和谐波减速器；谐波减速器包括输入轴、椭圆形凸轮、薄壁轴承外壳、刚轮、柔轮和编码器；输入轴的一端与凸轮的一端固定连接；第一轴承的内圈与输入轴的第一台阶适配；第二轴承的外圈和压板由螺钉连接在输入轴的底端台阶上，第二轴承的内圈和中心护线轴适配；交叉滚子轴承的外圈通过第二压板和螺钉连接在本体上，交叉滚子轴承的内圈、上夹板、下夹板、柔轮、中心护线轴通过螺钉固定连接；输出法兰与下夹板配合连接。该关节中的各种导线不会因为关节的转动而缠绕，穿线方便，且结构紧凑，重量轻。

Joint device for joint robot

The invention discloses a device for joint joint robot, including center body, motor, supporting reels, first bearing and the second bearing plate, first, cross roller bearings, an upper and a lower clamping plate, output flange and harmonic reducer; harmonic reducer comprises an input shaft, cam, oval shell, Thin-walled bearing rigid wheel flexible wheel and one end of the input shaft of the encoder; one end with the cam is fixedly connected with the inner ring; the first step with the input shaft of the first bearing adapter; second bearing outer ring and the pressing plate by screw connection step input in the bottom end of the shaft, the inner ring and the bearing support center second spool fit; the outer ring cross roller bearing connected to the body by second pressing plate and screws, cross roller bearing inner ring, an upper and a lower clamping plate, a flexible wheel, center support spool fixedly connected by a screw transmission; Out of the flange and the lower splint with the connection. The various wires in the joint will not be twisted due to the rotation of the joint, and the threading is convenient, compact and light in weight.

【技术实现步骤摘要】
一种用于关节机器人的关节装置
本专利技术属于关节机器人领域，具体来说，涉及一种用于关节机器人的关节装置。
技术介绍
减速器是关节机器人的核心部件之一，谐波减速器重量轻，单级传动比大，传动平稳精确，应用十分广泛。特别是近年来，轻型机器人发展非常迅速，轻型机器人是指负载＜15kg、臂展＜1.5米，总质量＜30kg的多自由度关节机器人，一般有6或7个关节，这些机器人共同的特点之一是都采用谐波减速器作动力匹配与变换。而重型关节机器人的末端的若干个关节也倾向于采用重量相对较轻谐波减速器。刚轮、柔轮、波发生器是谐波减速器的三大基本构件，其中柔轮是三者中最主要的承载构件，根据柔轮的形状，大体上可见谐波减速器分为两类：一是杯形柔轮减速器，二是大翻边柔轮减速器，二者基本规格参数是指柔轮上小模数齿轮的尺寸。相同规格下，两类柔轮的承载能力大致相当，大翻边柔轮减速器集成化程度较高，目前轻型机器人均采用大翻边柔轮谐波减速器。两类减速器的连接法兰的外形尺寸差别较大，以日本Harmonic品牌32型谐波减速器为例，杯形谐波减速器代表型号是CSG系列，速比为100时，其额定扭矩为178Nm，完整部件的包络尺寸为Φ107×52，仅三大件时，包络尺寸为仅Φ85×37，大翻边形谐波减速器代表型号是SHG系列，整机外形包络尺寸为Φ115×50，仅三大件时包络尺寸为Φ110×35。可见，采用杯形柔轮减速器比大翻边柔轮减速器的外形要小很多。轻型机器人对于外形尺寸和重量有比较苛刻的要求，本专利技术提出一种基于杯形谐波减速器的轻型机器人关节结构，与采用大翻边结构相比，外径尺寸可少8到30毫米，重量能减轻约0.5～1kg，约现有设计的5％～20％。