一種高精度鋼絲繩垂直傳動(dòng)關(guān)節(jié)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種機(jī)器人驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，具體涉及一種高精度鋼絲繩垂直傳動(dòng)關(guān)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002]垂直傳動(dòng)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)中常見的一種傳動(dòng)形式，當(dāng)前最為普遍的是通過齒輪換向?qū)崿F(xiàn)垂直傳動(dòng)。然而，采用單級(jí)錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比較小，多級(jí)傳動(dòng)又會(huì)導(dǎo)致重量的增大與效率的降低;采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)效率低，發(fā)熱大;此外，加工高精度齒輪的成本也較高，所以傳統(tǒng)的齒輪換向?qū)崿F(xiàn)垂直傳動(dòng)并不能夠很好的適用于所有工況。高精度鋼絲繩傳動(dòng)具有抗沖擊性好、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)精度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但單根鋼絲繩傳動(dòng)只能單向出力。因此現(xiàn)有通過鋼絲繩實(shí)現(xiàn)垂直傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)為了實(shí)現(xiàn)雙向出力，會(huì)設(shè)計(jì)較多組件，使得整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，靈活性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決現(xiàn)有垂直傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)冗余、質(zhì)量大、效率低、靈活性差的問題，而提供一種高精度鋼絲繩垂直傳動(dòng)關(guān)節(jié)。
[0004]本發(fā)明的一種高精度鋼絲繩垂直傳動(dòng)關(guān)節(jié)包括底板、關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)組件和殼體，關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)組件包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、支撐法蘭、聯(lián)軸器、小繩輪、底板側(cè)調(diào)節(jié)套筒、外殼側(cè)調(diào)節(jié)套筒、底板側(cè)大繩輪盤、外殼側(cè)大繩輪盤、外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩、底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩、大繩輪軸、兩個(gè)支撐軸承和兩個(gè)安裝鍵，驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在支撐法蘭上，聯(lián)軸器的一端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸連接，聯(lián)軸器的另一端與小繩輪的輸入端連接，底板側(cè)大繩輪盤和外殼側(cè)大繩輪盤分別設(shè)置在大繩輪軸的兩端，底板側(cè)大繩輪盤和外殼側(cè)大繩輪盤與大繩輪軸均通過安裝鍵連接，底板側(cè)大繩輪盤的內(nèi)側(cè)端面設(shè)有底板側(cè)鋼絲繩展開槽，外殼側(cè)大繩輪盤的內(nèi)側(cè)端面設(shè)有外殼側(cè)鋼絲繩展開槽，大繩輪軸的兩端分別支撐在相對(duì)應(yīng)的支撐軸承中，底板側(cè)調(diào)節(jié)套筒套裝在大繩輪軸上并置于底板側(cè)大繩輪盤與底板側(cè)支撐軸承之間，外殼側(cè)調(diào)節(jié)套筒套裝在大繩輪軸上并置于外殼側(cè)大繩輪盤與外殼側(cè)支撐軸承之間，小繩輪上設(shè)有上螺旋槽和下螺旋槽，上螺旋槽與下螺旋槽的旋向相反，上螺旋槽和下螺旋槽以大繩輪軸的軸線為中心對(duì)稱布置，上螺旋槽的起始端設(shè)有底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩起始固定孔，下螺旋槽的起始端設(shè)有外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩起始固定孔，底板側(cè)鋼絲繩展開槽的末端設(shè)有底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩末尾固定孔，外殼側(cè)鋼絲繩展開槽的末端設(shè)有外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩末尾固定孔，底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩的一端固定在底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩起始固定孔中，底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩的另一端纏繞在上螺旋槽后沿切線方向繞出并固定在底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩末尾固定孔中，外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩的一端固定在外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩起始固定孔中，外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩的另一端纏繞后在下螺旋槽后沿切線方向繞出并固定在外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩末尾固定孔中，殼體與底板扣合設(shè)置，關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)組件設(shè)置在殼體與底板形成的腔體內(nèi)，且支撐法蘭固定在底板上，兩個(gè)支撐軸承分別支撐在相對(duì)應(yīng)的底板和殼體上。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0006]一、本發(fā)明通過合理設(shè)計(jì)小繩輪與大繩輪盤的螺旋線實(shí)現(xiàn)垂直傳動(dòng)，整體結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，整體靈活度高。
[0007]二、鋼絲繩傳動(dòng)方式在可以實(shí)現(xiàn)較大傳動(dòng)比的同時(shí)又能保證傳動(dòng)的效率與精度，此外還可以承受較大的轉(zhuǎn)矩與沖擊。
[0008]三、通過配套調(diào)整小繩輪與大繩輪盤的螺旋線可以針對(duì)性的改變本發(fā)明關(guān)節(jié)的傳動(dòng)比。
