一种中空式驱控一体化智能模块化关节制造技术

本发明专利技术涉及一种中空式驱控一体化智能模块化关节，包括外壳、增量编码器、绝对值编码器、制动装置、谐波减速器、电机输出轴、输出法兰、控制装置、左端盖和中空走线管，其特征在于该关节还包括中空无框力矩电机，所述控制装置、增量编码器、制动装置、中空无框力矩电机、谐波减速器、绝对值编码器分别依次套在电机输出轴以及输出法兰上，且输出法兰、外壳及左端盖构成密闭空间，该密闭空间内安装增量编码器、绝对值编码器、中空无框力矩电机、制动装置、谐波减速器、电机输出轴、控制装置和中空走线管；所述中空走线管贯穿在输出法兰、谐波减速器的柔轮、刚轮、波发生器及电机输出轴的内腔当中。

A hollow drive control integrated intelligent modular joint

The present invention relates to a hollow type drive and control integrated intelligent modular joint, including shell, incremental encoder, absolute encoder, braking device, harmonic reducer, motor output shaft, output flange, control device, a left end cover and a hollow wire tube, which is characterized in that the hollow closed section also includes a frameless motor. The control device, incremental encoder, brake device, hollow box without harmonic torque motor, speed reducer, absolute encoder are respectively set on the output shaft of the motor and the output flange, and output flange, casing and the left end cover to form a closed space, the confined space is installed in the incremental encoder, absolute encoder, frameless hollow motor, brake device, harmonic reducer, the output shaft of the motor, the control device and the hollow wire pipe; the hollow wire tube through the output flange, harmonic The inner cavity of the flexible wheel, wheel, wave generator and motor output shaft of the wave reducer.

【技术实现步骤摘要】
一种中空式驱控一体化智能模块化关节
本专利技术应用于模块化机械臂
，具体的说是一种中空式驱控一体化智能模块化关节。
技术介绍
