[发明专利]一种用于关节机器人的关节装置

说明书

本发明公开了一种用于关节机器人的关节装置，包括本体、电机、中心护线轴、第一轴承、第二轴承、第一压板、交叉滚子轴承、上夹板、下夹板、输出法兰和谐波减速器；谐波减速器包括输入轴、椭圆形凸轮、薄壁轴承外壳、刚轮、柔轮和编码器；输入轴的一端与凸轮的一端固定连接；第一轴承的内圈与输入轴的第一台阶适配；第二轴承的外圈和压板由螺钉连接在输入轴的底端台阶上，第二轴承的内圈和中心护线轴适配；交叉滚子轴承的外圈通过第二压板和螺钉连接在本体上，交叉滚子轴承的内圈、上夹板、下夹板、柔轮、中心护线轴通过螺钉固定连接；输出法兰与下夹板配合连接。该关节中的各种导线不会因为关节的转动而缠绕，穿线方便，且结构紧凑，重量轻。

技术领域

本发明属于关节机器人领域，具体来说，涉及一种用于关节机器人的关节装置。

背景技术

减速器是关节机器人的核心部件之一，谐波减速器重量轻，单级传动比大，传动平稳精确，应用十分广泛。特别是近年来，轻型机器人发展非常迅速，轻型机器人是指负载＜15kg、臂展＜1.5米，总质量＜30kg的多自由度关节机器人，一般有6或7个关节，这些机器人共同的特点之一是都采用谐波减速器作动力匹配与变换。而重型关节机器人的末端的若干个关节也倾向于采用重量相对较轻谐波减速器。

刚轮、柔轮、波发生器是谐波减速器的三大基本构件，其中柔轮是三者中最主要的承载构件，根据柔轮的形状，大体上可见谐波减速器分为两类：一是杯形柔轮减速器，二是大翻边柔轮减速器，二者基本规格参数是指柔轮上小模数齿轮的尺寸。相同规格下，两类柔轮的承载能力大致相当，大翻边柔轮减速器集成化程度较高，目前轻型机器人均采用大翻边柔轮谐波减速器。

两类减速器的连接法兰的外形尺寸差别较大，以日本Harmonic品牌32型谐波减速器为例，杯形谐波减速器代表型号是CSG系列，速比为100时，其额定扭矩为178Nm，完整部件的包络尺寸为Φ107×52，仅三大件时，包络尺寸为仅Φ85×37，大翻边形谐波减速器代表型号是SHG系列，整机外形包络尺寸为Φ115×50，仅三大件时包络尺寸为Φ110×35。可见，采用杯形柔轮减速器比大翻边柔轮减速器的外形要小很多。

轻型机器人对于外形尺寸和重量有比较苛刻的要求，本发明提出一种基于杯形谐波减速器的轻型机器人关节结构，与采用大翻边结构相比，外径尺寸可少8到30毫米，重量能减轻约0.5～1kg，约现有设计的5％～20％。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提出一种用于关节机器人的关节装置，关节中的各种导线不会因为关节的转动而缠绕，穿线方便，且结构紧凑，重量轻。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种用于关节机器人的关节装置，所述关节装置包括中空的本体、电机、中心护线轴、第一轴承、第二轴承、第一压板、交叉滚子轴承、上夹板、下夹板、输出法兰、谐波减速器；所述电机包括定子、转子和壳体，定子固定连接在壳体的座孔中，转子与定子相对；所述谐波减速器包括输入轴、椭圆形凸轮、薄壁轴承外壳、中空的刚轮、中空的柔轮和编码器；输入轴呈中空的台阶状，输入轴表面设有第一台阶和第二台阶；编码器固定连接在第一台阶表面，电机的转子与第二台阶相适配；输入轴的一端与凸轮的一端固定连接；凸轮和薄壁轴承外壳之间设有球形滚动体，凸轮带动薄壁轴承外壳旋转；柔轮的下部表面呈小模数外齿形，柔轮的上端面设有安装孔和中心孔，刚轮内壁呈小模数内齿形，刚轮边缘设有安装孔，刚轮内壁和柔轮的下部相适配；薄壁轴承外壳与柔轮的下部内腔相适配；壳体和刚轮固定连接在本体座孔中；中心护线轴位于输入轴内腔中，第一轴承连接在壳体的座孔中，且第一轴承的内圈与输入轴的第一台阶适配；第二轴承的外圈和压板由螺钉连接在输入轴的底端台阶上，第二轴承的内圈和中心护线轴适配；交叉滚子轴承位于本体的一端，且交叉滚子轴承的外圈通过第二压板和螺钉连接在本体上，交叉滚子轴承的内圈、上夹板、下夹板、柔轮、中心护线轴通过螺钉固定连接，上夹板、下夹板的内孔与中心护线轴配合；上夹板和下夹板分别位于交叉滚子轴承的上方和下方；输出法兰与下夹板配合连接。