CN207359116U - 一种内部走线的机械臂单关节模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种内部走线的机械臂单关节模块，属于机械臂技术领域。所述关节模块包括壳体、驱动机构、传动机构和走线机构；所述驱动机构为伺服电机和驱动器组件，所述传动机构包括行星减速器和蜗轮蜗杆副，所述走线机构为电刷和电滑环。本实用新型旨在解决现有技术中的机械臂关节模块不能全内部走线，防护等级差，不能适用于高负载或辐射环境的问题，提供一种内部走线的机械臂单关节模块,其防护等级高，抗负载能力强，用于机械臂快速设计，尤其适用于恶劣工况和辐射环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机械臂单关节模块，更具体地说，本实用新型涉及一种内部走线的机械臂单关节模块，属于机械臂技术领域。
背景技术
随着工业自动化和智能化的发展，机械臂在制造业、服务机器人领域、辐射环境中的应用越来越广泛，可以大幅提升生产效率，降低人力成本。现有机械臂运用成熟的行业主要局限于焊接、搬运和码垛等，功能单一，适用范围小。对于特殊工况，如辐射环境、高负载情况均不能适应，且新开发机械臂周期长、成本高、灵活度小、不能满足市场多样化、小批量的发展需求，限制了机械臂的进一步发展。
因此，较多学者和专家致力于机械臂的快速开发装置，如申请号为“201610605739.4”，名称为“一种回转摇摆型机械臂关节模块”的发明专利，提供了一种带有回转驱动和摇摆驱动的机械臂关节模块，用于实现机械臂的模块化设计，该装置单个模块包含所有驱动控制单元，且含有两个自由度，只能适用于传统机械臂或者专用机械臂某个特定关节，通用性不强。又如申请号为“201010242196.7”，名称为“一种单自由度机器人摆转关节模块”，提供了一种具有单自由度机器人摆转关节模块，可以运用于机械臂的模块化设计，但是该装置采用传统谐波减速器，谐波减速器只适用于中小型负载情况。又如申请号为“201611132173.4”，名称为“二自由度正交式机器人关节模块及六自由度机械臂”的发明专利，申请号为“201610855808.7”，名称为“一种模块化可重组机器人”的发明专利，均致力于提供一种可快速搭建的机械臂关节模块，但这些模块线缆均没有实现全内部走线，不能适用于恶劣环境，如辐射环境，适用性差。
综上所述，现有机械臂关节模块存在不能全内部走线，防护等级差，不能适用于高负载或辐射环境，因此设计一种内部走线的机械臂单关节模块，可以实现机械臂模块化设计，重组性强，设计灵活度高，防护等级高，抗负载能力强，可用于恶劣工况和辐射环境，适用性强。
实用新型内容
本实用新型旨在解决现有技术中的机械臂关节模块不能全内部走线，防护等级差，不能适用于高负载或辐射环境的问题，提供一种内部走线的机械臂单关节模块,其防护等级高，抗负载能力强，用于机械臂快速设计，尤其适用于恶劣工况和辐射环境。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
