一种中空的谐波关节模组的制作方法

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1.本发明涉及机械模组的领域，尤其是涉及一种中空的谐波关节模组。

背景技术：

2.随着工业自动化技术的快速发展，机器人作为一种重要的工业自动化设备，机器人的关节控制对于机器人的功能实现有着至关重要的决定性。
3.在关节模组中，通过控制器读取输入输出转矩和转速等，配合电机和减速器控制关节运动，当动作较为复杂时，会采用多个关节连接，避免单个关节集合过多反馈模组导致笨重的情况，从而使得输出端的动作更加灵敏。
4.针对上述中的相关技术，关节模组通常设置中空使得中空的内腔可供电源线和通讯线穿过，输出的编码器和输入的编码器需设置在关节模组的两端，因此需为两端的编码器均设置驱动器和控制器，导致关节体积较大。

技术实现要素：

5.为了减少关节模组在空间的占比，本发明提供一种中空的谐波关节模组。
6.本发明提供的一种中空的谐波关节模组采用如下的技术方案：一种中空的谐波关节模组，包括外壳、第一编码组件、第二编码组件、离轴编码器、减速器以及驱动件，所述第二编码组件包括输出法兰，所述输出法兰与所述离轴编码器分别设于外壳沿长度方向的两端；所述第一编码组件包括与驱动件的输出端相连的输入码盘，所述第二编码组件包括与输出法兰连接的中空的过线轴，所述过线轴远离所述输出法兰的一端设有输出码盘，所述输入码盘、输出码盘以及驱动件均与所述离轴编码器电连接，且所述输入码盘与输出码盘均设于远离所述输出法兰的一端。
7.通过采用上述技术方案，离轴编码器配合中空的过线轴使得关节模组可以实现中空，使得关节模组内的多根线体可从中空的过线轴内圈穿过，有利于减少线体连接关节模组输出端和输出端时置于外壳外，导致机械臂或机器人的整体外壳为了容纳线体而增大体积的情况；同时，过线轴连接输出法兰以及输出码盘，使得输出码盘和输入码盘可以设置于同一端并由离轴编码器控制，且驱动件也是与离轴编码器电连接，有利于减少编码器的设置，从而大大地减少关节模组的体积，减少关节模组在空间的占比，并提高关节模组的灵活性。
8.优选的，所述驱动件设为中空的无刷电机。
9.通过采用上述技术方案，无刷电机具有重量轻、尺寸小等优点，且可大大地减少减速器的设置为关节模组带来的间隙，为关节机器人提高更强的稳定性。
10.优选的，所述无刷电机外转子的端部连接有转子法兰，所述转子法兰包括连接部以及延伸部，所述延伸部与所述外转子连接且位于所述无刷电机的一侧，所述连接部靠近所述过线轴设置，所述连接部的两端向外壳沿长度方向的两端延伸，所述第一编码组件包括输入码盘法兰，所述输入码盘法兰与连接部一端固定连接。
11.通过采用上述技术方案，外转子转动带动转子法兰的延伸部转动，使得位于无刷电机内圈的连接部转动，从而带动输入码盘法兰转动，进而带动输入码盘转动，使得输入码盘可获取到外转子的转速和转矩，即使得编码器获取到输入端的位置和速度。
12.优选的，所述输入码盘法兰内圈螺纹连接有输入法兰，所述输入法兰与所述连接部固定连接。
13.通过采用上述技术方案，转子法兰将动力传递至输入法兰处，再将动力传递至输入码盘法兰。
14.优选的，所述减速器为谐波减速器，所述输出法兰与所述减速器的钢轮固定连接。
15.通过采用上述技术方案，谐波减速器具有体积小、重量轻以及减速比高的优点，最低可达到1/320,的减速比，完成满足本关节模组的减速比要求；谐波减速器的输入端为置于自身最内圈的凸轮圈，输出端为置于最外圈的钢轮，将钢轮与输出法兰连接，使得输出法兰得到转速与减速器的输出速度相同。
16.优选的，所述连接部靠近离轴编码器的一端与所述减速器的驱动凸轮固定连接。
17.通过采用上述技术方案，减速器采用谐波减速器，转子法兰与谐波减速器的凸轮固定连接，从而使得转子法兰可作为减速器凸轮的输入动力，使得转子法兰可通过减速器将动力传递至输出法兰。
