一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫真空環(huán)境下使用的機械臂驅(qū)動關(guān)節(jié)，包括密封蓋、主平臺、薄壁軸承、旋轉(zhuǎn)蓋、關(guān)節(jié)連接公頭、關(guān)節(jié)連接母頭以及關(guān)節(jié)內(nèi)部的驅(qū)動機構(gòu)、密封機構(gòu)。關(guān)節(jié)連接公頭與主平臺通過螺栓固定，密封蓋與主平臺通過螺栓固定，薄壁軸承固定在主平臺上，旋轉(zhuǎn)蓋與薄壁軸承外圈緊配合并與關(guān)節(jié)連接件母頭固定。電機、蝸桿減速器、蝸桿減速器固定板、諧波減速器固定板、諧波減速器連接件、諧波減速器組成關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)，固定在主平臺上。曲軸組件和波紋管組件組成密封機構(gòu)，密封機構(gòu)的曲軸與驅(qū)動機構(gòu)的諧波減速器輸出部分相連，波紋管組件的法蘭固定在主平臺上。法蘭軸偏心安裝在旋轉(zhuǎn)蓋上，曲軸運動帶動法蘭軸做偏心運動，最終帶動旋轉(zhuǎn)蓋轉(zhuǎn)動。
【專利說明】
一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及特殊環(huán)境下的機械臂領(lǐng)域，具體是一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂
-V- -K-
夫Tl O
【背景技術(shù)】
[0002]為了應(yīng)對未來全球所面臨的能源危機問題，磁約束可控核聚變研究在世界范圍內(nèi)近年來一直是一個熱點，其中認(rèn)可度較高的一種裝置稱為托卡馬克。托卡馬克裝置包含一個用于聚變反應(yīng)發(fā)生的環(huán)狀真空室，裝置運行期間，真空室第一壁部件由于處在高溫高真空的復(fù)雜環(huán)境會有不同程度的損壞。以EAST上的經(jīng)驗為例，即使是少量的更換維護，從打開真空室到最終恢復(fù)到原實驗所要求的真空室狀態(tài)，一般至少要花費10天時間。若以一天20萬元運行費用計算，則停機維護的代價即為200萬元及10天時間。為了提高裝置運行效率，降低維護成本，先進的托卡馬克要求在不破壞高真空環(huán)境(10_6Pa)及150°C左右的環(huán)境溫度的條件下，能夠在等離子體放電間隙對第一壁進行近距離觀測以及對損傷部件進行快速維護。前端執(zhí)行機構(gòu)是給EAST多關(guān)節(jié)機械臂提供多功能作業(yè)的部件，針對于托卡馬克真空室的高溫高真空并且?guī)缀慰臻g有限等環(huán)境特點，用于實時檢測和維護的多功能前段執(zhí)行器需要滿足重量輕，靈活性好，可快速更換，前端可達目標(biāo)范圍足夠等要求。如此多的苛刻要求，給多功能執(zhí)行器的設(shè)計提出了一個難題。目前國際上類似解決方案中有法國ToreSupra的多關(guān)節(jié)內(nèi)窺機械臂(AIA)，能夠在不破壞真空的條件下實現(xiàn)對真空室內(nèi)部部件單一的內(nèi)窺功能，在真空室內(nèi)部小部件的快速維護方面仍有待研究。而在現(xiàn)有的國內(nèi)機器人研究領(lǐng)域中，同樣難以找出一種可以用于目標(biāo)環(huán)境的多功能前端執(zhí)行器設(shè)計方案，此發(fā)明模塊化能實現(xiàn)執(zhí)行器的兩個自由度的運動，大大簡化了多功能前端執(zhí)行器的設(shè)計。
