1.本发明涉及一种机器人定角度推动环机构的机器人关节，属于机器人配件技术领域。


背景技术：

2.机器人摆臂为现代工业机器人的主要驱动机构，其主要是通过伺服电机带动两个摆臂差异化运动实现摆动；其摆臂的精度也受到伺服电机的转动角度的精度影响；但是对于一些负载较大的机器人摆臂，因为伺服电机的磁阻力有限，会使得机器人摆臂的摆动产生一定的框量，所以很容易导致摆臂的精度降低。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中大负载状态下机器人摆臂精度变低的技术问题，提供一种机器人定角度推动环机构的机器人关节。
4.所述机器人定角度推动环机构的机器人关节包括关节外框；关节外框转动连接有主关节轴，在关节外框设置有连接圈，连接圈中设置动力输入盘，动力输入盘与主关节轴同轴固定，动力输入盘用于连接其中一个摆臂，在关节外框还设有动力输出盘，动力输出盘用于连接另一个摆臂；
5.其中，关节外框内设置有上部空腔和下部空腔，上部空腔和下部空腔之间设置有旋转空腔；
6.上部推动环；上部推动环与主关节轴同心布置，上部推动环与上部空腔内壁之间滑动连接；
7.上部推动组件；设置于上部推动环与上部空腔之间，上部推动组件包括与上部空腔转动连接的上部驱动齿环，上部驱动齿环通过上部蜗轮蜗杆传动机构与设置于关节外框内的上部驱动电机传动连接；
8.下部推动环；下部推动环与主关节轴同心布置，下部推动环与下部空腔内壁之间滑动连接；
9.下部推动组件；设置于下部推动环与下部空腔的底部之间，下部推动组件包括与下部空腔底部转动连接的下部驱动齿环，下部驱动齿环通过下部蜗轮蜗杆传动机构与设置于关节外框内的下部驱动电机传动连接；
10.中部转动组件；包括中部转动盘，所述中部转动盘位于旋转空腔内。
11.本发明的一种实施方式中，所述上部推动环朝向旋转空腔的一侧上环形阵列设置有若干上部顶推凸起，上部顶推凸起横截面为直角结构，上部顶推凸起之间的夹角为360
°
/n；在所述上部空腔内壁设置有用于推动上部推动环朝向上部空腔移动的第一支撑弹簧。
12.本发明的一种实施方式中，所述上部驱动齿环朝向旋转空腔一侧的表面上环形阵列设置有若干第一推动齿，在上部推动环朝向上部空腔底部的一侧设置有上部从动齿环，上部从动齿环表面设置有若干与所述第一推动齿啮合的第二推动齿。
13.本发明的一种实施方式中，所述下部推动环朝向旋转空腔的一侧上环形阵列设置有若干下部顶推凸起，下部顶推凸起横截面为直角结构，下部顶推凸起之间的夹角同为360
°
/n；在所述下部空腔内壁设置有用于推动下部推动环朝向下部空腔移动的第二支撑弹簧。
14.本发明的一种实施方式中，在下部驱动齿环朝向旋转空腔一侧的表面下环形阵列设置有若干第三推动齿，在下部推动环朝向下部空腔底部的一侧设置有下部从动齿环，下部从动齿环表面设置有若干与所述第三推动齿啮合的第四推动齿。
15.本发明的一种实施方式中，所述中部转动盘的中部通过与中部转动盘轴线平行的第一滑动键槽机构与主关节轴定角度固定，中部转动盘的两侧分为为上部挤压面和下部挤压面，上部挤压面和下部挤压面表面分别环形阵列设置有若干上部挤压凸起和若干下部挤压凸起，上部挤压凸起和下部挤压凸起的截面为直角结构，上部挤压凸起和下部挤压凸起之间的夹角为360
°
/n；上部挤压凸起与上部顶推凸起之间互相啮合，下部挤压凸起与下部顶推凸起之间互相啮合，上部挤压凸起和若干下部挤压凸起呈中心对称布置。
16.本发明的一种实施方式中，所述旋转空腔内转动连接有一个中部旋转框架；中部旋转框架包括一个支撑外圈，支撑外圈与旋转空腔内壁转动连接，中部转动盘的外圈通过与支撑外圈纵向轴线平行的第二滑动键槽机构与支撑外圈的内壁之间滑动配合，支撑外圈的轴线两端设置有外部限位环；中部旋转框架还包括一个支撑内圈，支撑内圈的外壁与中部转动盘的内壁之间通过第一滑动键槽机构连接，支撑内圈固定于主关节轴外壁，在支撑内圈的轴线两端设置有内部限位环；中部转动盘外圈与外部限位环之间设置有第三支撑弹簧，中部转动盘内圈与内部限位环之间设置有第四支撑弹簧。
