一種機(jī)械臂的關(guān)節(jié)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種機(jī)械臂，尤其涉及一種機(jī)械臂的關(guān)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人技術(shù)是近十年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一門綜合技術(shù)，它集中了機(jī)械工程、自動(dòng)控制以及人工智能等多種技術(shù)的最新研宄成果，體現(xiàn)了光電一體化的最新成就，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最為活躍的領(lǐng)域之一。機(jī)械臂是目前在機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域中得到最廣泛實(shí)際應(yīng)用的自動(dòng)化機(jī)械裝置，在生產(chǎn)生活中具有極其重要的作用，在實(shí)踐應(yīng)用中，很多的工業(yè)流程環(huán)節(jié)都需要機(jī)械臂進(jìn)行組裝和提取作業(yè)。機(jī)械臂能夠接受指令，精確地定位到三維(或二維)空間上的某一點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)，能過(guò)極大地提高勞動(dòng)效率。
[0003]機(jī)械臂關(guān)節(jié)是機(jī)械臂構(gòu)成的核心部件，關(guān)節(jié)的整體結(jié)構(gòu)、負(fù)載能力及感知能力直接影響著機(jī)械臂整體的作業(yè)水平。目前常見(jiàn)的機(jī)械臂關(guān)節(jié)普遍采用電機(jī)、諧波減速器、關(guān)節(jié)輸出軸直接串聯(lián)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上機(jī)械臂關(guān)節(jié)普遍存在重量大、負(fù)載能力低、體積大、集成度低、感知能力差等問(wèn)題，限制了機(jī)械臂性能的進(jìn)一步提升。
[0004]如中國(guó)專利公開(kāi)了一種具有失電制動(dòng)與多種感知功能的機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)，該機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)包括機(jī)械系統(tǒng)、關(guān)節(jié)電氣系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)及失電制動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械及關(guān)節(jié)電氣系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和失電制動(dòng)器集成一體，該機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)利用內(nèi)置的增量式磁編碼器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)電機(jī)定子的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)位置，并利用絕對(duì)式編碼器檢測(cè)關(guān)節(jié)輸出端相對(duì)關(guān)節(jié)固定端的絕對(duì)位置，通過(guò)增量式磁編碼器與絕對(duì)式編碼器的融合，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)位置的檢測(cè)。另外，該機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)還利用失電制動(dòng)器在停機(jī)時(shí)進(jìn)行抱死制動(dòng)。盡管該機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)提高了感知能力，但是由于絕對(duì)式編碼器及失電制動(dòng)器都是另外增加的結(jié)構(gòu)，因此導(dǎo)致整個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)的體積較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提出了一種能夠有效減小體積的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)。
[0006]本實(shí)用新型的目的可通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]一種機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，包括外殼以及集成于外殼內(nèi)的電機(jī)與諧波減速器，所述的電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的內(nèi)端與諧波減速器的輸入端相連接，所述的諧波減速器的輸出端連接有輸出軸，其特征在于，所述的電機(jī)的轉(zhuǎn)軸呈中空狀，所述的輸出軸的內(nèi)端與諧波減速器的輸出端相固定且輸出軸的外端穿過(guò)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的外端，所述的電機(jī)轉(zhuǎn)軸的外端固定有電機(jī)光柵，所述的輸出軸外端固定有輸出軸光柵，所述的外殼內(nèi)固定有編碼器，所述的輸出軸光柵及電機(jī)光柵分別位于編碼器的上下側(cè)，且編碼器的上下側(cè)分別設(shè)有與上述輸出軸光柵及電機(jī)光柵配合的光電開(kāi)關(guān)。
[0008]本機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中的電機(jī)轉(zhuǎn)軸做成中空狀，將輸出軸穿過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)軸，這樣可以縮短電機(jī)轉(zhuǎn)軸與輸出軸之間的相對(duì)長(zhǎng)度。電機(jī)光柵固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上用于檢測(cè)電機(jī)位置，輸出軸光柵固定在輸出軸上用于檢測(cè)輸出軸的相對(duì)位置，由于輸出軸端部穿出電機(jī)轉(zhuǎn)軸端部，因此將輸出軸光柵固定于輸出軸的端部，縮短了輸出軸光柵與電機(jī)光柵之間的相對(duì)位置，然后在一個(gè)編碼器上設(shè)置兩個(gè)光電開(kāi)關(guān)，達(dá)到了同一個(gè)編碼器分別對(duì)輸出軸光柵及電機(jī)轉(zhuǎn)軸光柵進(jìn)行控制的目的，從而很好地縮小了整個(gè)外殼的體積。
[0009]在上述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中，所述的電機(jī)位于外殼的中部，所述的諧波減速器位于外殼的一端，所述的電機(jī)的轉(zhuǎn)軸伸入諧波減速器內(nèi)，且轉(zhuǎn)軸伸入諧波減速器內(nèi)的部分與諧波減速器之間設(shè)置有軸承，所述的輸出軸的內(nèi)端一體成型有法蘭盤，所述的輸出軸與諧波減速器的輸出端通過(guò)穿過(guò)法蘭盤并穿入諧波減速器內(nèi)的緊固件相固定，所述的輸出軸自諧波減速器的輸出端穿入電機(jī)的轉(zhuǎn)軸且輸出軸的外端自電機(jī)的轉(zhuǎn)軸外端伸出。
