CN113103279A - 一种机器人关节及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机器人关节及机器人，属于机器人领域，包括依次固定连接的减速器外壳、电机外壳和电路外壳，所述减速器外壳上安装有减速器，所述减速器的输出端与交叉滚子轴承的内圈固定连接，所述交叉滚子轴承的外圈固联在所述减速器外壳内部，所述电机外壳上安装有电机和控制电路，所述控制电路与所述电机电连接，所述电机的输出端与所述减速器的输入端相连接。使用一个交叉滚子轴承，缩减了关节的体积和重量，简化了结构，且能耐受输出轴受到的较大的周向或轴向冲击，从而解决相关技术中抗冲击的结构较为复杂的问题。

Description

一种机器人关节及机器人

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人关节及机器人。

背景技术

机器人的关节主要由电机、控制电路与行星齿轮减速器组成。现有的关节机构中，一般由电机转子与减速器输入端联接，由减速器输出端联接输出轴，驱动负载转动。由于机器人运动工况恶劣，输出轴可能承受外界的冲压、强扭等不确定方向的高额冲击力，这样的冲击力对关节的传动机构与电机可能产生损坏，或者影响机器人的使用寿命。另外，现有的关节结构中，电缆从电机外壳连接到电路外壳的防水端子，在装配的过程中不便于观察电缆的走线与状态；且对于实现电机减速器的运动，一般需要四个轴承，形成两组简支梁，分别实现对电机转子与减速器行星架的安装，保持其正常的运动。这样的关节减速器，实现抗冲击的结构较为复杂，也因此不利于降低机器人的成本和重量。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种机器人关节及机器人，以解决相关技术中抗冲击的结构较为复杂的问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种机器人关节，包括依次固定连接的减速器外壳、电机外壳和电路外壳，所述减速器外壳上安装有减速器，所述减速器的输出端与交叉滚子轴承的内圈固定连接，所述交叉滚子轴承的外圈固联在所述减速器外壳内部，所述电机外壳上安装有电机和控制电路，所述控制电路与所述电机电连接，所述电机的输出端与所述减速器的输入端相连接。

进一步地，所述减速器采用行星减速器机构。

进一步地，所述行星减速器机构包括行星架、太阳齿轮轴、行星齿轮、内齿圈，所述行星齿轮安装在所述行星架上且分别与所述太阳齿轮轴和内齿圈啮合传动，所述内齿圈固定在所述减速器外壳上，所述输出轴固定在所述行星架上。

进一步地，所述减速器外壳上开有定位孔，所述定位孔上插接有用于将所述内齿圈固定在所述减速器外壳上的定位销。

进一步地，所述交叉滚子轴承与所述内齿圈之间设置有定位环。

进一步地，所述太阳齿轮轴通过太阳轮轴承支承在所述行星架上。

进一步地，所述电机包括电机转子和电机定子，所述电机定子固定在所述电机外壳内，所述电机转子通过转子轴承支承在所述电机外壳内。

进一步地，所述减速器的输出端连接有输出轴，所述输出轴与所述减速器外壳之间安装有动密封圈。

进一步地，所述电机外壳或电路外壳上安装有防水端子，所述控制电路的线缆通过所述防水端子输出。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种机器人，包括第一方面所述的机器人关节。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

由上述实施例可知，本申请的减速器外壳上安装有减速器，所述减速器的输出端与交叉滚子轴承的内圈固定连接，所述交叉滚子轴承的外圈固联在所述减速器外壳内部，使用一个交叉滚子轴承，缩减了关节的体积和重量，简化了结构，且能耐受输出轴受到的较大的周向或轴向冲击，从而解决相关技术中抗冲击的结构较为复杂的问题。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种机器人关节的结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的另一种机器人关节的结构示意图。

图中的附图标记有：输出轴1、行星架2、太阳齿轮轴3、控制电路4、太阳轮轴承5、转子轴承6、电机转子7、电机定子8、行星齿轮9、行星齿轮轴承10、内齿圈11、定位销12、定位环13、减速器外壳14、交叉滚子轴承15、电机外壳16、电路外壳17、防水端子18、动密封圈19、电机静密封圈20、输出轴螺丝21、电路外壳螺丝22、电机外壳螺丝23、线缆24、电路静密封圈25。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