到目前为止，国内外的机械臂用的都是传统模式的机械臂，体积比较庞大，组装和拆卸较为麻烦，无论是在服务行业还是工业机器人，现如今对机械臂的要求越来越严格，一方面需要足够的灵活性和可靠性，另一方面，组装起来需要安全便捷，可重复组装拆卸，结构紧凑，此外，针对一些特殊应用场合对走线的方式提出的新的具体要求，如在机械臂外壳1上不允许出现线缆，影响美观。针对这一技术问题，国内外研发了中空走线的方式，但是这种方式在一定程度上会提高成本，因为轴径的大小导致很多元器件的选用有局限性，专利文献“一种中空智能模块化关节CN104416579A”涉及的中空模块化关节虽然采用通过法兰和外壳连接，结构紧凑，连接可靠，但是整体的重量较大，制动装置的结构设计复杂，通过齿轮传动需要的力矩较大，电机拆装的方式较为复杂，输出法兰没有和谐波减速器直接连接，因此产生传动间隙，制动装置与增量式编码器偏置，通过齿轮传动导致间隙较大，除此之外，该模块化关节的关节为分离式，定位结构设计上增加了难度，没有霍尔元器件，谐波的波发生器没有轴向定位，使得整个结构在运转时不稳定。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种中空式驱控一体化智能模块化关节。该中空式驱控一体化智能模块化关节解决了外部走线混乱、易缠线、质量和体积大、模块化程度不高等问题，不需定制硬件，有效的降低了成本。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种中空式驱控一体化智能模块化关节，包括外壳、增量编码器、绝对值编码器、制动装置、谐波减速器、电机输出轴、输出法兰、控制装置、左端盖和中空走线管，其特征在于该关节还包括中空无框力矩电机，所述控制装置、增量编码器、制动装置、中空无框力矩电机、谐波减速器、绝对值编码器分别依次套在电机输出轴以及输出法兰上，且输出法兰、外壳及左端盖构成密闭空间，该密闭空间内安装增量编码器、绝对值编码器、中空无框力矩电机、制动装置、谐波减速器、电机输出轴、控制装置和中空走线管；所述中空走线管贯穿在输出法兰、谐波减速器的柔轮、刚轮、波发生器及电机输出轴的内腔当中，其中所述中空走线管的左端通过螺钉连接于电磁铁安装活动板右端面上，所述电磁铁安装活动板的右端通过单头六角铜柱与活动连接板连接；控制装置控制各部件的动作；所述外壳内部沿外壳径向从左到右依次设有第一圆台凸起和第二圆台凸起，第二圆台凸起上设有月牙孔，电磁铁安装活动板、第一圆台凸起和第二圆台凸起将外壳内部空间分成四个腔体，从左到右依次为第一腔体、第二腔体、第三腔体和第四腔体；所述电机输出轴包括四级轴肩，从左到右依次为第一轴肩、第二轴肩、第三轴肩和第四轴肩，在电机输出轴的右端设置有凸台；所述活动连接板边缘通过螺钉与外壳上的第一圆台凸起连接；在活动连接板和电机输出轴之间的间隙内安装深沟球轴承，所述深沟球轴承右侧通过电机输出轴的第二轴肩定位，左侧通过活动连接板进行定位；所述制动装置包括制动盘和推移式电磁铁，制动盘和增量式编码器均安装在位于第二腔体内的电机输出轴上，制动盘安装在电机输出轴左端；所述增量式编码器包括增量式编码器码盘和增量式编码器电刷，增量式编码器码盘通过顶丝连接在电机输出轴上，所述增量式编码器码盘的右侧与电机输出轴的第一轴肩形成轴向定位，所述增量式编码器电刷连接在活动连接板上；所述中空无框力矩电机位于第三腔体内，中空无框力矩电机通过电机输出轴上的第四轴肩以及活动连接板固定，所述中空无框力矩电机包括电机转子、电机定子和霍尔，所述电机定子位于电机转子的内部，所述霍尔安装于电机定子上，所述电机转子卡在电机输出轴的第三轴肩上，并通过螺钉与电机输出轴的第四轴肩连接；所述电机定子的一侧通过活动连接板进行轴向定位；所述谐波减速器、绝对值编码器码盘和绝对值编码器电刷均设置于第四腔体内，所述电机输出轴通过右端的凸台与谐波减速器的波发生器连接，对谐波减速器进行定位，同时谐波减速器的波发生器通过定位法兰进行轴向定位；谐波减速器的柔轮与外壳上的第二圆台凸起通过螺钉连接，并且形成轴向定位，谐波减速器的刚轮与输出法兰连接，输出法兰的右端连接下一关节；在输出法兰和定位法兰之间安装角接触轴承，角接触轴承的内、外圈分别通过定位法兰和输出法兰进行定位；绝对值编码器码盘与输出法兰进行连接，绝对值编码器电刷与外壳上焊接的耳板通过螺钉连接；所述控制装置包括模块化驱动器和PCB板，模块化驱动器位于在第一腔体内，所述模块化驱动器安装在电磁体安装活动板上，且模块化驱动器与PCB板连接，与本关节连接的下一个关节中引出的线缆通过中空走线管与本关节的模块化驱动器连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术模块化关节结构设计紧凑，中空走线减少了线缆汇总的复杂性，避免关节运动时对线缆的影响，具有很高的灵活性，模块化设计能够更加方便的组装。