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提出一种用于关节机器人的关节装置，关节中的各种导线不会因为关节的转动而缠绕，穿线方便，且结构紧凑，重量轻。为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种用于关节机器人的关节装置，所述关节装置包括中空的本体、电机、中心护线轴、第一轴承、第二轴承、第一压板、交叉滚子轴承、上夹板、下夹板、输出法兰、谐波减速器；所述电机包括定子、转子和壳体，定子固定连接在壳体的座孔中，转子与定子相对；所述谐波减速器包括输入轴、椭圆形凸轮、薄壁轴承外壳、中空的刚轮、中空的柔轮和编码器；输入轴呈中空的台阶状，输入轴表面设有第一台阶和第二台阶；编码器固定连接在第一台阶表面，电机的转子与第二台阶相适配；输入轴的一端与凸轮的一端固定连接；凸轮和薄壁轴承外壳之间设有球形滚动体，凸轮带动薄壁轴承外壳旋转；柔轮的下部表面呈小模数外齿形，柔轮的上端面设有安装孔和中心孔，刚轮内壁呈小模数内齿形，刚轮边缘设有安装孔，刚轮内壁和柔轮的下部相适配；薄壁轴承外壳与柔轮的下部内腔相适配；壳体和刚轮固定连接在本体座孔中；中心护线轴位于输入轴内腔中，第一轴承连接在壳体的座孔中，且第一轴承的内圈与输入轴的第一台阶适配；第二轴承的外圈和压板由螺钉连接在输入轴的底端台阶上，第二轴承的内圈和中心护线轴适配；交叉滚子轴承位于本体的一端，且交叉滚子轴承的外圈通过第二压板和螺钉连接在本体上，交叉滚子轴承的内圈、上夹板、下夹板、柔轮、中心护线轴通过螺钉固定连接，上夹板、下夹板的内孔与中心护线轴配合；上夹板和下夹板分别位于交叉滚子轴承的上方和下方；输出法兰与下夹板配合连接。作为优选例，所述的用于关节机器人的关节装置，还包括调整片，调整片位于壳体和刚轮之间；调整片固定连接在本体座孔中。作为优选例，所述的用于关节机器人的关节装置，还包括绝对值编码器，绝对值编码器固定连接在中心护线轴的尾部。作为优选例，所述的本体上设有通孔。作为优选例，所述本体还设有座孔，座孔的直径与法兰的外径相等。作为优选例，所述的用于关节机器人的关节装置，还包括后盖，后盖固定连接在本体上。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：关节中的各种导线不会因为关节的转动而缠绕，穿线方便；同时能准确测量谐波减速器的输出力矩。本专利技术实施例中通过设置中心护线轴，以及在本体上设置通孔和座孔，使得导线可以穿过中心护线轴和孔，实现连接。在关节旋转时，这些导线位置不变，不因其他部件的旋转而缠绕。另外，整个关节装置的结构紧凑、重量轻。附图说明图1为本专利技术实施例中谐波减速器的局部结构示意图；图2为本专利技术实施例中谐波减速器的结构示意图；图3为本专利技术实施例的结构示意图；图4为本专利技术实施例的工作基准示意图。附图中标号为：第二压板1、交叉滚子轴承2、螺钉3、本体4、柔轮5、刚轮6、螺钉7、调整片8、壳体9、定子10、转子11、第一轴承12、输入轴13、绝对值编码器14、中心护线轴16、编码器17、输出法兰18、挡圈19、第二轴承20、螺钉21、第一压板22、调整垫圈23、螺钉24、上夹板25、下夹板26、螺钉27、输出法兰28、第一台阶131、第二台阶132、薄壁轴承外壳134、凸轮135、轴承座孔137、小模数外齿形51、安装孔52、中心孔53、安装孔61、通孔43、座孔44。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术技术方案作进一步的详细说明。如图1至图3所示，本专利技术实施例的一种用于关节机器人的关节装置，包括中空的本体4、电机、中心护线轴16、第一轴承12、第二轴承20、第一压板22、交叉滚子轴承2、上夹板25、下夹板26、输出法兰28、谐波减速器。电机包括定子10、转子11和壳体9。定子10固定连接在壳体9的座孔中，转子11与定子10相对。谐波减速器包括输入轴13、椭圆形凸轮135、薄壁轴承外壳134、中空的刚轮6、中空的柔轮5和编码器17。输入轴13呈中空的台阶状，输入轴13表面设有第一台阶131和第二台阶132。编码器17固定连接在第一台阶131表面。电机的转子11与第二台阶132相适配。输入轴13的一端与凸轮135的一端固定连接；凸轮135和薄壁轴承外壳134之间设有球形滚动体，凸轮135带动薄壁轴承外壳134旋转；柔轮5的下部表面呈小模数外齿形51，柔轮5的上端面设有安装孔52和中心孔53，刚轮6内壁呈小模数内齿形，刚轮6边缘设有安装孔61，刚轮6内壁和柔轮5的下部相适配；薄壁轴承外壳134与柔轮5的下部内腔相适配；壳体9和刚轮6固定连接在本体4座孔中。中心护线轴16位于输入轴13内腔中，第一轴承12连接在壳体9的座孔中，且第一轴承12的内圈与输入轴13的第一台阶131适配。