CN113524161A - 一种旋转关节驱动装置 - Google Patents

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CN113524161A CN202111028625.5A CN202111028625A CN113524161A CN 113524161 A CN113524161 A CN 113524161A CN 202111028625 A CN202111028625 A CN 202111028625A CN 113524161 A CN113524161 A CN 113524161A
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陈浩
李�赫
夏杰
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Abstract

本发明公开了一种旋转关节驱动装置，包括壳体、往复运动组件以及同步轮组件，同步轮组件包括驱动轮和从动轮，二者均与壳体可转动地连接，同步轮组件还包括环状的传动机构，驱动轮和从动轮均位于传动机构内侧、并将传动机构张紧，往复运动组件位于传动机构内侧，往复运动组件的移动端与传动机构相连、以带动传动机构移动往复运动组件设置在传动机构内侧，往复运动组件带动传动机构移动。传动机构与驱动轮贴合，传动机构移动时会带动驱动轮转动，实现驱动力输出。同步轮组件将往复运动组件的直线运动转化为驱动轮的转动，传动精度更高，并可保证旋转关节驱动装置具有足够的扭矩。而往复运动组件位于传动机构内侧可减小旋转关节驱动装置的体积。

Description

一种旋转关节驱动装置
技术领域
本发明涉及机械臂技术领域，特别涉及一种旋转关节驱动装置。
背景技术
旋转机械臂广泛应用于人工外骨骼、智能假肢、康复器件、工业机械手等领域，是实现运动功能的关键装置。现有的旋转机械臂多采用电机驱动减速器，减速器再驱动关节臂动作。
现有技术所采用的减速器，如高精度行星齿轮减速器、谐波速器等，成本高昂、减速比只能从有限的型号中进行选取。同时减速器与电机构成旋转机械臂会导致旋转机械臂庞大笨重。部分旋转机械臂会采用蜗轮蜗杆减速器或带传动机构。但蜗轮蜗杆减速器的传动效率和传动精度较低，不适用于对关节旋转精度有较高要求的场合。带传动结构无法实现大传动比，使得驱动关节无法获得足够大的低速扭矩。
因此，如何在保证传动精度和扭矩的前提下，简化旋转关节驱动装置的结构是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋转关节驱动装置，其通过往复运动组件带动传动机构移动，传动机构移动时带动驱动轮转动，往复运动组件设置在传动机构内侧，进而可减小旋转关节驱动装置的体积。
为实现上述目的，本发明提供一种旋转关节驱动装置，包括壳体、往复运动组件以及同步轮组件，所述同步轮组件包括驱动轮和从动轮，二者均与所述壳体可转动地连接，所述同步轮组件还包括环状的传动机构，所述驱动轮和所述从动轮均位于所述传动机构内侧、并将所述传动机构张紧，所述往复运动组件位于所述传动机构内侧，所述往复运动组件的移动端与所述传动机构相连、以带动所述传动机构移动。
优选地，所述壳体端部的下侧壁设有固定凸台，所述驱动轮具有沿轴向贯穿的轴孔，所述驱动轮轴穿过所述轴孔与所述固定凸台固定连接，所述驱动轮轴的上端具有沿径向向外延伸、以与所述轴孔的外周卡接的限位圈。
优选地，所述传动机构为同步带，所述同步带的内侧设有第一啮合齿，所述驱动轮的外侧壁设有用以与所述第一啮合齿配合的第二啮合齿。
优选地，从动轮轴安装在所述壳体远离所述驱动轮的端部，所述从动轮与所述从动轮轴可转动地连接。
优选地，所述从动轮的外侧壁也设有用以与所述第一啮合齿配合的第二啮合齿。
优选地，所述往复运动组件包括安装座、电机和滚珠丝杠副，所述滚珠丝杠副中的滚珠丝杆与所述安装座可转动的连接，所述电机与所述安装座固定连接，所述滚珠丝杆与所述电机的机轴传动连接，所述滚珠丝杠副的丝杆螺母与所述传动机构相连。
