一种机械旋转关节的制作方法

本实用新型涉及机械臂关节技术领域，特别涉及一种机械旋转关节。

背景技术：

随着工业技术的快速发展，机器操作被广泛地应用于生产生活当中。而在工业生产中，自动化产线对机械臂的高刚度和高定位精度等高性能的需求越来越高。而机械臂的关节是影响机械臂整的体刚度与定位精度的重要部件。而影响机械臂的关节的刚度与定位误差的因素主要来源于关节的径向摆动以及轴向跳动。关节的径向摆动会使关节连接的杆件之间产生角度的偏转，导致设备整体刚度的降低。而由于轴承的内外圈之间的跳动会引起关节连接的杆件之间的距离的改变，这个跳动距离虽然较小，但对于高精度要求的机器来说仍然是极大的定位误差。

在现有技术中，采用双轴承来处理关节的定位误差问题，虽然采用双轴承可以有效地减小关节连接的杆件之间的径向摆动和关节的轴向跳动，但是仍无法较大程度地提高关节的刚度以及定位精度。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的为：旨在解决现有机械旋转关节无法较大程度地提高关节的刚度和定位精度的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种机械旋转关节，包括轴向轴承、推力轴承、蝶形弹簧、旋转轴、机械臂第一部件和机械臂第二部件，所述旋转轴分别穿设于所述机械臂第一部件、所述轴向轴承、所述推力轴承、所述蝶形弹簧、和所述机械臂第二部件，所述轴向轴承分别与所述旋转轴的一端、所述机械臂第一部件的一端过盈配合连接，所述推力轴承、所述蝶形弹簧分别设于所述机械臂第一部件和所述机械臂第二部件之间。

优选地，所述机械臂第一部件的旋转中心为通孔，在所述旋转轴的轴向，所述机械臂第一部件的一端设有第一凹槽，所述机械臂第一部件的另一端设有第二凹槽，所述轴向轴承设于所述第一凹槽内，所述推力轴承部分设于所述第二凹槽内。

优选地，所述机械臂第二部件的旋转中心为通孔，在所述旋转轴的轴向，所述机械臂第二部件的一端设有第三凹槽，所述推力轴承部分设于所述第三凹槽内，所述蝶形弹簧与所述推力轴承紧密贴合。

优选地，所述蝶形弹簧设于所述第三凹槽内。

优选地，所述轴向轴承包括内圈、第一钢球保持架和外圈，所述内圈通过所述第一钢球保持架与所述外圈连接，所述内圈、所述第一钢球保持架和所述外圈分别套设于所述旋转轴外侧，所述内圈与所述旋转轴紧密贴合，所述外圈与所述机械臂第一部件紧密贴合。

优选地，所述旋转轴的一端设有轴肩，所述外圈的底端壁和侧壁分别与所述第一凹槽紧密贴合，所述内圈的顶端壁与所述轴肩紧密贴合，所述内圈的底端壁与所述第一凹槽底部紧密贴合。

优选地，所述推力轴承包括底圈、轴圈和第二钢球保持架，所述底圈通过所述第二钢球保持架与所述轴圈连接，所述底圈、所述轴圈和所述第二钢球保持架分别套设于所述旋转轴外侧，所述底圈设于所述第二凹槽内，所述轴圈部分与所述机械臂第二部件紧密贴合。

优选地，所述底圈的外侧壁与所述第二凹槽紧密贴合，所述轴圈的顶端壁与所述蝶形弹簧的一端的顶端壁紧密贴合。

优选地，所述机械旋转关节包括锁紧螺母，所述旋转轴的另一端设有螺纹，所述锁紧螺母通过所述螺纹与所述旋转轴的另一端固定连接。

优选地，所述机械臂第二部件的另一端设有第四凹槽，所述机械旋转关节包括垫圈，所述垫圈的一端与所述第四凹槽底部紧密贴合，所述锁紧螺母的一端的顶端壁与所述垫圈的另一端紧密贴合。

本实用新型提供的一种机械旋转关节，采用轴向轴承分别与旋转轴、机械臂第一部件过盈配合连接、推力轴承与机械臂第一部件过盈配合连接、以推力轴承与蝶形弹簧组合方式连接机械臂第一部件与机械臂第二部件，以消除关节径向摆动以及轴向跳动间隙。实现了较大程度提高机械臂关节的刚度与定位精度的效果。旨在解决现有机械旋转关节无法较大程度地提高关节的刚度和定位精度的问题。

附图说明

图1是本实用新型一种机械旋转关节一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型一种机械旋转关节一实施例的结构截面示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“位于”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图描述根据本实用新型优选实施例的一种机械旋转关节，该机械旋转关节实现旋转关节零间隙连接。本实施例中，机械旋转关节为机器人的旋转关节，轴向轴承为深沟球轴承，推力轴承为推力球轴承。