[0003]目前國內(nèi)外在機械臂驅(qū)動關(guān)節(jié)領(lǐng)域有很多成熟的設(shè)計，其中大量應(yīng)用在工業(yè)機器人領(lǐng)域，工業(yè)機器人驅(qū)動關(guān)節(jié)一般具有高速、大扭矩、高強度和高精度等特點。而應(yīng)用在水下的機械臂關(guān)節(jié)一般在輸出軸部分采用密封圈密封或?qū)φ麄€關(guān)節(jié)或機械臂進行整體密封，應(yīng)用在硅片傳輸線上的SCARA機器人多采用磁流體對輸出軸部分進行真空密封。但考慮到托卡馬克真空室維護機械臂的運行環(huán)境，即150°C環(huán)境溫度，10-6pa真空度，同時機械臂本身不能對真空環(huán)境造成污染，并且要求外形小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，現(xiàn)有的無論是工業(yè)機器人領(lǐng)域還是復(fù)雜環(huán)境下的機器人領(lǐng)域都很難找到合適的方案。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，采用曲軸和波紋管結(jié)合的方式將復(fù)雜的動密封結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成簡單的靜密封結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)緊湊，模塊化程度高，可自由組合成多自由度機械臂。本發(fā)明也可應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，尤其可用在高真空、水下或多粉塵環(huán)境復(fù)雜環(huán)境下。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:包括主平臺，主平臺內(nèi)有左右貫通主平臺的通腔，主平臺左端套裝有關(guān)節(jié)連接公頭，關(guān)節(jié)連接公頭通過螺栓連接有罩蓋在主平臺左端外的密封蓋，主平臺右端轉(zhuǎn)動套裝有關(guān)節(jié)連接母頭，關(guān)節(jié)連接母頭通過螺栓連接有罩蓋在主平臺右端外的旋轉(zhuǎn)蓋，且旋轉(zhuǎn)蓋與主平臺右端之間還相對轉(zhuǎn)動安裝有薄壁軸承;所述主平臺通腔中位于左端腔口處設(shè)置有諧波減速器固定板，諧波減速器固定板朝向主平臺通腔內(nèi)的一面安裝有諧波減速器，諧波減速器固定板朝向密封蓋的一面緊貼安裝有蝸桿減速器固定板，蝸桿減速器固定板上安裝有蝸桿減速器，所述密封蓋中嵌入安裝有電機，所述電機輸出軸與蝸桿減速器輸入端傳動連接，蝸桿減速器輸出端通過減速器連接件與諧波減速器輸入端連接;所述旋轉(zhuǎn)蓋內(nèi)設(shè)有曲軸以及套在曲軸外的波紋管，所述曲軸、波紋管分別沿左右方向延伸，波紋管左端通過大法蘭與主平臺右端固定連接，波紋管右端設(shè)有小法蘭，小法蘭中心向波紋管內(nèi)垂直成型圓柱體，圓柱體左端中心連接有圓柱頭，且小法蘭中心向圓柱體內(nèi)同軸設(shè)有內(nèi)孔，內(nèi)孔中從外向內(nèi)依次同軸安裝有銅套一、銅套二、滾針軸承二，由波紋管、銅套一、銅套二、滾針軸承二構(gòu)成波紋管組件，所述曲軸右端向曲軸內(nèi)成型有大圓柱孔，大圓柱孔左端中心同軸連通有小圓柱孔，大圓柱孔內(nèi)通過滾針軸承保持架同軸安裝有滾針軸承一，由曲軸、滾針軸承一構(gòu)成曲軸組件，所述波紋管組件中右端小法蘭上的圓柱體轉(zhuǎn)動安裝在曲軸大圓柱孔內(nèi)的滾針軸承一中，且圓柱體左端的圓柱頭伸入小圓柱孔內(nèi)，位于小圓柱孔內(nèi)還設(shè)置有安裝在圓柱頭上的推力球軸承一，所述旋轉(zhuǎn)蓋內(nèi)右端偏心安裝有法蘭軸，法蘭軸左端中心同軸連接有凸頭，且法蘭軸軸身轉(zhuǎn)動安裝在波紋管組件中滾針軸承二中，滾針軸承二內(nèi)還設(shè)有安裝在法蘭軸凸頭上的推力球軸承二 ；
還包括霍爾位置傳感器、信號采集電路板、耐高溫密封插頭、貼片式溫度傳感器，所述信號采集電路板設(shè)置在密封蓋內(nèi)，霍爾位置傳感器安裝在波紋管左端大法蘭及曲軸上，貝占片式溫度傳感器貼設(shè)在電機表面，耐高溫密封插頭固定在密封蓋上，所述霍爾位置傳感器、貼片式溫度傳感器分別接入信號采集電路板，所述信號采集電路板的數(shù)據(jù)輸出線以及電機的控制線分別與耐高溫密封插頭連接。
[0006]所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述波紋管左端大法蘭與主平臺右端之間設(shè)有氟橡膠密封圈一。