一种内部走线的机械臂单关节模块，其特征在于：包括壳体、驱动机构、传动机构和走线机构；所述驱动机构为伺服电机和驱动器组件，所述传动机构包括行星减速器和蜗轮蜗杆副，所述走线机构为电刷和电滑环；所述壳体内的一端安装有输入法兰，所述输入法兰的内部安装所述电刷，所述伺服电机和驱动器组件的输入端与所述输入法兰连接，所述伺服电机和驱动器组件的输出轴与所述行星减速器的输入轴固定连接，所述伺服电机和驱动器组件的线缆与所述电刷相连；所述行星减速器的输出轴与所述蜗轮蜗杆副固定连接，所述蜗轮蜗杆副内安装所述电滑环。
本实用新型优选的，所述蜗轮蜗杆副包括蜗杆轴、蜗轮和蜗轮轴；所述行星减速器的输出轴与所述蜗杆轴的输入端固定连接，所述蜗杆轴通过蜗杆轴轴承支承在所述壳体内，所述蜗杆轴与所述蜗轮的齿部啮合，所述蜗轮与所述蜗轮轴通过法兰固定连接，所述蜗轮轴通过蜗轮轴轴承支承在所述壳体内，所述蜗轮轴上安装有输出法兰。
本实用新型优选的，所述蜗轮轴为中空轴，内部安装所述电滑环，所述电滑环的内圈与所述壳体固定连接，外圈与所述蜗轮轴固定连接，随蜗轮轴旋转，外圈为电滑环进线端，内圈为电滑环出线端，进线端和出线端都选用快插接头；线缆一端与电滑环进线端快插接头相连，另一端与所述电刷相连，线缆固定在壳体内部的走线槽内。
本实用新型带来的有益技术效果：
1、本实用新型旨在解决现有技术中的机械臂关节模块不能全内部走线，防护等级差，不能适用于高负载或辐射环境的问题，提供一种内部走线的机械臂单关节模块,其防护等级高，抗负载能力强，用于机械臂快速设计，尤其适用于恶劣工况和辐射环境。
2、本实用新型采用模块化设计理念，将驱动、传动、线缆与接头等集成设计，结构紧凑，布局合理，关节模块之间可通过输入和输出法兰以及电刷实现快速连接，实现特种行业机械臂的快速开发。
3、本实用新型末级传动选用蜗轮蜗杆副，单级速比大，体积小，可以实现自锁，且输入轴与输出轴垂直，节约了大量空间，便于实现内部走线。蜗轮蜗杆副负载能力强，便于实现产品系列化，适用于多种负载工况。
4、本实用新型采用内部走线，防护等级高，接线方便，可以适用于恶劣工况和辐射环境，适用范围广。
附图说明
图1为本实用新型外部结构示意图；
图2为本实用新型内部侧视结构示意图；
图3为本实用新型内部剖视结构示意图。
附图标记：1为壳体、2为伺服电机和驱动器组件、3为行星减速器、4为蜗轮蜗杆副、5为电刷、6为电滑环、7为输入法兰、8为蜗杆轴、9为蜗轮、10为蜗轮轴、11为蜗杆轴轴承、12为蜗轮轴轴承、13为输出法兰。
具体实施方式
实施例1
一种内部走线的机械臂单关节模块，其特征在于：包括壳体1、驱动机构、传动机构和走线机构；所述驱动机构为伺服电机和驱动器组件2，所述传动机构包括行星减速器3和蜗轮蜗杆副4，所述走线机构为电刷5和电滑环6；所述壳体1内的一端安装有输入法兰7，所述输入法兰的内部安装所述电刷5，所述伺服电机和驱动器组件2的输入端与所述输入法兰7连接，所述伺服电机和驱动器组件2的输出轴与所述行星减速器3的输入轴固定连接，所述伺服电机和驱动器组件2的线缆与所述电刷5相连；所述行星减速器3的输出轴与所述蜗轮蜗杆副4固定连接，所述蜗轮蜗杆副4内安装所述电滑环6。
实施例2