结合图1至图2，本实施例中提供的一种机械旋转关节1，包括轴向轴承2、推力轴承3、蝶形弹簧4、旋转轴5、机械臂第一部件6和机械臂第二部件7，旋转轴5分别穿设于机械臂第一部件6、轴向轴承2、推力轴承3、蝶形弹簧4、和机械臂第二部件7，轴向轴承2分别与旋转轴5的一端、机械臂第一部件6的一端过盈配合连接，推力轴承3、蝶形弹簧4分别设于机械臂第一部件6和机械臂第二部件7之间。

旋转轴5设于机械臂第一部件6、轴向轴承2、推力轴承3、蝶形弹簧4、和机械臂第二部件7的旋转中心处。轴向轴承2与机械臂第一部件6通过过盈配合方式进行紧固的连接，轴向轴承2通过过盈配合方式与旋转轴5进行紧固的连接，机械臂第一部件6的另一端通过推力轴承3和蝶形弹簧4与机械臂第二部件7的一端紧密连接。机械旋转关节1采用轴向轴承2、推力轴承3与蝶形弹簧4，以消除关节径向摆动以及轴向跳动间隙。实现了较大程度提高机械臂关节的刚度与定位精度的效果。解决了现有机械旋转关节无法较大程度地提高关节的刚度和定位精度的问题。

机械臂第一部件6的旋转中心为通孔，在旋转轴5的轴向，机械臂第一部件6的一端设有第一凹槽8，机械臂第一部件6的另一端设有第二凹槽9，轴向轴承2设于第一凹槽8内，推力轴承3部分设于第二凹槽9内。机械臂第一部件6为机械旋转关节1连接的作为机械臂的一个零件，呈圆柱状，旋转中心为通孔，即呈中空，旋转轴5的轴向与机械臂第一部件6的旋转中心重合。机械臂第一部件6的旋转中心放置旋转轴5。机械臂第一部件6的一端和另一端分别内陷，机械臂第一部件6的两端分别设有第一凹槽8、第二凹槽9，分别用于放置轴向轴承2和部分推力轴承3。机械臂第一部件6的第一凹槽8，保证了轴向轴承2与机械臂第一部件6连接的紧密性和稳固性。机械臂第一部件6的第二凹槽9保证了部分推力轴承3与机械臂第一部件6连接的紧密性和稳固性。

机械臂第二部件7的旋转中心为通孔，在旋转轴5的轴向，机械臂第二部件7的一端设有第三凹槽10，推力轴承3部分设于第三凹槽10内，蝶形弹簧4与推力轴承3紧密贴合。机械臂第二部件7为机械旋转关节1连接的作为机械臂的另一个零件，为圆柱状，旋转中心为通孔，即呈中空，旋转轴5的轴向与机械臂第二部件7的旋转中心重合。机械臂第二部件7的旋转中心放置旋转轴5。机械臂第二部件7的一端内陷，机械臂第二部件7的一端设有第三凹槽10，用于放置部分推力轴承3。推力轴承3与第三凹槽10之间设有蝶形弹簧4。机械臂第二部件7的第三凹槽10内放置部分推力轴承3与蝶形弹簧4，推力轴承3与蝶形弹簧4紧密贴合，保证了推力轴承3与蝶形弹簧4连接的紧密性和稳固性，也保证了蝶形弹簧4与机械臂第二部件7连接的紧密性和稳固性。

蝶形弹簧4设于第三凹槽10内。蝶形弹簧4的另一端放置于机械臂第二部件7的第三凹槽10内，蝶形弹簧4的另一端与机械臂第二部件7的第三凹槽10的底部紧密贴合。机械臂第一部件6与机械臂第二部件7通过蝶形弹簧4与推力轴承3相连接。采用蝶形弹簧4与推力轴承3组合连接，连接机械臂第一部件6与机械臂第二部件7，舒缓推力轴承3、机械臂第一部件6与机械臂第二部件7所受的压力、载荷和消除与机械旋转关节1连接的杆件之间的距离的改变。

轴向轴承2包括内圈12、第一钢球保持架13和外圈14，内圈12通过第一钢球保持架13与外圈14连接，内圈12、第一钢球保持架13和外圈14分别套设于旋转轴5外侧，内圈12与旋转轴5紧密贴合，外圈14与机械臂第一部件6紧密贴合。旋转轴5与机械臂第一部件6之间设有轴向轴承2，采用过盈配合连接方式使内圈12与旋转轴5紧密贴合、外圈14与机械臂第一部件6紧密贴合。本实施例中，轴向轴承2为深沟球轴承。深沟球轴承主要承受径向载荷，也可同时承受径向载荷和轴向载荷。当其仅承受径向载荷时，接触角为零。采用深沟球轴承，以防止或减少机械旋转关节1径向摆动时与机械旋转关节1连接的杆件之间所产生的角度偏转，提高机械旋转关节1的整体刚度。

