空间机械臂平行式模块化关节

摘要

空间机械臂平行式模块化关节，它涉及一种空间机械臂的关节。本发明的目的是为了解决目前空间机械臂质量大、体积大、功耗大、单位质量输出力矩小的问题。本发明所述的齿轮一(2－1－1)和直流无刷电机的输出轴粘在一起，齿轮二(2－1－2)、波发生器(2－3－3)和空心传动轴(2－2－1)连接，刚轮(2－3－2)和薄壁轴承二内环支撑座(2－5－1)连接，薄壁轴承二内环支撑座(2－5－1)和输出法兰盘(2－9)连接。本发明集成化程度高、可靠性高、质量轻、体积小、功耗低、结构紧凑、单位质量输出力矩大、位置输出精度高、抗弯刚度大，并能适应空间强辐射、高真空、大温差的环境。具有可维护性好、工作可靠的优点。

主权项

1.一种空间机械臂平行式模块化关节，它由驱动装置、关节机构和电气部分组成，所述的驱动装置由直流无刷电机(1-1)、摩擦式反向制动器、行星减速器(1-3)、电机套筒(1-4)和电机套筒盖(1-5)组成，所述的关节机构由内啮合齿轮装置、空心传动轴装置、谐波减速器、薄壁轴承一(2-4)、薄壁轴承二(2-5)、薄壁轴承一内环支撑座(2-4-1)、薄壁轴承一外环支撑座(2-4-2)、薄壁轴承二内环支撑座(2-5-1)、关节后端盖(2-6)、第一外壳(2-7)、第二外壳(2-8)、输出法兰盘(2-9)、套筒(2-10)、隔离支撑环(2-11)、调整垫片(2-12)和毛毡(2-13)组成，所述的电气部分由转接电路板(3-1)、霍尔开关和位置传感器(3-3)组成，所述的内啮合齿轮装置由一个齿轮一(2-1-1)和一个齿轮二(2-1-2)组成，其中，齿轮一(2-1-1)是外齿轮，齿轮二(2-1-2)是内齿轮，所述的空心传动轴装置由一个空心传动轴(2-2-1)、一对轴承(2-2-2)、套筒一(2-2-3)、套筒(2-2-4)、空心轴承盖(2-2-5)、键一(2-2-6)、键(2-2-7)、轴用弹性挡圈一(2-2-8)和轴用弹性挡圈二(2-2-9)组成，所述的谐波减速器由柔轮(2-3-1)、刚轮(2-3-2)和波发生器(2-3-3)组成，所述摩擦式反向制动器由一个轴承垫板(1-2-1)、三个销轴(1-2-2)、三个轴承(1-2-3)、一个销轴板(1-2-4)、摩擦片一(1-2-5)、摩擦片二(1-2-6)、一个输出齿轮轴(1-2-7)、一个输出齿轮轴套(1-2-8)、一个输出齿轮轴套轴承(1-2-9)、外壳一(1-2-10)、外壳二(1-2-11)和外壳三(1-2-12)组成，所述霍尔开关由霍尔敏感元件(3-2-1)和磁钢(3-2-2)组成，所述位置传感器(3-3)采用传统的电位计，由导电环(3-3-1)和电刷(3-3-2)组成；其特征在于直流无刷电机(1-1)、摩擦式反向制动器和行星减速器(1-3)依次串联在一起并设置在电机套筒(1-4)里面，电机套筒(1-4)的后端和电机套筒盖(1-5)的内壁都设有螺纹并且二者旋合，将直流无刷电机(1-1)、摩擦式反向制动器和行星减速器(1-3)压在一起，电机套筒(1-4)连接到套筒(2-10)的大端(2-10-1)上，套筒(2-10)和关节后端盖(2-6)、第一外壳连接在一起，所述内啮合齿轮装置中的齿轮一(2-1-1)和直流无刷电机的输出轴粘在一起，齿轮二(2-1-2)和空心传动轴(2-2-1)的输入端连接，并通过套筒一(2-2-3)、键一(2-2-6)和轴用弹性挡圈一(2-2-8)实现轴向和周向定位，波发生器(2-3-3)和空心传动轴(2-2-1)的输出端连接，并通过套筒二(2-2-4)、键二(2-2-7)和轴用弹性挡圈二(2-2-9)实现轴向和周向定位，一对轴承(2-2-2)套在空心传动轴(2-2-1)上，一对轴承(2-2-2)的外环均和第一外壳小端(2-7-4)的内表面配合，内环均和空心传动轴(2-2-1)的外圆柱面配合，由套筒一(2-2-3)、套筒二(2-2-4)、空心轴承盖(2-2-5)、第二外壳小端的孔肩(2-7-4-1)和空心传动轴(2-2-1)上的轴肩完成轴承的轴向定位和轴向预紧。