[0009]四、本發(fā)明的關(guān)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)雙向傳動(dòng)。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明高精度鋼絲繩垂直傳動(dòng)關(guān)節(jié)的整體結(jié)構(gòu)立體圖；
[0011]圖2是圖1的分解立體圖；
[0012]圖3是高精度鋼絲繩垂直傳動(dòng)關(guān)節(jié)內(nèi)部裝配立體圖；
[0013]圖4是小繩輪5與底板側(cè)大繩輪盤9的配合傳動(dòng)示意圖；
[0014I圖5是小繩輪5與外殼側(cè)大繩輪盤10的配合傳動(dòng)示意圖；
[0015]圖6是底板側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出桿9-2位于極限位置I時(shí)，外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩12和底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩13的傳動(dòng)原理圖；
[0016]圖7是底板側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出桿9-2位于極限位置II時(shí)，外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩12和底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩13的傳動(dòng)原理圖；
[0017]圖8是底板側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出桿9-2位于極限位置I與限位置II之間的任意中間位置時(shí)，外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩12和底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩13的傳動(dòng)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1?圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括底板1、關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)組件A和殼體15，關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)組件A包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、支撐法蘭3、聯(lián)軸器4、小繩輪5、底板側(cè)調(diào)節(jié)套筒7、外殼側(cè)調(diào)節(jié)套筒8、底板側(cè)大繩輪盤9、外殼側(cè)大繩輪盤10、外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩12、底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩13、大繩輪軸14、兩個(gè)支撐軸承6和兩個(gè)安裝鍵11，驅(qū)動(dòng)電機(jī)2固定在支撐法蘭3上，聯(lián)軸器4的一端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的輸出軸連接，聯(lián)軸器4的另一端與小繩輪5的輸入端連接，底板側(cè)大繩輪盤9和外殼側(cè)大繩輪盤10分別設(shè)置在大繩輪軸14的兩端，底板側(cè)大繩輪盤9和外殼側(cè)大繩輪盤10與大繩輪軸14均通過安裝鍵11連接，底板側(cè)大繩輪盤9的內(nèi)側(cè)端面設(shè)有底板側(cè)鋼絲繩展開槽9-1-1，外殼側(cè)大繩輪盤10的內(nèi)側(cè)端面設(shè)有外殼側(cè)鋼絲繩展開槽10-1-1，大繩輪軸14的兩端分別支撐在相對(duì)應(yīng)的支撐軸承6中，底板側(cè)調(diào)節(jié)套筒7套裝在大繩輪軸14上并置于底板側(cè)大繩輪盤9與底板側(cè)支撐軸承6之間，外殼側(cè)調(diào)節(jié)套筒8套裝在大繩輪軸14上并置于外殼側(cè)大繩輪盤10與外殼側(cè)支撐軸承6之間，小繩輪5上設(shè)有上螺旋槽5-1和下螺旋槽5-2，上螺旋槽5-1與下螺旋槽5-2的旋向相反，上螺旋槽5-1和下螺旋槽5-2以大繩輪軸14的軸線N-N為中心對(duì)稱布置，上螺旋槽5-1的起始端設(shè)有底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩起始固定孔5-1-1，下螺旋槽5-2的起始端設(shè)有外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩起始固定孔5-2-1，底板側(cè)鋼絲繩展開槽9-1-1的末端設(shè)有底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩末尾固定孔9-1-2，外殼側(cè)鋼絲繩展開槽10-1-1的末端設(shè)有外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩末尾固定孔10-1-2，底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩13的一端固定在底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩起始固定孔5-1-1中，底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩13的另一端纏繞在上螺旋槽5-1后沿切線方向繞出并固定在底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩末尾固定孔9-1-2中，外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩12的一端固定在外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩起始固定孔5-2-1中，外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩12的另一端纏繞后在下螺旋槽5-2后沿切線方向繞出并固定在外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩末尾固定孔10-1-2中，底板側(cè)大繩輪盤9由底板側(cè)大繩輪盤本體9-1和底板側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出桿9-2組成，底板側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出桿9-2的一端與底板側(cè)大繩輪盤本體9-1的外圓邊相連，底板側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出桿9-2的另一端伸出于底板I與外殼15組成的腔體外，殼體15與底板I扣合設(shè)置，關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)組件A設(shè)置在殼體15與底板I形成的腔體內(nèi)，且支撐法蘭3固定在底板I上，兩個(gè)支撐軸承6分別支撐在相對(duì)應(yīng)的底板I和殼體15上。