[0007]所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述諧波減速器固定板與諧波減速器之間設(shè)有氟橡膠密封圈二。
[0008]所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述諧波減速器輸出法蘭與曲軸之間設(shè)有氟橡膠密封圈三。
[0009]所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述蝸桿減速器固定板與蝸桿減速器之間設(shè)有氟橡膠密封圈四。
[0010]所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述主平臺左端與密封蓋之間設(shè)有氟橡膠密封圈五。
[0011]所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述曲軸大圓柱孔孔口處安裝有壓固滾針軸承一的滾針軸承擋圈，且滾針軸承擋圈套在波紋管組件中圓柱體上。
[0012]所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:通過關(guān)節(jié)連接公頭和關(guān)節(jié)連接母頭實現(xiàn)前后機械臂關(guān)節(jié)相連接，組成多自由度機械臂。
[0013]所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述霍爾位置傳感器為分離式傳感器，由磁環(huán)及傳感器芯片組成，磁環(huán)固定在曲軸上，傳感器芯片固定在波紋管組件的大法蘭上。
[0014]所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述信號采集電路板負(fù)責(zé)采集關(guān)節(jié)的位置信息及運行過程中電機表面的溫度信息，通過總線將處理過的信息傳輸?shù)竭h程控制卡上。
[0015]所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述電機采用耐高溫直流電機，貼片式溫度傳感器采用鉑電阻溫度傳感器，用于檢測電機表面溫度，防止電機在高溫環(huán)境運行下燒毀。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:
1、本發(fā)明在機械臂關(guān)節(jié)上采用波紋管結(jié)合曲軸的密封方式，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。多處采用緊湊設(shè)計，外形尺寸小。
[0017]2、可用于托卡馬克真空室的維護。采用模塊化方式組合成不同自由度的機械臂，可以在不破壞高溫及真空環(huán)境的條件下對真空室內(nèi)部部件進行維護。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3是本發(fā)明的驅(qū)動結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4是圖本發(fā)明的曲軸組件示意圖，其中:
圖4a為外視圖，圖4b為剖視圖。
[0022]圖5是本發(fā)明的波紋管組件示意圖，其中:
圖5a為外視圖，圖5b為剖視圖。
[0023]圖6是本發(fā)明的實施示例圖。
【具體實施方式】