本专利技术的突出的实质性特点是：1)本专利技术关节的谐波减速器直接与输出法兰连接，传动间隙较小，传动紧凑；2)本专利技术关节的外壳与左端盖有定位连接，左端盖有圆台凸起可以形成轴向定位，电磁铁安装活动板与活动连接板通过单头六角铜柱连接，电磁铁安装活动板呈现L型，推移式电磁铁安装在电磁铁安装活动板的横板上，所述制动盘安装在电机输出轴的最左侧，这样就减小了制动装置的占地空间；所述中空走线管的一端安装在电磁铁安装活动板上，并起到对中空走线管的轴向定位和周向定位的作用，中空走线管两端的O型密封圈起到双头密封的作用。增量式编码器通过顶丝安装在电机输出轴的第一轴肩，所述活动连接板通过螺纹轴向拧紧电机定子形成轴向定位，所述霍尔安装在电机定子的中端，提高换向的速率，提高电流反馈的准确性，所述电机转子通过螺钉连接到电机输出轴的第三轴肩上达到轴向和周向定位，双边密封深沟球轴承(深沟球轴承)的外圈通过与活动连接板轴向固定进行密封，其内圈通过电机输出轴的轴肩进行轴向定位，谐波减速器的柔轮通过螺纹连接与外壳内壁的圆台凸起进行轴向和周向定位，所述定位法兰与谐波减速器的波发生器通过螺钉连接形成轴向定位，双密封角接触轴承的外圈通过与输出法兰连接轴向连接进行密封，其内圈通过与定位法兰形成轴向定位，所述绝对值编码器的码盘通过螺纹与输出法兰轴向连接，进而形成轴向和周向定位；3)走线方式：绝对值编码器电刷的线缆从外壳内壁的第二圆台凸起上的月牙孔再经过活动连接板的镂空孔，沿外壳的内壁经过电磁铁安装活动板连接到模块化驱动器上，电机定子的线缆经过活动连接板的镂空孔沿壁经过电磁铁安装活动板连接到模块化驱动器上，上一关节的线缆经过中空走线管连接到模块化驱动器上，所有组成机械臂的模块化关节的线缆通过这种串联的形式连接起来，最后一个模块化关节的线缆连接到外部控制器上；4)本专利技术关节设计为一体式外壳，便于加工，密封性较好，更能体现出模块化的特性，可以模块化组装成任意轴的机械臂；5)本专利技术关节采用双编码器的方式，分别通过增量式编码器与绝对值编码器来测量电机角度与连杆(机械臂)角度；6)本专利技术关节有电限位的结构设计，所述制动装置采用制动盘和推移式电磁铁的组合方式，通电时电磁铁的铜柱缩回，没有限位功能，断电时推移式电磁铁的铜柱伸出，限制制动盘在一定角度范本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中空式驱控一体化智能模块化关节，包括外壳、增量编码器、绝对值编码器、制动装置、谐波减速器、电机输出轴、输出法兰、控制装置、左端盖和中空走线管，其特征在于该关节还包括中空无框力矩电机，所述控制装置、增量编码器、制动装置、中空无框力矩电机、谐波减速器、绝对值编码器分别依次套在电机输出轴以及输出法兰上，且输出法兰、外壳及左端盖构成密闭空间，该密闭空间内安装增量编码器、绝对值编码器、中空无框力矩电机、制动装置、谐波减速器、电机输出轴、控制装置和中空走线管；所述中空走线管贯穿在输出法兰、谐波减速器的柔轮、刚轮、波发生器及电机输出轴的内腔当中，其中所述中空走线管的左端通过螺钉连接于电磁铁安装活动板右端面上，所述电磁铁安装活动板的右端通过单头六角铜柱与活动连接板连接；控制装置控制各部件的动作；所述外壳内部沿外壳径向从左到右依次设有第一圆台凸起和第二圆台凸起，第二圆台凸起上设有月牙孔，电磁铁安装活动板、第一圆台凸起和第二圆台凸起将外壳内部空间分成四个腔体，从左到右依次为第一腔体、第二腔体、第三腔体和第四腔体；所述电机输出轴包括四级轴肩，从左到右依次为第一轴肩、第二轴肩、第三轴肩和第四轴肩，在电机输出轴的右端设置有凸台；所述活动连接板边缘通过螺钉与外壳上的第一圆台凸起连接；在活动连接板和电机输出