CN110712200A

CN110712200A - 一种机器人一体化关节装置

Info

Publication number: CN110712200A
Application number: CN201911093199.6A
Authority: CN
Inventors: 莫帅; 侯茂祥; 李旭; 宋文浩; 宋裕玲; 杨振宁; 石丽娟; 岳宗享; 邹振兴; 党合玉; 孙子立; 刘潇乾
Original assignee: Tianjin Polytechnic University
Current assignee: Tianjin Polytechnic University
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2020-01-21
Anticipated expiration: 2039-11-11
Also published as: CN110712200B

Abstract

本发明提出了一种机器人一体化关节装置，其特征在于驱动电机部分的输出轴、传动系统的输入轴和制动器部分的输入轴为同一根轴，驱动电机的一侧输出轴直接驱动传动系统，另一侧输出轴与电磁制动器相连，内转子伺服电机电路板带有霍尔元件，外壳固定，由输出支撑输出；有益效果是集成度高，结构紧凑、制动力矩大、高效可靠、便于快速安装，具有非常广阔的商业前景，即可以填补相关技术空白，又可产生较大的社会效益与经济效益。

Description

一种机器人一体化关节装置

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种机器人一体化关节装置。

背景技术

随着机器人技术的飞速发展，对系统的各个组成部分提出了更高的要求。关节作为机器人的重要核心部件，其整体结构、运动性能将直接影响到机器人的整体操作空间、负载能力以及任务执行能力，因此要求关节本体在较小的自重和自身体积的情况下，具有较大的负载能力。同时，现有的需求也要求关节从设计到交付的周期不断缩短，对关节的集成速度也提出更高的要求。

因此，为了满足上述生产需求，需要设计一种结构紧凑、集成度高、制动力矩大、便于快速安装的机器人一体化关节。

发明内容

为了满足上述生产需求，解决现有技术的不足，本发明提供了一种机器人一体化关节装置，该装置结构紧凑、集成度高、制动力矩大、高效可靠，便于快速安装。

一种机器人一体化关节装置，其特征在于所述机器人一体化关节装置包括：传动系统、内转子伺服电机、电磁制动器、关节外壳；所述内转子伺服直流电机包括：左轴承盖、右轴承盖、两个深沟球轴承、印刷电路板、磁缸、输入齿轮轴、叠层、永磁铁及绕组；输入齿轮轴中部通过键与磁缸相连，左轴承盖与右轴承盖各通过一深沟球轴承与输入齿轮轴相连，叠层内壁周向均匀分布着六块永磁铁，绕组缠绕在叠层中间；所述印刷电路板带有三个周向均匀分布的霍尔元件，印刷电路板通过螺钉连接在磁轭左侧，所述磁轭左侧通过螺钉连接在右轴承盖右侧；

更进一步，所述右轴承盖相应的设有三个弧形孔，使霍尔元件通过，所述左轴承盖外圈设有与传动系统和外壳连接凸起；左轴承盖与右轴承盖均设有三个周向均匀分布的弧形榫头，所述叠层相应的设有弧形卯眼，通过卯榫结构对叠层进行轴向及周向定位；

更进一步，所述电磁制动器包括：磁轭、线圈、摩擦片、衔铁、特殊成型弹簧片、制动法兰；所述磁轭中设有线圈槽以及摩擦片槽，外壁上设有线圈走线孔，特殊成型弹簧片通过六个圆周分布、安装方向交替的铆钉连接在衔铁与制动法兰之间，制动法兰通过键与输入齿轮轴右端相连接；

更进一步，所述关节外壳包括：针齿壳、外壳、后盖，针齿壳与外壳通过螺栓连接，外壳与后盖通过螺钉连接，其中针齿壳与外壳连接凸起处均设有一加工用销孔，外壳上开有走线槽；

更进一步，所述驱动电机部分的输出轴、传动系统的输入轴和制动器部分的输入轴为同一根轴，即输入齿轮轴；所述输入齿轮轴为一空心阶梯齿轮轴，左端为一齿轮，与传动系统第一级减速齿轮啮合，右端与电磁制动器相连接处设有收容轴用挡圈的卡槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：集成度高、结构紧凑、制动力矩大、高效可靠、便于快速安装，具有非常广阔的商业前景，即可以填补相关技术空白，又可产生较大的社会效益与经济效益。

