一种模块化高精度机械臂转动关节的制作方法

本实用新型涉及一种机械臂部件，更具体地说，本实用新型涉及一种模块化高精度机械臂转动关节，属于机械臂技术领域。

背景技术：

近年来，随着国民经济的发展，机器人产业迅猛增长。一般来说，成熟的机器人可靠性较高，但也有一定的故障率。一旦发生故障，则需要专业维修，根据问题的不同，维修时间有长有短，对生产的影响难以评估。模块化机器人通过模块化机械臂关节和相应附件组装而成，一旦出现故障，通过简单评估或机器人自带的专家系统判断出故障模块后，使用相应的新模块替换故障模块，机器人即可继续工作。模块化机械臂关节具有标准的机械接口和电气接口，更换时仅需简单的拆装及插拔就能实现快速更换，大大减少了机器人停工时间，减小对生产的影响。而换下的故障模块则可交由专业人士进行专业处理。

另一方面，在某些低速重载应用场合，机械臂的末端位置精度要求较高，这就需要每个模块关节的精度都在可控范围内。

国家知识产权局于2016.8.3公开了一件公开号为CN105818161A，名称为“一种内走线机器人回转关节模块”的发明，该发明公开了一种内走线机器人回转关节模块，通过一级圆柱齿轮传动后经谐波减速器传动输出动力，实现关节回转。其中存在以下不足：

（1）圆柱齿轮传动难免出现背隙，且随之磨损的加重，背隙会越来越大，从而回转关节的精度会逐步降低；

（2）圆柱齿轮齿轮传动只能平行布置，对转动关节或其他有传动角度要求的关节并不适用。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决现有技术关节模块转动角度的精度不高，对转动关节或其他有传动角度要求的关节并不适用的问题，提供一种模块化高精度机械臂转动关节，该模块化高精度机械臂转动关节能够实现机械臂末端低速大扭矩输出，且能精确控制模块转动角度。同时，该关节采用模块化设计，更换快速方便，通过与底座模块和末端模块组合，便能组装成若干自由度的机械手。

为了实现上述实用新型目的，其具体的技术方案如下：

一种模块化高精度机械臂转动关节，其特征在于：包括转动关节本体臂，所述转动关节本体臂内设置有伺服电机，所述伺服电机的输出轴又连接行星减速器的输入端，所述行星减速器的输出轴上依次安装紧固弹簧、主动锥齿轮和挡板；所述主动锥齿轮与从动锥齿轮呈垂直接触，所述从动锥齿轮通过螺栓安装在RV减速器的输入轴上，所述RV减速器内设置有电滑环，所述RV减速器的输出端与所述电滑环的公头固定连接。

本实用新型优选的，所述伺服电机和所述行星减速器配合安装后再固定于行星减速器底座上。

本实用新型优选的，所述转动关节本体臂的一端设置有法兰接口，所述转动关节本体臂的另一端与所述行星减速器底座固定连接。

本实用新型优选的，所述主动锥齿轮和所述挡板之间留有间隙。

本实用新型优选的，所述电滑环的母头固定连接有密封盖，所述密封盖上设置有密封圈，所述主动锥齿轮、所述从动锥齿轮、所述密封盖和所述密封圈形成密闭的空间。

本实用新型优选的，所述密封盖的下方设置有与所述行星减速器底座和所述RV减速器的外壳固定连接的端盖。

本实用新型优选的，所述行星减速器底座的侧面设置通孔，所述行星减速器底座的下端面一侧设置所述端盖的固定螺纹孔，所述行星减速器底座的上端面设置RV减速器的外壳安装接口。

本实用新型带来的有益技术效果：

1、本实用新型解决了现有技术关节模块转动角度的精度不高，对转动关节或其他有传动角度要求的关节并不适用的问题，提供一种模块化高精度机械臂转动关节，该模块化高精度机械臂转动关节能够实现机械臂末端低速大扭矩输出，且能精确控制模块转动角度。同时，该关节采用模块化设计，更换快速方便，通过与底座模块和末端模块组合，便能组装成若干自由度的机械手。

2、本实用新型具有独立的润滑空间，保证锥齿轮传动能有效润滑，减小磨损，增加寿命。

3、本实用新型采用行星减速器+锥齿轮传动+RV减速器组合的三级减速，能实现更低速度更大扭矩的输出。

4、本实用新型中间级锥齿轮传动采用柔性弹性接触，保证主动齿轮与被动齿轮总能完全接触，实现零背隙传动，提高传动精度。

5、本关节采用模块化设计，更换时只需简单的拆装及插拔就能实现快速更换，减少了机器人停工时间，提高工作效率。

6、本实用新型电机、驱动部件和线缆全部隐藏在结构内部，防护性强，可在恶劣环境中工作。

附图说明

图1为本实用新型转动关节的内部结构示意图；

图2为本实用新型转动关节的侧视结构示意图；

图3为本实用新型转动关节的俯视结构示意图；

图4为本实用新型转动关节的锥齿轮传动部分放大结构示意图。

附图标记：1为转动关节本体臂、2为伺服电机、3为行星减速器、4为紧固弹簧、5为主动锥齿轮、6为挡板、7为从动锥齿轮、8为RV减速器、9为电滑环、10为行星减速器底座、11为法兰接口、12为密封盖、13为密封圈、14为端盖。