[0024]如圖1-圖5所示。一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，包括主平臺26，主平臺26內(nèi)有左右貫通主平臺26的通腔，主平臺26左端套裝有關(guān)節(jié)連接公頭8，關(guān)節(jié)連接公頭8通過螺栓連接有罩蓋在主平臺26左端外的密封蓋I，主平臺26右端轉(zhuǎn)動套裝有關(guān)節(jié)連接母頭9，關(guān)節(jié)連接母頭9通過螺栓連接有罩蓋在主平臺26右端外的旋轉(zhuǎn)蓋21，且旋轉(zhuǎn)蓋21與主平臺26右端之間還相對轉(zhuǎn)動安裝有薄壁軸承10;主平臺26通腔中位于左端腔口處設(shè)置有諧波減速器固定板2，諧波減速器固定板2朝向主平臺26通腔內(nèi)的一面安裝有諧波減速器27，諧波減速器固定板2朝向密封蓋I的一面緊貼安裝有蝸桿減速器固定板3，蝸桿減速器固定板3上安裝有蝸桿減速器5，密封蓋I中嵌入安裝有電機30，電機30輸出軸與蝸桿減速器5輸入端傳動連接，蝸桿減速器5輸出端通過減速器連接件7與諧波減速器27輸入端連接;旋轉(zhuǎn)蓋21內(nèi)設(shè)有曲軸33以及套在曲軸33外的波紋管34，曲軸33、波紋管34分別沿左右方向延伸，波紋管34左端通過大法蘭與主平臺26右端固定連接，波紋管34右端設(shè)有小法蘭，小法蘭中心向波紋管34內(nèi)垂直成型圓柱體，圓柱體左端中心連接有圓柱頭，且小法蘭中心向圓柱體內(nèi)同軸設(shè)有內(nèi)孔，內(nèi)孔中從外向內(nèi)依次同軸安裝有銅套一 14、銅套二 18、滾針軸承二 17，由波紋管34、銅套一 14、銅套二 18、滾針軸承二 17構(gòu)成波紋管組件12，曲軸33右端向曲軸內(nèi)成型有大圓柱孔，大圓柱孔左端中心同軸連通有小圓柱孔，大圓柱孔內(nèi)通過滾針軸承保持架同軸安裝有滾針軸承一 15，由曲軸33、滾針軸承一 15構(gòu)成曲軸組件22，波紋管組件12中右端小法蘭上的圓柱體轉(zhuǎn)動安裝在曲軸33大圓柱孔內(nèi)的滾針軸承一 15中，且圓柱體左端的圓柱頭伸入小圓柱孔內(nèi)，位于小圓柱孔內(nèi)還設(shè)置有安裝在圓柱頭上的推力球軸承一 13，旋轉(zhuǎn)蓋21內(nèi)右端偏心安裝有法蘭軸19，法蘭軸19左端中心同軸連接有凸頭，且法蘭軸19軸身轉(zhuǎn)動安裝在波紋管組件12中滾針軸承二 17中，滾針軸承二 17內(nèi)還設(shè)有安裝在法蘭軸19凸頭上的推力球軸承二 20;
還包括霍爾位置傳感器24、信號采集電路板29、耐高溫密封插頭31、貼片式溫度傳感器32，信號采集電路板29設(shè)置在密封蓋I內(nèi)，霍爾位置傳感器24安裝在波紋管34左端大法蘭及曲軸33上，貼片式溫度傳感器32貼設(shè)在電機30表面，耐高溫密封插頭31固定在密封蓋I上，霍爾位置傳感器24、貼片式溫度傳感器32分別接入信號采集電路板29，信號采集電路板29的數(shù)據(jù)輸出線以及電機30的控制線分別與耐高溫密封插頭31連接。
[0025]波紋管34左端大法蘭與主平臺26右端之間設(shè)有氟橡膠密封圈一11。
[0026]諧波減速器固定板2與諧波減速器27之間設(shè)有氟橡膠密封圈二6。
[0027]諧波減速器輸出法蘭與曲軸之間設(shè)有氟橡膠密封圈三25。
[0028]蝸桿減速器固定板3與蝸桿減速器5之間設(shè)有氟橡膠密封圈四4。
[0029]主平臺26左端與密封蓋I之間設(shè)有氟橡膠密封圈五28。
[0030]曲軸33大圓柱孔孔口處安裝有壓固滾針軸承一15的滾針軸承擋圈16，且滾針軸承擋圈16套在波紋管組件12中圓柱體上。
[0031]通過關(guān)節(jié)連接公頭和關(guān)節(jié)連接母頭實現(xiàn)前后機械臂關(guān)節(jié)相連接，組成多自由度機械臂。
[0032]霍爾位置傳感器24為分離式傳感器，由磁環(huán)23及傳感器芯片組成，磁環(huán)23固定在曲軸33上，傳感器芯片固定在波紋管組件12的大法蘭上。
[0033]信號采集電路板29負(fù)責(zé)采集關(guān)節(jié)的位置信息及運行過程中電機表面的溫度信息，通過總線將處理過的信息傳輸?shù)竭h程控制卡上。
[0034]電機30采用耐高溫直流電機，貼片式溫度傳感器32采用鉑電阻溫度傳感器，用于檢測電機表面溫度，防止電機30在高溫環(huán)境運行下燒毀。
[0035]