[0019]依據(jù)需要配套設(shè)計(jì)上螺旋槽5-1、下螺旋槽5-2、底板側(cè)鋼絲繩展開槽9-1-1和外殼側(cè)鋼絲繩展開槽10-1-1的長(zhǎng)度，可以調(diào)整垂直傳動(dòng)關(guān)節(jié)的傳動(dòng)比，以獲得所需的最佳值。
[0020]可以根據(jù)需要合理選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)2，還可以配套行星減速器以滿足整體負(fù)載端轉(zhuǎn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩需求。
[0021]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的底板側(cè)鋼絲繩展開槽9-1-1分為底板側(cè)變徑圓弧段9-1-1-1和底板側(cè)直線段9-1-1-2。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0022]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的底板側(cè)鋼絲繩展開槽9-1-1的展開長(zhǎng)度與上螺旋槽5-1的展開長(zhǎng)度相等。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】二相同。
[0023]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的外殼側(cè)鋼絲繩展開槽10-1-1分為外殼側(cè)變徑圓弧段10-1-1-1和外殼側(cè)直線段10-1-1-2。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的外殼側(cè)鋼絲繩展開槽10-1-1的展開長(zhǎng)度與下螺旋槽5-2的展開長(zhǎng)度相等。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】四相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖2、圖4和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的底板側(cè)變徑圓弧段9-1-1-1和外殼側(cè)變徑圓弧段10-1-1-1以大繩輪軸14的軸線N-N為中心對(duì)稱布置。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】五相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖6和圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩13和外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩12在小繩輪5、底板側(cè)大繩輪盤9和外殼側(cè)大繩輪盤10上的纏繞方法:一、當(dāng)?shù)装鍌?cè)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出桿9-2位于左側(cè)水平位置時(shí):底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩13的起始端固定在底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩起始固定孔5-1-1中，底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩13沿上螺旋槽5-1纏繞一圈后沿切線方向繞出上螺旋槽5-1，然后依次進(jìn)入底板側(cè)直線段9-1-1-2和底板側(cè)變徑圓弧段9-1-1-1中，底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩13的末端固定于底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩末尾固定孔9-1-2中，見圖6，外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩12的起始端固定在外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩起始固定孔5-2-1中，外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩12沿下螺旋槽5-2纏繞三圈后沿切線方向繞出下螺旋槽5-2，外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩12的末端固定于外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩末尾固定孔10-1-2中；二、當(dāng)?shù)装鍌?cè)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出桿9-2位于右側(cè)水平位置時(shí):底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩13的起始端固定在底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩起始固定孔5-1-1中，底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩13沿上螺旋槽5-1纏繞三圈后沿切線方向繞出上螺旋槽5-1，底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩13的末端固定于底板側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩末尾固定孔9-1-2中，見圖7，外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩12的起始端固定在外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩起始固定孔5-2-1中，外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩12沿下螺旋槽5-2纏繞一圈后沿切線方向繞出下螺旋槽5-2，然后依次進(jìn)入外殼側(cè)直線段10-1-1-2和外殼側(cè)變徑圓弧段10-1-1-1中，外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩12的末端固定于外殼側(cè)傳動(dòng)鋼絲繩末尾固定孔10-1-2中，見圖7。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】六相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的外殼側(cè)大繩輪盤10由外殼側(cè)大繩輪盤本體10-1和外殼側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出桿10-2組成，夕卜殼側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出桿10-2的一端與外殼側(cè)大繩輪盤本體10-1的外圓邊相連，夕卜殼側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出桿10-2的另一端伸出于底板I與外殼15組成的腔體外。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】七相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】九:結(jié)合圖