18.优选的，所述过线轴远离输出法兰的一端固定连接有输出码盘法兰，所述输出码盘法兰与所述输出码盘螺纹连接。
19.通过采用上述技术方案，从减速器传动至输出法兰的动力，通过过线轴传递至输出码盘法兰，进而将输出端的转速、转矩等数据传递回离轴编码器的一端，使得输出码盘可获取到外转子的转速和转矩，即使得编码器获取到输出端的位置和速度。
20.优选的，所述外壳设有置物槽，所述置物槽内设有弹性件以及阻尼棒，所述阻尼棒的长度方向与外壳的长度方向一致，所述阻尼棒一端压紧输入法兰远离输入码盘法兰的一端，所述弹性件处于压缩状态。
21.通过采用上述技术方案，阻尼棒和被压缩的弹性件配合压紧输入法兰，从而使得输入法兰减速，为输入法兰创造了机械阻力，有利于降低输入的转速和动力，有利于为输出法兰减速。
22.优选的，所述输入法兰与所述连接部之间夹有涨紧内圈和涨紧外圈，所述涨紧内圈和所述涨紧外圈均呈圆环状，所述涨紧内圈的外周和所述涨紧外圈的内周呈相互配合的斜面，所述涨紧内圈的外周和所述涨紧外圈的内周贴合抵紧。
23.通过采用上述技术方案，涨紧内圈的外周和涨紧外圈的内周贴合抵紧从而使得转子法兰的外周壁与输入发兰的内周壁抵紧固定，从而实现转子法兰与输入码盘法兰的固定，使得连接部可带动连接部转动进而带动减速器凸轮转动。
24.综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：1、关节模组内的多根线体可从中空的过线轴内圈穿过，有利于减少线体连接关节模组输出端和输出端时置于外壳外，导致机械臂或机器人的整体外壳为了容纳线体而增大体积的情况；同时，过线轴连接输出法兰以及输出码盘，使得输出码盘和输入码盘可以设置于同一端并由离轴编码器控制，且驱动件也是与离轴编码器电连接，有利于减少编码器的设置，从而大大地减少关节模组的体积；
2、减速器采用谐波减速器，转子法兰与谐波减速器的凸轮固定连接，从而使得转子法兰可作为减速器凸轮的输入动力，使得转子法兰可通过减速器将动力传递至输出法兰。
附图说明
25.图1是本技术一种中空的谐波关节模组的结构示意图；图2是本技术一种中空的谐波关节模组的剖面图。
26.附图标记说明：1、外壳；2、离轴编码器；3、无刷电机；4、输出法兰；5、减速器；6、凸轮；7、刚轮；8、外转子；9、转子法兰；10、连接部；11、延伸部；12、过线轴；13、输出码盘；14、输出码盘法兰；15、输入码盘；16、输入码盘法兰；17、输入法兰；18、固定部；19、抵紧部；20、传动部；21、涨紧内圈；22、涨紧外圈；23、压紧圈；24、深沟球轴承；25、延长部；26、置物槽；27、阻尼棒；28、弹簧。
具体实施方式
27.以下结合附图对本技术的示范性实施例做出说明，其中包括本技术实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本技术的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
28.需要说明的是，本发明中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。
29.另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
30.以下结合附图1-图2对本发明作进一步详细说明。
31.本发明实施例公开一种中空的谐波关节模组。参照图1，一种中空的谐波关节模组包括中空的外壳1、减速器5、离轴编码器2、第一编码组件以及第二编码组件，外壳1中部设有驱动件，在本实施例中，驱动件设为中空的无刷电机3。
32.第二编码器包括输出法兰4，离轴编码器2和输出法兰4分别设于外壳1的两端。
33.减速器5设为谐波减速器5，谐波减速器5包括凸轮6、柔轮和刚轮7，凸轮6为谐波减速器5的动力输入端，刚轮7为谐波减速器5的动力输出端，谐波减速器5为常规技术，在此对其结构不做赘述。