旋转轴5的一端设有轴肩15，外圈14的底端壁和侧壁分别与第一凹槽8紧密贴合，内圈12的顶端壁与轴肩15紧密贴合，内圈12的底端壁与第一凹槽8底部紧密贴合。轴向轴承2放置于机械臂第一部件6的第一凹槽8内，采用过盈配合方式将轴向轴承2与旋转轴5紧固连接。轴向轴承2的外圈14的底端壁和侧壁分别与机械臂第一部件6的第一凹槽8接触紧密连接。内圈12的顶端壁与旋转轴5的轴肩15紧固连接，将轴向轴承2紧密固定在旋转轴5与机械臂第一部件6之间。轴向轴承2与旋转轴5、机械臂第一部件6的连接方式，消除轴向轴承2轴向的跳动间隙，形成了机械臂第一部件6与旋转轴5之间的相对转动。

推力轴承3包括底圈16、轴圈17和第二钢球保持架18，底圈16通过第二钢球保持架18与轴圈17连接，底圈16、轴圈17和第二钢球保持架18分别套设于旋转轴5外侧，底圈16设于第二凹槽9内，轴圈17部分与机械臂第二部件7紧密贴合。推力轴承3设于第二凹槽9与第三凹槽10之间，底圈16与第二凹槽9底部紧密贴合。轴圈17部分设于第三凹槽10中。推力轴承3可承受转子在运行中的轴向推力。推力轴承3采用推力球轴承，推力球轴承可承受轴向载荷，该推力轴承3由底圈16、轴圈17和第二钢球保持架18构成，第二钢球保持架18设于底圈16和轴圈17之间，与底圈16和轴圈17分别连接。采用推力轴承3以承受轴向载荷，以消除与机械旋转关节1连接的杆件之间的距离的改变，提高机械旋转关节1的定位精度。

底圈16的外侧壁与第二凹槽9紧密贴合，轴圈17的顶端壁与蝶形弹簧4的一端的顶端壁紧密贴合。推力轴承3、蝶形弹簧4设于机械臂第一部件6与机械臂第二部件7之间，推力轴承3的底圈16的外侧壁与机械臂第一部件6的第二凹槽9紧密贴合连接。蝶形弹簧4呈圆锥形盘状，蝶形弹簧4具有刚度大、缓冲吸振能力强，能以小变形承受大载荷的特点。减缓机械臂第一部件6与机械臂第二部件7所受的压力和振动，提高了机械旋转关节1整体的刚度和定位精度。

机械旋转关节1包括锁紧螺母19，旋转轴5的另一端设有螺纹，锁紧螺母19通过螺纹与旋转轴5的另一端固定连接。旋转轴5的另一端设有螺纹，用于连接锁紧螺母19，旋转轴5的另一端通过连接锁紧螺母19产生推力使机械臂第一部件6、蝶形弹簧4、推力轴承3与机械臂第二部件7之间紧密连接，使机械臂第一部件6与机械臂第二部件7之间保持预紧状态的同时又可以互相旋转。

机械臂第二部件7的另一端设有第四凹槽11，机械旋转关节1包括垫圈20，垫圈20的一端与第四凹槽11底部紧密贴合，锁紧螺母19的一端的顶端壁与垫圈20的另一端紧密贴合。垫圈20设于锁紧螺母19与机械臂第二部件7另一端之间，放置于机械臂第二部件7的第四凹槽11内的底端壁上。垫圈20用于保护机械臂第二部件7的表面不受锁紧螺母19的擦伤，分散锁紧螺母19对机械臂第二部件7的压力。

本实用新型实施例提供的一种机械旋转关节，采用轴向轴承分别与旋转轴、机械臂第一部件过盈配合连接、推力轴承与机械臂第一部件过盈配合连接、以推力轴承与蝶形弹簧组合方式连接机械臂第一部件与机械臂第二部件，以消除关节径向摆动以及轴向跳动间隙。实现了较大程度提高机械臂关节的刚度与定位精度的效果。旨在解决现有移动电源旋转关节机械旋转关节无法较大程度地提高关节的刚度和定位精度的问题。本实用新型实施例提供的一种机械旋转关节，采用深沟球轴承、推力球轴承与蝶形弹簧组合的方式，消除了机械旋转关节的径向摆动与轴向跳动，显著地增大了机械旋转关节的刚度，使采用零间隙旋转关节的机器人的定位精度得到极大程度上的提高。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。