[发明专利]一种机械臂和机械臂关节

说明书

技术领域

本发明涉及机器人生产领域，特别涉及一种机械臂和机械臂关节。

背景技术

自20世纪70年代机器人进入工业应用领域，机器人应用大幅度提高了生产质量和生产效率。传统工业机器人存在的缺点主要在于：体积庞大、质量巨大等，导致负载自重比较低，同时对操作人员的安全造成威胁，从而需要隔离并进行独立工作。

随着机器人应用需求的扩展和提高，近10年来，轻小型关节机器人所具备的优点已经衍生出来更高操作效率的协作机器人、模块化关节机器人等，该类机器人由于整机质量降低、机器人体积较小，从而可以具有较高的负载自重比，同时易用于人机协作用途。

在现有的关节设计方案中，输出轴、输出承载轴承、谐波减速器、电机输出轴承、输入轴、中空电机、电机输入轴承、制动器、编码器等依次简单串联在中心轴上。通过分析，上述设计方案可以使机器人关节具有一定的紧凑性，但是没有进一步提高关节内部件的优化布置，使得关节的轻小型特性没有进一步提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种机械臂和机械臂关节，其通过将轴向串行排列的多个部件相互嵌套的设置，减小了机械臂关节的轴向整体尺寸，该机械臂关节的结构紧凑、可靠，具有较高的负载自重比。

本发明提供的一种机械臂关节，包括：沿所述关节的电机的轴向方向依次设置的电机端输入及制动部分、电机驱动部分、减速器部分、和关节输出部分，其中，

所述电机驱动部分包括：电机中空轴、套设在所述电机中空轴上的分体式中空力矩电机、以及位于所述分体式中空力矩电机的输入端的连接器，所述分体式中空力矩电机包括与所述电机中空轴同心的电机定子、和在所述电机定子内部与所述电机中空轴固定连接的电机转子；

所述电机端输入及制动部分包括：在所述分体式中空力矩电机的输入端一侧套设在所述电机中空轴上的电机端制动器、套设在所述电机端制动器外部的电机端编码器、和将所述电机端制动器与电机端编码器容纳在其中的第一外壳，所述连接器分别与所述电机端制动器、电机端编码器连接在一起；

所述减速器部分包括：在所述分体式中空力矩电机的输出端一侧套设在所述电机中空轴上的谐波减速器波发生器、套设在所述谐波减速器波发生器外部的谐波减速器柔轮、以及与所述谐波减速器柔轮啮合的谐波减速器钢轮；

所述关节输出部分包括：与所述电机中空轴同轴的关节端输出法兰轴、在所述关节端输出法兰轴的输入端一侧套设在所述关节端输出法兰轴上的关节端编码器、和在所述关节端输出法兰轴的输出端一侧套设在所述关节端输出法兰轴上的输出法兰盘，所述谐波减速器柔轮与所述关节端输出法兰轴的输入端一侧连接。

优选地，所述电机驱动部分进一步包括：在所述分体式中空力矩电机的输出端一侧套设在所述电机中空轴上的电机输出端高速深沟球轴承，所述电机输出端高速深沟球轴承套设在所述分体式中空力矩电机的内部。

优选地，所述电机驱动部分进一步包括：在所述分体式中空力矩电机的输入端一侧套设在所述电机端制动器外部的电机输入端高速深沟球轴承，所述电机输入端高速深沟球轴承位于所述电机端编码器上。

优选地，所述电机端制动器包括：沿所述关节的电机的轴向方向设置的电机端制动器定子和电机端制动器转子；

所述电机端编码器包括：沿所述关节的电机的轴向方向设置的电机端编码器定子和电机端编码器转子；

所述电机端编码器定子和电机端编码器转子套设在所述电机端制动器定子外部，所述电机输入端高速深沟球轴承位于所述电机端编码器转子上。

优选地，所述关节输出部分进一步包括：第一关节端交叉滚子轴承、第二关节端交叉滚子轴承和关节端交叉滚子压紧端盖，

所述第一关节端交叉滚子轴承与所述关节端输出法兰轴紧密配合、以支撑所述减速器部分；

所述第二关节端交叉滚子轴承套设在所述第一关节端交叉滚子轴承外部、以支撑所述关节输出部分，所述关节端交叉滚子压紧端盖与所述第二关节端交叉滚子轴承的外壁紧配合固定。

优选地，所述关节输出部分进一步包括：第五外壳和交叉滚子轴承压紧端盖，

所述第五外壳将所述关节输出部分收纳在其中，并且具有伸入至第一关节端交叉滚子轴承和第二关节端交叉滚子轴承之间的突出部，以分别与所述第一关节端交叉滚子轴承的外壁、所述第二关节端交叉滚子轴承的内壁紧配合固定；

所述交叉滚子轴承压紧端盖自所述关节端输出法兰轴的输出端固定所述第一关节端交叉滚子轴承的轴向位置，所述第五外壳与所述交叉滚子轴承压紧端盖固定连接。