整个空心传动轴装置和第一外壳小端(2-7-4)都布置在柔轮(2-3-1)里面；柔轮(2-3-1)和薄壁轴承一外环支撑座(2-4-2)、第一外壳(2-7)连接在一起，薄壁轴承一外环支撑座(2-4-2)和第二外壳(2-8)、调整垫片(2-12)连接在一起，第二外壳(2-8)和输出法兰盘(2-9)之间采用了两层周向迷宫式密封和毛毡密封两种密封方式，毛毡密封在内部，两层周向迷宫式密封在外部，第二外壳(2-8)的输入端为一号法兰盘(2-8-1)，输出端为迷宫式密封槽(2-8-4)和机械限位结构(2-8-5)，内部设有薄壁轴承二外环支撑座(2-8-2)、第三外壳薄壁轴承二外环支撑座孔肩(2-8-2-1)和电刷座(2-8-3)，输出法兰盘(2-9)的输入端设有输入端法兰(2-9-1)，输出端设有输出端法兰(2-9-3)、迷宫式密封槽(2-9-4)和机械限位结构(2-9-5)，输出法兰盘(2-9)内孔里面设有台阶(2-9-2)，第二外壳(2-8)和输出法兰盘(2-9)上的迷宫式密封槽和机械限位结构相配合；薄壁轴承一内环支撑座(2-4-1)和薄壁轴承二内环支撑座(2-5-1)配置在刚轮(2-3-2)的两侧，三者连接在一起，并用两个销实现周向的定位，薄壁轴承二内环支撑座(2-5-1)和输出法兰盘(2-9)连接在一起，薄壁轴承一(2-4)的外环、薄壁轴承二(2-5)的外环分别和第二外壳薄壁轴承一外环支撑座(2-4-1)、第二外壳薄壁轴承二外环支撑座(2-8-2)配合，薄壁轴承一(2-4)的轴向定位由薄壁轴承一内环支撑座(2-4-1)和薄壁轴承一外环支撑座(2-4-2)完成，薄壁轴承二(2-5)的轴向定位由薄壁轴承二内环支撑座(2-5-1)和第二外壳薄壁轴承二外环支撑座孔肩(2-8-2-1)完成，输出法兰盘(2-9)的输入端法兰(2-9-1)和薄壁轴承二内环支撑座(2-5-1)连接在一起，隔离支撑环(2-11)将薄壁轴承二内环支撑座(2-5-1)、输出法兰盘(2-9)和套筒(2-10)隔开，隔离支撑环(2-11)通过薄壁轴承二内环支撑座(2-5-1)和输出法兰盘台阶(2-9-2)定位，转接电路板(3-1)连接到套筒(2-10)的大端(2-10-1)的内壁上，套筒(2-10)的大端(2-10-1)有缺口，关节后端盖(2-6)、第一外壳(2-7)和套筒(2-10)的大端(2-10-1)连接在一起，套筒(2-10)的小端(2-10-2)穿过齿轮二(2-1-2)、空心传动轴(2-2-1)、谐波减速器、薄壁轴承二内环支撑座(2-5-1)、隔离支撑环(2-11)，最后从输出法兰盘(2-9)伸出，导线从套筒(2-10)的内部通过，所述的齿轮二(2-1-2)、空心传动轴(2-2-1)、薄壁轴承一内环支撑座(2-4-1)、薄壁轴承一外环支撑座(2-4-2)、薄壁轴承二内环支撑座(2-5-1)、波发生器(2-3-3)、隔离支撑环(2-11)和输出法兰盘(2-9)都设有中心孔，外壳一(1-2-10)、外壳二(1-2-11)和外壳三(1-2-12)是空心的圆柱形零件，轴承垫板(1-2-1)和销轴板(1-2-4)均有三个周向均布的孔并与三个销轴(1-2-2)配合，三个轴承(1-2-3)套在三个销轴(1-2-2)上并安装在轴承垫板(1-2-1)和销轴板(1-2-4)之间，外壳二(1-2-11)将三个销轴(1-2-2)、三个轴承(1-2-3)和销轴板(1-2-4)套住，外壳一(1-2-10)在直流无刷电机(1-1)和外壳二(1-2-11)之间并将轴承垫板(1-2-1)套住用来支撑三个轴承(1-2-3)的外环，销轴板(1-2-4)上设有两个凸起的立柱并插入相对平行布置的摩擦片一(1-2-5)和摩擦片二(1-2-6)的槽中，摩擦片一(1-2-5)和摩擦片二(1-2-6)均为薄圆片，摩擦片一(1-2-5)和摩擦片二(1-2-6)沿直径方向开有两个对称的开口槽，两槽之间圆片中心处开有一个矩形孔，矩形孔的长边与槽的方向平行，矩形孔的长边只有一侧有直齿条，输出齿轮轴(1-2-7)分别和摩擦片一(1-2-5)、摩擦片二(1-2-6)上的直齿条啮合，输出齿轮轴套(1-2-8)套在输出齿轮轴(1-2-7)的外面，输出齿轮轴套轴承(1-2-9)套在输出齿轮轴套(1-2-8)外面，外壳三(1-2-12)套在销轴板(1-2-4)、摩擦片一(1-2-5)、摩擦片二(1-2-6)、输出齿轮轴(1-2-7)、输出齿轮轴套(1-2-8)和输出齿轮轴套轴承(1-2-9)的外面，外壳一(1-2-10)、外壳二(1-2-11)和外壳三(1-2-12)三者依次串联安装在一起；磁钢(3-2-2)安装在齿轮二(2-1-2)的背面，霍尔敏感元件(3-2-1)安装在第一外壳大端孔肩臂(2-7-5)上，所述霍尔敏感元件(3-2-1)和磁钢(3-2-2)相对设置；导电环(3-3-1)安装在输出法兰盘(2-9)的背面，电刷(3-3-2)安则装在电刷座(2-8-4)上，导电环(3-3-1)和电刷(3-3-2)相对设置。