本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机械臂关节。
背景技术：
蜗轮蜗杆传动结构是一种应用广泛的空间交错轴间传递运动的机构，具有结构紧凑、工作平稳、冲击振动小以及能得到很大的单级传动比等优点，因其本身具有良好的自锁性能，可应用于机械臂关节之中，例如用于排爆机械臂关节的传动方式多为蜗轮蜗杆传动。
但由于蜗轮蜗杆传动结构中存在制造误差及安装误差，因此蜗轮和蜗杆在啮合时会产生齿侧间隙。当蜗杆的转动方向发生改变时，由于齿侧间隙的存在，导致了反向间隙的产生，使得蜗杆的反向运动并不能立即传递给蜗轮，只有当蜗轮转过一定角度后才能带动蜗轮反向运动，这就造成了机械转动的误差。
齿侧间隙产生的这种传动误差在需要传递较高精度的关节运动时，会大大降低传动精度。因此对于采用蜗轮蜗杆传动结构的机械臂关节，如果不设法消除这种传动误差，光靠提高加工精度和安装精度，不能从根本上消除正、反旋转切换时的反向间隙，这一直是制约机械臂关节精度一个因素。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是解决现有的采用蜗轮蜗杆传动结构的机械臂关节无法调整齿侧间隙，存在传动误差，难以提高精度的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种机械臂关节，利用蜗轮蜗杆机构传动，还包括蜗杆固定座，所述蜗杆可转动的固定在所述蜗杆固定座上，所述蜗杆固定座设有与所述蜗轮形状相匹配的弧形凹口，所述蜗轮伸入所述弧形凹口内和所述蜗杆啮合设置，所述蜗杆固定座可移动的固定在机械臂关节的第一壳体，且能够带动所述蜗杆沿所述蜗轮的径向移动，调整所述蜗轮和蜗杆齿侧间隙。
优选地，所述蜗杆固定座为中空结构，两端设有圆形孔，所述蜗杆设置在蜗杆固定座内，两端分别穿设在两个所述圆形孔内。
优选地，所述蜗杆固定座上设有第二长圆孔，所述第二长圆孔的长度方向垂直于所述蜗杆的轴向，所述蜗杆固定座通过所述第二长圆孔固定在所述第一壳体上。
优选地，还包括关节支撑板，所述关节支撑板的一端可转动的套设在蜗轮轴上，另一端设有第一长圆孔，所述关节支撑板通过所述第一长圆孔与所述蜗杆固定座连接，所述第一长圆孔的长度方向垂直于所述蜗杆的轴向，所述蜗杆固定座能够相对于所述关节支撑板沿所述蜗轮的径向移动。
优选地，所述关节支撑板和/或所述蜗杆固定座上设有用于确定相对位置的刻度。
优选地，所述蜗杆固定座朝向所述第一壳体的一侧设有凸起的辅助限位块，所述第一壳体上设有与所述辅助限位块相匹配的辅助限位槽，所述蜗杆固定座相对于所述第一壳体移动时，所述辅助限位块在所述辅助限位槽内移动。
优选地，所述第一壳体上设有调节螺栓，所述调节螺栓与所述蜗杆的轴向垂直，且指向所述蜗轮的圆心，所述蜗杆固定座远离所述蜗轮的一侧设有至少一个凹槽，所述调节螺栓的一端伸入所述凹槽中。
优选地，所述蜗轮轴固定在第二壳体上，所述第一壳体上设有角度限位块，所述第二壳体上设有与所述角度限位块相匹配的角度限位槽，所述蜗轮和所述蜗杆相对转动时，所述角度限位块在所述角度限位槽内移动。
优选地，还包括套设在所述蜗轮轴上的轴承，所述轴承的外圈与所述蜗轮轴固定连接，所述轴承的内圈与所述第一壳体固定连接。
优选地，还包括角度电位器，所述角度电位器安装在所述第二壳体上，所述角度电位器的测量转轴通过齿轮组与所述轴承的内圈同步转动。
(三)有益效果
本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型涉及一种机械臂关节，利用蜗轮蜗杆机构传动，还包括蜗杆固定座，所述蜗杆可转动的固定在所述蜗杆固定座上，所述蜗杆固定座设有与所述蜗轮形状相匹配的弧形凹口，所述蜗轮伸入所述弧形凹口内和所述蜗杆啮合设置，所述蜗杆固定座可移动的固定在机械臂关节的第一壳体，且能够带动所述蜗杆沿所述蜗轮的径向移动，调整所述蜗轮和蜗杆齿侧间隙，进而有效的消除传动误差，提高机械臂关节的精度。
附图说明
图1是本实用新型实施例中机械臂关节主要部件示意图；