如附圖1、附圖2所示，本發(fā)明包括密封蓋1、主平臺26、薄壁軸承10、旋轉(zhuǎn)蓋21、關(guān)節(jié)連接公頭8、關(guān)節(jié)連接母頭9以及關(guān)節(jié)內(nèi)部的驅(qū)動機構(gòu)、密封機構(gòu)及電氣單元。其中關(guān)節(jié)連接公頭8與主平臺26通過螺栓固定，密封蓋I與主平臺26通過螺栓固定，關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)固定在主平臺26上，關(guān)節(jié)密封機構(gòu)通過螺釘與關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)的諧波減速器27輸出部分相連，法蘭軸19固定在旋轉(zhuǎn)蓋21上并安裝在關(guān)節(jié)密封機構(gòu)的曲軸33中。薄壁軸承10固定在主平臺26上，旋轉(zhuǎn)蓋21與薄壁軸承10外圈緊配合并與關(guān)節(jié)連接件母頭9固定。霍爾位置傳感器24固定在安裝在波紋管34左端大法蘭及曲軸33上、信號采集電路板29和耐高溫密封插頭31固定在密封蓋I內(nèi)部、貼片式溫度傳感器32固定在電機30表面。
[0036]密封蓋1、關(guān)節(jié)連接公8頭、薄壁軸承10均直接固定在主平臺26上，其中密封蓋I與主平臺26接觸面之間安裝氟橡膠密封圈五28進行密封，不銹鋼螺栓將密封蓋1、主平臺26和關(guān)節(jié)連接公頭8固定在一起。旋轉(zhuǎn)蓋21與薄壁軸承10的外圈配合，關(guān)節(jié)連接母頭9通過螺栓與旋轉(zhuǎn)蓋21固定。
[0037]如圖2、圖3所示，關(guān)節(jié)內(nèi)部的驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括:電機30、蝸桿減速器5、蝸桿減速器固定板3、諧波減速器固定板2、減速器連接件7、諧波減速器27。電機30采用耐高溫直流電機，一級減速器采用蝸桿減速器5，該減速器允許電機垂直關(guān)節(jié)軸線位置放置，減少軸向尺寸，另外蝸桿減速器5的自鎖性起到斷電保護的功能。二級減速器采用諧波減速器27采用扁平式以減小軸向尺寸。電機30與蝸桿減速器5相連接，蝸桿減速器5與蝸桿減速器固定板3通過螺栓連接，蝸桿減速器5與蝸桿減速器固定板3之間安裝氟橡膠密封圈四4，減速器連接件7與諧波減速器27輸入端固定在一起，諧波減速器27與諧波減速器固定板2連接，兩者之間安裝氟橡膠密封圈二 6，驅(qū)動結(jié)構(gòu)中的兩個氟橡膠密封圈4、6的安裝是為了防止減速器潤滑脂泄漏對電氣部件造成污染。蝸桿減速器5輸出軸與減速器連接件7通過D型孔連接實現(xiàn)徑向定位，蝸桿減速器固定板3、諧波減速器固定板2和主平臺26通過一組螺釘固定，實現(xiàn)了蝸桿減速器5輸出軸與減速器連接件7之間的軸向定位。
[0038]如圖2、圖4、圖5所示，關(guān)節(jié)內(nèi)部的密封機構(gòu)包括曲軸組件22和波紋管組件12。曲軸組件22包括曲軸33、滾針軸承一 15、滾針軸承墊片和滾針軸承擋圈16。波紋管組件12包括波紋管34、滾針軸承二 17、銅套一 14及銅套二 18。其中滾針軸承均采用無內(nèi)外圈式滾針軸承，由于滾針軸承本身徑向尺寸小且承載力大，且除去內(nèi)外圈會進一步減小了軸承徑向尺寸。另外滾針軸承表面進行固體潤滑，減小了其在真空環(huán)境下的磨損程度，避免傳動效率的降低。關(guān)節(jié)密封機構(gòu)的曲軸33與關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)的諧波減速器27的輸出法蘭通過螺釘相固定。滾針軸承一15安裝在曲軸33的大圓柱孔內(nèi)，滾針軸承墊片緊貼滾針軸承保持架，滾針軸承擋圈16用于滾針軸承一 15的軸向固定。曲軸33與諧振減速器27輸出法蘭通過螺釘固定，將諧振減速器27的輸出繞軸線的自轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為曲軸33偏心一端繞軸線的公轉(zhuǎn)。滾針軸承二17安裝在銅套二 18的內(nèi)部，銅套一 14安裝在波紋管小法蘭圓柱體的內(nèi)孔，接觸面采用緊配合安裝，銅套外端的小軸肩結(jié)構(gòu)防止?jié)L針軸承軸向竄動。銅套二 18緊配合安裝在銅套一 14中，接觸面采用緊配合，曲軸組件22的滾針軸承一 17套在波紋管小法蘭圓柱體上。波紋管34大法蘭通過螺釘與主平臺26固定，接觸面之間采用氟橡膠密封圈一 11密封。