附图说明

图1是一种机器人一体化关节装置。

图2是一种机器人一体化关节装置三维图。

图3是一种机器人一体化关节装置剖视图。

图4是一种机器人一体化关节装置爆炸图。

图5是传动系统爆炸图。

图6是内转子伺服电机爆炸图。

图7是电磁制动器爆炸图。

图1-图7中：

1、针齿壳； 2、油封； 3、角接触球轴承；

4、左侧圆锥滚子轴承； 5、内花键齿轮； 6、外花键偏心轴；

7、偏心轴左侧轴用挡圈； 8、偏心轴右侧轴用挡圈； 9、偏心轴左侧套筒；

10、输入齿轮轴； 11、左侧摆线轮； 12、右侧摆线轮；

13、输出支撑； 14、柱销； 15、针齿；

16、输入支撑； 17、左侧深沟球轴承； 18、左轴承盖；

19、叠层； 20、中间键； 21、绕组；

22、外壳； 23、右轴承盖 24、磁轭处螺钉；

25、电路板螺钉； 26、磁轭； 27、线圈；

28、摩擦片； 29、制动法兰； 30、右侧键；

31、输入齿轮轴轴用挡圈； 32、衔铁； 33、铆钉；

34、特殊成型弹簧片； 35、后盖； 36、后盖螺钉；

37、印刷电路板； 38、右侧深沟球轴承； 39、输入轴套筒；

40、磁缸； 41、永磁铁； 42、螺栓；

43、孔用弹性挡圈； 44、右侧圆锥滚子轴承； 45、偏心轴右侧套筒；

46、滚针轴承。

图4中：

I、传动系统； II、内转子伺服电机；

III、电磁制动器。

具体实施方式

参考附图描述本发明的实施方式，下面结合图1-图6对本发明进行具体说明。

一种机器人一体化关节装置，包括针齿壳1、油封2、角接触球轴承3、左侧圆锥滚子轴承4、内花键齿轮5、外花键偏心轴6、偏心轴左侧轴用挡圈7、偏心轴右侧轴用挡圈8、偏心轴左侧套筒9、输入齿轮轴10、左侧摆线轮11、右侧摆线轮12、输出支撑13、柱销14、针齿15、输入支撑16、左侧深沟球轴承17、左轴承盖18、叠层19、中间键20、绕组21、外壳22、右轴承盖23、磁轭处螺钉24、电路板螺钉25、磁轭26、线圈27、摩擦片28、制动法兰29、右侧键30、输入齿轮轴轴用挡圈31、衔铁32、铆钉33、特殊成型弹簧片34、后盖35、后盖螺钉36、印刷电路板37、右侧深沟球轴承38、输入轴套筒39、磁缸40、永磁铁41、螺栓42、孔用弹性挡圈43、右侧圆锥滚子轴承44、偏心轴右侧套筒45、滚针轴承46。

输入齿轮轴10左侧齿轮与两内花键齿轮5啮合，两内花键齿轮5通过偏心轴左侧轴用挡圈7和偏心轴右侧轴用挡圈8固定在外花键偏心轴6上。

外花键偏心轴6与输入支撑16和输出支撑13之间分别设有右侧圆锥滚子轴承44和左侧圆锥滚子轴承4，左侧圆锥滚子轴承4左侧由输出支撑13定位，右侧由偏心轴左侧套筒9定位，右侧圆锥滚子轴承44左侧由偏心轴右侧套筒45定位，右侧由孔用弹性挡圈43定位；左侧摆线轮11与右侧摆线轮12通过滚针轴承46安装在外花键偏心轴6偏心处。