图2是本实用新型实施例中机械臂关节主要部件背侧示意图；
图3是本实用新型实施例中蜗杆固定座示意图；
图4是本实用新型实施例中关节支撑板示意图；
图5是图1中A部分放大示意图；
图6是本实用新型实施例中机械臂关节主要传动部件背侧示意图；
图7是本实用新型实施例中第一壳体示意图；
图8是本实用新型实施例中第一壳体背侧示意图；
图9是本实用新型实施例中第二壳体示意图；
图10是图1中B部分放大示意图；
图11是本实用新型实施例中蜗轮轴示意图；
图12是本实用新型实施例中法兰结构示意图；
图中：1：蜗轮；11：蜗轮轴；111：蜗轮轴法兰；12：第二壳体；121：角度限位槽；
2：蜗杆；21：蜗杆固定座；211：辅助限位块；212：凹槽；22：电机；23：第一壳体；231：辅助限位槽；232：角度限位块；24：法兰结构；
3：关节支撑板；41：第二长圆孔；42：第一长圆孔；5：交叉滚子轴承；6：调节螺栓；7：角度电位器；71：第一齿轮；72：第二齿轮；8：刻度槽。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1至图12所示，本实用新型实施例提供的机械臂关节利用蜗轮蜗杆机构传动，包括蜗轮1、蜗杆2和蜗杆固定座21，蜗杆2可转动的固定在蜗杆固定座21上，蜗杆固定座21设有与蜗轮1形状相匹配的弧形凹口，蜗轮1伸入弧形凹口内和蜗杆2啮合设置，蜗杆固定座21可移动的固定在机械臂关节的第一壳体23，且能够带动蜗杆2沿蜗轮1的径向平移，调整蜗轮1和蜗杆2齿侧间隙，进而有效的消除蜗轮蜗杆传动结构之间的传动误差，提高机械臂关节的精度。
需要说明的是，本实施例只针对性介绍了机械臂关节中进行改进的部分，其他部件在此不再赘述。
如图1所示，本实施例中，提供驱动力使蜗轮蜗杆机构传动的电机22为空心杯电机，电机22固定在蜗杆固定座21的一端，电机22的输出端与蜗杆2的一端通过联轴器连接，带动蜗杆2转动。
如图3所示，本实施例所提供的机械臂关节中的蜗杆固定座21为对称的中空结构，两端设有圆形通孔，且圆形通孔内均设有角接触轴承，蜗杆2设置在蜗杆固定座21内且两端分别穿设在两个圆形通孔内，并安装在角接触轴承上，通过角接触轴承与蜗杆固定座21连接。角接触轴承起到支撑蜗杆2的作用，且不影响蜗杆2的转动。
具体到本实施例中，如图3所示，蜗杆固定座21的四角均设有一个第二长圆孔41，第二长圆孔41为长度大于宽度的通孔，且长度方向均垂直于蜗杆2的轴向。通过在第二长圆孔41内设置螺栓能够将蜗杆固定座21安装在第一壳体23上。螺栓在未拧紧时，能够在第二长圆孔41内沿长度方向移动。显然，在其他实施例中，第二长圆孔41的数量和位置可以根据实际需要进行调整。
优选地，机械臂关节中还包括关节支撑板3，关节支撑板3的一端可转动的套设在蜗轮轴11上，另一端设有一个或多个第一长圆孔42，如图4所示，本实施例中，关节支撑板3下端设有两排共8个平行间隔设置的第一长圆孔42，此处的下端指的是靠近蜗杆2的一端。如图3所示，蜗杆固定座21上相应位置设有螺孔，关节支撑板3通过第一长圆孔42和螺孔与蜗杆固定座21连接，第一长圆孔42为长度大于宽度的通孔，安装后，第一长圆孔42的长度方向均垂直于蜗杆2的轴向，蜗杆固定座21能够相对于关节支撑板3沿蜗轮1的径向移动。显然，在其他实施例中，第一长圆孔42的数量和位置可以根据实际需要进行调整。
进一步优选地，蜗杆固定座21和/或关节支撑板3上还设有用于确定相对位置的刻度，如图5所示，本实施例中，关节支撑板3的边缘和蜗杆固定座21上相应的位置均设有刻度槽8，通过刻度槽8之间的相互对应，可以精确定位蜗杆固定座21与关节支撑板3的相对位置，在对蜗杆固定座21进行微调时尤为重要。
为了进一步限制蜗杆固定座21的相对蜗轮1移动的方向，如图6所示，蜗杆固定座21与第一壳体23相接的一侧还设有凸起的辅助限位块211，如图7所示，第一壳体23设有与辅助限位块211的宽度相匹配的辅助限位槽231，蜗杆固定座21固定在第一壳体23，辅助限位块211插入辅助限位槽231中，蜗杆固定座21相对于第一壳体23移动时，辅助限位块211在辅助限位槽231内移动。辅助限位块211和辅助限位槽231相互配合，能够限制蜗杆固定座21移动的范围，并进一步限制蜗杆固定座21的移动方向指向蜗轮1中心而不发生偏移，同时可以确保蜗轮1和蜗杆2发生相对转动时，蜗杆固定座21与第一壳体23同步移动。
