具有力矩感知功能的諧波減速器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及機(jī)器人傳動領(lǐng)域，提供一種具有力矩感知功能的諧波減速器，柔輪的底部對稱設(shè)置有四個檢測部，四個檢測部上設(shè)置四個應(yīng)變片；動導(dǎo)電環(huán)固定在輸出軸上，靜導(dǎo)電環(huán)固定在第一殼體上，動導(dǎo)電環(huán)、靜導(dǎo)電環(huán)分別設(shè)置有四個動觸點、四個靜觸點，四個動觸點在輸出軸的帶動下與四個靜觸點電接觸，應(yīng)變片電橋的四個引線分別與四個動觸點電連接；四個靜觸點與電路板電連接，電路板用于提供電源以及對全橋信號采集處理。本方案的諧波減速器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。
【專利說明】具有力矩感知功能的諧波減速器 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人傳動領(lǐng)域，尤其涉及一種具有力矩感知功能的諧波減速器?！尽颈尘凹夹g(shù)】】
[0002]諧波減速器，由于具有體積小、質(zhì)量輕、減速比大、回差小、結(jié)構(gòu)簡單等顯著特點，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、自動化設(shè)備、機(jī)床、醫(yī)療器械等領(lǐng)域，尤其是用于構(gòu)成機(jī)器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。
[0003]通常情況下，諧波減速器僅具有減速功能，而不具備力矩檢測功能。在一些特殊領(lǐng)域，比如，柔性機(jī)器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、人類友好型機(jī)器人，需要實現(xiàn)力矩控制。
[0004]在需要力矩控制的場合往往需要再額外增加力矩傳感器，這樣就會增加零部件數(shù)量，從而增加設(shè)備的體積、重量，并且增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，給加工、裝配、后期維護(hù)等工作帶來困難。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有力矩感知功能，并且具有零件數(shù)量少、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單的諧波減速器。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):一種具有力矩感知功能的諧波減速器，包括:輸入軸、波發(fā)生器、輸出軸、柔輪、剛輪、第一端蓋、第二端蓋、第一殼體、第二殼體、第一軸承組件、第二軸承組件、動導(dǎo)電環(huán)、靜導(dǎo)電環(huán)、電路板；所述第一殼體與第二殼體相連接形成一空腔，所述第一端蓋、第二端蓋設(shè)置在所述空腔的兩端用以形成一密閉腔體，所述輸入軸、波發(fā)生器、輸出軸、柔輪、剛輪、第一軸承組件、第二軸承組件、動導(dǎo)電環(huán)、靜導(dǎo)電環(huán)設(shè)置在所述密閉腔體內(nèi)；所述輸入軸經(jīng)由所述第一軸承組件支撐設(shè)置在所述第一殼體內(nèi)，所述輸出軸經(jīng)由第二軸承組件支撐設(shè)置在所述第二殼體內(nèi)，所述剛輪固定在所述第一殼體和第二殼體上；所述輸入軸上套設(shè)有所述波發(fā)生器，所述波發(fā)生器的外壁與所述柔輪的內(nèi)壁相抵接，所述柔輪的外壁與所述剛輪的內(nèi)壁相嚙合、所述柔輪的底部套設(shè)在所述輸出軸上；所述柔輪的底部均勻設(shè)置有四個檢測部，所述四個檢測部上設(shè)置四個應(yīng)變片，所述四個檢測部與所述四個應(yīng)變片為一一對應(yīng)關(guān)系，所述四個應(yīng)變片構(gòu)成應(yīng)變片電橋，所述應(yīng)變電橋為全橋結(jié)構(gòu)；所述動導(dǎo)電環(huán)固定在所述輸出軸上，所述靜導(dǎo)電環(huán)固定在所述第一殼體上，所述動導(dǎo)電環(huán)、靜導(dǎo)電環(huán)分別設(shè)置有四個動觸點、四個靜觸點，所述四個動觸點在所述輸出軸的帶動下與所述四個靜觸點電接觸，所述應(yīng)變片電橋的四個引線分別與所述四個動觸點電連接；所述四個靜觸點與所述電路板電連接，所述電路板用于提供電源以及對全橋信號采集處理。
[0007]進(jìn)一步地，所述檢測部的表面經(jīng)拋光處理。
[0008]進(jìn)一步地，所述應(yīng)變片設(shè)置在所述檢測部的中部，且所述檢測部位于應(yīng)變片的兩側(cè)設(shè)置有通孔。
