CN109421077A - 轻量机械臂节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轻量机械臂节点，包括电机、刹车、编码器、减速器、传动轴和驱动器，所述电机、刹车、编码器和减速器依次套装于传动轴上，所述驱动器与电机连接，用于驱动电机转动，所述编码器安装壳一侧表面开有一供驱动器嵌入的安装槽，所述编码器安装壳与安装槽相对的一侧设置有一外连部，此外连部用于与外部结构连接，所述编码器安装壳内嵌入有一支撑套，此支撑套套装于传动轴上，此支撑套由外圈部、滚珠部和内圈部组成，所述内圈部与传动轴外侧表面紧密连接，所述外圈部与编码器安装壳内侧表面接触连接。本发明通过支撑套的设置，加强了结构的稳定性，保证节点整体运动的精度和准确性，减小传动轴的磨损，延长其使用寿命。

Description

轻量机械臂节点

技术领域

本发明涉及机械自动化技术领域，特别涉及一种轻量机械臂节点。

背景技术

国家“中国制造2025”重大专项提出战略目标：针对当前制造装备业需求，通过对新型协作轻量机械臂节点研究，重点解决关节型轻量机械臂节点的高精度和高刚度的本体优化设计、控制系统设计、软件系统设计、人机交互系统设计等关键技术。掌握轻量机械臂节点批量制造的工程化技术、解决成本和可靠性问题，制定相应的标准和规范，最终研制出协作轻量机械臂节点产品。

新型机械臂系统是一种仿人型的机械装置，需要研究机器人学、人体工程学、控制理论、传感器技术和信息处理技术等。在二十世纪，传统的工业机器人都只是固定在一个点上，重复着一些基本操作，对机器人的智能化没有任何要求，而且这种传统工业机器人大多由刚性材料制造，质量巨大，非常笨重。随着科学技术的不断进步，人们对于机器人的要求越来越高，许多行业也要求质量轻、高精度、高效率、高适应性的智能机器人。相对于笨重的刚性机械臂，新型关节机械臂重量轻、灵活度高可以为人们做一些更加复杂的事情，比如拆除炸弹的防爆机器人、探索太空的航天机器人、从事一些恶劣环境下的危险工作的机器人等。

发明内容

本发明目的是提供一种轻量机械臂节点，该轻量机械臂节点通过支撑套的设置，加强了结构的稳定性，保证节点整体运动的精度和准确性，减小传动轴的磨损，延长其使用寿命。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种轻量机械臂节点，包括电机、刹车、编码器、减速器、传动轴和驱动器，所述电机、刹车、编码器和减速器依次套装于传动轴上，所述驱动器与电机连接，用于驱动电机转动，所述驱动器分别与编码器和刹车连接；

所述电机、刹车、编码器、减速器分别对应安装于电机安装壳、刹车安装盖、编码器安装壳和安装法兰内，所述编码器安装壳一侧表面开有一供驱动器嵌入的安装槽，所述编码器安装壳与安装槽相对的一侧设置有一外连部，此外连部用于与外部结构连接；

所述编码器安装壳内嵌入有一支撑套，此支撑套套装于传动轴上，此支撑套由外圈部、滚珠部和内圈部组成，所述内圈部与传动轴外侧表面紧密连接，所述外圈部与编码器安装壳内侧表面接触连接。

上述技术方案中进一步改进的方案如下：

1. 上述方案中，所述编码器安装壳靠近减速器一端依次设置有第一台阶部、第二台阶部和第三台阶部。

2. 上述方案中，所述编码器安装壳的第一台阶部内设置有一定位块，此定位块与编码器安装壳固定连接。

3. 上述方案中，所述编码器位于编码器安装壳的第二台阶部。

4. 上述方案中，所述支撑套位于编码器安装壳的第三台阶部。

5. 上述方案中，所述支撑套的外圈部和内圈部之间具有一防尘盖。

6. 上述方案中，所述电机安装壳、刹车安装盖、编码器安装壳和安装法兰的端面依次固定连接。

7. 上述方案中，所述电机安装壳、刹车安装盖、编码器安装壳材质为铝合金、钛合金或者碳纤维。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1. 本发明轻量机械臂节点，其电机、刹车、编码器、减速器分别对应安装于电机安装壳、刹车安装盖、编码器安装壳和安装法兰内，所述编码器安装壳一侧表面开有一供驱动器嵌入的安装槽，通过电机安装壳、刹车安装盖、编码器安装壳和安装法兰将电机、刹车、编码器、减速器和驱动器集成，采用机电一体化设计思想，将驱动、减速、制动检测部分集成在关节内部，使得关节整体结构紧凑，也符合人体工程学的手臂结构要求。

