[发明专利]关键组件在轨可更换的空间机器人关节

权利要求书

1.一种关键组件在轨可更换的空间机器人关节，它包括关节驱动组件(1)、关节传动组件(2)、快换连接部件(3)和两个关节电气组件(4)；其热证在于：所述关节驱动组件(1)包括电机转子(1-1)、电机定子(1-2)、电机壳体(1-3)、制动器壳体(1-4)、电磁线圈(1-5)、制动器盖(1-6)、轴向制动盘(1-7)、转动制动盘(1-8)、第一轴承(1-9)、轴套(1-11)、调整套筒(1-12)、轴承挡圈(1-13)、第一测角元件(1-15)、卡圈(1-17)、传动轴(1-20)、第二轴承(1-21)、轴承压盖(1-22)、锁紧螺母(1-14)、电机键(1-19)、第一连接键(1-10)、测角元件键(1-18)、多个弹簧导杆(1-24)、多个制动弹簧(1-25)和多个紧固螺母(1-27)；

所述传动轴(1-20)上由左到右套装有电机壳体(1-3)和制动器壳体(1-4)，传动轴(1-20)与电机壳体(1-3)之间设有第二轴承(1-21)，所述电机壳体(1-3)上固定安装有轴承压盖(1-22)，轴承压盖(1-22)用于封装第二轴承(1-21)，所述电机转子(1-1)设置在电机壳体(1-3)内，且电机转子(1-1)通过电机键(1-19)固定安装在传动轴(1-20)上，所述电机定子(1-2)设置在电机壳体(1-3)内，且电机定子(1-2)套装在电机转子(1-1)的外部，传动轴(1-20)与制动器壳体(1-4)之间设有第一轴承(1-9)，所述轴套(1-11)套装在传动轴(1-20)上，所述轴承挡圈(1-13)固定安装在制动器壳体(1-4)的内壁上，轴套(1-11)连同轴承挡圈(1-13)用于限定第一轴承(1-9)的轴向位置，所述电磁线圈(1-5)设置在制动器壳体(1-4)内，所述调整套筒(1-12)套装在传动轴(1-20)上，且调整套筒(1-12)位于轴承挡圈(1-13)的内部，转动制动盘(1-8)通过第一连接键(1-10)固定安装在传动轴(1-20)上，且转动制动盘(1-8)位于调整套筒(1-12)的右端，转动制动盘(1-8)通过锁紧螺母(1-14)和连接件(1-10)固定安装在传动轴(1-20)上，所述转动制动盘(1-80与制动器壳体(1-4)之间设置有轴向制动盘(1-7)，所述轴向制动盘(1-7)通过多个弹簧导杆(1-24)和紧固螺母(1-27)与制动器壳体(1-4)连接，每个弹簧导杆(1-24)上均套装有一个制动弹簧(1-25)，且制动弹簧(1-25)位于制动器壳体(1-4)与轴向制动盘(1-7)之间，所述制动器壳体(1-4)的右端面上盖装有制动器盖(1-6)，第一测角元件(1-15)设置在制动器壳体(1-4)与传动轴(1-20)之间，且第一测角元件(1-15)通过测角元件键(1-18)与传动轴(1-20)固定连接，第一测角元件(1-15)通过卡圈(1-17)与制动器壳体(1-4)固定连接，所述电机壳体(1-3)的外圆上加工有第一外花键(1-16)，传动轴(1-20)的左端外壁上加工有第二外花键(1-23)；

所述关节传动组件(2)包括关节外壳(2-1)、力矩传感器(2-2)、连接件(2-3)、轴承端盖(2-4)、谐波减速器(2-8)、关节驱动组件安装套筒(2-9)、轴承压圈(2-11)、轴系压紧螺母(2-12)、关节前盖(2-13)、驱动单元压紧螺母(2-14)、测角元件压环(2-18)、关节内壳(2-19)、空心轴(2-20)、第四轴承(2-21)、轴承盖(2-22)、关节后盖(2-23)、第二测角元件(2-24)、机械限位块(2-25)、第二连接键(2-29)、多个快换接头紧固销部件(2-15)、多个销孔座(2-16)、多个紧固销(2-27)及两组第三轴承(2-5)；