34.无刷电子的转子为外转子8，外转子8呈圆环状，外转子8的长度方向与外壳1的长度方向一致，外转子8固定连接有转子法兰9，转子法兰9包括连接部10以及延伸部11，延伸部11呈圆环状，延伸部11沿厚度方向一侧与外转子8靠近输出法兰4的一端固定连接，连接部10呈圆筒状，延伸部11的内圈与连接部10的外周壁一体连接，连接部10沿外壳1的长度方向朝向外壳1两端延伸。
35.连接部10的一端与凸轮6的一端固定连接，从而驱动减速器5，并通过减速器5带动
输出法兰4转动，使得输出法兰4受到减速。
36.输出法兰4沿厚度方向的一侧一体连接有中空的过线轴12，过线轴12的内周与输出法兰4的内周齐平，第二编码组件包括与离轴编码器2电连接的输出码盘13以及用于支撑输出码盘13的输出码盘法兰14，输出码盘法兰14的内周壁设有螺纹，过线轴12靠近输出码盘13的一端外周壁设有与输出码盘法兰14适配的外螺纹，过线轴12与输出码盘法兰14螺纹连接，使得输出码盘法兰14与过线轴12同速转动，从而使得输出法兰4的速度和转矩可传输至离轴编码器2。
37.第一编码组件包括与离轴编码器2电连接的输入码盘15以及用于支撑输入码盘15的输入码盘法兰16，连接部10远离凸轮6的一端固定连接有输入法兰17，输入法兰17包括固定部18、抵紧部19以及传动部20，固定部18、抵紧部19以及传动部20均呈圆环状，传动部20内、外圈直径均大于固定部18外圈的直径，传动部20下表面与固定部18的顶部一体连接，抵紧部19的内环壁与传动部20的外环壁一体连接。
38.外壳1填充输入法兰17与无刷电机3之间的空隙，固定部18与连接部10固定连接，固定部18与连接部10之间夹有涨紧内圈21和涨紧外圈22，涨紧内圈21和涨紧外圈22均呈圆环状，涨紧内圈21的外周和涨紧外圈22的内周呈相互配合的斜面，涨紧内圈21的外周和涨紧外圈22的内周贴合抵紧。传动部20内外圈均设有螺纹，传动部20的内圈螺纹连接有压紧圈23，压紧圈23的下表面与涨紧内圈21的顶壁抵紧，输入法兰17、压紧圈23、外壳1以及连接部10配合夹紧涨紧内圈21和涨紧外圈22，使得与固定部18和连接部10均抵紧，使得固定部18与连接部10固定连接。
39.传动部20的外圈与输入码盘法兰16内圈螺纹连接，从而带动输入码盘15转动，使得输入端的转速和转矩传递至输入码盘法兰16处。离轴编码器2与控制器信号连接，输入码盘15与离轴编码器2的输入端连接，输出码盘13与离轴编码器2的输出端连接，控制器控制离轴编码器2接收输出码盘13和输入码盘15的检测信息以判断模组所在关节所受的外作用力，其中检测信息包括速度以及电机扭矩，且结合谐波减速器的减速比，对比分析输入端和输出端的信息从而判断关节模组的运转状态，以便调节关节模组使其处于安全运转状态。
40.输出码盘13和输入码盘15同轴设置，且输入码盘15与输出码盘13位于同一平面上，使得输出码盘13与输入码盘15均靠近离轴编码器2设置并共用同一个离轴编码器2，有利于减少离轴编码器2数量。
41.传动部20与外壳1之间设有深沟球轴承24，深沟球轴承24的内圈端面与抵紧部19的上表面抵紧，输入码盘法兰16包括延长部25，延长部25上表面用于支撑输入码盘15，延长部25与抵紧部19配合夹紧深沟球轴承24的内圈，使得输入码盘法兰16与输入法兰17的转动不易磨损外壳1。
42.外壳1开有若干置物槽26，若干置物槽26沿外壳1周向均匀分布，置物槽26内设有弹性件以及阻尼棒27，在本实施例中，弹性件设为弹簧28，弹簧28的长度方向以及阻尼棒27的长度方向均与外壳1的长度方向一致，阻尼棒27一端与弹簧28端部固定连接，阻尼棒27远离弹簧28的一端与传动部20的下表面固定连接，弹簧28始终处于压缩状态，使得阻尼棒27抵紧传动部20，弹簧28和阻尼棒27配合给阻尼棒27施加阻力，使得输入法兰17的转速降低，进而将阻力传递至转子法兰9，有利于降低传递至凸轮6的转矩。