2. 本发明轻量机械臂节点，其编码器安装壳内嵌入有一支撑套，此支撑套套装于传动轴上，此支撑套由外圈部、滚珠部和内圈部组成，所述内圈部与传动轴外侧表面紧密连接，所述外圈部与编码器安装壳内侧表面接触连接，支撑套的设置，既起到了中央支撑的作用，加强了结构的稳定性，又使得传动轴的转动更顺畅，从而保证节点整体运动的精度和准确性，并且可以减小对传动轴的磨损，延长其使用寿命；防尘盖的设置，则可以有效防止外部灰尘等进入支撑套内部，保证支撑套的灵活性。

附图说明

附图1为本发明轻量机械臂节点结构示意图；

附图2为本发明轻量机械臂节点局部结构示意图；

附图3为本发明轻量机械臂节点的支撑套局部结构示意图；

附图4为本发明轻量机械臂节点的编码器安装壳局部结构示意图。

以上附图中：1、电机；2、刹车；3、编码器；4、减速器；5、传动轴；6、驱动器；7、电机安装壳；8、刹车安装盖；9、编码器安装壳；901、第一台阶部；902、第二台阶部；903、第三台阶部；10、安装法兰；12、安装槽；13、外连部；14、定位块；21、支撑套；22、外圈部；23、滚珠部；24、内圈部。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：一种轻量机械臂节点，包括电机1、刹车2、编码器3、减速器4、传动轴5和驱动器6，所述电机1、刹车2、编码器3和减速器4依次套装于传动轴5上，所述驱动器6与电机1连接，用于驱动电机1转动，所述驱动器6分别与编码器3和刹车2连接；

所述电机1、刹车2、编码器3、减速器4分别对应安装于电机安装壳7、刹车安装盖8、编码器安装壳9和安装法兰10内，所述编码器安装壳9一侧表面开有一供驱动器6嵌入的安装槽12，所述编码器安装壳9与安装槽12相对的一侧设置有一外连部13，此外连部13用于与外部结构连接；

所述编码器安装壳9内嵌入有一支撑套21，此支撑套21套装于传动轴5上，此支撑套21由外圈部22、滚珠部23和内圈部24组成，所述内圈部24与传动轴5外侧表面紧密连接，所述外圈部22与编码器安装壳9内侧表面接触连接。

上述编码器安装壳9靠近减速器4一端依次设置有第一台阶部901、第二台阶部902和第三台阶部903；上述编码器安装壳9的第一台阶部901内设置有一定位块14，此定位块14与编码器安装壳9固定连接；上述编码器3位于编码器安装壳9的第二台阶部902。

在关节结构上，将电机、传动机构、传感器、甚至部分电路集成在关节内部，形成机电集成的模块化关节。关节模块采用驱动、控制和检测一体化设计，其中，电机采用中空式步进电机、驱动器采用步进电机配套驱动器、光电码盘采用增量式中空编码器。关节采用内部走线方式，电机、驱动器、码盘、减速器采用中空式结构，从而保护内部线缆，减少对关节的转动范围的约束，降低关节尺寸和重量。为降低轻型臂关节自重，采用强度高、密度低的铝合金材料。电机、驱动器、减速器采用国产部件，大大降低了机械臂关节的成本。

实施例2：一种轻量机械臂节点，包括电机1、刹车2、编码器3、减速器4、传动轴5和驱动器6，所述电机1、刹车2、编码器3和减速器4依次套装于传动轴5上，所述驱动器6与电机1连接，用于驱动电机1转动，所述驱动器6分别与编码器3和刹车2连接；