轴之间的间隙内安装深沟球轴承，所述深沟球轴承右侧通过电机输出轴的第二轴肩定位，左侧通过活动连接板进行定位；所述制动装置包括制动盘和推移式电磁铁，制动盘和增量式编码器均安装在位于第二腔体内的电机输出轴上，制动盘安装在电机输出轴左端；所述增量式编码器包括增量式编码器码盘和增量式编码器电刷，增量式编码器码盘通过顶丝连接在电机输出轴上，所述增量式编码器码盘的右侧与电机输出轴的第一轴肩形成轴向定位，所述增量式编码器电刷连接在活动连接板上；所述中空无框力矩电机位于第三腔体内，中空无框力矩电机通过电机输出轴上的第四轴肩以及活动连接板固定，所述中空无框力矩电机包括电机转子、电机定子和霍尔，所述电机定子位于电机转子的内部，所述霍尔安装于电机定子上，所述电机转子卡在电机输出轴的第三轴肩上，并通过螺钉与电机输出轴的第四轴肩连接；所述电机定子的一侧通过活动连接板进行轴向定位；所述谐波减速器、绝对值编码器码盘和绝对值编码器电刷均设置于第四腔体内，所述电机输出轴通过右端的凸台与谐波减速器的波发生器连接，对谐波减速器进行定位，同时谐波减速器的波发生器通过定位法兰进行轴向定位；谐波减速器的柔轮与外壳上的第二圆台凸起通过螺钉连接，并且形成轴向定位，谐波减速器的刚轮与输出法兰连接，输出法兰的右端连接下一关节；在输出法兰和定位法兰之间安装角接触轴承，角接触轴承的内、外圈分别通过定位法兰和输出法兰进行定位；绝对值编码器码盘与输出法兰进行连接，绝对值编码器电刷与外壳上焊接的耳板通过螺钉连接；所述控制装置包括模块化驱动器和PCB板，模块化驱动器位于在第一腔体内，所述模块化驱动器安装在电磁体安装活动板上，且模块化驱动器与PCB板连接，与本关节连接的下一个关节中引出的线缆通过中空走线管与本关节的模块化驱动器连接。...

【技术特征摘要】
1.一种中空式驱控一体化智能模块化关节，包括外壳、增量编码器、绝对值编码器、制动装置、谐波减速器、电机输出轴、输出法兰、控制装置、左端盖和中空走线管，其特征在于该关节还包括中空无框力矩电机，所述控制装置、增量编码器、制动装置、中空无框力矩电机、谐波减速器、绝对值编码器分别依次套在电机输出轴以及输出法兰上，且输出法兰、外壳及左端盖构成密闭空间，该密闭空间内安装增量编码器、绝对值编码器、中空无框力矩电机、制动装置、谐波减速器、电机输出轴、控制装置和中空走线管；所述中空走线管贯穿在输出法兰、谐波减速器的柔轮、刚轮、波发生器及电机输出轴的内腔当中，其中所述中空走线管的左端通过螺钉连接于电磁铁安装活动板右端面上，所述电磁铁安装活动板的右端通过单头六角铜柱与活动连接板连接；控制装置控制各部件的动作；所述外壳内部沿外壳径向从左到右依次设有第一圆台凸起和第二圆台凸起，第二圆台凸起上设有月牙孔，电磁铁安装活动板、第一圆台凸起和第二圆台凸起将外壳内部空间分成四个腔体，从左到右依次为第一腔体、第二腔体、第三腔体和第四腔体；所述电机输出轴包括四级轴肩，从左到右依次为第一轴肩、第二轴肩、第三轴肩和第四轴肩，在电机输出轴的右端设置有凸台；所述活动连接板边缘通过螺钉与外壳上的第一圆台凸起连接；在活动连接板和电机输出轴之间的间隙内安装深沟球轴承，所述深沟球轴承右侧通过电机输出轴的第二轴肩定位，左侧通过活动连接板进行定位；所述制动装置包括制动盘和推移式电磁铁，制动盘和增量式编码器均安装在位于第二腔体内的电机输出轴上，制动盘安装在电机输出轴左端；所述增量式编码器包括增量式编码器码盘和增量式编码器电刷，增量式编码器码盘通过顶丝连接在电机输出轴上，所述增量式编码器码盘的右侧与电机输出轴的第一轴肩形成轴向定位，所述增量式编码器电刷连接在活动连接板上；所述中空无框力矩电机位于第三腔体内，中空无框力矩电机通过电机输出轴上的第四轴肩以及活动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，蔡灿，刘璇，张明路，卜必正，许晓林，刘路光，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12