43.以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明
的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种中空的谐波关节模组，其特征在于：包括外壳(1)、第一编码组件、第二编码组件、离轴编码器(2)、减速器(5)以及驱动件，所述第二编码组件包括输出法兰(4)，所述输出法兰(4)与所述离轴编码器(2)分别设于外壳(1)沿长度方向的两端；所述第一编码组件包括与驱动件的输出端相连的输入码盘(15)，所述第二编码组件包括与输出法兰(4)连接的中空的过线轴(12)，所述过线轴(12)远离所述输出法兰(4)的一端设有输出码盘(13)，所述输入码盘(15)、输出码盘(13)以及驱动件均与所述离轴编码器(2)电连接，且所述输入码盘(15)与输出码盘(13)均设于远离所述输出法兰(4)的一端。2.根据权利要求1所述的中空的谐波关节模组，其特征在于：所述驱动件设为中空的无刷电机(3)。3.根据权利要求2所述的中空的谐波关节模组，其特征在于：所述无刷电机(3)外转子(8)的端部连接有转子法兰(9)，所述转子法兰(9)包括连接部(10)以及延伸部(11)，所述延伸部(11)与所述外转子(8)连接且位于所述无刷电机(3)的一侧，所述连接部(10)靠近所述过线轴(12)设置，所述连接部(10)的两端向外壳(1)沿长度方向的两端延伸，所述第一编码组件包括输入码盘法兰(16)，所述输入码盘法兰(16)与连接部(10)一端固定连接。4.根据权利要求3所述的中空的谐波关节模组，其特征在于：所述输入码盘法兰(16)内圈螺纹连接有输入法兰(17)，所述输入法兰(17)与所述连接部(10)固定连接。5.根据权利要求3所述的中空的谐波关节模组，其特征在于：所述减速器(5)为谐波减速器(5)，所述输出法兰(4)与所述减速器(5)的钢轮固定连接。6.根据权利要求5所述的中空的谐波关节模组，其特征在于：所述连接部(10)靠近离轴编码器(2)的一端与所述减速器(5)的驱动凸轮(6)固定连接。7.根据权利要求5所述的中空的谐波关节模组，其特征在于：所述过线轴(12)远离输出法兰(4)的一端固定连接有输出码盘(13)法兰，所述输出码盘(13)法兰与所述输出码盘(13)螺纹连接。8.根据权利要求4所述的中空的谐波关节模组，其特征在于：所述外壳(1)设有置物槽(26)，所述置物槽(26)内设有弹性件以及阻尼棒(27)，所述阻尼棒(27)的长度方向与外壳(1)的长度方向一致，所述阻尼棒(27)一端压紧输入法兰(17)远离输入码盘法兰(16)的一端，所述弹性件处于压缩状态。9.根据权利要求4所述的中空的谐波关节模组，其特征在于：所述输入法兰(17)与所述连接部(10)之间夹有涨紧内圈(21)和涨紧外圈(22)，所述涨紧内圈(21)和所述涨紧外圈(22)均呈圆环状，所述涨紧内圈(21)的外周和所述涨紧外圈(22)的内周呈相互配合的斜面，所述涨紧内圈(21)的外周和所述涨紧外圈(22)的内周贴合抵紧。

技术总结

本发明公开了一种中空的谐波关节模组，其包括外壳、第一编码组件、第二编码组件、离轴编码器、减速器以及驱动件，所述第二编码组件包括输出法兰，所述输出法兰与所述离轴编码器分别设于外壳沿长度方向的两端；所述第一编码组件包括与驱动件的输出端相连的输入码盘，所述第二编码组件包括与输出法兰连接的中空的过线轴，所述过线轴远离所述输出法兰的一端设有输出码盘，所述输入码盘、输出码盘以及驱动件均与所述离轴编码器电连接，且所述输入码盘与输出码盘均设于远离所述输出法兰的一端。本发明具有减少关节模组在空间的占比的效果。明具有减少关节模组在空间的占比的效果。明具有减少关节模组在空间的占比的效果。