CN110978015B - 一种编码器及机器人关节 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种编码器及机器人关节，涉及编码器制造领域。该编码器包括码盘组件和检测电路板。码盘组件具有容纳腔，码盘组件被用于与中空电机的中空轴传动连接。当码盘组件与中空轴连接时，中空轴容纳于容纳腔。检测电路板被配置为检测码盘组件的码盘刻度。机器人关节包括中空电机和上述的编码器。中空电机包括中空轴。中空轴与码盘组件传动连接，中空轴容纳于容纳腔内。该编码器的码盘组件开设有容纳腔，容纳腔被用于容纳中空轴，线路从中空轴穿过，便于小型机器人关节走线。该机器人关节的编码器具有容纳腔，便于通过中空轴走线。

Description

一种编码器及机器人关节

技术领域

本申请涉及编码器制造领域，具体而言，涉及一种编码器及机器人关节。

背景技术

传统的工业机器人关节里都是采用电机加同轴型编码器的方案，采用机器人外部走线，控制系统都在外部控制箱里，这种方案体积大，所以往往适用于大中型工业机器人场合。而在目前的小型及协作机器人里，将驱动系统都集成于关节内部，空间非常狭小，传统的编码器由于体积较大，不能适用于小型机器人关节中。

申请人发现相关技术中存在的问题在于：现有的编码器不便于小型机器人关节走线。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种编码器，其旨在改善相关技术中编码器不便于小型机器人关节走线的问题。

本申请实施例提供了一种编码器，该编码器包括码盘组件和检测电路板。码盘组件具有容纳腔，码盘组件被用于与中空电机的中空轴传动连接。当码盘组件与中空轴连接时，中空轴容纳于容纳腔。检测电路板被配置为检测码盘组件的码盘刻度。通过在码盘组件设置容纳腔，该容纳腔被用于容纳中空轴。这样，中空轴的内孔可以用于走线，编码器的整体体积缩小，便于设置于小型机器人关节中。

作为本申请实施例的一种可选技术方案，码盘组件包括套筒和码盘，码盘套设于套筒。套筒被用于与中空轴传动连接。通过设置套筒和码盘，套筒被用于与中空轴传动连接，而码盘套设于套筒。这样，避免了码盘直接与中空轴连接，套筒在一定程度上对码盘起到保护作用。

作为本申请实施例的一种可选技术方案，检测电路板位于套筒的一侧，检测电路板与套筒的外周面之间具有间隙。通过将检测电路板设置在套筒的一侧，并且与套筒的外周面之间设置间隙，使得检测电路板被偏移到套筒的径向的一定距离外，便于设置容纳腔。

作为本申请实施例的一种可选技术方案，编码器还包括安装件，套筒可转动地连接于安装件，检测电路板设置于安装件。通过设置安装件，便于固定检测电路板，便于安装套筒。

作为本申请实施例的一种可选技术方案，安装件包括第一安装部、第二安装部和连接部。第一安装部与套筒可转动地连接。第一安装部与第二安装部在套筒的轴向具有间隙，连接部连接第一安装部和第二安装部。检测电路板与第二安装部连接。通过设置第一安装部，便于可转动地安装套筒。通过设置第二安装部，便于安装检测电路板。通过使第一安装部和第二安装部在套筒的轴向上具有间隙，避免了沿着套筒的径向另外设置结构来安装检测电路板，缩小了安装件的体积，有利于该编码器在机器人关节的安装。

作为本申请实施例的一种可选技术方案，第一安装部包括避让缺口，避让缺口的位置与检测电路板的位置相对应，避让缺口被用于避让检测电路板上的电子元件。通过设置避让缺口，使得避让缺口的位置与检测电路板的位置相对应，便于避让检测电路板上的电子元件，缩小了编码器的体积。

作为本申请实施例的一种可选技术方案，码盘为磁极码盘。码盘包括第一码道和第二码道，第一码道和第二码道沿着码盘的径向分布。第一码道与第二码道之间具有间隙。通过将码盘设置为磁极码盘，检测电路板通过检测磁极码盘上的磁性变化，即可确定中空电机的位置。磁极码盘具有较强的稳定性，即使码盘表面出现脏污，也不会影响磁极码盘的性能。通过设置第一码道和第二码道，能够准确地确定中空电机的位置。

