一种蜗轮蜗杆式机器人关节

技术领域

本发明属于机器人关节技术领域，特别是指一种蜗轮蜗杆式机器人关节。

背景技术

机器人关节作为工业机器人的重要部件，在很大程度上影响机器人的性能。一台完整的机器人，根据自由度设计的需要，设计有多个机器人关节。机器人关节处一般采用驱动电机驱动，现有机器人关节结构简单，单纯的靠驱动电机带动关节转动运载力小，机械臂不能承受大载力，为此，我们提出一种蜗轮蜗杆式机器人关节。

发明内容

为解决以上现有技术的不足，本发明提出了一种蜗轮蜗杆式机器人关节。

本发明的技术方案是这样实现的：

设计一种蜗轮蜗杆式机器人关节，包括支撑箱体，支撑箱体内设有第一安装轴和第二安装轴，第一安装轴和第二安装轴垂直设置，第一安装轴位于第二安装轴下方，且第一安装轴和第二安装轴的两端均贯穿且通过轴承安装在支撑箱体上；

第二安装轴的两端连接有驱动机构，第一安装轴的中部安装有涡轮，第二安装轴的中部安装有蜗杆，蜗杆和涡轮相互啮合；

在第一安装轴的两端均连接有连接轴，连接轴和第一安装轴之间阶梯设置，在每个连接轴上均设有连接盘，连接盘上均连接有支撑板，两块支撑板的另一端之间通过第一安装座相连。

优选地，连接盘的中心处开设有安装孔，安装孔的内壁上开设有多道键槽；连接轴的表面设有多道连接键，连接键置于连接键内，安装孔套在连接轴上，连接轴的末端设有紧固螺母。

优选地，支撑箱体的底部中心位置安装有第二安装座。

优选地，驱动机构包括外壳，外壳的开口边缘连接有连接裙边，外壳的外侧安装有驱动电机，驱动电机的转轴贯穿至外壳内，且转轴和外壳之间通过轴承相连，在转轴的末端安装有第三传动齿轮；

在转轴的下方平行设置有第三安装轴，位于外壳内的第三安装轴末端通过轴承安装在轴承座中，轴承座的底部固定连接在外壳内底部上，第三安装轴的另一端通过轴承安装在外壳上；

在第三安装轴上安装有第一传动齿轮、第二传动齿轮，第一传动齿轮的尺寸小于第二传动齿轮尺寸，第三传动齿轮小于第二传动齿轮尺寸，且第三传动齿轮和第二传动齿轮啮合；第二安装轴的两端均安装有第四传动齿轮；

当外壳盖在支撑箱体的两侧时，连接裙边和支撑箱体侧面之间通过螺栓紧固，此时第一传动齿轮和第四传动齿轮啮合，第四传动齿轮尺寸大于第一传动齿轮尺寸。

优选地，在第二安装轴大的上方设有锁止装置，锁止装置包括位于蜗杆上方的矩形板，矩形板的两侧两端均连接有第一连接座，第一连接座的末端底部均连接在第二连接座上，第二连接座的底部均垂直安装有导向支撑杆，导向支撑杆均贯穿设置在导向座，导向支撑杆的底部伸至导向座下方，并且导向座的一端固定连接在支撑箱体内的侧壁上；

在导向座和第二连接座之间的导向支撑杆上套设有第二支撑弹簧，第二支撑弹簧的顶部和第二连接座相连，第二支撑弹簧底部和导向座相连；

蜗杆两端的第二安装轴上同轴连接有锁紧齿轮，在矩形板的底部两端安装有弧形卡座，弧形卡座内设有卡齿，当矩形板下落后，弧形卡座卡在锁紧齿轮上；

在矩形板的顶部两端均垂直安装有导向轴，导向轴上均套设有第一支撑弹簧；还包括盖在支撑箱体顶部的盖板，在盖板顶部两端安装有支撑管，支撑管顶部密封，且导向轴的顶部伸进支撑管中，且第一支撑弹簧顶部和盖板底部相抵；

在矩形板的顶部安装有衔铁，在盖板的顶部开设有安装腔，安装腔内安装有电磁锁，通过电磁锁吸力可以带动矩形板上升，使得弧形卡座和锁紧齿轮分离，电磁锁断电后，矩形板在第一支撑弹簧和第二支撑弹簧的作用下，使得弧形卡座和锁紧齿轮啮合。

优选地，矩形板的两端侧面上对称安装有两个滑块，滑块均置于滑槽中，滑槽安装在支撑箱体的内壁上。

优选地，盖板为绝缘板。

与现有技术相比，本发明在使用时，驱动机构采用两组小齿轮带动大齿轮的方式，使得驱动电机输出传动比得到改变，可以用很小的扭矩带动更大的负载，而且蜗轮蜗杆可以通过锁止机构进行制动，操作简单，使用方便。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的右侧立体结构示意图。

图2为本发明的左侧立体结构示意图。

图3为本发明的侧视图。

图4为本发明内部结构示意图。

图中：1、支撑箱体；2、第一安装轴；3、连接键；4、连接轴；5、轴承座；6、锁紧齿轮；7、蜗杆；8、矩形板；9、连接裙边；10、第三安装轴；11、第一传动齿轮；12、第二传动齿轮；13、第三传动齿轮；14、驱动电机；15、外壳；16、安装腔；17、盖板；18、支撑管；19、滑块；20、电磁锁；21、支撑板；22、第一安装座；23、第一支撑弹簧；24、第一连接座；25、导向轴；26、键槽；27、安装孔；28、连接盘；29、第二安装轴；30、涡轮；31、第二安装座；32、衔铁；33、弧形卡座；34、第四传动齿轮；35、导向座；36、第二支撑弹簧；37、第二连接座；38、导向支撑杆；39、滑槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种蜗轮蜗杆式机器人关节，包括支撑箱体1，支撑箱体1内设有第一安装轴2和第二安装轴29，第一安装轴2和第二安装轴29垂直设置，第一安装轴2位于第二安装轴29下方，且第一安装轴2和第二安装轴29的两端均贯穿且通过轴承安装在支撑箱体1上；

