一种集成封装行星旋转关节结构的制作方法

本实用新型涉及一种旋转关节，更具体地说，是一种集成封装行星旋转关节结构。

背景技术：

传统模块化旋转关节大多应用于关节型机器人、自动导引运输车、电动轮式移动平台等，当所需驱动扭矩较大时，一般采用将电机、减速机构、动力输出机构等连接在一起组成驱动部分，并通过编码器和驱动器实现伺服控制。如公开号为CN107718036、名称为“一种双反馈紧凑型高精度中空一体化关节”的中国实用新型专利申请以及公开号为CN104552329、名称为“驱动控制一体化智能集成关节”的实用新型专利申请，其均是将电机、减速机构、动力输出机构等若干零部件依次沿轴向布置，从而导致整个关节的轴向长度较长，非常不利于设备的整体设计；此外，这种技术在实际应用过程中还存在以下缺陷：(2)整个关节单元包含多级机械传动，增加了输出功率的损耗；(3)组件总体数量较多，增加了用户使用过程中的调试难度；(4)当设备处于较为恶劣的环境中，需要对各部件进行保护时，由于关节由多个部件组装而成，增加了保护设计的难度；(5)电机与伺服电机分别安装在不同的位置，两者之间需要连接较多的连接线，一方面，连接线会产生压降，影响电机效率；另一方面，较多的连接线增加了设计过程中走线的难度，同时影响了整体外观；(6)传统模块化旋转关节通常配置独立的行星减速器、谐波减速器等，性价比受限。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种结构紧凑、输出扭矩大、减速比适中、性价比优越、调试简便、使用寿命长、降低走线难度，能够大大提升电机使用效率的集成封装行星旋转关节结构。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的集成封装行星旋转关节结构，包括外壳以及位于外壳内腔中的固定轴、电机、机壳、传动组件、内齿圈Ⅰ、内齿圈Ⅱ、连接架、制动器、编码器和驱动器；所述机壳套在电机的外部，并通过轴承安装在固定轴上，所述电机包括定子和转子，定子套在固定轴中部，并与固定轴固定连接，所述转子安装在定子外部，转子的外周壁与机壳的内周壁固定连接，所述传动组件有多组，且均沿固定轴的周向圆周均匀分布，每组传动组件均由连接轴、直齿轮Ⅰ和直齿轮Ⅱ组成，所述连接轴的轴线与固定轴的轴线相平行，连接轴的两端通过轴承安装在机壳的外壁上，所述直齿轮Ⅰ和直齿轮Ⅱ均套在连接轴上，并与连接轴固定连接，所述内齿圈Ⅰ和内齿圈Ⅱ均套在传动组件的外部，内齿圈Ⅰ与直齿轮Ⅰ啮合连接，内齿圈Ⅰ固定安装在连接架上，所述连接架位于机壳的左侧，并与固定轴固定连接，所述内齿圈Ⅱ的内壁与直齿轮Ⅱ啮合连接，内齿圈Ⅱ的外壁与外壳固定连接；所述制动器安装在连接架的左侧壁上，用于对电机进行制动，所述编码器和驱动器均位于机壳的右侧，驱动器包括驱动板和驱动板连接件，驱动板装在驱动板连接件的外部，驱动板连接件固定安装在固定轴上，所述编码器包括码头和码盘，码盘固定安装在机壳上，码头固定安装在驱动板连接件上；所述外壳左右两端的敞口处均固定安装有盖板，所述盖板通过轴承与固定轴连接。

本实用新型所述的一种集成封装行星旋转关节结构，其中，所述机壳由相互扣合连接在一起的转子固定件和转子压盖组成，转子固定件位于电机的左侧，转子压盖位于电机的右侧，所述转子固定件通过轴承安装在连接架上，转子压盖通过轴承安装在固定轴上，所述转子固定件和转子压盖的外周壁上均设有环形凸沿，两个环形凸沿围成供传动组件放入的环形存放腔，所述连接轴的两端通过轴承分别安装在两个环形凸沿上。

本实用新型所述的一种集成封装行星旋转关节结构，其中，所述制动器包括电磁铁以及位于连接架内腔中的电磁铁连接板和限位件，所述电磁铁安装在连接架的左侧壁上，所述连接架的外壁上开设有供电磁铁的阀杆穿入的通孔，所述阀杆的底部穿过通孔后与电磁铁连接板固定连接，所述限位件固定安装在转子固定件的左侧壁上，限位件的外周壁上设有若干供电磁铁连接板插入的弧形豁口。

采用以上结构后，与现有技术相比，本实用新型一种集成封装行星旋转关节结构具有以下优点：

1、本实用新型将电机的转子作为行星减速器的行星架，直接驱动直齿轮和内齿圈等减速机构，实现了电机与减速器的一体化融合，从而在大大提升传动效率的同时，能够获取较大的减速比，高出以太阳轮作为输入的行星减速结构2～3倍，实现了较大的输出扭矩；此外，这种径向设计还简化了本实用新型的整体结构，缩短了轴向长度，使得结构更为紧凑；

2、由于将驱动器和电机等安装在同一外壳内，使得其连接线长度得到了大大缩减，从而提升了电机的使用效率，对外只需要引出相应的动力线以及通信线即可，减少了线束的数量，降低了设计走线的难度；