[0039]如圖2所示，法蘭軸19偏心安裝在旋轉(zhuǎn)蓋21上，電機30運動帶動減速器運動，減速器運動帶動曲軸33運動，曲軸33運動帶動法蘭軸19做偏心運動，最終帶動旋轉(zhuǎn)蓋21轉(zhuǎn)動。位于小圓柱孔內(nèi)還設(shè)置有安裝在圓柱頭上的推力球軸承一 13，滾針軸承二 17內(nèi)還設(shè)有安裝在法蘭軸19凸頭上的推力球軸承二20;由于法蘭軸19對曲軸33有個軸向力，推力球軸承的安裝最大限度的減小了旋轉(zhuǎn)過程中波紋管34小法蘭與法蘭軸19端面及曲軸33內(nèi)孔端面之間接觸產(chǎn)生的摩擦阻力。
[0040]如圖2、圖3、圖4、圖5所示，電氣單元包括霍爾位置傳感器24、信號采集電路板29、耐高溫密封插頭31和貼片式溫度傳感器32。為減小安裝空間，霍爾位置傳感器24采用分離式傳感器，該傳感器由磁環(huán)23及傳感器芯片組成，磁環(huán)23固定在曲軸33上，傳感器芯片固定在波紋管組件12的大法蘭上，傳感器芯片的信號線經(jīng)主平臺26上的線纜通道連接到信號采集電路板29上。貼片式溫度傳感器32采用鉑電阻溫度傳感器，固定在電機30表面，用于檢測電機表面溫度，防止電機在高溫環(huán)境運行下燒毀。信號采集電路板29固定在密封蓋I內(nèi)部，其上所有元器件均耐150°C高溫，負(fù)責(zé)采集關(guān)節(jié)的位置信息及運行過程中電機表面的溫度信息，通過總線將處理過的信息傳輸?shù)竭h程控制卡上。耐高溫密封插頭31固定在密封蓋I的凸臺上，將關(guān)節(jié)內(nèi)部總線及電機控制線與外部線纜相連。
[0041]如圖6所示，本發(fā)明用于托卡馬克真空室維護機械臂中的腕關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，該腕關(guān)節(jié)是由本發(fā)明所述關(guān)節(jié)模塊化組合而成，包括快接接頭35、偏航關(guān)節(jié)36、俯仰關(guān)節(jié)37和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)38。各關(guān)節(jié)之間通過關(guān)節(jié)連接公頭和關(guān)節(jié)連接母頭相連接，另外可根據(jù)負(fù)載力矩大小可選擇合適的電機及減速器。
【主權(quán)項】
1.一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:包括主平臺，主平臺內(nèi)有左右貫通主平臺的通腔，主平臺左端套裝有關(guān)節(jié)連接公頭，關(guān)節(jié)連接公頭通過螺栓連接有罩蓋在主平臺左端外的密封蓋，主平臺右端轉(zhuǎn)動套裝有關(guān)節(jié)連接母頭，關(guān)節(jié)連接母頭通過螺栓連接有罩蓋在主平臺右端外的旋轉(zhuǎn)蓋，且旋轉(zhuǎn)蓋與主平臺右端之間還相對轉(zhuǎn)動安裝有薄壁軸承;所述主平臺通腔中位于左端腔口處設(shè)置有諧波減速器固定板，諧波減速器固定板朝向主平臺通腔內(nèi)的一面安裝有諧波減速器，諧波減速器固定板朝向密封蓋的一面緊貼安裝有蝸桿減速器固定板，蝸桿減速器固定板上安裝有蝸桿減速器，所述密封蓋中嵌入安裝有電機，所述電機輸出軸與蝸桿減速器輸入端傳動連接，蝸桿減速器輸出端通過減速器連接件與諧波減速器輸入端連接;所述旋轉(zhuǎn)蓋內(nèi)設(shè)有曲軸以及套在曲軸外的波紋管，所述曲軸、波紋管分別沿左右方向延伸，波紋管左端通過大法蘭與主平臺右端固定連接，波紋管右端設(shè)有小法蘭，小法蘭中心向波紋管內(nèi)垂直成型圓柱體，圓柱體左端中心連接有圓柱頭，且小法蘭中心向圓柱體內(nèi)同軸設(shè)有內(nèi)孔，內(nèi)孔中從外向內(nèi)依次同軸安裝有銅