[0009]進(jìn)一步地，所述動導(dǎo)電環(huán)均勻設(shè)置四個孔，所述全橋結(jié)構(gòu)由四根導(dǎo)線分別經(jīng)所述孔與四個動觸點電連接。[0010]進(jìn)一步地，所述電路板嵌設(shè)在所述靜導(dǎo)電環(huán)上。
[0011]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果:上述諧波減速器的柔輪底部設(shè)置四個檢測部，在每個檢測部上面設(shè)置應(yīng)變片，應(yīng)變片通過動、靜導(dǎo)電環(huán)連接到電路板，電路板提供電源并進(jìn)行信號處理之后將力矩信號輸出，本方案的諧波減速器零件數(shù)量少、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0012]圖1為本發(fā)明實施例諧波減速器的半剖視圖。
[0013]圖2為本發(fā)明實施例諧波減速器的柔輪立體圖。
[0014]圖3為本發(fā)明實施例諧波減速器的柔輪底部應(yīng)變片連接示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明實施例諧波減速器的動導(dǎo)電環(huán)立體圖。
[0016]圖5為本發(fā)明實施例諧波減速器的動導(dǎo)電環(huán)觸點示意圖。
[0017]圖6為本發(fā)明實施例諧波減速器的靜導(dǎo)電環(huán)立體圖。
[0018]圖7為本發(fā)明實施例諧波減速器的靜導(dǎo)電環(huán)觸點示意圖。
[0019]圖8為本發(fā)明實施例諧波減速器的觸點連接示意圖。
[0020]圖9為本發(fā)明實施例諧波減速器的全橋結(jié)構(gòu)原理圖。
[0021]附圖標(biāo)號說明:
[0022]輸出軸I第二端蓋2
[0023]螺釘3密封圈4
[0024]第二殼體5軸承6
[0025]套筒7電纜插座8
[0026]靜導(dǎo)電環(huán)9動導(dǎo)電環(huán)10
[0027]螺釘11柔輪12
[0028]螺釘13第一殼體14
[0029]軸承15套筒16
[0030]軸承17輸入軸18
[0031]密封圈19第一端蓋20
[0032]螺釘21緊定螺釘22
[0033]剛輪23銷子24
[0034]波發(fā)生器25墊圈26
[0035]卡圈27軸承28
【【具體實施方式】】
[0036]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0037]如圖1、圖7所示，本實施例提供一種具有力矩感知功能的諧波減速器，包括:輸入軸18、波發(fā)生器25、輸出軸1、柔輪12、剛輪23、第一端蓋20、第二端蓋2、第一殼體14、第二殼體5、第一軸承組件、第二軸承組件、動導(dǎo)電環(huán)10、靜導(dǎo)電環(huán)9、電路板96。
[0038]其中，第一殼體14與第二殼體5相連接形成一空腔；第一端蓋20、第二端蓋2設(shè)置在空腔的兩端，亦即第一端蓋20設(shè)置在第一殼體14端部、第二端蓋2設(shè)置在第二殼體5端部，用以形成一密閉腔體；上述輸入軸18、波發(fā)生器25、輸出軸1、柔輪12、剛輪23、第一軸承組件、第二軸承組件、動導(dǎo)電環(huán)10、靜導(dǎo)電環(huán)9設(shè)置在密閉腔體內(nèi)。
[0039]輸入軸18套設(shè)在第一軸承組件內(nèi)，且經(jīng)由第一軸承組件支撐設(shè)置在第一殼體14內(nèi)；輸出軸I套設(shè)在第二軸承組件內(nèi)，且經(jīng)由第二軸承組件支撐設(shè)置在第二殼體5內(nèi)；剛輪23固定在第一殼體14和第二殼體5連接處。
[0040]輸入軸18在密閉腔體內(nèi)的一端套設(shè)有波發(fā)生器25，波發(fā)生器25的外壁與柔輪12的內(nèi)壁相抵接，柔輪12的外壁與剛輪23的內(nèi)壁相嚙合、柔輪12的底部套設(shè)在輸出軸I于密閉腔體內(nèi)的一端；柔輪12呈筒狀。
[0041]如圖2、圖3所示，柔輪12的底部均勻設(shè)置有四個檢測部(121、122、123、124)，四個檢測部(121、122、123、124)上設(shè)置四個應(yīng)變片(1212、1222、1232、1242)，四個檢測部(121、122、123、124)與四個應(yīng)變片(1212、1222、1232、1242)為——對應(yīng)關(guān)系，四個應(yīng)變片(1212、1222、1232、1242)構(gòu)成，應(yīng)變片電橋，上述應(yīng)變電橋為全橋結(jié)構(gòu)；