所述电机1、刹车2、编码器3、减速器4分别对应安装于电机安装壳7、刹车安装盖8、编码器安装壳9和安装法兰10内，所述编码器安装壳9一侧表面开有一供驱动器6嵌入的安装槽12，所述编码器安装壳9与安装槽12相对的一侧设置有一外连部13，此外连部13用于与外部结构连接；

所述编码器安装壳9内嵌入有一支撑套21，此支撑套21套装于传动轴5上，此支撑套21由外圈部22、滚珠部23和内圈部24组成，所述内圈部24与传动轴5外侧表面紧密连接，所述外圈部22与编码器安装壳9内侧表面接触连接。

上述支撑套21位于编码器安装壳9的第三台阶部903；上述支撑套21的外圈部22和内圈部24之间具有一防尘盖；上述电机安装壳7、刹车安装盖8、编码器安装壳9和安装法兰10的端面依次固定连接；上述电机安装壳7、刹车安装盖8、编码器安装壳9材质为铝合金、钛合金或者碳纤维。

采用上述轻量机械臂节点时，通过电机安装壳、刹车安装盖、编码器安装壳和安装法兰将电机、刹车、编码器、减速器和驱动器集成，采用机电一体化设计思想，将驱动、减速、制动检测部分集成在关节内部，使得关节整体结构紧凑，也符合人体工程学的手臂结构要求；其次，支撑套的设置，既起到了中央支撑的作用，加强了结构的稳定性，又使得传动轴的转动更顺畅，从而保证节点整体运动的精度和准确性，并且可以减小对传动轴的磨损，延长其使用寿命；防尘盖的设置，则可以有效防止外部灰尘等进入支撑套内部，保证支撑套的灵活性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轻量机械臂节点，其特征在于：包括电机（1）、刹车（2）、编码器（3）、减速器（4）、传动轴（5）和驱动器（6），所述电机（1）、刹车（2）、编码器（3）和减速器（4）依次套装于传动轴（5）上，所述驱动器（6）与电机（1）连接，用于驱动电机（1）转动，所述驱动器（6）分别与编码器（3）和刹车（2）连接；

所述电机（1）、刹车（2）、编码器（3）、减速器（4）分别对应安装于电机安装壳（7）、刹车安装盖（8）、编码器安装壳（9）和安装法兰（10）内，所述编码器安装壳（9）一侧表面开有一供驱动器（6）嵌入的安装槽（12），所述编码器安装壳（9）与安装槽（12）相对的一侧设置有一外连部（13），此外连部（13）用于与外部结构连接；

所述编码器安装壳（9）内嵌入有一支撑套（21），此支撑套（21）套装于传动轴（5）上，此支撑套（21）由外圈部（22）、滚珠部（23）和内圈部（24）组成，所述内圈部（24）与传动轴（5）外侧表面紧密连接，所述外圈部（22）与编码器安装壳（9）内侧表面接触连接。

2.根据权利要求1所述轻量机械臂节点，其特征在于：所述编码器安装壳（9）靠近减速器（4）一端依次设置有第一台阶部（901）、第二台阶部（902）和第三台阶部（903）。

3.根据权利要求2所述轻量机械臂节点，其特征在于：所述编码器安装壳（9）的第一台阶部（901）内设置有一定位块（14），此定位块（14）与编码器安装壳（9）固定连接。

4.根据权利要求2所述轻量机械臂节点，其特征在于：所述编码器（3）位于编码器安装壳（9）的第二台阶部（902）。

5.根据权利要求2所述轻量机械臂节点，其特征在于：所述支撑套（21）位于编码器安装壳（9）的第三台阶部（903）。

6.根据权利要求1所述轻量机械臂节点，其特征在于：所述支撑套（21）的外圈部（22）和内圈部（24）之间具有一防尘盖。

7.根据权利要求1所述轻量机械臂节点，其特征在于：所述电机安装壳（7）、刹车安装盖（8）、编码器安装壳（9）和安装法兰（10）的端面依次固定连接。

8.根据权利要求1所述轻量机械臂节点，其特征在于：所述电机安装壳（7）、刹车安装盖（8）、编码器安装壳（9）材质为铝合金、钛合金或者碳纤维。