17.本发明的一种实施方式中，所述上部空腔底部环形阵列设置有若干上部滑动柱，所述上部推动环的外圈上环形阵列设置有若干第一滑孔，上部滑动柱与第一滑孔之间滑动连接，在上部滑动柱的末端设置有上部限位块，上部限位块与上部推动环之间设置有第一支撑弹簧；在下部空腔底部环形阵列设置有若干下部滑动柱，所述下部推动环的外圈上环形阵列设置有若干第二滑孔，下部滑动柱与第二滑孔之间滑动连接，在下部滑动柱的末端设置有下部限位块，下部限位块与下部推动环之间设置有第二支撑弹簧。
18.本发明的一种实施方式中，所述上部驱动齿环底部与上部空腔底部之间通过第一滚针轴承转动连接，下部驱动齿环底部与下部空腔底部之间通过第二滚针轴承转动连接；所述中部转动盘的两侧分别设置有一个镶嵌凹槽，上部挤压凸起和下部挤压凸起均通过镶嵌凹槽固定于中部转动盘的两侧。
19.本发明的一种实施方式中，关节外框从上至下依次包括上部支撑环、上部固定环、中部固定环、下部固定环、下部支撑环；其中上部支撑环中部用于与主关节轴前端转动连接，上部驱动电机压装于上部支撑环与上部固定环之间；上部固定环内设置内凹槽状的上部空腔；中部固定环为环形圈结构，旋转空腔设置于中部固定环中；下部固定环内设置内凹槽状的下部空腔；下部支撑环用于与主关节轴后端转动连接；下部驱动电机压装于下部支撑环与下部固定环之间；在所述中部固定环的轴向两侧均环形阵列设置有固定螺栓孔，上部支撑环、上部固定环、中部固定环、下部固定环、下部支撑环之间通过拧入到固定螺栓孔中的螺栓固定连接。
20.有益效果
21.1、本发明通过在原有的机器人关节臂中设置了由齿盘驱动的定角度驱动机构，利用直角齿盘的互相推动，使得齿盘互相啮合滑动，进而微量地调节机器人摆臂的摆动角度，而且整个齿盘推动机构采用蜗轮蜗杆推动机构进行推动，利用蜗轮蜗杆的自锁效应和大力矩效应以防止机构的松脱。
22.2、本发明的中部旋转框架可以对中部转动盘的移动进行限位，同时可以提升中部转动盘的旋转支撑效果，保证结构的稳定。
23.3、本发明的滑动柱结构可以稳定的实现上部推动环以及下部推动环的定轴滑动，周向抗扭转的性能也更好。
24.4、本发明的滚针轴承结构具有优良的止推效果，可以提升轴向转动支撑的顺滑度。
25.5、本发明的中部转动盘的上部挤压凸起阵列、下部挤压凸起阵列为分体结构，可以方便结构的维修，同时分体结构可以进行分体替换，降低了维修成本。
26.6、本发明分体的组合结构使得关节外框可以方便的互相拆卸，以方便结构的维修。
附图说明
27.图1是本发明机器人定角度推动环机构的机器人关节的结构示意图；
28.图2是上部挤压凸起和若干下部挤压凸起的啮合结构示意简图。
29.图中：1、上部支撑环；2、上部固定环；3、中部固定环；4、下部固定环；5、下部支撑环；6、固定螺栓孔；7、螺栓；8、动力输出盘；9、连接圈；10、动力输入盘；11、主关节轴；12、上部推动环；13、上部顶推凸起；14、上部从动齿环；15、第二推动齿；16、上部驱动齿环；17、第一推动齿；18、上部滑动柱；19、第一滑孔；20、上部限位块；21、第一滚针轴承；22、上部蜗轮蜗杆传动机构；23、上部驱动电机；24、下部推动环；25、下部从动齿环；26、第四推动齿；27、下部驱动齿环；28、第三推动齿；29、下部滑动柱；30、第二滑孔；31、下部限位块；32、中部转动盘；33、支撑外圈；34、外部限位环；35、第三支撑弹簧；36、第二滑动键槽机构；37、下部蜗轮蜗杆传动机构；38、下部驱动电机；39、支撑内圈；40、第四支撑弹簧；41、第一滑动键槽机构；42、上部挤压凸起；43、下部挤压凸起；44、下部顶推凸起；45、内部限拉环；46、第二滚针轴承；47、第一支撑弹簧；48、第二支撑弹簧。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
31.实施例1
32.一种机器人定角度推动环机构的机器人关节，如图1所示，包括：
33.关节外框；关节外框中部转动连接有主关节轴11，在关节外框的后端设置有用于定轴固定连接到关节臂上的连接圈9，连接圈9中部设置动力输入盘10，动力输入盘10与主关节轴11同轴固定，动力输入盘10用于连接其中一个摆臂，在关节外框的前端的主关节轴
