关键组件在轨可更换的空间机器人关节

摘要

关键组件在轨可更换的空间机器人关节，它涉及一种空间机器人关节。本发明为了解决现有的空间机器人关节无法实现在轨更换关键组件的问题。关节驱动组件置于关节内壳的内部，谐波减速器上的第二内花键与传动轴上的第二外花键啮合，关节内壳上的第一内花键与电机壳体上的第一外花键啮合，空心轴通过第二连接键与制动器盖连接，快换连接部件置于关节传动组件的下方，关节外壳的下端面上设有双层下凸缘，连接法兰盘的第一单层凸缘插装在双层下凸缘内，快换接头紧固销部件穿过双层下凸缘及连接法兰盘的第一单层凸缘与销孔座连接，关节电路板组件分布在关节外壳的外圆周上，关节电路板组件通过紧固销安装在电气组件卡槽内。本发明适用于空间机器人中。

主权项

一种关键组件在轨可更换的空间机器人关节，它包括关节驱动组件(1)、关节传动组件(2)、快换连接部件(3)和两个关节电气组件(4)；其热证在于：所述关节驱动组件(1)包括电机转子(1‑1)、电机定子(1‑2)、电机壳体(1‑3)、制动器壳体(1‑4)、电磁线圈(1‑5)、制动器盖(1‑6)、轴向制动盘(1‑7)、转动制动盘(1‑8)、第一轴承(1‑9)、轴套(1‑11)、调整套筒(1‑12)、轴承挡圈(1‑13)、第一测角元件(1‑15)、卡圈(1‑17)、传动轴(1‑20)、第二轴承(1‑21)、轴承压盖(1‑22)、锁紧螺母(1‑14)、电机键(1‑19)、第一连接键(1‑10)、测角元件键(1‑18)、多个弹簧导杆(1‑24)、多个制动弹簧(1‑25)和多个紧固螺母(1‑27)；所述传动轴(1‑20)上由左到右套装有电机壳体(1‑3)和制动器壳体(1‑4)，传动轴(1‑20)与电机壳体(1‑3)之间设有第二轴承(1‑21)，所述电机壳体(1‑3)上固定安装有轴承压盖(1‑22)，轴承压盖(1‑22)用于封装第二轴承(1‑21)，所述电机转子(1‑1)设置在电机壳体(1‑3)内，且电机转子(1‑1)通过电机键(1‑19)固定安装在传动轴(1‑20)上，所述电机定子(1‑2)设置在电机壳体(1‑3)内，且电机定子(1‑2)套装在电机转子(1‑1)的外部，传动轴(1‑20)与制动器壳体(1‑4)之间设有第一轴承(1‑9)，所述轴套(1‑11)套装在传动轴(1‑20)上，所述轴承挡圈(1‑13)固定安装在制动器壳体(1‑4)的内壁上，轴套(1‑11)连同轴承挡圈(1‑13)用于限定第一轴承(1‑9)的轴向位置，所述电磁线圈(1‑5)设置在制动器壳体(1‑4)内，所述调整套筒(1‑12)套装在传动轴(1‑20)上，且调整套筒(1‑12)位于轴承挡圈(1‑13)的内部，转动制动盘(1‑8)通过第一连接键(1‑10)固定安装在传动轴(1‑20)上，且转动制动盘(1‑8)位于调整套筒(1‑12)的右端，转动制动盘(1‑8)通过锁紧螺母(1‑14)和连接件(1‑10)固定安装在传动轴(1‑20)上，所述转动制动盘(1‑80与制动器壳体(1‑4)之间设置有轴向制动盘(1‑7)，所述轴向制动盘(1‑7)通过多个弹簧导杆(1‑24)和紧固螺母(1‑27)与制动器壳体(1‑4)连接，每个弹簧导杆(1‑24)上均套装有一个制动弹簧(1‑25)，且制动弹簧(1‑25)位于制动器壳体(1‑4)与轴向制动盘(1‑7)之间，所述制动器壳体(1‑4)的右端面上盖装有制动器盖(1‑6)，第一测角元件(1‑15)设置在制动器壳体(1‑4)与传动轴(1‑20)之间，且第一测角元件(1‑15)通过测角元件键(1‑18)与传动轴(1‑20)固定连接，第一测角元件(1‑15)通过卡圈(1‑17)与制动器壳体(1‑4)固定连接，所述电机壳体(1‑3)的外圆上加工有第一外花键(1‑16)，传动轴(1‑20)的左端外壁上加工有第二外花键(1‑23)；所述关节传动组件(2)包括关节外壳(2‑1)、力矩传感器(2‑2)、连接件(2‑3)、轴承端盖(2‑4)、谐波减速器(2‑8)、关节驱动组件安装套筒(2‑9)、轴承压圈(2‑11)、轴系压紧螺母(2‑12)、关节前盖(2‑13)、驱动单元压紧螺母(2‑14)、测角元件压环(2‑18)、关节内壳(2‑19)、空心轴(2‑20)、第四轴承(2‑21)、轴承盖(2‑22)、关节后盖(2‑23)、第二测角元件(2‑24)、机械限位块(2‑25)、第二连接键(2‑29)、多个快换接头紧固销部件(2‑15)、多个销孔座(2‑16)、多个紧固销(2‑27)及两组第三轴承(2‑5)；所述关节内壳(2‑19)设置在关节外壳(2‑1)内，关节内壳(2‑19)与关节外壳(2‑10之间安装有两组第三轴承(2‑5)，空心轴(2‑20)设置在关节内壳(2‑19)内，且空心轴(2‑20)与关节内壳(2‑19)以及关节外壳(2‑1)同轴线设置，关节内壳(2‑19