优选地，所述安装座与所述壳体固定连接，所述电机与所述安装座固定连接，所述安装座具有过孔，所述滚珠丝杠副中的滚珠丝杆穿过所述过孔与所述电机的机轴相连，所述滚珠丝杆的外周设有滑块，所述丝杆螺母位于所述滑块中，所述滑块通过固定夹块与所述传动机构相连。
优选地，所述往复运动组件还包括与所述壳体固定连接的丝杆尾座，所述滚珠丝杆远离所述电机的一端与所述丝杆尾座可转动地连接。
优选地，所述往复运动组件还包括导向轴，所述导向轴的两端分别与所述安装座和所述丝杆尾座固定连接，所述滑块套设在所述导向轴外周、且与所述导向轴可移动地连接。
本发明所提供的旋转关节驱动装置，包括壳体、往复运动组件以及同步轮组件，同步轮组件包括驱动轮和从动轮，二者均与壳体可转动地连接，同步轮组件还包括环状的传动机构，驱动轮和从动轮均位于传动机构内侧、并将传动机构张紧，往复运动组件位于传动机构内侧，往复运动组件的移动端与传动机构相连、以带动传动机构移动
往复运动组件设置在传动机构内侧，往复运动组件带动传动机构移动。传动机构与驱动轮贴合，传动机构移动时会带动驱动轮转动，从而实现旋转关节驱动装置向外输出驱动力。同步轮组件将往复运动组件的直线运动转化为驱动轮的转动，其传动精度更高，同时可保证旋转关节驱动装置具有足够的扭矩。而往复运动组件位于传动机构内侧可减小旋转关节驱动装置的体积。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的旋转关节驱动装置的结构示意图；
图2为图1中旋转关节驱动装置的剖视图；
图3为图1中往复运动组件的结构示意图；
图4为图1中同步轮组件的结构示意图。
其中，图1至图4中的附图标记为：
关节臂上壳1、驱动轮2、驱动轮轴3、同步带4、关节臂下壳5、丝杆尾座6、滚珠丝杆7、导向轴8、滑块9、丝杆螺母10、安装座11、联轴器12、电机13、从动轮14、从动轮轴15、固定夹块16。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图4，图1为本发明所提供的旋转关节驱动装置的结构示意图；图2为图1中旋转关节驱动装置的剖视图；图3为图1中往复运动组件的结构示意图；图4为图1中同步轮组件的结构示意图。
本发明所提供的旋转关节驱动装置，结构如图1所示，包括壳体、往复运动组件以及同步轮组件。其中，壳体呈长条状。壳体包括关节臂上壳1和关节臂下壳5，二者之间具有安装腔，往复运动组件和同步轮组件均安装在安装腔内。同步轮组件包括驱动轮2、从动轮14以及传动机构。安装腔可具体为条状，驱动轮2和从动轮14分别设置在安装腔的两端部。驱动轮2和从动轮14均与壳体可转动地连接，且驱动轮2和从动轮14的轴线平行。传动机构呈环状，传动机构围绕在驱动轮2和从动轮14的外周，并由驱动轮2和从动轮14张紧。往复运动组件位于传动机构内侧，往复运动组件的移动端与传动机构相连，往复运动组件的移动端往复运动的过程中会带动传动机构移动，传动机构再带动驱动轮2和从动轮14转动。壳体具有与驱动轮2位置相对应的连接孔，驱动轮2的顶面加工有输出法兰，用于动力输出。往复运动组件的结构可参考现有技术中的气缸、丝杠副或电动伸缩杆等。
可选的，如图2所示，关节臂下壳5的下侧壁设有位于安装腔两端的固定凸台，驱动轮2和从动轮14均具有沿轴向贯穿的轴孔，驱动轮轴3穿过驱动轮2的轴孔与一个固定凸台固定连接，从动轮轴15穿过从动轮14的轴孔与另一个固定凸台固定连接。驱动轮轴3和从动轮轴15的上端均具有沿径向向外延伸的限位圈，限位圈可在轴向上对驱动轮2或从动轮14进行限位。
可选的，如图4所示，传动机构为同步带4。同步带4的内侧设有第一啮合齿，驱动轮2的外侧壁设有第二啮合齿。第一啮合齿能够与第二啮合齿相啮合，进而避免同步带4与驱动轮2的外侧壁打滑。另外，本申请的一种具体实施方式中从动轮14的外侧壁也设有第二啮合齿。当然，用户也可采用链条等作为传动机构，在此不做限定。
