本發(fā)明涉及一種減速關節(jié)結構，具體是指一種用于空間操控機械臂的減速關節(jié)傳動結構。

背景技術：

目前，工業(yè)上所用的機械臂大多通過減速機構進行傳動，而減速機構本身也會含有較強的非線性因素。以行星齒輪減速器為例，齒輪系統(tǒng)在生產(chǎn)加工的過程中，必須保留一定的齒側間隙，以保障在正常工作時具有良好的油膜填充空間并防止傳動過程中發(fā)生輪齒干涉。而齒側間隙則會對行星齒輪減速器的動力學響應產(chǎn)生影響，從而影響到整個系統(tǒng)的工作性能。

隨著空間科學技術的發(fā)展，空間操控機械臂的形式也日漸多樣，功能也日益增多。實現(xiàn)空間運動的緩慢穩(wěn)定，通常采用一定減速比的減速關節(jié)結構作為傳動。在軌服務空間機械臂需要在大范圍操控空間內(nèi)實現(xiàn)抓取、捕獲、加注燃料、在軌裝配等空間操控作業(yè)，各機械臂之間由電機驅動實現(xiàn)旋轉或步進運動，而通常為了得到關節(jié)高分辨率運動，關節(jié)需要采用一定減速比的傳動系統(tǒng)作為系統(tǒng)力矩傳遞裝置。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種機械臂減速關節(jié)結構，可實現(xiàn)多級減速比的高精度力矩輸出，結構簡單緊湊，減速比大、傳動精度高；體積小，重量輕，安裝方便，通用化強，可靠性高，特別適合應用在有輕量化需要的空間操控環(huán)境中。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種機械臂減速關節(jié)結構，包含：輸入軸，與電機連接，由電機帶動旋轉；多個分度凸輪，分別設置在所述的輸入軸上，隨輸入軸一同旋轉；輸出軸，間隔一段距離設置在所述的輸入軸的下方，可自由旋轉，并與機械臂連接；從動盤，設置在所述的輸出軸上，隨輸出軸一同旋轉；多個滾筒，分別設置在所述的從動盤上，且可自由滾動，并與所述的分度凸輪相接觸實現(xiàn)純滾動運動，實現(xiàn)輸入軸與輸出軸之間的力矩傳遞及速度遞減傳遞，并將減速后的力矩由輸出軸傳遞至機械臂。

所述的輸入軸的兩側設置有第一滾動軸承，實現(xiàn)輸入軸的自由旋轉。

所述的輸入軸上設置有多個輸入軸鍵槽，各個分度凸輪通過該輸入軸鍵槽固定設置在輸入軸上，并隨輸入軸一同旋轉。

所述的輸出軸的兩側設置有第二滾動軸承，實現(xiàn)輸出軸的自由旋轉。

所述的輸出軸上設置有輸出軸鍵槽，從動盤通過該輸出軸鍵槽固定設置在輸出軸上，并隨輸出軸一同旋轉。

所述的從動盤的兩側分別為圓柱形支撐圓盤，每個支撐圓盤上設置有多個凹槽。

所述的從動盤兩側的凹槽內(nèi)不對稱的穿設有螺栓，所述的滾筒對應套設在各個螺栓上，固定設置在從動盤上且可自由滾動。

所述的分度凸輪的數(shù)目、各分度凸輪之間的分度角度、以及滾筒的數(shù)目根據(jù)機械臂減速關節(jié)結構的減速比決定。

所述的分度凸輪設置在輸入軸上的位置、滾筒設置在從動盤上的位置、滾筒的直徑大小根據(jù)機械臂減速關節(jié)結構的減速比、以及輸入軸與輸出軸之間的距離決定。

本發(fā)明所述的機械臂減速關節(jié)結構，還包含多個支撐架，用于安裝定位并支撐整個機械臂減速關節(jié)結構。

本發(fā)明所提供的機械臂減速關節(jié)結構，可實現(xiàn)多級減速比的高精度力矩輸出，結構簡單緊湊，減速比大、傳動精度高；體積小，重量輕，安裝方便，通用化強，可靠性高，特別適合應用在有輕量化需要的空間操控環(huán)境中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中的機械臂減速關節(jié)結構的示意圖。

