专利名称：一种回转机械臂关节模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种回转机械臂关节模块，特别适用于机械臂回转定位，属于机械臂技术领域。
背景技术：
机械臂能替代人工完成单调重复的劳动以提高劳动生产率，也能进入对于人员来说比较危险的场所进行工作，例如，存在有害气体的大型密闭容器、存在辐射的核设施以及高温环境的锅炉等设备内部进行常规检查或应急维修等；由于此类危险场所一般环境封闭、出入口狭窄，对机械臂的结构尺寸存在较大的限制，为了推进自动化操作在机械臂领域内的应用和发展，需要设计结构紧凑的机械臂关节模块，从而减小机械臂整体的外形尺寸，提高其对狭小出入口的通过能力。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的缺点，提供一种机械臂关节模块，以紧凑的结构实现机械臂的回转运动，从而达到机械臂回转角度的精确测量及定位。本发明的技术方案是
一种回转机械臂关节模块，它包括框架及与框架中部转动连接的具有轴孔的阶梯轴，还有外壳与框架固定连接的封闭的一体式驱动器所述阶梯轴与框架的转动连接是通过安装在框架轴孔两端的圆锥滚子轴承连接；所述一体式驱动器，其外壳内安装有同轴行星齿轮减速器、直流无刷电机和霍尔传感器；所述同轴行星齿轮减速器的输出轴连接一个小锥齿轮，输入轴与直流无刷电机传动轴连接；小锥齿轮与安装在阶梯轴上的大锥齿轮啮合构成锥齿轮传动副。所述的机械臂关节模块，其直流无刷电机的传动轴上还连接有霍尔传感器，用于进行回转角度的测量；直流无刷电机的传动轴尾端串联有电磁刹车装置，用于在断电的时候抱死直流无刷电机的传动轴。所述的机械臂关节模块，其框架内侧壁上安装一个一端有接近开关的支架，阶梯轴上安装一个与接近开关对应的感应片，用于回转角度的精确测量及定位。所述的机械臂关节模块，其接近开关与感应片的距离小于I. 5_。所述的机械臂关节模块，其阶梯轴的轴孔直径大于通过的电缆直径。本发明的效果是
I、避免机械臂在失去控制下由于重力作用自由摆动造成事故。2、此关节模块可在机械臂不同的位置上发挥不同的作用，提高其应用的灵活性，扩大应用范围。3、能进行回转角度的精确测量及定位。4、能用电平信号进行回转圈数计数或者引发其他信号动作。5、避免传统技术中在机械臂外部布置外挂的线缆所造成的运动干涉导致线缆遭到挤压破坏的弊端。
图I为机械臂关节模块的立体结构示意图 图2为机械臂关节模块的剖视示意图
图3该机械臂关节模块实施例2的剖视示意图附图中对应各标记名称
I-框架 2-阶梯轴 3-同轴行星齿轮减速器 4-直流无刷电机 5-霍尔传感器6-电磁刹车装置 7-圆锥滚子轴承 8-圆锥滚子轴承 9-大锥齿轮 10-小锥齿轮11-支架12-接近开关13-感应片14-联接管15-机械臂关节模块16-机械臂关节模块
具体实施方式
实施例I :
如附图I和附图2所示，一种回转机械臂关节模块，它包括框架I及与框架I中部转动连接的具有轴孔的阶梯轴2，还有外壳与框架I固定连接的封闭的一体式驱动器所述阶梯轴2与框架I的转动连接是通过安装在框架I轴孔两端的圆锥滚子轴承7、8连接；所述一体式驱动器，其外壳内安装有同轴行星齿轮减速器3、直流无刷电机4和霍尔传感器5 ;所述同轴行星齿轮减速器3的输出轴连接一个小锥齿轮10 ,输入轴与直流无刷电机4传动轴连接；小锥齿轮10与安装在阶梯轴2上的大锥齿轮9啮合构成锥齿轮传动副。直流无刷电机4的传动轴上还连接有霍尔传感器5，用于进行回转角度的测量；直流无刷电机4的传动轴尾端串联有电磁刹车装置6，用于在断电的时候抱死直流无刷电机4的传动轴。避免机械臂在失去控制下由于重力作用自由摆动造成事故。