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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106737822A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201611239062.3(22)申请日2016.12.28(71)申请人中国科学院长春光学精密机械与物理研究所地址130033吉林省长春市东南湖大路3888号(72)发明人徐振邦梁凯翔何俊培韩春杨于阳(74)专利代理机构长春菁华专利商标代理事务所(普通合伙)22210代理人王莹(51)Int.Cl.B25J17/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称一种大扭矩紧凑型机械臂关节(57)摘要本发明涉及一种大扭矩紧凑型机械臂关节,属于机械臂技术领域。解决了如何提供一种能够同时具备大输出扭矩、大减速比、小关节长度的机械臂关节的问题。本发明的机械臂关节包括关节外壳、控制电箱、电机、高速级减速器、低速级减速器、同步带轮、输出轴、关节连接轴、第一连接板、第二连接板、轴承座、第一轴承、光栅、读数头和第二轴承,其中,控制电箱控制电机工作,带动与电机同轴串联的高速级减速器运动,通过同步带轮,将高速级减速器输出的扭矩传递给低速级减速器的输入端,最后通过关节连接轴,将经过低速级减速器第二次减速的输出扭矩,传递给下一个关节。该机械臂关节具有减速比大、结构紧凑、自重小、输出扭矩大等特点。CN106737822ACN106737822A权利要求书1/2页1.大扭矩紧凑型机械臂关节,其特征在于,包括关节外壳(1)、控制电箱(2)、电机(3)、高速级减速器(4)、低速级减速器(5)、同步带轮(6)、输出轴(7)、关节连接轴(8)、第二连接板(9)、第一连接板(10)、轴承座(11)、第一轴承(12)、光栅尺(13)、读数头(14)和第二轴承(15);所述关节外壳(1)上设有第一通孔(1-4)和圆形凸台(1-5);所述控制电箱(2)和电机(3)设置在关节外壳(1)内,控制电箱(2)包括电源、电路板和驱动器,电源和电路板之间通过电源线连接,电路板控制驱动器工作,驱动器通过位置、速度和力矩三种方式对电机进行控制;所述高速级减速器(4)和电机(3)同轴串联装配,高速级减速器(4)和低速级减速器(5)呈平行轴固定在关节外壳(1)内,高速级减速器(4)的输出轴与同步带轮(6)的一个带轮连接,端部固定在轴承座(11)内,低速级减速器(5)的输入轴与同步带轮(6)的另一个带轮连接,端部与第一轴承(12)连接,高速级减速器(4)和低速级减速器(5)的轴线与关节连接轴(8)的轴线互相垂直;所述轴承座(11)固定在关节外壳(1)的内壁上;所述第一轴承(12)的端面顶紧在关节外壳(1)的内壁上;所述输出轴(7)为中空轴,一端与低速级减速器(5)的输出端同轴连接,另一端穿过第一通孔(1-4)伸出关节外壳(1),第一通孔(1-4)的内壁和输出轴(7)的外壁间设有第二轴承(15);所述光栅尺(13)与低速级减速器(5)同轴连接,在低速级减速器(5)的带动下同步转动;所述读数头(14)固定在关节外壳(1)内,读取光栅尺(13)的角位移,并将数据传输至电路板中;所述第二连接板(9)和第一连接板(10)固定在关节外壳(1)上,前一个机械臂关节的第二连接板(9)通过第三轴承与后一个机械臂关节的圆形凸台(1-5)转动连接,前一个机械臂关节的第一连接板(10)套装在后一个机械臂关节的输出轴(7)上,并通过关节连接轴(8)将两者固定连接,且关节连接轴(8)的轴线垂直于输出轴(7)的轴线。2.根据权利要求1所述的大扭矩紧凑型机械臂关节,其特征在于,所述关节外壳(1)包括上壳(1-1)、中壳(1-2)和下壳(1-3),中壳由一体成型的连接板和固定板组成,上壳(1-1)的边缘与连接板的上边缘固定连接,连接板的下边缘与下壳(1-3)的边缘固定连接,上壳(1-1)、连接板和下壳(1-3)形成一个一端开口的腔体,固定板设置在连接板与下壳(1-3)的连接处,将腔体分割为两部分;控制电箱(2)固定在上壳(1-1)上,第一通孔(1-4)设置在上壳(1-1)上,沿第一通孔(1-4)的圆周边缘向上壳(1-1)内侧设有第一圆环形凸台(1-6),第一圆环形凸台(1-6)的外壁与上壳(1-1)内壁间设有加强筋;高速级减速器(4)和低速级减速器(5)固定在固定板的上表面上,同步带轮(6)设置在固定板的下方;所述下壳(1-3)的内表面上设有第一凸台(1-7)和第二凸台(1-8),第一凸台(1-7)和第二凸台(1-8)均设有凹槽,轴承座(11)固定在第一凸台(1-7)内,第一轴承(12)设置在第二凸台(1-8)的凹槽内,且顶丝顶紧垫片来压紧轴承外环固定,第二凸台(1-8)与下壳(1-3)之2CN106737822A权利要求书2/2页间设有加强筋,圆形凸台