水下关节驱动模块制造技术

本实用新型专利技术涉及一种水下关节驱动模块，包括电机壳体、电机壳体后端盖、电机壳体前端盖、单圈绝对式编码器、输出轴、谐波减速器、无框电机、电机轴、多圈增量式编码器及走线套管，无框电机定子通过压紧环夹紧固定于电机壳体中，无框电机转子通过定子压紧环夹紧固定于电机轴上；电机轴后端装有多圈增量式编码器、用于检测电机转速，电机轴输出端与谐波减速器波发生器连接；输出轴与谐波减速器柔轮连接，输出关节转矩和转速；输出轴上装有单圈绝对式编码器、用于检测关节位置。本实用新型专利技术具有结构紧凑、故障率低、中空走线，可实现关节速度和位置的高控制精度，密封封装到关节壳体中充油进行压力补偿可实现全海深工作等优点。

Underwater Joint Drive Module

【技术实现步骤摘要】
水下关节驱动模块
本技术属于水下机器人工程领域，具体地说是一种水下关节驱动模块，可应用于水下机械手、水下驱动装置等水下装备的研制。
技术介绍
电机驱动具有体积重量小、功耗低、控制精度高，通过压力补偿可实现全海深作业等优点，因此电机驱动装置在水下机器人工程领域具有广阔的应用前景。由于处于深海的特殊环境，水下驱动装置要求具有耐高压、结构紧凑等要求；针对水下机械手要求结构紧凑、高精度控制等需求，研制出性能可靠、结构紧凑，可高精度控制的水下关节驱动模块。
技术实现思路
为了满足深海特殊环境对水下驱动装置的要求，本技术的目的在于提供一种水下关节驱动模块。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本技术包括电机壳体、电机壳体后端盖、电机壳体前端盖、单圈绝对式编码器、输出轴、谐波减速器、无框电机、电机轴、多圈增量式编码器及走线套管，其中电机壳体的前后两端分别连接有电机壳体后端盖和电机壳体前端盖，所述输出轴与电机轴分别转动安装于由电机壳体、电机壳体后端盖和电机壳体前端盖围成的空间内，所述走线套管安装于电机壳体后端盖上，并由所述输出轴、电机轴穿过；所述无框电机的无框电机定子压紧于电机壳体内表面，与电机壳体保持相对固定，该无框电机的无框电机转子驱动所述电机轴旋转；所述谐波减速器的谐波减速器钢轮固定在电机壳体上，谐波减速器波发生器连接在电机轴上，该谐波减速器的谐波减速器柔轮安装于所述输出轴的一端，输出轴的另一端设有检测关节位置的单圈绝对式编码器；所述谐波减速器波发生器随电机轴旋转，该电机轴将转矩传递到谐波减速器波发生器上，所述谐波减速器柔轮输出经减速后的转矩至输出轴，通过该输出轴输出关节转矩；所述无框电机集成有用于检测其速度的多圈增量式编码器；其中：所述无框电机的两侧分别设有转子压紧环及连接于电机壳体上的定子压紧环，所述无框电机定子通过定子压紧环压紧到电机壳体上，所述无框电机转子通过转子压紧环压紧固定于电机轴上；所述单圈绝对式编码器的单圈绝对式编码器定子固定在电机壳体前端盖上，该单圈绝对式编码器的单圈绝对式编码器转子固定在所述输出轴的另一端；所述多圈增量式编码器的多圈增量式编码器定子固定在电机壳体上，该多圈增量式编码器的多圈增量式编码器转子随所述电机轴旋转；所述输出轴通过十字交叉滚子轴承转动安装于所述空间内，该十字交叉滚子轴承的一侧设有固接在所述输出轴上的十字交叉滚子轴承内圈紧定件；所述十字交叉滚子轴承的外圈与电机壳体配合，并通过所述电机壳体前端盖预紧，所述十字交叉滚子轴承的内圈通过十字交叉滚子轴承内圈紧定件预紧；所述电机轴通过电机轴前轴承及电机轴后轴承转动安装于所述空间内，该电机轴后轴承的一侧设有套设在电机轴上的轴承垫圈；所述电机轴前轴承的外圈与电机壳体配合，该电机轴前轴承的内圈与所述电机轴配合；所述电机轴后轴承的外圈与电机壳体后端盖配合，该电机轴后轴承的内圈与所述电机轴配合，并通过所述轴承垫圈预紧；所述电机壳体分为电机壳体A段、电机壳体B段及电机壳体C段，在电机壳体A段与电机壳体B段之间设有定子压紧环，所述电机壳体后端盖、电机壳体A段、定子压紧环、电机壳体B段、电机壳体C段及电机壳体前端盖依次紧固相连；所述电机壳体A段的内表面中部设有凸台，所述无框电机定子的外圈被压紧固定在该凸台上；所述谐波减速器的谐波减速器钢轮同轴固定于所述电机壳体B段的一侧；所述电机轴、谐波减速器及输出轴均为空心结构，供所述走线套管穿过，该走线套管也为中空结构，为前一个驱动模块提供走线通道；所述输出轴另一端的端部沿圆周方向均布有多个向被驱动部件输出转矩的螺纹孔。本技术的优点与积极效果为：1.性能稳定：本技术应用了谐波减速器传动，谐波减速器具有承载能力高，传动精度高、传动效率高，运行平稳等优点。2.结构紧凑：本技术采用无框电机和轴承轴向尺寸小，与谐波减速器高度集成，大大减小轴向尺寸。3.