大锥齿轮9固定在阶梯轴上；当框架I固定，则阶梯轴2将在锥齿轮9、10的传动下进行回转，若将阶梯轴2固定，则框架I会在锥齿轮9、10的传动下绕阶梯轴2回转，如此设计，此机械臂关节模块可在机械臂不同的位置上发挥不同的作用，提高其应用的灵活性，扩大应用范围。框架I内侧壁上安装一个一端有接近开关12的支架11，阶梯轴2上安装一个与接近开关12对应的感应片13，用于回转角度的精确测量及定位。接近开关12与感应片13的距离小于I. 5_。电感式的接近开关为原位开关，用于确定机械臂回转运动的绝对原位的位置；在机械臂动作时，当接近开关12和感应片13到达了预设的相对角度，接近开关12便会发出电平信号，在实际应用中，能用此电平信号进行回转圈数计数或者引发其他信号动作。阶梯轴2，其轴孔直径大于通过的电缆直径。相关线缆能从其内孔通过，在各关节的回转中心内部布置后，再引出到底座外面，避免传统技术中在机械臂外部布置外挂的线缆所造成的运动干涉导致线缆遭到挤压破坏的弊端。实施例2:
如附图3所示，与实施例I不同的是，它采用一根联接管14将两个机械臂关节模块15、16进行连接，两个机械臂关节模块是上下相对的，与联接管14固定在一起；将机械臂关节模块15中阶梯轴的法兰盘固定在外部装置上，则框架会被驱动绕其回转，带动联接管14 一起回转；机械臂关节模块16的框架与联接管14固定，则其内部的阶梯轴在内部锥齿轮的驱动下进行回转，从而带动法兰盘上安装的其他设备一起回转。本发明的权利要求保护范围不限于上述应用实例。
权利要求
1.一种回转机械臂关节模块，其特征在于，它包括框架(I)及与框架(I)中部转动连接的具有轴孔的阶梯轴(2)，还有外壳与框架(I)固定连接的封闭的一体式驱动器所述阶梯轴(2)与框架(I)的转动连接是通过安装在框架(I)轴孔两端的圆锥滚子轴承(7、8)连接；所述一体式驱动器，其外壳内安装有同轴行星齿轮减速器(3)、直流无刷电机(4)和霍尔传感器(5);所述同轴行星齿轮减速器(3)的输出轴连接一个小锥齿轮(10)，输入轴与直流无刷电机(4)传动轴连接；小锥齿轮(10)与安装在阶梯轴(2)上的大锥齿轮(9)啮合构成锥齿轮传动副。
2.根据权利要求I所述的机械臂关节模块，其特征在于，所述的直流无刷电机(4)的传动轴上还连接有霍尔传感器(5)，用于进行回转角度的测量；直流无刷电机(4)的传动轴尾端串联有电磁刹车装置(6)，用于在断电的时候抱死直流无刷电机(4)的传动轴。
3.根据权利要求I所述的机械臂关节模块，其特征在于，所述的框架(I)内侧壁上安装一个一端有接近开关(12)的支架(11)，阶梯轴(2)上安装一个与接近开关(12)对应的感应片(13)，用于回转角度的精确测量及定位。
4.根据权利要求I所述的机械臂关节模块，其特征在于，所述的接近开关(12)与感应片(13)的距离小于I. 5mm。
5.根据权利要求I所述的机械臂关节模块，其特征在于，所述的阶梯轴(2)，其轴孔直径大于通过的电缆直径。
全文摘要
一种回转机械臂关节模块，是用于搭建机械臂回转运动及定位的结构模块，它包括框架及与框架中部转动连接的具有轴孔的阶梯轴，还有外壳与框架固定连接的封闭的一体式驱动器，其外壳内安装有同轴行星齿轮减速器、直流无刷电机和霍尔传感器；所述同轴行星齿轮减速器的输出轴连接一个小锥齿轮，输入轴与直流无刷电机传动轴连接；小锥齿轮与安装在阶梯轴上的大锥齿轮啮合构成锥齿轮传动副。本发明的优点是以紧凑的结构实现机械臂的回转运动，从而达到机械臂回转角度的精确测量及定位。
文档编号B25J19/02GK102941578SQ20121052311
公开日2013年2月27日 申请日期2012年12月9日 优先权日2012年12月9日
发明者祝贺, 张 林, 寿晓波, 程晗 申请人:中国船舶重工集团公司第七二二研究所