作为本申请实施例的一种可选技术方案，检测电路板包括单圈值检测单元、多圈值检测单元和输出端。单圈值检测单元与多圈值检测单元电连接，单圈值检测单元与输出端电连接。单圈值检测单元和多圈值检测单元被配置为检测码盘的刻度数值并转化为位置信号，并将位置信号传输给输出端。通过设置单圈值检测单元和多圈值检测单元，同时检测码盘上的码道，提升检测结果的准确性。

作为本申请实施例的一种可选技术方案，检测电路板包括备用电源和备用存储单元。备用电源和多圈值检测单元电连接，备用存储单元同时与单圈值检测单元和多圈值检测单元电连接，备用存储单元与输出端电连接。通过设置备用电源和备用存储单元，使得在电源断开时，仍然能够通过备用电源带动多圈值检测单元进行多圈值检测，并将该数值储存在备用存储单元中，重新接上电源时，即可从备用存储单元中读取多圈位置信息。

本申请实施例还提供了一种机器人关节，该机器人关节包括中空电机和上述任一项中的编码器，中空电机包括中空轴。中空轴与码盘组件传动连接，中空轴容纳于容纳腔内。该机器人关节的编码器具有容纳腔，便于通过中空轴走线，使得该机器人关节的体积较小。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的编码器的整体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的编码器的码盘组件的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的码盘组件的套筒的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的编码器的安装件的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的检测电路板的结构框图。

图标：10-编码器；100-码盘组件；110-套筒；111-容纳腔；112-第一段；113-第二段；114-第三段；115-第四段；120-码盘；121-第一码道；122-第二码道；200-检测电路板；210-单圈值检测单元；220-多圈值检测单元；230-输出端；240-备用电源；250-备用存储单元；260-滤波电路；270-电源转换电路；300-安装件；310-第一安装部；311-避让缺口；320-第二安装部；330-连接部。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

传统的工业机器人关节里都是采用电机加同轴型编码器的方案，采用机器人外部走线，控制系统都在外部控制箱里，这种方案体积大，所以往往适用于大中型工业机器人场合。而在目前的小型及协作机器人里，将驱动系统都集成于关节内部，空间非常狭小，传统的编码器由于体积较大，不能适用于小型机器人关节中。申请人发现相关技术中存在的问题在于：现有的编码器不便于小型机器人关节走线。

针对上述情况，申请人在经过大量的理论研究和实际操作的基础上，提出了一种编码器及机器人关节。该编码器的码盘组件开设有容纳腔，容纳腔被用于容纳中空轴，线路从中空轴穿过，便于小型机器人关节走线。该机器人关节的编码器具有容纳腔，便于通过中空轴走线。

实施例

请参照图1，本实施例提供了一种编码器10，该编码器10包括码盘组件100和检测电路板200。码盘组件100具有容纳腔111，码盘组件100被用于与中空电机的中空轴传动连接。当码盘组件100与中空轴连接时，中空轴容纳于容纳腔111。检测电路板200被配置为检测码盘组件100的码盘刻度。通过在码盘组件100设置容纳腔111，该容纳腔111被用于容纳中空轴。这样，中空轴的内孔可以用于走线，编码器10的整体体积缩小，便于设置于小型机器人关节中。

请参照图2，在本实施例中，码盘组件100包括套筒110和码盘120，码盘120套设于套筒110。套筒110被用于与中空轴传动连接。通过设置套筒110和码盘120，套筒110被用于与中空轴传动连接，而码盘120套设于套筒110。这样，避免了码盘120直接与中空轴连接，套筒110在一定程度上对码盘120起到保护作用。