11位置同轴固定有动力输出盘8，动力输出盘8用于连接另一个摆臂；
34.其中，关节外框内设置有上部空腔和下部空腔，上部空腔和下部空腔之间设置有旋转空腔；
35.上部推动环12；上部推动环12与主关节轴11同心布置，上部推动环12与上部空腔内壁之间滑动连接；上部推动环12朝向旋转空腔的一侧上环形阵列设置有若干上部顶推凸起13，上部顶推凸起13横截面为直角结构，上部顶推凸起13之间的夹角为360
°
/n；在所述上部空腔内壁设置有用于推动上部推动环12朝向上部空腔移动的第一支撑弹簧47；
36.上部推动组件；设置于上部推动环12与上部空腔的底部之间，上部推动组件包括与上部空腔底部之间转动连接的上部驱动齿环16，上部驱动齿环16通过上部蜗轮蜗杆传动机构22与设置于关节外框内的上部驱动电机23传动连接；在上部驱动齿环16朝向旋转空腔一侧的表面上环形阵列设置有若干第一推动齿17，在上部推动环12朝向上部空腔底部的一侧设置有上部从动齿环14，上部从动齿环14表面设置有若干与所述第一推动齿17啮合的第二推动齿15；
37.下部推动环24；下部推动环24与主关节轴11同心布置，下部推动环24与下部空腔内壁之间滑动连接；下部推动环24朝向旋转空腔的一侧上环形阵列设置有若干下部顶推凸起44，下部顶推凸起44横截面为直角结构，下部顶推凸起44之间的夹角同为360
°
/n；在所述下部空腔内壁设置有用于推动下部推动环24朝向下部空腔移动的第二支撑弹簧48；
38.下部推动组件；设置于下部推动环24与下部空腔的底部之间，下部推动组件包括与下部空腔底部之间转动连接的下部驱动齿环27，下部驱动齿环27通过下部蜗轮蜗杆传动机构37与设置于关节外框内的下部驱动电机38传动连接；在下部驱动齿环27朝向旋转空腔一侧的表面下环形阵列设置有若干第三推动齿28，在下部推动环27朝向下部空腔底部的一侧设置有下部从动齿环25，下部从动齿环25表面设置有若干与所述第三推动齿28啮合的第四推动齿26；
39.中部转动组件；包括中部转动盘32，中部转动盘32位于旋转空腔内，中部转动盘32的中部通过与中部转动盘32轴线平行的第一滑动键槽机构41与主关节轴11定角度固定，中部转动盘32的两侧分为为上部挤压面和下部挤压面，上部挤压面和下部挤压面表面分别环形阵列设置有若干上部挤压凸起42和若干下部挤压凸起43，上部挤压凸起42和下部挤压凸起43的截面为直角结构，上部挤压凸起42和下部挤压凸起43之间的夹角为360
°
/n；上部挤压凸起42与上部顶推凸起13之间互相啮合，下部挤压凸起43与下部顶推凸起44之间互相啮合，上部挤压凸起42和若干下部挤压凸43起呈中心对称布置。
40.进一步的，在旋转空腔内转动连接有一个中部旋转框架；中部旋转框架包括一个支撑外圈33，支撑外圈33与旋转空腔内壁转动连接，中部转动盘32的外圈通过与支撑外圈33纵向轴线平行的第二滑动键槽机构36与支撑外圈33的内壁之间滑动配合，支撑外圈33的轴线两端设置有外部限位环34；中部旋转框架还包括一个支撑内圈39，支撑内圈39的外壁与中部转动盘32的内壁之间通过第一滑动键槽机构41连接，支撑内圈39固定于主关节轴11外壁，在支撑内圈39的轴线两端设置有内部限位环45。
41.进一步的，中部转动盘32外圈与外部限位环34之间设置有第三支撑弹簧35，中部转动盘32内圈与内部限位环45之间设置有第四支撑弹簧40。
42.进一步的，在上部空腔底部环形阵列设置有若干上部滑动柱18，所述上部推动环
12的外圈上环形阵列设置有若干第一滑孔19，上部滑动柱18与第一滑孔19之间滑动连接，在上部滑动柱18的末端设置有上部限位块20，上部限位块20与上部推动环12之间设置有第一支撑弹簧47；在下部空腔底部环形阵列设置有若干下部滑动柱29，所述下部推动环24的外圈上环形阵列设置有若干第二滑孔30，下部滑动柱29与第二滑孔30之间滑动连接，在下部滑动柱29的末端设置有下部限位块31，下部限位块31与下部推动环29之间设置有第二支撑弹簧48。
43.进一步的，上部驱动齿环16底部与上部空腔底部之间通过第一滚针轴承21转动连接，下部驱动齿环27底部与下部空腔底部之间通过第二滚针轴承46转动连接。