参考图1和图2，本发明实施例提供一种抗冲击的机器人关节，包括依次固定连接的减速器外壳14、电机外壳16和电路外壳17，所述减速器外壳14上安装有减速器，所述减速器的输出端与交叉滚子轴承15的内圈固定连接，所述交叉滚子轴承15的外圈固联在所述减速器外壳14内部，所述电机外壳16上安装有电机和控制电路，所述控制电路与所述电机电连接，所述电机的输出端与所述减速器的输入端相连接。

由上述实施例可知，本申请的减速器外壳上安装有减速器，所述减速器的输出端与交叉滚子轴承的内圈固定连接，所述交叉滚子轴承的外圈固联在所述减速器外壳内部，使用一个交叉滚子轴承，缩减了关节的体积和重量，简化了结构，且能耐受输出轴受到的较大的周向或轴向冲击，从而解决相关技术中抗冲击的结构较为复杂的问题。

为了减重并保持强度，减速器外壳14、电机外壳16均采用铝合金材质等密度较小、强度较高的金属。

在本发明实施例中，为了尽可能减少关节的径向尺寸，所述减速器外壳14上开有定位孔，所述定位孔上插接有用于将所述内齿圈11固定在所述减速器外壳14上的定位销12，这样减少了内齿圈11外围的一圈安装用法兰，减小了关节的径向尺寸，且能够承受内齿圈11在周向与轴向上的较大的载荷。

在本发明实施例中，所述减速器可以采用行星减速器、摆线针轮减速器、谐波减速器或RV减速器。

具体地，本发明实施例以行星减速器机构为例，所述行星减速器机构包括行星架2、太阳齿轮轴3、行星齿轮9、内齿圈11，所述行星齿轮9安装在所述行星架2上且分别与所述太阳齿轮轴3和内齿圈11啮合传动，所述内齿圈11固定在所述减速器外壳14上，所述输出轴1固定在所述行星架2上。

为了减少转动摩擦以及提供传动效率，所述行星齿轮9通过行星齿轮轴承10安装在所述行星架2上。所述太阳齿轮轴3通过太阳轮轴承5支承在所述行星架2上。

进一步的，所述交叉滚子轴承15与所述内齿圈11之间设置有定位环13，定位环用于保证轴承外圈能够在减速器外壳与齿圈之间压紧。

行星架2与输出轴1安装在交叉滚子轴承15的内圈两侧，并压紧定位15轴承的内圈；定位环13安装在内齿圈11与交叉滚子轴承15的外圈之间，与减速器外壳14配合压紧交叉滚子轴承15的外圈。通过对交叉滚子轴承15内外圈的固联，使行星架2相对减速器外壳14仅保留轴向转动的自由度。因此输出轴1受到的外界径向或轴向的冲击力都会传递到交叉滚子轴承15的内圈，而交叉滚子轴承外圈被减速器外壳14与内齿圈11通过定位环13压紧，且本身有足够的径向与轴向载荷，能够保护关节系统不会受外界冲击而损坏。

具体地，由于内齿圈11需要有足够的硬度以及加工精度，需要用钢作为材料，无法与为了减重而用铝合金作为材料的减速器外壳14做成一个零件，需要内齿圈11与减速器外壳14有固定的设计，使用径向定位销能够兼顾轴向与周向的力与扭矩，且能省略齿圈的法兰，起到降低体积与质量的效果。

在本发明实施例中，所述电机包括电机转子7和电机定子8，所述电机定子8固定在所述电机外壳16内，所述电机转子7通过转子轴承6支承在所述电机外壳16内。

在本发明实施例中，依次固定连接的减速器外壳14、电机外壳16和电路外壳17构成整个机器人关节的外壳，保证安装在其内的结构部件受外界灰尘与水渍的干扰。

进一步地，所述减速器的输出端连接有输出轴1，输出轴1与减速器外壳14能够相对旋转，所述输出轴1与所述减速器外壳14之间安装有动密封圈19。减速器外壳14与电机外壳16通过电机外壳螺丝23固联，使用电机静密封圈20密封；电机外壳16与电路外壳17通过电路外壳螺丝22固联，通过电路静密封圈25进行密封。