套一、銅套二、滾針軸承二，由波紋管、銅套一、銅套二、滾針軸承二構(gòu)成波紋管組件，所述曲軸右端向曲軸內(nèi)成型有大圓柱孔，大圓柱孔左端中心同軸連通有小圓柱孔，大圓柱孔內(nèi)通過滾針軸承保持架同軸安裝有滾針軸承一，由曲軸、滾針軸承一構(gòu)成曲軸組件，所述波紋管組件中右端小法蘭上的圓柱體轉(zhuǎn)動安裝在曲軸大圓柱孔內(nèi)的滾針軸承一中，且圓柱體左端的圓柱頭伸入小圓柱孔內(nèi)，位于小圓柱孔內(nèi)還設(shè)置有安裝在圓柱頭上的推力球軸承一，所述旋轉(zhuǎn)蓋內(nèi)右端偏心安裝有法蘭軸，法蘭軸左端中心同軸連接有凸頭，且法蘭軸軸身轉(zhuǎn)動安裝在波紋管組件中滾針軸承二中，滾針軸承二內(nèi)還設(shè)有安裝在法蘭軸凸頭上的推力球軸承二 ； 還包括霍爾位置傳感器、信號采集電路板、耐高溫密封插頭、貼片式溫度傳感器，所述信號采集電路板設(shè)置在密封蓋內(nèi)，霍爾位置傳感器安裝在波紋管左端大法蘭及曲軸上，貝占片式溫度傳感器貼設(shè)在電機表面，耐高溫密封插頭固定在密封蓋上，所述霍爾位置傳感器、貼片式溫度傳感器分別接入信號采集電路板，所述信號采集電路板的數(shù)據(jù)輸出線以及電機的控制線分別與耐高溫密封插頭連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述波紋管左端大法蘭與主平臺右端之間設(shè)有氟橡膠密封圈一。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述諧波減速器固定板與諧波減速器之間設(shè)有氟橡膠密封圈二。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述諧波減速器輸出法蘭與曲軸之間設(shè)有氟橡膠密封圈三。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述蝸桿減速器固定板與蝸桿減速器之間設(shè)有氟橡膠密封圈四。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述主平臺左端與密封蓋之間設(shè)有氟橡膠密封圈五。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述曲軸大圓柱孔孔口處安裝有壓固滾針軸承一的滾針軸承擋圈，且滾針軸承擋圈套在波紋管組件中圓柱體上。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:通過關(guān)節(jié)連接公頭和關(guān)節(jié)連接母頭實現(xiàn)前后機械臂關(guān)節(jié)相連接，組成多自由度機械臂。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述霍爾位置傳感器為分離式傳感器，由磁環(huán)及傳感器芯片組成，磁環(huán)固定在曲軸上，傳感器芯片固定在波紋管組件的大法蘭上。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述信號采集電路板負(fù)責(zé)采集關(guān)節(jié)的位置信息及運行過程中電機表面的溫度信息，通過總線將處理過的信息傳輸?shù)竭h程控制卡上。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高溫真空環(huán)境下的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于:所述電機采用耐高溫直流電機，貼片式溫度傳感器采用鉑電阻溫度傳感器，用于檢測電機表面溫度，防止電機在高溫環(huán)境運行下燒毀。
【文檔編號】B25J17/00GK105965534SQ201610134090
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月9日
【發(fā)明人】潘洪濤, 宋云濤, 程勇, 張宇, 李陽, 史善爽, 趙文龍
【申請人】中國科學(xué)院等離子體物理研究所