针齿壳1用作支承件，其固定设置，通过螺栓42与左轴承盖18以及外壳22连接，将两摆线轮等罩设其中，形成对两摆线轮等的保护。针齿15用作啮合件，多个针齿15沿着针齿壳1的周向均匀地分布于针齿壳1的内壁上，并与两个摆线轮啮合，每个针齿15的轴向两侧均设有角接触球轴承3，既限制针齿15的轴向位移，又连接针齿壳1与输入支撑16和输出支撑13，输入支撑16和输出支撑13通过柱销14连接，输出支撑13与针齿壳1之间设有油封2。

输入齿轮轴10中间通过中间键20与磁缸40周向固定，共同作为驱动电机的转子组件，磁缸40左侧通过轴肩定位，右侧通过输入轴套筒39定位；绕组21缠绕在叠层19上，叠层19内圈上周向均匀分布着六块永磁铁41，共同作为驱动电机的定子组件。

左轴承盖18与右轴承盖23上均设有三个周向均匀分布的弧形榫头，叠层19相应的设有弧形卯眼，通过卯榫结构对叠层19进行轴向及周向定位。

右轴承盖23上设有为印刷电路板37上的霍尔元件留的弧形孔，印刷电路板37通过电路板螺钉25安装在磁轭26左侧。

磁轭26左侧通过磁轭处螺钉24固定在右轴承盖右侧，磁轭26内开有存放线圈27以及摩擦片28的圈型槽，线圈27右侧设有摩擦片28。

输入齿轮轴10右侧通过右侧键30与制动法兰29连接，制动法兰29左侧由轴肩定位，右侧由输入齿轮轴轴用挡圈31定位。特殊成型弹簧片34通过铆钉33连接安装在衔铁32与制动法兰29之间进行复位。断电时，衔铁32与摩擦片28分离，衔铁32跟随制动法兰29旋转；通电时，线圈27产生磁场，将衔铁32吸附至摩擦片28进行制动。

后盖35通过后盖螺钉36与外壳22连接，印刷电路板37与线圈27的走线通过外壳22上留设的走线槽。

以上所述，仅是本发明的较佳实施方式，并非对本发明做任何限制，凡是根据本发明实质对以上实施方式所作的任何修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术的保护范围之内。

Claims

1.一种机器人一体化关节装置，其特征在于所述机器人一体化关节装置包括：传动系统、内转子伺服电机、电磁制动器、关节外壳；所述内转子伺服直流电机包括：左轴承盖、右轴承盖、两个深沟球轴承、印刷电路板、磁缸、输入齿轮轴、叠层、永磁铁及绕组；输入齿轮轴中部通过键与磁缸相连，左轴承盖与右轴承盖各通过一深沟球轴承与输入齿轮轴相连，叠层内壁周向均匀分布着六块永磁铁，绕组缠绕在叠层中间；所述印刷电路板带有三个周向均匀分布的霍尔元件，印刷电路板通过螺钉连接在磁轭左侧，所述磁轭左侧通过螺钉连接在右轴承盖右侧；

所述右轴承盖相应的设有三个弧形孔，使霍尔元件通过，所述左轴承盖外圈设有与传动系统和外壳连接凸起；左轴承盖与右轴承盖均设有三个周向均匀分布的弧形榫头，所述叠层相应的设有弧形卯眼，通过卯榫结构对叠层进行轴向及周向定位；

所述电磁制动器包括：磁轭、线圈、摩擦片、衔铁、特殊成型弹簧片、制动法兰；所述磁轭中设有线圈槽以及摩擦片槽，外壁上设有线圈走线孔，特殊成型弹簧片通过六个圆周分布、安装方向交替的铆钉连接在衔铁与制动法兰之间，制动法兰通过键与输入齿轮轴右端相连接；

所述关节外壳包括：针齿壳、外壳、后盖，针齿壳与外壳通过螺栓连接，外壳与后盖通过螺钉连接，其中针齿壳与外壳连接凸起处均设有一加工用销孔，外壳上开有走线槽；

所述驱动电机部分的输出轴、传动系统的输入轴和制动器部分的输入轴为同一根轴，即输入齿轮轴；所述输入齿轮轴为一空心阶梯齿轮轴，左端为一齿轮，与传动系统第一级减速齿轮啮合，右端与电磁制动器相连接处设有收容轴用挡圈的卡槽。