请参照图2，在本实施例中，码盘120为磁极码盘。磁极码盘具有较强的稳定性，即使磁极码盘表面出现脏污，也不会影响磁极码盘的性能。不需要额外的外壳防护，即可满足粉尘、油污的工业应用场合，提高了产品的应用领域和可靠性。码盘120包括第一码道121和第二码道122，第一码道121和第二码道122沿着码盘120的径向分布。第一码道121与第二码道122之间具有间隙。通过将码盘120设置为磁极码盘，检测电路板200通过检测磁极码盘上的磁性变化，即可确定中空电机的位置。通过设置第一码道121和第二码道122，能够准确地确定中空电机的位置。

请参照图3，在本实施例中，套筒110包括第一段112、第二段113、第三段114和第四段115，第一段112、第二段113、第三段114和第四段115依次连接。第二段113、第三段114和第四段115的内径相同，外径不同。第一段112的内径大于第二段113的内径。在本实施例中，第二段113、第三段114和第四段115的内孔即为容纳腔111。第一段112的外径小于第二段113的外径，第一段112被用于安装轴承。第二段113靠近第一段112的一端，被用于止挡轴承。请参照图3，在本实施例中，第二段113的上端面被用于止挡轴承。第三段114的外径小于第二段113的外径，第三段114所在的位置靠近检测电路板200。请参照图3，配合参照图2，第四段115的外径小于第三段114的外径，第四段115被用于安装码盘120。第三段114靠近第四段115的一端，能够止挡码盘120。在本实施例中，第二段113的上端面上还开设有多个螺纹孔，该螺纹孔被用于穿设螺杆，以使套筒110与机器人关节的其他连接件连接。

请参照图3，配合参照图1，在本实施例中，检测电路板200位于套筒110的一侧，检测电路板200与套筒110的外周面之间具有间隙。在本实施例中，检测电路板200靠近第三段114，位于第四段115的上方，并与第三段114之间具有间隙。通过将检测电路板200设置在套筒110的一侧，并且与套筒110的外周面之间设置间隙，使得检测电路板200被偏移到套筒110的径向的一定距离外，便于设置容纳腔111。

请参照图1，配合参照图4，在本实施例中，编码器10还包括安装件300，套筒110可转动地连接于安装件300，检测电路板200设置于安装件300。通过设置安装件300，便于固定检测电路板200，便于安装套筒110。请参照图4，安装件300包括第一安装部310、第二安装部320和连接部330。第一安装部310与套筒110可转动地连接。第一安装部310与第二安装部320在套筒110的轴向具有间隙，连接部330连接第一安装部310和第二安装部320。检测电路板200与第二安装部320连接。通过设置第一安装部310，便于可转动地安装套筒110。通过设置第二安装部320，便于安装检测电路板200。通过使第一安装部310和第二安装部320在套筒110的轴向上具有间隙，避免了沿着套筒110的径向另外设置结构来安装检测电路板200，缩小了安装件300的体积，有利于该编码器10在机器人关节的安装。

在本实施例中，第一安装部310大致呈圆环状，第二安装部320呈扇环状。通过将第一安装部310设置为圆环状，第二安装部320设置为扇环状，充分利用了第二安装部320来安装检测电路板200，并且将不设置检测电路板200的另一侧空出来，有利于安装其他部件，减小了编码器10的体积。

请参照图4，配合参照图1，在本实施例中，第一安装部310包括避让缺口311，避让缺口311的位置与检测电路板200的位置相对应，避让缺口311被用于避让检测电路板200上的电子元件。通过设置避让缺口311，使得避让缺口311的位置与检测电路板200的位置相对应，便于避让检测电路板200上的电子元件，缩小了编码器10的体积。

请参照图5，在本实施例中，检测电路板200包括单圈值检测单元210、多圈值检测单元220和输出端230。单圈值检测单元210与多圈值检测单元220电连接，单圈值检测单元210与输出端230电连接。单圈值检测单元210和多圈值检测单元220被配置为检测码盘120的刻度数值并转化为位置信号，并将位置信号传输给输出端230。通过设置单圈值检测单元210和多圈值检测单元220，同时检测码盘120上的第一码道121和第二码道122，提升检测结果的准确性。