所述关节内壳(2-19)设置在关节外壳(2-1)内，关节内壳(2-19)与关节外壳(2-10之间安装有两组第三轴承(2-5)，空心轴(2-20)设置在关节内壳(2-19)内，且空心轴(2-20)与关节内壳(2-19)以及关节外壳(2-1)同轴线设置，关节内壳(2-19)的左端面上固定安装有轴承端盖(2-4)，轴承端盖(2-4)用于限定左端的一组第三轴承(2-5)的轴向位置，关节内壳(2-19)的右端螺纹连接有轴承压紧螺母(2-12)，关节外壳(2-1)的右端固定连接有轴承压圈(2-11)，轴承压圈(2-11)协同轴承压紧螺母(2-12)用于限定右端一组第三轴承(2-5)的轴向位置，机械限位块(2-25)固定安装在关节内壳(2-19)上，机械限位块(2-25)协同轴承压圈(2-11)用于限定关节内壳(2-19)与关节外壳(2-1)的周向回转位置，所述关节内壳(2-19)的右端面上固定安装有关节前盖(2-13)，关节后盖(2-23)固定安装在关节外壳(2-1)的左端面上，所述谐波减速器(2-8)安装在关节内壳(2-19)内，谐波减速器(2-8)加工有第二内花键(2-10)，所述第二测角元件(2-24)通过其转子(2-24-1)固定安装在空心轴(2-20)，力矩传感器(2-2)固定安装在关节外壳(2-1)的左台肩端面上，力矩传感器(2-2)与空心轴(2-20)之间安装有第四轴承(2-21)，第四轴承(2-21)通过轴承压盖(2-22)限定其在空心轴(2-20)的轴向位置，连接件(2-3)设置在第二测角元件(2-24)的外部，连接件(2-3)固定安装在力矩传感器(2-2)，测角元件压环(2-18)固定安装在连接件(2-3)，用于限定第二测角元件(2-24)的定子(2-24-2)的轴向位置，所述关节内壳(2-19)的内壁上加工有第一内花键(2-28)，所述关节内壳(2-19)的内壁上设置有套筒(2-9)，驱动单元压紧螺母(2-14)与套筒(2-9)的右端面相抵，驱动单元压紧螺母(2-14)与关节内壳(2-19)的内壁螺纹连接，所述关节外壳(2-1)上设有电气组件卡槽(2-26)，两个关节电路板组件(4)分布在关节外壳(2-1)的外圆周上，每个关节电路板组件(4)通过紧固销(2-27)固定安装在电气组件卡槽(2-26)内；

所述快换连接部件(3)包括快换下接头电气接口连接板组件(3-1)、快换下接头连接法兰盘(3-5)、三个连接导引块(3-2)、三个第一紧固螺钉(3-3)和多个第二紧固螺钉(3-4)，三个连接引导块(3-2)环形阵列在快换下接头连接法兰盘(3-5)的外圈上，每个连接导引块(3-2)通过一个第一紧固螺钉(3-3)与快换下接头连接法兰盘(3-5)连接，快换下接头电气接口连接板组件(3-1)通过多个第二紧固螺钉(3-4)紧固在连接法兰盘(3-5)的第一单层凸缘(3-5-1)上；

所述关节电路板组件(4)包括电路板上盖(4-1)、隔板(4-2)、第一母板(4-3)、第一连接器(4-4)、电路板后盖(4-9)、第二母板(4-10)、电路板前盖(4-11)、电路板下盖(4-14)、两个电路板侧盖板(4-15)、多个第二连接器(4-12)、多个压紧螺栓组(4-6)、多个电路板(4-7)、多个电路板散热铝板(4-8)和多个电气插头(4-17)；所述电路板上盖(4-1)、电路板下盖(4-14)、两个电路板侧盖板(4-15)、电路板前盖(4-11)及隔板(4-2)围合形成壳体，第一母板(4-3)安装于隔板(4-2)内表面上，多个电路板(4-7)由上至下布置在壳体内，每个电路板(4-7)的后端通过第一连接器(4-4)与第一母板(4-3)固定连接，电路板(4-7)的左右两端安装在相应的电路板侧盖板(4-15)上，每个电路板(4-7)上均通过压紧螺栓组(4-6)与电路板散热铝板(4-8)连接，第二母板(4-10)固定安装在电路板后盖(4-9)的内表面上，第一母板(4-3)与第二母板(4-10)通过多个第二连接器(4-12)连接，多个电气插头(4-17)穿过电路板后盖(4-9)焊装在第二母板(4-10)上，电路板后盖(4-9)固定连接在壳体的后侧；

关节驱动组件(1)置于关节内壳(2-19)的内部，谐波减速器(2-8)的第二内花键(2-10)与传动轴(1-20)上的第二外花键(1-23)啮合，关节内壳(2-19)上的第一内花键(2-28)与电机壳体(1-3)上的第一外花键(1-16)啮合，空心轴(2-20)通过第二连接键(2-29)与制动器盖(1-6)连接；

快换连接部件(3)置于关节传动组件(2)的下方，关节外壳(2-1)的下端面上设有双层下凸缘(2-1-1)，连接法兰盘(3-5)的第一单层凸缘(3-5-1)插装在双层下凸缘(2-1-1)内，关节外壳(2-1)的双层下凸缘(2-1-1)的内圆周面上设置有多个销孔座(2-16)，每个快换接头紧固销部件(2-15)穿过双层下凸缘(2-1-1)及连接法兰盘(3-5)的第一单层凸缘(3-5-1)与销孔座(2-16)连接，关节外壳(2-1)的双层下凸缘(2-1-1)加工有三个导向槽，连接导引块(3-2)插装在导向槽内。