为了方便调节蜗杆固定座21与蜗轮1的相对位置，具体到本实施例中，如图7所示，第一壳体23上设有调节螺栓6，调节螺栓6沿第一长圆孔42的长度方向设置，设置在蜗杆固定座21底部，调节螺栓6与蜗杆2的轴向垂直，指向蜗轮1的圆心，如图6所示，蜗杆固定座21远离蜗轮1的一侧设有凹槽212，调节螺栓6的一端伸入凹槽212中。增加调节螺栓6旋入的深度，能够推动蜗杆固定座21向蜗轮1中心平移，进而改变蜗杆2与蜗轮1之间的相对位置。本实施例中，调节螺栓6通过调节固定块固定设置在第一壳体23上，显然，在其他实施例中，调节螺栓6也可以通过其他方式设置在第一壳体23上，例如穿设在第一壳体23的翻边上。
优选地，调节螺栓6的前端还可以设置推板(图中未示出)，推板与蜗杆固定座21的底部平行，由于推板与蜗杆固定座21底部接触的面积大于调节螺栓6的端部，通过推板推动蜗杆固定座21可以使得蜗杆固定座21受力更为均匀，不易发生细微偏斜。
蜗轮轴11固定在与第一壳体23分离设置的第二壳体12上。优选地，第一壳体23与第二壳体12相邻设置，如图8所示，第一壳体23上设有角度限位块232，如图9所示，第二壳体12上设有与角度限位块232相匹配的角度限位槽121，蜗轮1和蜗杆2相对转动时，角度限位块232在角度限位槽121内移动，能够对蜗轮1和蜗杆2相对转动的角度范围进行刚性限位。进一步优选地，如图10所示，第一壳体23和第二壳体12上还设有刻度槽8，通过刻度槽8可以对蜗轮1和蜗杆2的相对位置进行校准。
优选地，为了使得机械臂关节的结构稳定，第一壳体23和第二壳体12均套设在蜗轮轴11上，且通过轴承连接。优选地，轴承套设在蜗轮轴11上，轴承的外圈与蜗轮轴11固定连接，内圈与第一壳体23固定连接。
本实施例中采用的轴承为交叉滚子轴承5，采用负背隙的交叉滚子轴承5作为整个轴系的输出，能够显著提高机械臂关节的刚性及稳定性。如图6所示，交叉滚子轴承5套设在蜗轮轴11上，且交叉滚子轴承5的外圈与蜗轮轴11固定连接，交叉滚子轴承5的内圈与第一壳体23固定连接。
优选地，如图11所示，蜗轮轴11上设有蜗轮轴法兰111，蜗轮轴法兰111位于交叉滚子轴承5远离蜗轮1的一侧，与交叉滚子轴承5的外圈固定连接。如图12所示，交叉滚子轴承5的内圈与第一壳体23之间通过法兰结构24固定连接，即交叉滚子轴承5的内圈与法兰结构24固定连接，法兰结构24再与第一壳体23固定连接。
优选地，由于刚性限位有可能对电机22造成损伤，本实施例中的机械臂关节还包括角度电位器7，用于测量蜗杆2与蜗轮1发生相对转动的角度。角度电位器7安装在第二壳体12上，角度电位器7的测量转轴通过齿轮组与交叉滚子轴承5的内圈同步转动，用于探测蜗杆2与蜗轮1发生的相对转动。
如图2和图6所示，优选地，齿轮组包括啮合设置的第一齿轮71和第二齿轮72，第一齿轮71套设在蜗轮轴11上，且位于交叉滚子轴承5的内圈和法兰结构24之间，与交叉滚子轴承5的内圈同步转动。第二齿轮72套设在测量转轴上，带动测量转轴转动。通过接收角度电位器7的测量信号，即可得知蜗杆2与蜗轮1发生的相对转动。显然，齿轮的数目和传动方式不限于本实施例所介绍的这一种。
需要说明的是，本实施例中仅给出了一种第一壳体23与一种第二壳体12的局部，实际使用中，第一壳体23和第二壳体12的结构可以根据需要进行改变，而不限于本实施例和附图中所介绍的形式。
使用时，先简单的预紧第一长圆孔42和第二长圆孔41中的螺栓，大致确定蜗杆固定座21与蜗轮1的相对位置，然后根据实际需要，通过调节螺栓6微调蜗杆2位置，位置调整好后，再将第一长圆孔42和第二长圆孔41中的螺栓拧紧，最终实现减小蜗杆2与蜗轮1的齿侧间隙，有效地提高机械臂关节的精度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。