可选的，如图3所示，往复运动组件包括安装座11、电机13和滚珠丝杠副。其中，安装座11与关节臂下壳5固定连接，安装座11位于驱动轮2和从动轮14之间，并位于传动机构的内侧。滚珠丝杠副包括滚珠丝杆7和丝杆螺母10，二者通过螺纹配合。滚珠丝杆7与安装座11可转动的连接，电机13与安装座11固定连接，滚珠丝杆7与电机13的机轴通过联轴器12相连。丝杆螺母10与传动机构相连，电机13正转和反转能够推动丝杠螺母往复移动，丝杠螺母带动传动机构移动。关节臂上壳1设有与电机13位置相对应的第一走线孔，电机13的线缆穿过第一走线孔与供电设备相连。关节臂下壳5具有位于与驱动轮轴3相连的固定凸台内侧的第二走线孔。
可选的，安装座11具有过孔，过孔的轴向平行传动机构位于安装座11两侧的部分，滚珠丝杆7穿过过孔与电机13的机轴相连。滚珠丝杆7的外周设有滑块9，丝杆螺母10位于滑块9与滚珠丝杆7之间，且丝杆螺母10与滑块9固定连接。滑块9通过固定夹块16与传动机构相连。滑块9与电机13之间的最小距离为lmin，滑块9与电机13之间的最大距离为lmax。滚珠丝杆7的导程为Ps，滑块9与电机13之间的距离l和电机13角度αi需要满足F(αi，l)＝0，其中，lmin≤l≤lmax，F(αi，l)为特定的函数关系。往复行程S＝lmax-lmin，电机13角速度ωi与滑块9的运动速度vk之间的关系为ωi＝2π×vk/Ps。
可选的，驱动轮2与从动轮14的齿数、节距、齿宽均相同。其中，齿数为n，节距为Pp，驱动轮2的角速度为ω0，传动机构的线速度为vp，ω0＝2π×vp/(n×Pp)。因而，旋转关节驱动装置的减速比i＝ωi/ω0＝n×Pp×vk/(vp×Ps)。由于vk＝vp，则减速比i＝n×Pp/Ps。驱动轮2的转动角度为α0需要满足，0≤ω0≤2π×S/(n×Pp)。
可选的，往复运动组件还包括丝杆尾座6，丝杆尾座6与壳体固定连接，滚珠丝杆7远离电机13的一端与丝杆尾座6可转动地连接。丝杆尾座6和安装座11对丝杆进行支撑。
可选的，往复运动组件还包括限位机构，限位机构能够阻止滑块9随滚珠丝杆7转动。本申请的一种具体实施方式中，限位机构包括导向轴8，如图3所示，导向轴8的两端分别与安装座11和丝杆尾座6固定连接，滑块9具有导向孔，导向轴8插入导向孔中，并与导向孔间隙配合。导向轴8在滑块9移动的过程中对其进行周向限位。另外，导向轴8可具体为两根，且二者分别设置在滚珠丝杆7的两侧，当然用户也可根据需要自行设置导向轴8的数量，在此不做限定。
本实施例中，旋转关节驱动装置在壳体内设置了往复运动组件和同步轮组件，往复运动组件带动同步轮组件中的传动机构进行往复运动，传动机构带动驱动轮2转动，实现了旋转关节驱动装置输出动力的功能。同步轮组件可沿壳体的长度方向设置，往复运动组件设置在传动机构的内侧，从而使往复运动组件和同步轮组件的结构更加紧凑，减小了旋转关节驱动装置所需占用的空间。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的旋转关节驱动装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种旋转关节驱动装置，其特征在于，包括壳体、往复运动组件以及同步轮组件，所述同步轮组件包括驱动轮(2)和从动轮(14)，二者均与所述壳体可转动地连接，所述同步轮组件还包括环状的传动机构，所述驱动轮(2)和所述从动轮(14)均位于所述传动机构的内侧、并将所述传动机构张紧，所述往复运动组件位于所述传动机构的内侧，所述往复运动组件的移动端与所述传动机构相连、以带动所述传动机构移动。
2.根据权利要求1所述的旋转关节驱动装置，其特征在于，所述壳体端部的下侧壁设有固定凸台，所述驱动轮(2)具有沿轴向贯穿的轴孔，驱动轮轴(3)穿过所述轴孔与所述固定凸台相连，所述驱动轮轴(3)的上端具有沿径向向外延伸、以与所述轴孔的外周卡接的限位圈。
3.根据权利要求2所述的旋转关节驱动装置，其特征在于，所述传动机构为同步带(4)，所述同步带(4)的内侧设有第一啮合齿，所述驱动轮轴(3)的外侧壁设有用以与所述第一啮合齿配合的第二啮合齿。