一种内部走线的机械臂单关节模块，其特征在于：包括壳体1、驱动机构、传动机构和走线机构；所述驱动机构为伺服电机和驱动器组件2，所述传动机构包括行星减速器3和蜗轮蜗杆副4，所述走线机构为电刷5和电滑环6；所述壳体1内的一端安装有输入法兰7，所述输入法兰的内部安装所述电刷5，所述伺服电机和驱动器组件2的输入端与所述输入法兰7连接，所述伺服电机和驱动器组件2的输出轴与所述行星减速器3的输入轴固定连接，所述伺服电机和驱动器组件2的线缆与所述电刷5相连；所述行星减速器3的输出轴与所述蜗轮蜗杆副4固定连接，所述蜗轮蜗杆副4内安装所述电滑环6。
优选的，所述蜗轮蜗杆副4包括蜗杆轴8、蜗轮9和蜗轮轴10；所述行星减速器3的输出轴与所述蜗杆轴8的输入端固定连接，所述蜗杆轴8通过蜗杆轴轴承11支承在所述壳体1内，所述蜗杆轴8与所述蜗轮9的齿部啮合，所述蜗轮9与所述蜗轮轴10通过法兰固定连接，所述蜗轮轴10通过蜗轮轴轴承12支承在所述壳体1内，所述蜗轮轴10上安装有输出法兰13。
实施例3
一种内部走线的机械臂单关节模块，其特征在于：包括壳体1、驱动机构、传动机构和走线机构；所述驱动机构为伺服电机和驱动器组件2，所述传动机构包括行星减速器3和蜗轮蜗杆副4，所述走线机构为电刷5和电滑环6；所述壳体1内的一端安装有输入法兰7，所述输入法兰的内部安装所述电刷5，所述伺服电机和驱动器组件2的输入端与所述输入法兰7连接，所述伺服电机和驱动器组件2的输出轴与所述行星减速器3的输入轴固定连接，所述伺服电机和驱动器组件2的线缆与所述电刷5相连；所述行星减速器3的输出轴与所述蜗轮蜗杆副4固定连接，所述蜗轮蜗杆副4内安装所述电滑环6。
优选的，所述蜗轮蜗杆副4包括蜗杆轴8、蜗轮9和蜗轮轴10；所述行星减速器3的输出轴与所述蜗杆轴8的输入端固定连接，所述蜗杆轴8通过蜗杆轴轴承11支承在所述壳体1内，所述蜗杆轴8与所述蜗轮9的齿部啮合，所述蜗轮9与所述蜗轮轴10通过法兰固定连接，所述蜗轮轴10通过蜗轮轴轴承12支承在所述壳体1内，所述蜗轮轴10上安装有输出法兰13。
进一步的，所述蜗轮轴10为中空轴，内部安装所述电滑环6，所述电滑环6的内圈与所述壳体1固定连接，外圈与所述蜗轮轴10固定连接，随蜗轮轴10旋转，外圈为电滑环6进线端，内圈为电滑环6出线端，进线端和出线端都选用快插接头；线缆一端与电滑环6进线端快插接头相连，另一端与所述电刷5相连，线缆固定在壳体1内部的走线槽内。
实施例4
如图1所示：输入法兰7与壳体1固联，电刷5安装在输入法兰7内部，蜗轮轴10支承在壳体1上，蜗轮轴10上设计有输出法兰13，电滑环6装在蜗轮轴10内部。
如图2、3所示：伺服电机和驱动器组件2的输出轴与行星减速器3的输入轴固联，行星减速器3的输出轴与蜗杆轴8的输入端相连，蜗杆轴8通过两个蜗杆轴轴承11支承在壳体1上。蜗杆轴8与蜗轮9的齿部啮合，将蜗杆轴8的旋转运动传递到蜗轮9上，经蜗轮轴10和输出法兰13输出。
进一步，蜗轮9与蜗轮轴10固联，蜗轮轴10通过两个蜗轮轴轴承12支承在壳体1上。蜗轮轴10为中空轴，内部安装有电滑环6，电滑环6内圈固接在壳体1上，电滑环6外圈与蜗轮轴10固联，电信号输出。壳体1内部设计有走线槽，实现关节全内部走线。
实施例5
所述传动机构主要包括行星减速器3和蜗轮蜗杆副4。行星减速器3安装在壳体1内，行星减速器3输出轴与蜗杆轴8输入端固联；蜗杆轴8通过轴承支承在壳体1上，蜗轮9齿圈与蜗轮轴10通过蜗轮轴10上的法兰固联，蜗轮轴10通过轴承支承在壳体1上，蜗轮轴10与蜗杆轴8的安装方向垂直，蜗杆轴8与蜗轮9啮合，经运动和动力传递到蜗轮轴10上，蜗轮轴10上设计有输出法兰13。