本技术可实现高精度双闭环控制，电机端集成有多圈增量式编码器，用于反馈电机速度信息，输出端集成有单圈绝对式编码器，用于反馈关节位置信息，两种编码器具有很高的精度。4.本技术选用的电机、编码器等元器件均能够在全海深压力油液环境中工作，关节驱动模块密封封账到关节壳体中，充油进行压力补偿可在全海深环境中工作。5.本技术调试、维护方便。附图说明图1为本技术的内部结构剖视图；其中：1为电机壳体后端盖，2为电机壳体A段，3为定子压紧环，4为电机壳体B段，5为电机壳体C段，6为电机壳体前端盖，7A为单圈绝对式编码器定子，7B为单圈绝对式编码器转子，8为输出轴，9为十字交叉滚子轴承内圈紧定件，10为十字交叉滚子轴承，11A为谐波减速器钢轮，11B为谐波减速器发生器，11C为谐波减速器柔轮，12为电机轴前轴承，13A为无框电机定子，13B为无框电机转子，14为电机轴，15为垫块，16A为多圈增量式编码器转子，16B为多圈增量式编码器定子，17为电机轴后轴承，18为走线套管，19为转子压紧环，20为轴承垫圈，21为螺纹孔。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详述。如图1所示，本技术包括电机壳体、电机壳体后端盖1、电机壳体前端盖6、单圈绝对式编码器、输出轴8、谐波减速器、无框电机、电机轴14、多圈增量式编码器及走线套管18，其中电机壳体的前后两端分别连接有电机壳体后端盖1和电机壳体前端盖6，输出轴8与电机轴14分别转动安装于由电机壳体、电机壳体后端盖1和电机壳体前端盖6围成的空间内，走线套管18安装于电机壳体后端盖1上，并由输出轴8、电机轴14穿过；无框电机的无框电机定子13A压紧于电机壳体内表面，与电机壳体保持相对固定，该无框电机的无框电机转子13A驱动电机轴14旋转；谐波减速器的谐波减速器钢轮11A连接于电机壳体上，谐波减速器波发生器11B连接在电机轴14上，该谐波减速器的谐波减速器柔轮11C安装于输出轴8的一端，并输出关节驱动模块转矩，输出轴8的另一端设有检测关节位置的单圈绝对式编码器。无框电机集成有用于检测其速度的多圈增量式编码器。电机轴14、谐波减速器及输出轴8均为空心结构，供走线套管18穿过；该走线套管18也为中空结构，为前一个驱动模块提供走线通道。输出轴8另一端的端部沿圆周方向均布有多个螺纹孔21，可通过螺纹孔21向被驱动部件输出转矩。本技术的电机壳体分为电机壳体A段2、电机壳体B段4及电机壳体C段5，在电机壳体A段2与电机壳体B段4之间设有定子压紧环3，电机壳体后端盖1、电机壳体A段2、定子压紧环3、电机壳体B段4、电机壳体C段5及电机壳体前端盖6依次紧固连接。电机壳体B段4上固定有谐波减速器钢轮11A，电机轴14与谐波减速器波发生器11B紧定连接，为谐波减速器输入转矩。无框电机的两侧分别设有转子压紧环19及定子压紧环3，无框电机定子13A通过定子压紧环3压紧到电机壳体A段2上，无框电机转子13B通过转子压紧环19压紧固定于电机轴14上。电机壳体A段2的内表面中部设有凸台，无框电机定子13A的外圈通过定子压紧环3被压紧固定在该凸台上。电机轴14最外圈左端和转子压紧环19配合使用，用于压紧固定无框电机转子13B，无框电机转子13B将转矩传递到电机轴14上。单圈绝对式编码器的单圈绝对式编码器定子7A固定在电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下关节驱动模块，其特征在于：包括电机壳体、电机壳体后端盖(1)、电机壳体前端盖(6)、单圈绝对式编码器、输出轴(8)、谐波减速器、无框电机、电机轴(14)、多圈增量式编码器及走线套管(18)，其中电机壳体的前后两端分别连接有电机壳体后端盖(1)和电机壳体前端盖(6)，所述输出轴(8)与电机轴(14)分别转动安装于由电机壳体、电机壳体后端盖(1)和电机壳体前端盖(6)围成的空间内，所述走线套管(18)安装于电机壳体后端盖(1)上，并由所述输出轴(8)、电机轴(14)穿过；所述无框电机的无框电机定子(13A)压紧于电机壳体内表面，与电机壳体保持相对固定，该无框电机的无框电机转子(13B)驱动所述电机轴(14)旋转；所述谐波减速器的谐波减速器钢轮(11A)固定在电机壳体上，谐波减速器波发生器(11B)连接在电机轴(14)上，该谐波减速器的谐波减速器柔轮(11C)安装于所述输出轴(8)的一端，输出轴(8)的另一端设有检测关节位置的单圈绝对式编码器；所述谐波减速器波发生器(11B)随电机轴(14)旋转，该电机轴(14)将转矩传递到谐波减速器波发生器(11B)上，所述谐波减速器柔轮(11C)输出经减速后的转矩至输出轴(8)，通过该输出轴(8)输出关节转矩；所述无框电机集成有用于检测其速度的多圈增量式编码器。...