[0042]如圖1、圖5、圖7、圖8所示，動導(dǎo)電環(huán)10固定在輸出軸I上，靜導(dǎo)電環(huán)9固定在第一殼體14上，動導(dǎo)電環(huán)10、靜導(dǎo)電環(huán)9分別設(shè)置有四個動觸點(105、106、107、108)、四個靜觸點(92、93、94、95)，四個動觸點(105、106、107、108)在輸出軸I的帶動下與四個靜觸點(92、93、94、95)電接觸，應(yīng)變片電橋的四個引線分別與四個動觸點(105、106、107、108)電連接；四個靜觸點(92、93、94、95)與電路板96電連接，電路板96用于提供電源以及對全橋信號采集處理。
[0043]本實施例諧波減速器的柔輪底部設(shè)置四個檢測部，在每個檢測部上面設(shè)置應(yīng)變片，應(yīng)變片通過動、靜導(dǎo)電環(huán)連接到電路板，電路板提供電源并進(jìn)行信號處理之后將力矩信號輸出，本方案的諧波減速器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。
[0044]優(yōu)選地，第一軸承組件、第二軸承組件包括一個軸承或多個軸承，當(dāng)采用一個軸承，軸承長度盡可能設(shè)置為接近輸入軸18與第一殼體4內(nèi)的長度；當(dāng)采用多個軸承，多個軸承長度總和設(shè)置為接近輸入軸18與第一殼體4內(nèi)的長度，且多個軸承的設(shè)置更便于支撐輸入軸18。
[0045]同時，為了多個軸承定位準(zhǔn)確，在多個軸承之間設(shè)置套筒，如圖1所示，采用兩個軸承(15、17)支撐輸入軸18，在兩個軸承(15、17)之間設(shè)置一套筒16 ;采用兩個軸承(6、28)支撐輸出軸1，在兩個軸承(6、28)之間設(shè)置一套筒7。
[0046]第一端蓋20通過3顆(亦可以米用4顆、5顆、6顆。。。)螺釘21固定在第一殼體14上，且第一端蓋20與第一殼體14之間設(shè)置有密封圈19，以實現(xiàn)密封功能；第二端蓋2通過8顆螺釘3固定在第二殼體5上，且第二端蓋2與第二殼體5之間設(shè)置有密封圈4，同理實現(xiàn)密封功能。
[0047]波發(fā)生器25通過緊定螺釘22固定在輸入軸18上實現(xiàn)軸向和軸向定位，剛輪23通過8顆螺釘13固定在第一殼體14、第二殼體5上，且為保證剛輪23、第一殼體14、第二殼體5轉(zhuǎn)配準(zhǔn)確定位，采用三顆銷子24實現(xiàn)。
[0048]柔輪12通過墊圈26和6顆螺釘11與輸出軸I相連接。
[0049]優(yōu)選地，如圖2所示，檢測部(121、122、123、124)的表面經(jīng)拋光處理，用以提高表
面質(zhì)量，提聞力矩檢測精度。
[0050]如圖3所示，四個應(yīng)變片(1212、1222、1232、1242)分別設(shè)置在對應(yīng)檢測部(121、122、123、124)的中部，上述設(shè)置方式可以為粘貼，且檢測部(121、122、123、124)位于應(yīng)變片(1212、1222、1232、1242)的兩側(cè)設(shè)置有通孔(1211、1213、1221、1223、1231、1233、1241、1243)，以通過應(yīng)力集中效應(yīng)提高力矩檢測的靈敏性。
[0051]如圖3、圖9所示，四個應(yīng)變片(1212、1222、1232、1242)構(gòu)成全橋結(jié)構(gòu)，應(yīng)變片1212由Rl表示，應(yīng)變片1222由R2表示，應(yīng)變片1232由R3表示，應(yīng)變片1242由R4表示，Vin表示電源，Vout表示電橋輸出。
[0052]如圖1所示，動導(dǎo)電環(huán)10通過過盈連接固定在輸出軸I上，并與柔輪12、輸出軸I一同旋轉(zhuǎn)；靜導(dǎo)電環(huán)9通過卡圈27固定在第二殼體5上。
[0053]如圖4、圖5所示，動導(dǎo)電環(huán)10均勻設(shè)置四個孔(101、102、103、104)，應(yīng)變片電橋的四個引線分別經(jīng)四個孔(101、102、103、104)與四個動觸點(105、106、107、108)——對應(yīng)
電連接，連接方式采用焊接。
[0054]如圖7、圖8所示,動觸點105與靜觸點92相互接觸實現(xiàn)電連接；動觸點106與靜觸點93相互接觸實現(xiàn)電連接；動觸點107與靜觸點94相互接觸實現(xiàn)電連接；動觸點108與靜觸點95相互接觸實現(xiàn)電連接；電路板96嵌設(shè)在靜導(dǎo)電環(huán)9上，具體設(shè)置于靜導(dǎo)電環(huán)9的背面(非觸點面)。
[0055]如圖6、圖7和圖8所示，四個動觸點(105、106、107、108)與四個靜觸點(92、93、94、95)接觸將應(yīng)變片電橋與電路板96連接，電路板96實現(xiàn)對應(yīng)變片電橋輸出提供Vin供電電壓，應(yīng)變片電橋輸出信號Vout經(jīng)過放大、濾波之后，由電纜91輸出，電路板96的電源也由電纜91提供，電纜91連接到電纜插座8上。