进一步，所述蜗轮轴10为中空轴，内部装有电滑环6。电滑环6的内圈与壳体1固联，外圈与蜗轮轴10固联，随蜗轮轴10旋转，外圈为电滑环6进线端，内圈为电滑环6出线端，进线端和出线端都选用快插接头。线缆一端与电滑环6进线端快插接头相连，另一端与关节模块输入端电刷5相连，线缆固定在壳体1内部的走线槽内。
进一步，所述伺服电机和驱动器组件2安装在壳体1内，伺服电机和驱动器组件2的输出轴与行星减速器3输入轴固联。伺服电机和驱动器组件2线缆与关节模块输入端电刷5相连。
进一步，所述壳体1上设计有关节模块输入法兰7和电刷5，输入法兰7为中空，电刷5安装在输入法兰7内部，便于关节模块之间线缆的快速连接。
本实用新型的工作原理为：
通过壳体1上的输入法兰7和输入端电刷5，可将关节模块连接到上一关节或其它装置上，无需外部接线，只需将上一关节的输出端线缆与电刷5相连，即可实现关节间的供电与运动控制。伺服电机和驱动器组件2的旋转运动和动力经行星减速器3传递到蜗杆轴8上，通过蜗杆轴8与蜗轮9的啮合，将运动和动力进一步传递到蜗轮轴10上，通过蜗轮轴10输出端的输出法兰13和电滑环6，可将运动和动力传递到下一关节，实现机械臂的快速设计，且线缆完全藏在壳体1内部，具有较高的防护等级，可以适应恶劣工况和辐射环境。
Claims (3)
1.一种内部走线的机械臂单关节模块，其特征在于：包括壳体（1）、驱动机构、传动机构和走线机构；所述驱动机构为伺服电机和驱动器组件（2），所述传动机构包括行星减速器（3）和蜗轮蜗杆副（4），所述走线机构为电刷（5）和电滑环（6）；所述壳体（1）内的一端安装有输入法兰（7），所述输入法兰的内部安装所述电刷（5），所述伺服电机和驱动器组件（2）的输入端与所述输入法兰（7）连接，所述伺服电机和驱动器组件（2）的输出轴与所述行星减速器（3）的输入轴固定连接，所述伺服电机和驱动器组件（2）的线缆与所述电刷（5）相连；所述行星减速器（3）的输出轴与所述蜗轮蜗杆副（4）固定连接，所述蜗轮蜗杆副（4）内安装所述电滑环（6）。
2.根据权利要求1所述的一种内部走线的机械臂单关节模块，其特征在于：所述蜗轮蜗杆副（4）包括蜗杆轴（8）、蜗轮（9）和蜗轮轴（10）；所述行星减速器（3）的输出轴与所述蜗杆轴（8）的输入端固定连接，所述蜗杆轴（8）通过蜗杆轴轴承（11）支承在所述壳体（1）内，所述蜗杆轴（8）与所述蜗轮（9）的齿部啮合，所述蜗轮（9）与所述蜗轮轴（10）通过法兰固定连接，所述蜗轮轴（10）通过蜗轮轴轴承（12）支承在所述壳体（1）内，所述蜗轮轴（10）上安装有输出法兰（13）。
3.根据权利要求2所述的一种内部走线的机械臂单关节模块，其特征在于：所述蜗轮轴（10）为中空轴，内部安装所述电滑环（6），所述电滑环（6）的内圈与所述壳体（1）固定连接，外圈与所述蜗轮轴（10）固定连接，随蜗轮轴（10）旋转，外圈为电滑环（6）进线端，内圈为电滑环（6）出线端，进线端和出线端都选用快插接头；线缆一端与电滑环（6）进线端快插接头相连，另一端与所述电刷（5）相连，线缆固定在壳体（1）内部的走线槽内。
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