进一步地，所述电机外壳16或电路外壳17上安装有防水端子18，所述控制电路的线缆24通过所述防水端子18输出，能实现与电机外壳16或电路外壳17之间的静密封，并且对通过防水端子18中间孔的线缆24的静密封。

在装配或维护关节的过程中，由于线缆24容易损坏，不能承受过度的弯折或挤压，因此可以拧下电路外壳螺丝22，将电路外壳17从电机外壳16拆卸下来，进行观察或调整，保证线缆24处于理想的状态。

本发明实施例将防水端子18安装在电机外壳16或电路外壳17上，且单独为线缆留出，这样的设计有利于关节线缆的检修和维护。

通过以上动密封圈19、电机静密封圈20和电路静密封圈25来进一步提升关节的防护能力。

通过输出轴1、减速器外壳14、电机外壳16和电路外壳17，使用三道静密封(防水端子18也为静密封的一种形式)与一道动密封实现关节的抗冲击，防水端子安装在电机外壳上，因此拆开电路外壳时线缆不会发生运动，方便检查线缆的安全情况，且电机外壳与外界接触，有利于电机散热。

为了便于检查电路线缆24，图1的结构使用电路静密封圈25密封了电机外壳16与电路外壳17之间的配合表面；图2的结构省略了电路静密封圈25，提升了防护能力。

图1中，采用输出轴、减速器外壳、电机外壳、电路外壳四个零件，一道动密封与三道静密封维持防水性能；防水端子安装在电机外壳上，完成装配之后再盖上电路外壳，这样的设计有利于检修电路端的线缆，降低了关节维护的成本；且电机外壳与外界接触，有利于电机散热；

图2中，采用输出轴、减速器外壳、电路外壳三个零件，一道动密封与两道静密封维持防水性能；防水端子安装在电路外壳上，电路外壳与减速器外壳联接，将电机外壳完全包裹，这样的设计减少了一道电路静密封，防护能力有所提高。

本发明实施例还提供一种机器人，包括上述的机器人关节，具有机器人关节的所有技术效果，这里不再进行赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种机器人关节，其特征在于，包括依次固定连接的减速器外壳、电机外壳和电路外壳，所述减速器外壳上安装有减速器，所述减速器的输出端与交叉滚子轴承的内圈固定连接，所述交叉滚子轴承的外圈固联在所述减速器外壳内部，所述电机外壳上安装有电机和控制电路，所述控制电路与所述电机电连接，所述电机的输出端与所述减速器的输入端相连接。

2.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述减速器采用行星减速器机构。

3.根据权利要求2所述的机器人关节，其特征在于，所述行星减速器机构包括行星架、太阳齿轮轴、行星齿轮、内齿圈，所述行星齿轮安装在所述行星架上且分别与所述太阳齿轮轴和内齿圈啮合传动，所述内齿圈固定在所述减速器外壳上，所述输出轴固定在所述行星架上。

4.根据权利要求3所述的机器人关节，其特征在于，所述减速器外壳上开有定位孔，所述定位孔上插接有用于将所述内齿圈固定在所述减速器外壳上的定位销。

5.根据权利要求3所述的机器人关节，其特征在于，所述交叉滚子轴承与所述内齿圈之间设置有定位环。

6.根据权利要求3所述的机器人关节，其特征在于，所述太阳齿轮轴通过太阳轮轴承支承在所述行星架上。

7.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述电机包括电机转子和电机定子，所述电机定子固定在所述电机外壳内，所述电机转子通过转子轴承支承在所述电机外壳内。

8.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述减速器的输出端连接有输出轴，所述输出轴与所述减速器外壳之间安装有动密封圈。

9.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述电机外壳或电路外壳上安装有防水端子，所述控制电路的线缆通过所述防水端子输出。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的机器人关节。

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