本發(fā)明涉及機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器，具體涉及一種內(nèi)嚙合平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)及其集成關(guān)節(jié)模塊。

背景技術(shù)：

1、機(jī)器人關(guān)節(jié)包含伺服電機(jī)和精密減速器兩大機(jī)器人核心部件，其關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)是研制高性能機(jī)器人的關(guān)鍵，現(xiàn)在傳統(tǒng)機(jī)器人關(guān)節(jié)一般采用外置電機(jī)通過(guò)減速器向外輸出動(dòng)力，從而提高扭矩以帶動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)部位運(yùn)動(dòng)。

2、但是，目前由于電機(jī)和減速器在結(jié)構(gòu)組成上互相分離，雖然可以由電機(jī)帶動(dòng)減速器運(yùn)行以提高輸出扭矩，但是也導(dǎo)致機(jī)器人關(guān)節(jié)出現(xiàn)體積臃腫、且集成度低的問(wèn)題以及應(yīng)運(yùn)動(dòng)精度差問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供一種內(nèi)嚙合平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)及其集成關(guān)節(jié)模塊，以解決現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)器人關(guān)節(jié)集成度低的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明公開(kāi)了一種內(nèi)嚙合平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)及其集成關(guān)節(jié)模塊?，包括：

4、主軸，端部固定在端蓋的中心處；

5、內(nèi)齒蝸輪，前端與所述端蓋固定連接，所述內(nèi)齒蝸輪后端固定安裝有密封調(diào)節(jié)組件，所述密封調(diào)節(jié)組件中心處反裝有角接觸球軸承；

6、固定法蘭，端部與蝸桿支座固定連接，所述蝸桿支座上安裝有動(dòng)力部件；

7、其中，所述動(dòng)力部件與所述內(nèi)齒蝸輪嚙合傳動(dòng)連接、并通過(guò)所述內(nèi)齒蝸輪帶動(dòng)所述密封調(diào)節(jié)組件同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述密封調(diào)節(jié)組件與所述固定法蘭之間安裝有編碼器；

8、所述編碼器用于將設(shè)備角位移或角速度轉(zhuǎn)化為一連串的數(shù)字脈沖，而后通過(guò)芯片采集編碼器數(shù)據(jù)，從而以閉環(huán)控制的方式驅(qū)動(dòng)所述內(nèi)齒蝸輪。

9、進(jìn)一步的，所述內(nèi)齒蝸輪包括輪圈、斜平面和楔形斜齒，所述輪圈的內(nèi)壁設(shè)置有所述楔形斜齒，所述楔形斜齒兩側(cè)齒面為所述斜平面，所述動(dòng)力部件與所述楔形斜齒正交配置。

10、進(jìn)一步的，所述動(dòng)力部件包括轉(zhuǎn)子、蝸桿和定子，所述蝸桿支座上安裝有定子，所述定子與轉(zhuǎn)子套接，且所述定子通電產(chǎn)生工作磁場(chǎng)推動(dòng)所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)、并帶動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)。

11、進(jìn)一步的，所述蝸桿內(nèi)設(shè)置有軸承槽，所述軸承槽內(nèi)安裝有采用由角接觸球軸承和深溝球軸承配對(duì)構(gòu)成的組合軸承進(jìn)行支撐。

12、進(jìn)一步的，所述蝸桿外側(cè)呈鼓形、外側(cè)設(shè)置有螺旋齒，所述螺旋齒由所述楔形斜齒的平面齒面按照共軛運(yùn)動(dòng)規(guī)律包絡(luò)而成。

13、進(jìn)一步的于，所述蝸桿支座包括：

14、定位基座，中心處設(shè)有密封蓋板，所述密封蓋板與所述固定法蘭連通；

15、蝸桿支撐軸，軸身穿過(guò)所述蝸桿、并架設(shè)在蝸桿支撐板上，所述蝸桿支撐板豎直設(shè)置在所述定位基座上。

16、進(jìn)一步的，所述動(dòng)力部件為空心鼓狀蝸輪，所述動(dòng)力部件內(nèi)部安裝有伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)端部安裝在所述蝸桿支座上，所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子與動(dòng)力部件同軸傳動(dòng)連接。

17、進(jìn)一步的，所述密封調(diào)節(jié)組件包括蝸輪套筒、外調(diào)節(jié)套筒、內(nèi)調(diào)節(jié)套筒和第一調(diào)節(jié)螺栓，所述輪圈與蝸輪套筒同軸固定連接，所述蝸輪套筒端部與外調(diào)節(jié)套筒抵接、且所述外調(diào)節(jié)套筒通過(guò)第一調(diào)節(jié)螺栓與所述蝸輪底座相連，所述蝸輪底座內(nèi)裝有所述角接觸球軸承；

18、所述內(nèi)調(diào)節(jié)套筒的頂部與所述定位基座的底部抵接，所述內(nèi)調(diào)節(jié)套筒通過(guò)第二調(diào)節(jié)螺栓安裝在所述固定法蘭上。

19、進(jìn)一步的，所述固定法蘭包括軸管、外法蘭盤、內(nèi)法蘭盤和連接軸，所述內(nèi)法蘭盤設(shè)置在軸管尾端，所述軸管首端設(shè)置有外法蘭盤；

20、所述內(nèi)法蘭盤與所述連接軸同軸固定相連，所述連接軸穿過(guò)所述角接觸球軸承與所述定位基座連通，且所述連接軸與內(nèi)調(diào)節(jié)套筒的底部相連。

21、進(jìn)一步的，所述蝸桿支座內(nèi)安裝有導(dǎo)線，所述導(dǎo)線通過(guò)所述軸管與所述定子相連、并向所述定子通入三相電以形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