第二轴承20的外圈和压板22由螺钉连接在输入轴13的底端台阶上，第二轴承20的内圈和中心护线轴16适配。交叉滚子轴承2位于本体4的一端，且交叉滚子轴承2的外圈通过第二压板1和螺钉连接在本体4上，交叉滚子轴承2的内圈、上夹板25、下夹板26、柔轮5、中心护线轴16通过螺钉固定连接，上夹板25、下夹板26的内孔与中心护线轴16配合；上夹板25和下夹板26分别位于交叉滚子轴承2的上方和下方；输出法兰28与下夹板26配合连接。上述实施例中，机器人的原动机为无框电机。定子10安装壳体9的座孔内，安装方式可以是过盈配合、胶接。转子11与输入轴13固定连接，定子线圈在相应测控电路控制产生磁场，控制转子11旋转的速度、转角，从而形成机器人关节的动力源。上述实施例中，输入轴13与谐波减速器的波发生器是一体的，其结构如图1所示。输入轴的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于关节机器人的关节装置，其特征在于，所述关节装置包括中空的本体(4)、电机、中心护线轴(16)、第一轴承(12)、第二轴承(20)、第一压板(22)、交叉滚子轴承(2)、上夹板(25)、下夹板(26)、输出法兰(28)、谐波减速器；所述电机包括定子(10)、转子(11)和壳体(9)，定子(10)固定连接在壳体(9)的座孔中，转子(11)与定子(10)相对；所述谐波减速器包括输入轴(13)、椭圆形凸轮(135)、薄壁轴承外壳(134)、中空的刚轮(6)、中空的柔轮(5)和编码器(17)；输入轴(13)呈中空的台阶状，输入轴(13)表面设有第一台阶(131)和第二台阶(132)；编码器(17)固定连接在第一台阶(131)表面，电机的转子(11)与第二台阶(132)相适配；输入轴(13)的一端与凸轮(135)的一端固定连接；凸轮(135)和薄壁轴承外壳(134)之间设有球形滚动体，凸轮(135)带动薄壁轴承外壳(134)旋转；柔轮(5)的下部表面呈小模数外齿形(51)，柔轮(5)的上端面设有安装孔(52)和中心孔(53)，刚轮(6)内壁呈小模数内齿形，刚轮(6)边缘设有安装孔(61)，刚轮(6)内壁和柔轮(5)的下部相适配；薄壁轴承外壳(134)与柔轮(5)的下部内腔相适配；壳体(9)和刚轮(6)固定连接在本体(4)座孔中，中心护线轴(16)位于输入轴(13)内腔中，第一轴承(12)连接在壳体(9)的座孔中，且第一轴承(12)的内圈与输入轴(13)的第一台阶(131)适配；第二轴承(20)的外圈和压板(22)由螺钉连接在输入轴(13)的底端台阶上，第二轴承(20)的内圈和中心护线轴(16)适配；交叉滚子轴承(2)位于本体(4)的一端，且交叉滚子轴承(2)的外圈通过第二压板(1)和螺钉连接在本体(4)上，交叉滚子轴承(2)的内圈、上夹板(25)、下夹板(26)、柔轮(5)、中心护线轴(16)通过螺钉固定连接，上夹板(25)、下夹板(26)的内孔与中心护线轴(16)配合；上夹板(25)和下夹板(26)分别位于交叉滚子轴承(2)的上方和下方；输出法兰(28)与下夹板(26)配合连接。...

【技术特征摘要】
1.一种用于关节机器人的关节装置，其特征在于，所述关节装置包括中空的本体(4)、电机、中心护线轴(16)、第一轴承(12)、第二轴承(20)、第一压板(22)、交叉滚子轴承(2)、上夹板(25)、下夹板(26)、输出法兰(28)、谐波减速器；所述电机包括定子(10)、转子(11)和壳体(9)，定子(10)固定连接在壳体(9)的座孔中，转子(11)与定子(10)相对；所述谐波减速器包括输入轴(13)、椭圆形凸轮(135)、薄壁轴承外壳(134)、中空的刚轮(6)、中空的柔轮(5)和编码器(17)；输入轴(13)呈中空的台阶状，输入轴(13)表面设有第一台阶(131)和第二台阶(132)；编码器(17)固定连接在第一台阶(131)表面，电机的转子(11)与第二台阶(132)相适配；输入轴(13)的一端与凸轮(135)的一端固定连接；凸轮(135)和薄壁轴承外壳(134)之间设有球形滚动体，凸轮(135)带动薄壁轴承外壳(134)旋转；柔轮(5)的下部表面呈小模数外齿形(51)，柔轮(5)的上端面设有安装孔(52)和中心孔(53)，刚轮(6)内壁呈小模数内齿形，刚轮(6)边缘设有安装孔(61)，刚轮(6)内壁和柔轮(5)的下部相适配；薄壁轴承外壳(134)与柔轮(5)的下部内腔相适配；壳体(9)和刚轮(6)固定连接在本体(4)座孔中，中心护线轴(16)位于输入轴(13)内腔中，第一轴承(12)连接在壳体(9)的座孔中，且第一轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔建伟，金源，张敏，马金宝，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32