具体实施方式

实施例1

一种模块化高精度机械臂转动关节，包括转动关节本体臂1，所述转动关节本体臂1内设置有伺服电机2，所述伺服电机2的输出轴又连接行星减速器3的输入端，所述行星减速器3的输出轴上依次安装紧固弹簧4、主动锥齿轮5和挡板6；所述主动锥齿轮5与从动锥齿轮7呈垂直接触，所述从动锥齿轮7通过螺栓安装在RV减速器8的输入轴上，所述RV减速器8内设置有电滑环9，所述RV减速器8的输出端与所述电滑环9的公头固定连接。

实施例2

一种模块化高精度机械臂转动关节，包括转动关节本体臂1，所述转动关节本体臂1内设置有伺服电机2，所述伺服电机2的输出轴又连接行星减速器3的输入端，所述行星减速器3的输出轴上依次安装紧固弹簧4、主动锥齿轮5和挡板6；所述主动锥齿轮5与从动锥齿轮7呈垂直接触，所述从动锥齿轮7通过螺栓安装在RV减速器8的输入轴上，所述RV减速器8内设置有电滑环9，所述RV减速器8的输出端与所述电滑环9的公头固定连接。

优选的，所述伺服电机2和所述行星减速器3配合安装后再固定于行星减速器底座10上。

进一步的，所述转动关节本体臂1的一端设置有法兰接口11，所述转动关节本体臂1的另一端与所述行星减速器底座10固定连接。

实施例3

一种模块化高精度机械臂转动关节，包括转动关节本体臂1，所述转动关节本体臂1内设置有伺服电机2，所述伺服电机2的输出轴又连接行星减速器3的输入端，所述行星减速器3的输出轴上依次安装紧固弹簧4、主动锥齿轮5和挡板6；所述主动锥齿轮5与从动锥齿轮7呈垂直接触，所述从动锥齿轮7通过螺栓安装在RV减速器8的输入轴上，所述RV减速器8内设置有电滑环9，所述RV减速器8的输出端与所述电滑环9的公头固定连接。

优选的，所述主动锥齿轮5和所述挡板6之间留有间隙。

实施例4

一种模块化高精度机械臂转动关节，包括转动关节本体臂1，所述转动关节本体臂1内设置有伺服电机2，所述伺服电机2的输出轴又连接行星减速器3的输入端，所述行星减速器3的输出轴上依次安装紧固弹簧4、主动锥齿轮5和挡板6；所述主动锥齿轮5与从动锥齿轮7呈垂直接触，所述从动锥齿轮7通过螺栓安装在RV减速器8的输入轴上，所述RV减速器8内设置有电滑环9，所述RV减速器8的输出端与所述电滑环9的公头固定连接。

优选的，所述电滑环9的母头固定连接有密封盖12，所述密封盖12上设置有密封圈13，所述主动锥齿轮5、所述从动锥齿轮7、所述密封盖12和所述密封圈13形成密闭的空间。

实施例5

一种模块化高精度机械臂转动关节，包括转动关节本体臂1，所述转动关节本体臂1内设置有伺服电机2，所述伺服电机2的输出轴又连接行星减速器3的输入端，所述行星减速器3的输出轴上依次安装紧固弹簧4、主动锥齿轮5和挡板6；所述主动锥齿轮5与从动锥齿轮7呈垂直接触，所述从动锥齿轮7通过螺栓安装在RV减速器8的输入轴上，所述RV减速器8内设置有电滑环9，所述RV减速器8的输出端与所述电滑环9的公头固定连接。

优选的，所述密封盖12的下方设置有与所述行星减速器底座10和所述RV减速器8的外壳固定连接的端盖14。

进一步的，所述行星减速器底座10的侧面设置通孔，所述行星减速器底座10的下端面一侧设置所述端盖14的固定螺纹孔，所述行星减速器底座10的上端面设置RV减速器8的外壳安装接口。

实施例6

转动关节本体臂1右端设置与其他模块连接的标准法兰接口11，左端设置与行星减速器底座10的安装接口；伺服电机2输出轴与行星减速器3配合安装后通过螺栓安装固定在行星减速器底座10上，行星减速器3输出轴上通过导向键安装主动锥齿轮5；

主动锥齿轮5左端与固定在行星减速器3输出轴上的挡板6有一定间隙，其右端与紧固弹簧4的左端紧靠，而紧固弹簧4右端面与行星减速器3壳体紧靠，因此，主动锥齿轮5可在轴向一定范围内移动，而在弹簧力的作用下始终保持与从动锥齿轮7紧密接触；设置间隙是为了主动锥齿轮5可在轴向一定范围内移动，从而实现间隙补偿。主动锥齿轮5可以双向移动。

从动锥齿轮7通过螺栓固定在RV减速器8的输入轴上，同时从动锥齿轮7和密封盖12及密封圈13配合，在主从动锥齿轮啮合区形成一个密闭的空间，工作时可在此区域加入合适的润滑脂，可有效的润滑区，减小磨损，降低噪声，延长齿轮使用寿命.

密封盖12为中空结构，台阶端面设置电滑环9母头安装接口，电滑环9公头与RV减速器8输出端固定，因此，转动关节可无限制角度旋转；

行星减速器底座10侧面设置通孔，以便电缆线从内部走线，同时，其下端面一侧设置端盖14的固定螺纹孔，上端面设置RV减速器8的外壳安装接口。