[发明专利]一种双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置

摘要

本发明公开了一种双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置，特征是前级机械臂和后级机械臂通过转轴和轴承连接并保持相对转动，钢丝轮盘固定在前级机械臂上、下凸台之间，钢丝轮盘转轴一端的凸缘中部型腔内的角度传感输出器轴与转轴同轴并同步转动，两根驱动钢丝绳分别通过球头卡在凹槽通孔并缠绕在钢丝轮盘轮缘U形凹槽内，采取钢丝绳预紧装置通过调整螺钉调节驱动钢丝绳的预紧力。采用本发明关节装置，能够实时获取关节位移，实现关节的精确控制，并且钢丝绳与钢丝轮盘间不会相对滑转，钢丝绳与钢丝绳预紧装置间实现滚动接触，摩擦损耗小，钢丝绳传递效率高，适用于多级机械臂串接扩展。

主权项

一种双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置，其特征在于：钢丝轮盘（11）的盘面开有沿圆周均布的盘面通孔（12），钢丝轮盘（11）的轮缘内开有并列的两道截面为U形凹槽用来分别缠绕左旋钢丝绳（7）和右旋钢丝绳（8），每个U形凹槽底部均开有与盘面通孔（12）相通的凹槽通孔；左旋钢丝绳（7）和右旋钢丝绳（8）的一端均压制有钢丝绳球头，球头直径大于凹槽通孔的直径而小于盘面通孔（12）的直径，左旋钢丝绳（7）和右旋钢丝绳（8）分别经由盘面通孔（12）穿过凹槽通孔，钢丝绳球头卡在盘面通孔（12）与凹槽通孔交接处，关节运动过程中钢丝绳预紧后与钢丝轮盘（11）保持相对固定；钢丝轮盘（11）的转轴两端各有一个凸缘，分别与前级机械臂（1）的上、下凸台固定连接，凸缘的外侧面位于钢丝轮盘（11）的转轴轴心处开有型腔，角度传感器（4）的非输出轴一端固定在型腔的底部，角度传感器（4）的输出轴端部开有矩形凹槽，角度传感器（4）的输出轴与钢丝轮盘（11）的转轴保持同轴关系；前级机械臂（1）和后级机械臂（5）均采用中空筒状的机械臂，每级机械臂的端部平行于机械臂长度方向对称设有相互平行的上、下两个凸台，后级机械臂（5）的上、下凸台的内侧面间距大于前级机械臂（1）的上、下凸台的外侧面间距，前级机械臂（1）的上、下凸台的外侧面位于后级机械臂（5）的上、下凸台的内侧面之间，前级机械臂（1）的上、下凸台外侧面有同轴心的轴承座孔，分别与第一轴承（2）和第二轴承（10）的外圈配合，轴承座孔底部开有与轴承座孔同轴心的轴承通孔，轴承通孔直径大于第一轴承（2）或第二轴承（10）的内圈直径，后级机械臂（5）的上、下凸台有同轴心的通孔，分别与第一转轴（3）和第二转轴（9）配合；第一转轴（3）和第二转轴（9）均为二阶梯整体轴，由小径轴、大径轴和大径轴一端的转轴凸缘三部分组成，第一转轴（3）的大径轴与后级机械臂（5）的上凸台的通孔配合，小径轴的端部沿轴线有一矩形凸台，嵌于角度传感器（4）的输出轴端部的矩形凹槽内，第一转轴（3）与角度传感器（4）的输出轴同步转动，小径轴与第一轴承（2）的内圈配合，大径轴与小径轴的阶梯面止于第一轴承（2）内圈的端面，第一转轴（3）的凸缘与后级机械臂（5）的上凸台的外侧面固定连接，第一转轴（3）通过钢丝轮盘（11）的转轴凸缘与后级机械臂（5）的上凸台固定连接，使得前级机械臂（1）的上凸台与后级机械臂（5）的上凸台通过第一转轴（3）和第一轴承（2）连接并保持可以相对自由转动；前级机械臂（1）的下凸台与后级机械臂（5）的下凸台通过第二转轴（9）、第二轴承（10）采取与此相同的配合连接方式；从后级机械臂（5）的上凸台沿钢丝轮盘（11）的转轴轴线方向看，左旋钢丝绳（7）依逆时针方向缠绕在其中一道U形凹槽内，绕钢丝轮盘（11）的轮缘后经由左侧钢丝绳预紧装置连接至钢丝绳驱动器；右旋钢丝绳（8）依顺时针方向缠绕在另一道U形凹槽内，绕钢丝轮盘（11）的轮缘后经由右侧钢丝绳预紧装置连接至钢丝绳驱动器。