第二安装轴29的两端连接有驱动机构，第一安装轴2的中部安装有涡轮30，第二安装轴29的中部安装有蜗杆7，蜗杆7和涡轮30相互啮合，本发明中的蜗杆7和涡轮30不会发生互锁；

在第一安装轴2的两端均连接有连接轴4，连接轴4和第一安装轴2之间阶梯设置，在每个连接轴4上均设有连接盘28，连接盘28上均连接有支撑板21，两块支撑板21的另一端之间通过第一安装座22相连。

如图1所示，连接盘28的中心处开设有安装孔27，安装孔27的内壁上开设有多道键槽26；连接轴4的表面设有多道连接键3，连接键3置于连接键3内，安装孔27套在连接轴4上，连接轴4的末端设有紧固螺母。当驱动结构带动第二安装轴29转动时，使得蜗杆7带动涡轮30转动，从而让外侧的支撑板21进行转动，让机器人的关节得到转动。

如图1所示，支撑箱体1的底部中心位置安装有第二安装座31，方便将该关节进行安装。

如图1和图3所示，驱动机构包括外壳15，外壳15的开口边缘连接有连接裙边9，外壳15的外侧安装有驱动电机14，驱动电机14的转轴贯穿至外壳15内，且转轴和外壳15之间通过轴承相连，在转轴的末端安装有第三传动齿轮13；

在转轴的下方平行设置有第三安装轴10，位于外壳15内的第三安装轴10末端通过轴承安装在轴承座5中，轴承座5的底部固定连接在外壳15内底部上，第三安装轴10的另一端通过轴承安装在外壳15上；

在第三安装轴10上安装有第一传动齿轮11、第二传动齿轮12，第一传动齿轮11的尺寸小于第二传动齿轮12尺寸，第三传动齿轮13小于第二传动齿轮12尺寸，且第三传动齿轮13和第二传动齿轮12啮合，第二安装轴29的两端均安装有第四传动齿轮34；在本发明中，存在两组小齿轮粘合大齿轮的机构，使得驱动电机14可以用很小的扭矩就可以打动关节转动，所以驱动电机运载力大，使得关节承载力大；

如图2所示，当外壳15盖在支撑箱体1的两侧时，连接裙边9和支撑箱体1侧面之间通过螺栓紧固，此时第一传动齿轮11和第四传动齿轮34啮合，第四传动齿轮34尺寸大于第一传动齿轮11尺寸。

其中，如图4所示，在第二安装轴29大的上方设有锁止装置，锁止装置包括位于蜗杆7上方的矩形板8，矩形板8的两侧两端均连接有第一连接座24，第一连接座24的末端底部均连接在第二连接座37上，第二连接座37的底部均垂直安装有导向支撑杆38，导向支撑杆38均贯穿设置在导向座35，导向支撑杆38的底部伸至导向座35下方，并且导向座35的一端固定连接在支撑箱体1内的侧壁上，导向支撑杆38在导向座35中上下运动，使得矩形板8上下运动更加稳定；

在导向座35和第二连接座37之间的导向支撑杆38上套设有第二支撑弹簧36，第二支撑弹簧36的顶部和第二连接座37相连，第二支撑弹簧36底部和导向座35相连；

蜗杆7两端的第二安装轴29上同轴连接有锁紧齿轮6，在矩形板8的底部两端安装有弧形卡座33，弧形卡座33内设有卡齿，当矩形板8下落后，弧形卡座33卡在锁紧齿轮6上，在电磁锁20关闭状态下，第二支撑弹簧36拉动弧形卡座33卡在锁紧齿轮6上；

在矩形板8的顶部两端均垂直安装有导向轴25，导向轴25上均套设有第一支撑弹簧23；本发明还包括盖在支撑箱体1顶部的盖板17，盖板17为绝缘板，绝缘板优选铝板，能有效避免导磁，在盖板17顶部两端安装有支撑管18，支撑管18顶部密封，且导向轴25的顶部伸进支撑管18中，且第一支撑弹簧23顶部和盖板17底部相抵，需要强调的是，导向轴25的表面开设有至少一道竖直的条形槽(图中未标号)，条形槽用于排出空气；

在矩形板8的顶部安装有衔铁32，在盖板17的顶部开设有安装腔16，安装腔16内安装有电磁锁20，通过电磁锁20吸力可以带动矩形板8上升，使得弧形卡座33和锁紧齿轮6分离，电磁锁20断电后，矩形板8在第一支撑弹簧23和第二支撑弹簧36的作用下，使得弧形卡座33和锁紧齿轮6啮合。

如图4所示，矩形板8的两端侧面上对称安装有两个滑块19，滑块19均置于滑槽39中，滑槽39安装在支撑箱体1的内壁上，矩形板8的两端通过滑块和滑槽的配合，使得矩形板上下运动更加稳定。当驱动电机14运动之前，首先控制电磁锁20启动吸取衔铁，将弧形卡板和锁紧齿轮之间分离，当驱动电机14停止后，控制电磁锁20反推，让弧形卡板和锁紧齿轮啮合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。