)的左端面上固定安装有轴承端盖(2‑4)，轴承端盖(2‑4)用于限定左端的一组第三轴承(2‑5)的轴向位置，关节内壳(2‑19)的右端螺纹连接有轴承压紧螺母(2‑12)，关节外壳(2‑1)的右端固定连接有轴承压圈(2‑11)，轴承压圈(2‑11)协同轴承压紧螺母(2‑12)用于限定右端一组第三轴承(2‑5)的轴向位置，机械限位块(2‑25)固定安装在关节内壳(2‑19)上，机械限位块(2‑25)协同轴承压圈(2‑11)用于限定关节内壳(2‑19)与关节外壳(2‑1)的周向回转位置，所述关节内壳(2‑19)的右端面上固定安装有关节前盖(2‑13)，关节后盖(2‑23)固定安装在关节外壳(2‑1)的左端面上，所述谐波减速器(2‑8)安装在关节内壳(2‑19)内，谐波减速器(2‑8)加工有第二内花键(2‑10)，所述第二测角元件(2‑24)通过其转子(2‑24‑1)固定安装在空心轴(2‑20)，力矩传感器(2‑2)固定安装在关节外壳(2‑1)的左台肩端面上，力矩传感器(2‑2)与空心轴(2‑20)之间安装有第四轴承(2‑21)，第四轴承(2‑21)通过轴承压盖(2‑22)限定其在空心轴(2‑20)的轴向位置，连接件(2‑3)设置在第二测角元件(2‑24)的外部，连接件(2‑3)固定安装在力矩传感器(2‑2)，测角元件压环(2‑18)固定安装在连接件(2‑3)，用于限定第二测角元件(2‑24)的定子(2‑24‑2)的轴向位置，所述关节内壳(2‑19)的内壁上加工有第一内花键(2‑28)，所述关节内壳(2‑19)的内壁上设置有套筒(2‑9)，驱动单元压紧螺母(2‑14)与套筒(2‑9)的右端面相抵，驱动单元压紧螺母(2‑14)与关节内壳(2‑19)的内壁螺纹连接，所述关节外壳(2‑1)上设有电气组件卡槽(2‑26)，两个关节电路板组件(4)分布在关节外壳(2‑1)的外圆周上，每个关节电路板组件(4)通过紧固销(2‑27)固定安装在电气组件卡槽(2‑26)内；所述快换连接部件(3)包括快换下接头电气接口连接板组件(3‑1)、快换下接头连接法兰盘(3‑5)、三个连接导引块(3‑2)、三个第一紧固螺钉(3‑3)和多个第二紧固螺钉(3‑4)，三个连接引导块(3‑2)环形阵列在快换下接头连接法兰盘(3‑5)的外圈上，每个连接导引块(3‑2)通过一个第一紧固螺钉(3‑3)与快换下接头连接法兰盘(3‑5)连接，快换下接头电气接口连接板组件(3‑1)通过多个第二紧固螺钉(3‑4)紧固在连接法兰盘(3‑5)的第一单层凸缘(3‑5‑1)上；所述关节电路板组件(4)包括电路板上盖(4‑1)、隔板(4‑2)、第一母板(4‑3)、第一连接器(4‑4)、电路板后盖(4‑9)、第二母板(4‑10)、电路板前盖(4‑11)、电路板下盖(4‑14)、两个电路板侧盖板(4‑15)、多个第二连接器(4‑12)、多个压紧螺栓组(4‑6)、多个电路板(4‑7)、多个电路板散热铝板(4‑8)和多个电气插头(4‑17)；所述电路板上盖(4‑1)、电路板下盖(4‑14)、两个电路板侧盖板(4‑15)、电路板前盖(4‑11)及隔板(4‑2)围合形成壳体，第一母板(4‑3)安装于隔板(4‑2)内表面上，多个电路板(4‑7)由上至下布置在壳体内，每个电路板(4‑7)的后端通过第一连接器(4‑4)与第一母板(4‑3)固定连接，电路板(4‑7)的左右两端安装在相应的电路板侧盖板(4‑15)上，每个电路板(4‑7)上均通过压紧螺栓组(4‑6)与电路板散热铝板(4‑8)连接，第二母板(4‑10)固定安装在电路板后盖(4‑9)的内表面上，第一母板(4‑3)与第二母板(4‑10)通过多个第二连接器(4‑12)连接，多个电气插头(4‑17)穿过电路板后盖(4‑9)焊装在第二母板(4‑10)上，电路板后盖(4‑9)固定连接在壳体的后侧；关节驱动组件(1)置于关节内壳(2‑19)的内部，谐波减速器(2‑8)的第二内花键(2‑10)与传动轴(1‑20)上的第二外花键(1‑23)啮合，关节内壳(2‑19)上的第一内花键(2‑28)与电机壳体(1‑3)上的第一外花键(1‑16)啮合，空心轴(2‑20)通过第二连接键(2‑29)与制动器盖(1‑6)连接；快换连接部件(3)置于关节传动组件(2)的下方，关节外壳(2‑1)的下端面上设有双层下凸缘(2‑1‑1)，连接法兰盘(3‑5)的第一单层凸缘(3‑5‑1)插装在双层下凸缘(2‑1‑1)内，关节外壳(2‑1)的双层下凸缘(2‑1‑1)的内圆周面上设置有多个销孔座(2‑16)，每个快换接头紧固销部件(2‑15)穿过双层下凸缘(2‑1‑1)及连接法兰盘(3‑5)的第一单层凸缘(3‑5‑1)与销孔座(2‑16)连接，关节外壳(2‑1)的双层下凸缘(2‑1‑1)加工有三个导向槽，连接导引块(3‑2)插装在导向槽内。