3、本实用新型通过合理的结构设计，实现了将电机、由直齿轮和内齿圈等组成的减速器、驱动器、编码器以及制动器进行集成封装，大大提升了旋转关节模块的集成度；使用时，用户只需通过通信连接关节单元即可实现对关节单元的控制以及信息的采集，调试起来非常方便；

4、将编码器封装在外壳内部，能够实现大扭矩高精度的伺服控制，具有较长的使用寿命；

5、将各元器件一体式封装在旋转模块关节内部，实现了对各元器件的保护，更好地应对各类工作环境，增强了通用性；

6、避免使用独立的谐波减速器等零部件，通过精密行星减速结构设计获得同等技术效果，从而提高技术产品的自主空间，解决了技术及价格瓶颈。

附图说明

图1是本实用新型一种集成封装行星旋转关节结构的剖视结构示意图；

图2是图1中限位件的主视放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型一种集成封装行星旋转关节结构作进一步详细说明：

如图1所示，在本具体实施方式中，本实用新型一种集成封装行星旋转关节结构，包括外壳4以及位于外壳4内腔中的固定轴110、电机120、机壳13、传动组件6、内齿圈Ⅰ7、内齿圈Ⅱ5、连接架10、制动器8、编码器2和驱动器1。外壳4左右两端的敞口处均固定安装有盖板9、3，盖板9、3通过轴承与固定轴110连接，通过两个盖板9、3和外壳4的相互组合，实现对元器件的可靠封装。固定轴110为中空结构，可供电线穿入，便于接线。

机壳13套在电机120的外部，并通过轴承安装在固定轴110上。电机120包括定子121和转子122，定子121套在固定轴110中部，并通过平键与固定轴110固定连接；转子122安装在定子121外部，转子122的外周壁与机壳13的内周壁固定连接。

传动组件6的数量为多组，并且均沿固定轴110的周向圆周均匀分布，每组传动组件6均由连接轴62、直齿轮Ⅰ61和直齿轮Ⅱ63组成。连接轴62的轴线与固定轴110的轴线相平行，连接轴62的两端通过轴承安装在机壳13的外壁上，直齿轮Ⅰ61和直齿轮Ⅱ63均套在连接轴62上，并通过平键与连接轴62固定连接。内齿圈Ⅰ7和内齿圈Ⅱ5均套在传动组件6的外部，内齿圈Ⅰ7与直齿轮Ⅰ61啮合连接，内齿圈Ⅰ7固定安装在连接架10的右侧壁上。连接架10位于机壳13的左侧，并通过平键与固定轴110固定连接。内齿圈Ⅱ5的内壁与直齿轮Ⅱ63啮合连接，内齿圈Ⅱ5的外壁与外壳4固定连接。

制动器8安装在连接架10的左侧壁上，用于对电机120进行制动。编码器2和驱动器1均位于机壳13的右侧，驱动器1包括驱动板11和驱动板连接件12，驱动板11装在驱动板连接件12的外部，驱动板连接件12固定安装在固定轴110上；编码器2包括码头21和码盘22，码盘22固定安装在机壳13上，码头21固定安装在驱动板连接件12上。在本实施例中，编码器2和驱动器1均为市售产品。

机壳13由相互扣合连接在一起的转子固定件131和转子压盖132组成，转子固定件131位于电机120的左侧，转子压盖132位于电机120的右侧，转子固定件131通过轴承安装在连接架10上，转子压盖132通过轴承安装在固定轴110上，转子固定件131和转子压盖132的外周壁上均设有环形凸沿133、134，两个环形凸沿133、134围成供传动组件6放入的环形存放腔135，连接轴62的两端通过轴承分别安装在两个环形凸沿133、134上。通过上述结构设计，除了方便组装外，能够进一步使整体结构更为紧凑。

制动器8包括电磁铁81以及位于连接架10内腔中的电磁铁连接板82和限位件83，电磁铁81安装在连接架10的左侧壁上，连接架10的外壁上开设有供电磁铁81的阀杆穿入的通孔，阀杆的底部穿过通孔后与电磁铁连接板82固定连接，限位件83固定安装在转子固定件131的左侧壁上。参见图2，限位件83的外周壁上设有若干供电磁铁连接板82插入的弧形豁口831。通过上述结构可实现对电机120的可靠制动。

本实用新型通过将电机120、由直齿轮和内齿圈等组成的减速器、制动器8、驱动器1和编码器2进行硬件封装，能够实现集成度更高的低速伺服系统。本实用新型将电机120的转子作为行星减速器的行星架，直接驱动直齿轮和内齿圈等减速机构，实现了电机与减速器的一体化融合，从而在大大提升传动效率的同时，能够获取较大的减速比，实现了较大的输出扭矩；此外，这种径向设计还简化了本实用新型的整体结构，缩短了轴向长度，使得结构更为紧凑。

本实用新型的工作原理是：电机120得电后，转子122带动机壳13同步旋转，由于直齿轮Ⅰ61和直齿轮Ⅱ63均固定安装在连接轴62上，且连接轴62的两端通过轴承与两个环形凸沿133、134连接，内齿圈Ⅰ7和连接架10均固定安装，因此，在机壳13旋转的过程中，直齿轮Ⅰ61和直齿轮Ⅱ63一边自转，一边围绕内齿圈Ⅰ7公转，从而使直齿轮Ⅱ63带动内齿圈Ⅱ5旋转，并最终带动外壳4旋转，达到了较大的减速比，高出以太阳轮作为输入的行星减速结构2～3倍，并实现了较大的输出扭矩。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围内。