44.进一步的，所述中部转动盘32的两侧分别设置有一个镶嵌凹槽，上部挤压凸起42和下部挤压凸起43均通过镶嵌凹槽固定于中部转动盘32的两侧。
45.进一步的，关节外框从上至下依次包括上部支撑环1、上部固定环2、中部固定环3、下部固定环4、下部支撑环5；其中上部支撑环1中部用于与主关节轴11前端转动连接，上部驱动电机23压装于上部支撑环1与上部固定环2之间；上部固定环2内设置内凹槽状的上部空腔；中部固定环3为环形圈结构，旋转空腔设置于中部固定环3中；下部固定环4内设置内凹槽状的下部空腔；下部支撑环5用于与主关节轴11后端转动连接；下部驱动电机38压装于下部支撑环5与下部固定环4之间；在所述中部固定环3的轴向两侧均环形阵列设置有固定螺栓孔6，上部支撑环1、上部固定环2、中部固定环3、下部固定环4、下部支撑环5之间通过拧入到固定螺栓孔6中的螺栓7固定连接。
46.使用时，如图1和图2所示，首先将连接圈9固定到其中之一的摆臂上，同时在摆臂上固定驱动用的伺服电机，伺服电机的驱动轴通过动力输入盘10与主关节轴11固定连接，同时将主关节轴11前端的动力输出盘8连接到另一组摆臂上，通过伺服电机的驱动轴相对整个关节外框的旋转，使得动力输出盘8相对关节外框旋转，从而实现两组摆臂互相摆动；
47.在摆动到一定位置时，如果负载过大，则需要对机构进行微调；微调时，位于关节外框两端的上部驱动电机23、下部驱动电机38通过上部蜗轮蜗杆传动机构22和下部蜗轮蜗杆传动机构37分别带动上部推动组件和下部推动组件作动，其中上部推动组件的上部驱动齿环16发生旋转，旋转后的上部驱动齿环16的第一推动齿17受迫与上部从动齿环14的第二推动齿15发生相对滑移，滑移后的上部从动齿环15与上部驱动齿环16之间的间距会发生改变，上部从动齿环14通过前述改变，同步推动上部推动环12相对上部滑动柱移动；同时下部推动组件的下部驱动齿环27发生旋转，旋转后的下部驱动齿环27的第三推动齿28受迫与下部从动齿环25的第四推动齿26发生相对滑移，滑移后的下部从动齿环25同样的带动下部推动环24相对下部滑动柱发生滑动；默认状态下，因为第三支撑弹簧35、第四支撑弹簧40、第二支撑弹簧48、第一支撑弹簧47的作用，中部转动盘32浮于中部旋转框架中部，上部顶推凸起13与上部挤压凸起42分离，下部挤压凸起43与下部顶推凸起44分离，中部转动盘32可以随主关节轴11自由旋转，当发生前述的调整需求时，上部推动环12和下部推动环24会朝向中部转动盘32移动，移动后，如图2，其中上部推动环12上的上部顶推凸起13与中部转动盘32上侧的上部挤压凸起42互相啮合，直角齿的斜面互相啮合会推动上部顶推凸起13与上部挤压凸起42的互相滑移，而同样的，下部推动环24上的下部顶推凸起44与中部转动盘32下侧的下部挤压凸起43互相啮合，直角齿斜面同样互相啮合，因为上部挤压凸起42和下部挤压凸起43直角齿的斜面朝向相反，所以两组机构相对滑移的方向也相反，互相相反的驱动
力可以对中部转动盘32进行锁定，而后端的蜗轮蜗杆的传动机构也可以产生自锁，防止机构松脱，防止大负载下机构的失灵，从而可以防止啮合后中部转动盘32自由浮动，在需要对中部转动盘32进行微量转动调节时，也就是对主关节轴11进行微量旋转调节时，可以通过控制上部推动组件和下部推动组件转动量的调整，控制上部顶推凸起13和下部顶推凸起44的伸出量，可以灵活的控制上部顶推凸起13与上部挤压凸起42之间的滑动量，下部顶推凸起44与下部挤压凸起43之间的滑动量，当上部顶推凸起13与上部挤压凸起42之间滑动量降低，则下部顶推凸起44与下部挤压凸起43之间的滑动量增大，在图2中，使得整个中部转动盘32朝向附图2所示方向的右边移动，反之同理，利用直角尺的相对滑动，精确的调整中部转动盘32的转动量。
48.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同更换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。