具體實施方式

以下結合圖1，詳細說明本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。

如圖1所示，為本發(fā)明提供的機械臂減速關節(jié)結構，包含：輸入軸2，與電機連接，由電機帶動旋轉；多個分度凸輪1，分別設置在所述的輸入軸2上，隨輸入軸2一同旋轉；輸出軸6，間隔一段距離設置在所述的輸入軸2的下方，可自由旋轉，并與機械臂連接，作為該機械臂能量輸入的來源；從動盤5，設置在所述的輸出軸6上，隨輸出軸6一同旋轉；多個滾筒9，分別設置在所述的從動盤5上，且可自由滾動，并與所述的分度凸輪1相接觸實現(xiàn)純滾動運動，實現(xiàn)輸入軸2與輸出軸6之間的力矩傳遞及速度遞減傳遞，并將減速后的力矩由輸出軸6傳遞至機械臂。

所述的輸入軸2的兩側設置有第一滾動軸承3，實現(xiàn)輸入軸2的自由旋轉。

所述的輸入軸2上設置有多個輸入軸鍵槽12，各個分度凸輪1通過該輸入軸鍵槽12固定設置在輸入軸2上，并隨輸入軸2一同旋轉。

所述的輸出軸6的兩側設置有第二滾動軸承7，實現(xiàn)輸出軸6的自由旋轉。

所述的輸出軸6上設置有輸出軸鍵槽10，從動盤5通過該輸出軸鍵槽10固定設置在輸出軸6上，并隨輸出軸6一同旋轉。

所述的從動盤5的兩側分別為圓柱形支撐圓盤，每個支撐圓盤上設置有多個凹槽。

所述的從動盤5兩側的凹槽內(nèi)不對稱的穿設有螺栓11，所述的滾筒9對應套設在各個螺栓11上，固定設置在從動盤5上且可自由滾動。

所述的滾筒9與分度凸輪1接觸運動，兩者之間實現(xiàn)線接觸的高副旋轉運動，由于滾筒9可自動滾動，可減小相對傳統(tǒng)齒輪傳動系統(tǒng)因摩擦因素等造成減速比不精確、不連續(xù)的現(xiàn)象，實現(xiàn)一定減速比的多級減速。

所述的分度凸輪1的具體設置數(shù)目、各分度凸輪1之間的分度角度、以及滾筒9的具體設置數(shù)目可根據(jù)機械臂減速關節(jié)結構所需達到的減速比決定。

所述的分度凸輪1設置在輸入軸2上的具體位置、滾筒9設置在從動盤5上的具體位置、滾筒的直徑大小可根據(jù)機械臂減速關節(jié)結構所需達到的減速比、以及輸入軸2與輸出軸6之間的距離決定。

本發(fā)明所述的機械臂減速關節(jié)結構，還包含多個支撐架4、8，用于安裝定位并支撐整個機械臂減速關節(jié)結構。

本發(fā)明所提供的機械臂減速關節(jié)結構，用于驅動機械臂運動，主要采用分度凸輪和滾筒作為傳動系統(tǒng)進行關節(jié)減速。由于電機連接著設置有分度凸輪1的輸入軸2，可實現(xiàn)多級減速，電機旋轉時，輸入軸2帶動分度凸輪1與從動盤5上的滾筒9接觸滾動，從動盤5上的各個滾筒9的具體設置位置由輸入軸2與輸出軸6之間的間隔距離以及減速比等關系來確定，進而分度凸輪1通過與從動盤5上的滾筒9之間的嚙合實現(xiàn)減速傳動。

本發(fā)明所提供的機械臂減速關節(jié)結構，采用分度凸輪與滾筒實現(xiàn)的減速關節(jié)結構，與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和有益效果：

1、因凸輪與自由滾動的滾筒之間是純滾動運動，兩者屬于無摩擦的接觸嚙合，可以實現(xiàn)高精度的減速比力矩傳輸；相比傳統(tǒng)的齒輪傳動減速系統(tǒng)，可以實現(xiàn)大的減速比和高精度的力矩傳輸；

2、由于凸輪相當于一個齒輪齒，所以可作為任意減速比的傳動系統(tǒng)；相比傳統(tǒng)的齒輪傳動減速系統(tǒng)，重量較輕、更適合于應用在空間操控環(huán)境，滿足航天領域輕質化、小型化的研制載荷要求。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發(fā)明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。