[0056]本實施例諧波減速器運動機(jī)理為:輸出軸18在第一軸承組件支撐下在第一殼體14內(nèi)帶動波發(fā)生器25 —同轉(zhuǎn)動，柔輪12在波發(fā)生器25擠壓及與其嚙合的剛輪23作用下減速轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動與其相連的輸出軸I在第二軸承組件支撐下在第二殼體5內(nèi)轉(zhuǎn)動，同時在轉(zhuǎn)動過程中，四個應(yīng)變片(1212、1222、1232、1242)感知力矩變化，并由四個動觸點(105、106、107、108)與四個靜觸點(92、93、94、95)與電路板96電連接，對信號進(jìn)行處理。
[0057]上述諧波減速器的柔輪底部設(shè)置四個檢測部，在每個檢測部上面設(shè)置應(yīng)變片，應(yīng)變片通過動、靜導(dǎo)電環(huán)連接到電路板，電路板提供電源并進(jìn)行信號處理之后將力矩信號輸出，同時本實施例的諧波減速器相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，未采用額外設(shè)備，僅在柔輪的底部設(shè)置應(yīng)變片并采用動、靜觸點相連接，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。
[0058]以上本發(fā)明的【具體實施方式】，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所作出的各種其他相應(yīng)的改變與變形，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有力矩感知功能的諧波減速器，其特征在于，包括:輸入軸、波發(fā)生器、輸出軸、柔輪、剛輪、第一端蓋、第二端蓋、第一殼體、第二殼體、第一軸承組件、第二軸承組件、動導(dǎo)電環(huán)、靜導(dǎo)電環(huán)、電路板； 所述第一殼體與第二殼體相連接形成一空腔，所述第一端蓋、第二端蓋設(shè)置在所述空腔的兩端用以形成一密閉腔體，所述輸入軸、波發(fā)生器、輸出軸、柔輪、剛輪、第一軸承組件、第二軸承組件、動導(dǎo)電環(huán)、靜導(dǎo)電環(huán)設(shè)置在所述密閉腔體內(nèi)； 所述輸入軸經(jīng)由所述第一軸承組件支撐設(shè)置在所述第一殼體內(nèi)，所述輸出軸經(jīng)由第二軸承組件支撐設(shè)置在所述第二殼體內(nèi)，所述剛輪固定在所述第一殼體和第二殼體上； 所述輸入軸上套設(shè)有所述波發(fā)生器，所述波發(fā)生器的外壁與所述柔輪的內(nèi)壁相抵接，所述柔輪的外壁與所述剛輪的內(nèi)壁相嚙合、所述柔輪的底部套設(shè)在所述輸出軸上； 所述柔輪的底部均勻設(shè)置有四個檢測部，所述四個檢測部上設(shè)置四個應(yīng)變片，所述四個檢測部與所述四個應(yīng)變片為一一對應(yīng)關(guān)系，所述四個應(yīng)變片構(gòu)成應(yīng)變片電橋，所述應(yīng)變電橋為全橋結(jié)構(gòu)； 所述動導(dǎo)電環(huán)固定在所述輸出軸上，所述靜導(dǎo)電環(huán)固定在所述第一殼體上，所述動導(dǎo)電環(huán)、靜導(dǎo)電環(huán)分別設(shè)置有四個動觸點、四個靜觸點，所述四個動觸點在所述輸出軸的帶動下與所述四個靜觸點電接觸，所述應(yīng)變片電橋的四個引線分別與所述四個動觸點電連接；所述四個靜觸點與所述電路板電連接，所述電路板用于提供電源以及對全橋信號采集處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有力矩感知功能的諧波減速器，其特征在于，所述檢測部的表面經(jīng)拋光處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有力矩感知功能的諧波減速器，其特征在于，所述應(yīng)變片設(shè)置在所述檢測部的中部，且所述檢測部位于應(yīng)變片的兩側(cè)設(shè)置有通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有力矩感知功能的諧波減速器，其特征在于，所述動導(dǎo)電環(huán)均勻設(shè)置四個孔，所述全橋結(jié)構(gòu)由四根導(dǎo)線分別經(jīng)所述孔與四個動觸點電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有力矩感知功能的諧波減速器，其特征在于，所述電路板嵌設(shè)在所述靜導(dǎo)電環(huán)上。
【文檔編號】G01L5/00GK103486225SQ201310441823
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】李生廣, 熊璟, 李志成, 謝耀欽, 劉勇, 孟書先, 陳鳴閩, 王麗艷, 陳墾 申請人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院