【技术特征摘要】
1.一种水下关节驱动模块，其特征在于：包括电机壳体、电机壳体后端盖(1)、电机壳体前端盖(6)、单圈绝对式编码器、输出轴(8)、谐波减速器、无框电机、电机轴(14)、多圈增量式编码器及走线套管(18)，其中电机壳体的前后两端分别连接有电机壳体后端盖(1)和电机壳体前端盖(6)，所述输出轴(8)与电机轴(14)分别转动安装于由电机壳体、电机壳体后端盖(1)和电机壳体前端盖(6)围成的空间内，所述走线套管(18)安装于电机壳体后端盖(1)上，并由所述输出轴(8)、电机轴(14)穿过；所述无框电机的无框电机定子(13A)压紧于电机壳体内表面，与电机壳体保持相对固定，该无框电机的无框电机转子(13B)驱动所述电机轴(14)旋转；所述谐波减速器的谐波减速器钢轮(11A)固定在电机壳体上，谐波减速器波发生器(11B)连接在电机轴(14)上，该谐波减速器的谐波减速器柔轮(11C)安装于所述输出轴(8)的一端，输出轴(8)的另一端设有检测关节位置的单圈绝对式编码器；所述谐波减速器波发生器(11B)随电机轴(14)旋转，该电机轴(14)将转矩传递到谐波减速器波发生器(11B)上，所述谐波减速器柔轮(11C)输出经减速后的转矩至输出轴(8)，通过该输出轴(8)输出关节转矩；所述无框电机集成有用于检测其速度的多圈增量式编码器。2.根据权利要求1所述的水下关节驱动模块，其特征在于：所述无框电机的两侧分别设有转子压紧环(19)及连接于电机壳体上的定子压紧环(3)，所述无框电机定子(13A)通过定子压紧环(3)压紧到电机壳体上，所述无框电机转子(13B)通过转子压紧环(19)压紧固定于电机轴(14)上。3.根据权利要求1所述的水下关节驱动模块，其特征在于：所述单圈绝对式编码器的单圈绝对式编码器定子(7A)固定在电机壳体前端盖(6)上，该单圈绝对式编码器的单圈绝对式编码器转子(7B)固定在所述输出轴(8)的另一端。4.根据权利要求1所述的水下关节驱动模块，其特征在于：所述多圈增量式编码器的多圈增量式编码器定子(16B)固定在电机壳体上，该多圈增量式编码器的多圈增量式编码器转子(...

【专利技术属性】
技术研发人员：范云龙，张奇峰，张运修，何震，张艾群，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：新型
国别省市：辽宁,21