4.根据权利要求2所述的旋转关节驱动装置，其特征在于，从动轮轴(15)安装在所述壳体远离所述驱动轮(2)的端部，所述从动轮(14)与所述从动轮轴(15)可转动地连接。
5.根据权利要求4所述的旋转关节驱动装置，其特征在于，所述从动轮(14)的外侧壁也设有用以与所述第一啮合齿配合的第二啮合齿。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的旋转关节驱动装置，其特征在于，所述往复运动组件包括安装座(11)、电机(13)和滚珠丝杠副，所述滚珠丝杠副中的滚珠丝杆(7)与所述安装座(11)可转动的连接，所述电机(13)与所述安装座(11)固定连接，所述滚珠丝杆(7)与所述电机(13)的机轴传动连接，所述滚珠丝杠副的丝杆螺母(10)与所述传动机构相连。
7.根据权利要求6所述的旋转关节驱动装置，其特征在于，所述安装座(11)与所述壳体固定连接，所述安装座(11)具有过孔，所述滚珠丝杠副中的滚珠丝杆(7)穿过所述过孔与所述电机(13)的机轴相连，所述滚珠丝杆(7)的外周设有滑块(9)，所述丝杆螺母(10)位于所述滑块(9)中，所述滑块(9)通过固定夹块(16)与所述传动机构相连。
8.根据权利要求7所述的旋转关节驱动装置，其特征在于，所述往复运动组件还包括与所述壳体固定连接的丝杆尾座(6)，所述滚珠丝杆(7)远离所述电机(13)的一端与所述丝杆尾座(6)可转动地连接。
9.根据权利要求8所述的旋转关节驱动装置，其特征在于，所述往复运动组件还包括导向轴(8)，所述导向轴(8)的两端分别与所述安装座(11)和所述丝杆尾座(6)固定连接，所述滑块(9)套设在所述导向轴(8)外周、且与所述导向轴(8)可移动地连接。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170081791A (ko) * 2016-01-04 2017-07-13 포테닛 주식회사 결합형 외부하우징을 구비한 소형 리니어 서보 액츄에이터
CN108406754A (zh) * 2018-05-30 2018-08-17 北京三维精致科技有限责任公司 一种丝杠伺服关节机械臂
CN108468779A (zh) * 2018-05-29 2018-08-31 北京华文永康科技有限公司 一种丝杆数控减速装置
CN208163637U (zh) * 2018-05-07 2018-11-30 中国科学技术大学 机器人及其关节驱动装置
CN208203947U (zh) * 2018-05-29 2018-12-07 北京华文永康科技有限公司 一种丝杆数控减速装置
CN110524572A (zh) * 2018-05-23 2019-12-03 深圳市丞辉威世智能科技有限公司 关节传动装置和机器人

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170081791A (ko) * 2016-01-04 2017-07-13 포테닛 주식회사 결합형 외부하우징을 구비한 소형 리니어 서보 액츄에이터
CN208163637U (zh) * 2018-05-07 2018-11-30 中国科学技术大学 机器人及其关节驱动装置
CN110524572A (zh) * 2018-05-23 2019-12-03 深圳市丞辉威世智能科技有限公司 关节传动装置和机器人
CN108468779A (zh) * 2018-05-29 2018-08-31 北京华文永康科技有限公司 一种丝杆数控减速装置
CN208203947U (zh) * 2018-05-29 2018-12-07 北京华文永康科技有限公司 一种丝杆数控减速装置
CN108406754A (zh) * 2018-05-30 2018-08-17 北京三维精致科技有限责任公司 一种丝杠伺服关节机械臂

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