22、進(jìn)一步的，所述內(nèi)齒蝸輪中裝有潤(rùn)滑油，所述潤(rùn)滑油適于通過(guò)所述定位基座的密封蓋板進(jìn)入所述內(nèi)齒蝸輪內(nèi)。

23、本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

24、本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)嚙合平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)及其集成關(guān)節(jié)模塊，通過(guò)將電機(jī)與蝸桿集成在一起形成動(dòng)力部件，而后通過(guò)動(dòng)力部件來(lái)帶動(dòng)內(nèi)齒蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由此利用呈鼓形的動(dòng)力部件與內(nèi)齒蝸輪嚙合傳動(dòng)，不僅可以優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高整個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的輸出扭矩，此外在密封調(diào)節(jié)組件與固定法蘭之間安裝有編碼器，利用編碼器可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，相比現(xiàn)有技術(shù)，具有關(guān)節(jié)集成度高，體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，并可以顯著提高整個(gè)集成關(guān)節(jié)模塊的運(yùn)動(dòng)精度。

技術(shù)特征：

1.一種內(nèi)嚙合平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)及其集成關(guān)節(jié)模塊?，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)嚙合平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)及其集成關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，所述內(nèi)齒蝸輪（3）包括輪圈（31）、斜平面（32）和楔形斜齒（33），所述輪圈（31）的內(nèi)壁設(shè)置有所述楔形斜齒（33），所述楔形斜齒（33）兩側(cè)齒面為所述斜平面（32），所述動(dòng)力部件（8）與所述楔形斜齒（33）正交配置。

3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)嚙合平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)及其集成關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，所述動(dòng)力部件（8）包括轉(zhuǎn)子（81）、蝸桿（82）和定子（83），所述蝸桿支座（7）上安裝有定子（83），所述定子（83）與轉(zhuǎn)子（81）套接，且所述定子（83）通電產(chǎn)生工作磁場(chǎng)推動(dòng)所述轉(zhuǎn)子（81）旋轉(zhuǎn)、并帶動(dòng)蝸桿（82）旋轉(zhuǎn)。

4.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)嚙合平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)及其集成關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，所述蝸桿（82）內(nèi)設(shè)置有軸承槽，所述軸承槽內(nèi)安裝有采用由角接觸球軸承和深溝球軸承配對(duì)構(gòu)成的組合軸承進(jìn)行支撐。

5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)嚙合平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)及其集成關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，所述蝸桿（82）外側(cè)呈鼓形、外側(cè)設(shè)置有螺旋齒（84），所述螺旋齒（84）由所述楔形斜齒（33）的平面齒面按照共軛運(yùn)動(dòng)規(guī)律包絡(luò)而成。

6.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)嚙合平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)及其集成關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，所述蝸桿支座（7）包括：

7.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)嚙合平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)及其集成關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，所述動(dòng)力部件（8）為空心的鼓狀蝸輪、所述動(dòng)力部件（8）內(nèi)部安裝有伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)端部安裝在所述蝸桿支座（7）上，所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子與動(dòng)力部件（8）同軸傳動(dòng)連接。

8.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)嚙合平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)及其集成關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，所述密封調(diào)節(jié)組件（4）包括蝸輪套筒（41）、外調(diào)節(jié)套筒（42）、內(nèi)調(diào)節(jié)套筒（43）和第一調(diào)節(jié)螺栓（44），所述輪圈（31）與蝸輪套筒（41）同軸固定連接，所述蝸輪套筒（41）端部與外調(diào)節(jié)套筒（42）抵接、且所述外調(diào)節(jié)套筒（42）通過(guò)第一調(diào)節(jié)螺栓（44）與蝸輪底座（45）相連，所述蝸輪底座（45）內(nèi)裝有所述角接觸球軸承（6）；

9.如權(quán)利要求8所述的內(nèi)嚙合平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)及其集成關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，所述固定法蘭（5）包括軸管（51）、外法蘭盤（52）、內(nèi)法蘭盤（53）和連接軸（54），所述內(nèi)法蘭盤（53）設(shè)置在軸管（51）尾端，所述軸管（51）首端設(shè)置有外法蘭盤（52）；

10.權(quán)利要求9所述的內(nèi)嚙合平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)及其集成關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，所述蝸桿支座（7）內(nèi)安裝有導(dǎo)線，所述導(dǎo)線通過(guò)所述軸管（51）與所述定子（83）相連、并向所述定子（83）通入三相電以形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種內(nèi)嚙合平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)及其集成關(guān)節(jié)模塊，屬于機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器技術(shù)領(lǐng)域，包括主軸、內(nèi)齒蝸輪、固定法蘭和動(dòng)力部件，其中，內(nèi)齒蝸輪為筒狀，內(nèi)壁設(shè)置有輪齒，而內(nèi)齒蝸輪的前端與端蓋固定連接，端蓋的中心處則安裝有主軸，在內(nèi)齒蝸輪內(nèi)部則設(shè)置有動(dòng)力部件，其中，在內(nèi)齒蝸輪內(nèi)裝有潤(rùn)滑油，而內(nèi)齒蝸輪后端固定安裝有密封調(diào)節(jié)組件，以防油液泄露，密封調(diào)節(jié)組件與固定法蘭之間安裝有編碼器，通過(guò)編碼器可以將角位移或角速度轉(zhuǎn)化為一連串的數(shù)字脈沖。在使用時(shí)，導(dǎo)線接入動(dòng)力部件通電，使得動(dòng)力部件帶動(dòng)內(nèi)齒蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)并同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械自鎖，此外再利用芯片采集編碼器數(shù)據(jù)，從而以閉環(huán)控制的方式調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和速度。

技術(shù)研發(fā)人員：張敬孜,趙帥,馮麗艷,李學(xué)剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華北理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15