[0010]電機(jī)的轉(zhuǎn)軸伸入諧波減速器內(nèi)，并利用軸承對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行定位，這樣電機(jī)的轉(zhuǎn)軸便同時(shí)作為諧波減速器的輸入端使用，這樣的方式可以進(jìn)一步縮短長(zhǎng)度，減小體積，同時(shí)輸出軸通過(guò)穿過(guò)法蘭盤并穿入諧波減速器內(nèi)的緊固件與諧波減速器相固定，然后輸出軸從諧波減速器的輸出端穿入到電機(jī)的轉(zhuǎn)軸內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)了輸出軸與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸之間連接長(zhǎng)度的縮短。
[0011]在上述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中，所述的輸出軸的外端固定有呈筒狀的連接套，所述的連接套的外端具有呈環(huán)形凸起的定位部，所述的定位部的外側(cè)具有環(huán)形凸出的定位面，所述的輸出軸光柵呈環(huán)形，所述的輸出軸光柵套在定位部上并通過(guò)緊固件固定于定位面上。
[0012]輸出軸的大部分位于電機(jī)轉(zhuǎn)軸內(nèi)，為了能夠更加方便地將輸出軸光柵固定在輸出軸的端部，因此在輸出軸的端部連接一個(gè)連接套，利用連接套來(lái)固定輸出軸光柵。而盡管增加了連接套，但由于大部分輸出軸是穿設(shè)在電機(jī)轉(zhuǎn)軸內(nèi)，因此增加了連接套后的長(zhǎng)度也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)中的長(zhǎng)度，
[0013]在上述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中，所述的外殼內(nèi)側(cè)具有環(huán)形的安裝臺(tái)階，所述的安裝臺(tái)階上凸起有若干連接柱，所述的編碼器套在上述連接套的外側(cè)，所述的編碼器的外緣與各連接柱相固定。
[0014]編碼器套在連接套的外側(cè)，并固定在外殼內(nèi)側(cè)的各連接柱上，通過(guò)連接套及外殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)置很好地對(duì)編碼器進(jìn)行了定位，而且由于編碼器是套在連接套上的，而連接套又用于固定輸出軸光柵，因此將編碼器套在連接套上可以很好地利用連接套上的空間，從而使外殼內(nèi)的結(jié)構(gòu)更加緊湊，進(jìn)一步縮小體積。
[0015]在上述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中，所述的輸出軸光柵上方設(shè)有連接板，所述的編碼器上側(cè)與連接柱位置對(duì)應(yīng)處連接有六角銅柱，所述的編碼器固定于六角銅柱與連接柱之間，所述的連接板的外緣與各六角銅柱的端部相抵靠并通過(guò)緊固件相固定。
[0016]利用六角銅柱將編碼器固定在六角銅柱與連接柱之間，并通過(guò)緊固件在各六角銅柱的端部固定連接板，可以提高編碼器在外殼內(nèi)定位的牢固性，而且由于六角銅柱也是位于外殼內(nèi)的，因此并不需要增大外殼的體積。
[0017]在上述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中，所述的電機(jī)的轉(zhuǎn)軸外端沿周向均布有若干呈弧形凸起的凸條，所述的電機(jī)光柵呈環(huán)形，所述的電機(jī)光柵內(nèi)緣沿周向具有若干呈弧形凸出的限位部，所述的凸條卡入相鄰的兩限位部之間，所述的電機(jī)光柵與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸外端通過(guò)緊固件相固定。
[0018]電機(jī)光柵固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸的端部，固定時(shí)，將電機(jī)轉(zhuǎn)軸端部的凸條嵌入電機(jī)光柵內(nèi)緣相鄰兩限位部之間，電機(jī)光柵由此固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸端部，然后再利用緊固件將兩者固連在一起。由于編碼器固定在連接套上，為了方便與編碼器配合，因此將電機(jī)光柵固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸的端部，可以縮短電機(jī)光柵與編碼器之間的距離。
[0019]在上述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中，所述的編碼器上固定有電磁鐵，所述的安裝臺(tái)階上具有與電磁鐵正對(duì)的定位孔，所述的定位孔內(nèi)設(shè)有剎車桿及彈簧，所述的電機(jī)轉(zhuǎn)軸上固定有剎車盤，所述的剎車盤的邊緣沿周向均布有若干向外發(fā)散的擋腳，當(dāng)電機(jī)停機(jī)時(shí)所述的剎車桿在彈簧的彈力作用下頂靠在電磁鐵的底部且擋腳能夠與剎車桿側(cè)部相抵靠，而當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)所述的剎車桿在電磁鐵的作用下克服彈簧的彈力作用而向下移動(dòng)。
[0020]電機(jī)停機(jī)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸在失電狀態(tài)下仍然會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間，但轉(zhuǎn)速會(huì)逐漸減小至O。剎車盤固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，因此會(huì)隨著一同轉(zhuǎn)動(dòng)，而剎車桿在失電狀態(tài)下通過(guò)彈簧的彈力作用而頂靠在電磁鐵的底部，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)至剎車盤上的其中一個(gè)擋腳與剎車桿的側(cè)部相抵靠時(shí)，通過(guò)剎車桿的阻擋作用，使得電機(jī)轉(zhuǎn)軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0021 ] 與現(xiàn)有技術(shù)中增加制動(dòng)器對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行抱死制動(dòng)相比，本申請(qǐng)中利用剎車盤、剎車桿及電磁鐵的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，剎車盤、剎車桿及電磁鐵分別集成于電機(jī)轉(zhuǎn)軸、外殼及編碼器上，相對(duì)于增加整個(gè)制動(dòng)器而言，所要占用的體積更小。另外，與抱死制動(dòng)不同的是，利用剎車盤與剎車桿配合的制動(dòng)方式更加柔和，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的損傷更小，使用壽命更長(zhǎng)。