检测电路板200包括备用电源240和备用存储单元250。备用电源240和多圈值检测单元220电连接，备用存储单元250同时与单圈值检测单元210和多圈值检测单元220电连接，备用存储单元250与输出端230电连接。通过设置备用电源240和备用存储单元250，使得在电源断开时，仍然能够通过备用电源240带动多圈值检测单元220进行多圈值检测，并将该数值储存在备用存储单元250中，重新接上电源时，即可从备用存储单元250中读取多圈位置信息。

请参照图5，检测电路板200还包括电源转换电路270和滤波电路260，其中，电源转换电路270被用于与电源电连接，滤波电路260与电源转换电路270电连接。滤波电路260与多圈值检测单元220电连接，以为多圈值检测单元220提供电力。滤波电路260还与备用电源240连接，以便于在连接电源时为备用电源240充电。

本实施例提供了一种编码器10，该编码器10包括码盘组件100和检测电路板200。码盘组件100具有容纳腔111，码盘组件100被用于与中空电机的中空轴传动连接。当码盘组件100与中空轴连接时，中空轴容纳于容纳腔111。检测电路板200被配置为检测码盘组件100的码盘120刻度。通过在码盘组件100设置容纳腔111，该容纳腔111被用于容纳中空轴。这样，中空轴的内孔可以用于走线，编码器10的整体体积缩小，便于设置于小型机器人关节中。

本实施例还提供了一种机器人关节，该机器人关节包括中空电机和上述的编码器10，中空电机包括中空轴。中空轴与码盘组件100传动连接，中空轴容纳于容纳腔111内。该机器人关节的编码器10具有容纳腔111，便于通过中空轴走线，使得该机器人关节的体积较小。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种编码器，其特征在于，所述编码器包括码盘组件和检测电路板，所述码盘组件具有容纳腔，所述码盘组件被用于与中空电机的中空轴传动连接，当所述码盘组件与中空轴连接时，所述中空轴容纳于所述容纳腔，所述检测电路板被配置为检测码盘组件的码盘刻度；

所述码盘组件包括套筒和码盘，所述码盘套设于所述套筒，所述套筒被用于与中空轴传动连接；

所述检测电路板位于所述套筒的一侧，所述检测电路板与所述套筒的外周面之间具有间隙；

所述编码器还包括安装件，所述套筒可转动地连接于所述安装件，所述检测电路板设置于所述安装件；

所述安装件包括第一安装部、第二安装部和连接部，所述第一安装部与所述套筒可转动地连接，所述第一安装部与所述第二安装部在所述套筒的轴向具有间隙，所述连接部连接所述第一安装部和所述第二安装部，所述检测电路板与所述第二安装部连接；

所述第一安装部呈圆环状，所述第二安装部呈扇环状。

2.根据权利要求1所述编码器，其特征在于，所述第一安装部包括避让缺口，所述避让缺口的位置与所述检测电路板的位置相对应，所述避让缺口被用于避让所述检测电路板上的电子元件。

3.根据权利要求1所述编码器，其特征在于，所述码盘为磁极码盘，所述码盘包括第一码道和第二码道，所述第一码道和所述第二码道沿着所述码盘的径向分布，所述第一码道与所述第二码道之间具有间隙。

4.根据权利要求1所述编码器，其特征在于，所述检测电路板包括单圈值检测单元、多圈值检测单元和输出端，所述单圈值检测单元与所述多圈值检测单元电连接，所述单圈值检测单元与所述输出端电连接，所述单圈值检测单元和所述多圈值检测单元被配置为检测所述码盘的刻度数值并转化为位置信号传输给所述输出端。

5.根据权利要求4所述编码器，其特征在于，所述检测电路板包括备用电源和备用存储单元，所述备用电源和所述多圈值检测单元电连接，所述备用存储单元同时与所述单圈值检测单元和所述多圈值检测单元电连接，所述备用存储单元与所述输出端电连接。

6.一种机器人关节，其特征在于，所述机器人关节包括中空电机和根据权利要求1-5任一项所述的编码器，所述中空电机包括中空轴，所述中空轴与所述码盘组件传动连接，所述中空轴容纳于所述容纳腔内。

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