CN113858173A - 稳定输出的执行器、机械臂及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种稳定输出的执行器、机械臂及机器人，该稳定输出的执行器包包括驱动模块及传动模块，所述传动模块包括减速单元、端盖和输出单元，所述减速单元的输入端连接于所述驱动模块的输出端，所述输出单元包括输出连接件和输出法兰，所述输出连接件传动连接于所述减速单元的输出端，所述输出法兰固定于所述输出连接件上，所述输出连接件与所述端盖之间设置有第一轴承和第二轴承，所述第一轴承基于所述端盖对所述输出连接件实现向上的止动，所述第二轴承基于所述端盖对所述输出法兰实现向下的止动；该执行器通过第一轴承和第二轴承双向止动，相互限制，减小了输出法兰的轴向窜动。

Description

稳定输出的执行器、机械臂及机器人

技术领域

本发明属于执行器技术领域，更具体地说，是涉及一种稳定输出的执行器、机械臂及机器人。

背景技术

目前机器人技术发展迅速，机器人的应用已经渗透到社会的各个领域，比如自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作领域。执行器是机器人中必不可少的一个重要组成部分，执行器接收控制器发来的信号，并对受控对象施加控制运行作用，是执行实际动作的部件。

一般的机器人关节执行器的输出法兰端是由单轴承导向的，这样的设计通常会使执行器的输出法兰发生较大的轴向窜动。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种稳定输出的执行器、机械臂及机器人，以解决现有技术中存在的机器人执行器的输出法兰发生较大的轴向窜动的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：本发明第一方面提供一种稳定输出的执行器，包括驱动模块及传动模块，所述传动模块包括减速单元、端盖和输出单元；

所述减速单元的输入端连接于所述驱动模块的输出端，所述输出单元包括输出连接件和输出法兰，所述输出连接件传动连接于所述减速单元的输出端，所述输出法兰固定于所述输出连接件上；

所述输出连接件与所述端盖之间设置有第一轴承和第二轴承，所述第一轴承基于所述端盖对所述输出连接件实现向上的止动，所述第二轴承基于所述端盖对所述输出法兰实现向下的止动。

在一实施例中，所述端盖具有伸入所述输出连接件中的装配部，所述第一轴承安装于所述装配部的内壁与输出连接件之间并被所述装配部与输出连接件轴向定位，所述第二轴承装配于所述装配部的外壁与所述输出连接件之间并被所述装配部与输出法兰轴向定位。

在一实施例中，所述装配部的内壁上端具有朝下的上限位面，所述装配部的外壁下端具有朝上的下限位面，所述输出连接件具有朝上的外限位面，所述第一轴承被所述外限位面与上限位面轴向定位，所述第二轴承被所述下限位面与输出法兰轴向定位。

在一实施例中，所述端盖还包括与所述减速单元固定的固定部，所述固定部与所述装配部之间形成容纳区间，所述输出连接件的边缘插入所述容纳区间，所述第一轴承位于所述容纳区间中。

在一实施例中，所述驱动模块的上端开口并具有从所述开口露出的主驱动件，所述减速单元与所述驱动模块可拆卸连接并具有主传动件，所述主传动件沿竖向插接于所述主驱动件以与所述主驱动件传动连接，所述减速单元拆离所述驱动模块时所述主传动件与所述主驱动件分离。

在一实施例中，所述输出单元还包括输出传动件，所述输出传动件的一端与所述输出连接件固定，所述输出传动件的另一端与所述减速单元传动连接。

在一实施例中，所述减速单元包括外壳、一级行星架、枢接在该一级行星架上的一级行星齿轮、与一级行星架固定连接的二级太阳齿轮；所述一级行星齿轮与所述主传动件以及内齿圈啮合，所述二级太阳齿轮与所述输出传动件传动连接，所述外壳上设置有内齿圈和双联齿保持架，所述二级太阳齿轮枢接在所述双联齿保持架上；所述输出传动件包括输出齿圈、二级行星齿轮及三级行星齿；所述二级行星齿轮与所述二级太阳齿轮啮合；所述三级行星齿与二级行星齿轮固定连接并分别枢接设置在所述双联齿保持架的上端与下端；所述三级行星齿与所述输出齿圈啮合。

在一实施例中，所述输出连接件、输出法兰、双联齿保持架以及内齿圈上设有用于使导线穿过的导线槽。

本发明的第二方面提供一种机械臂，所述机械臂包括如上所述的稳定输出的执行器。

本发明的第三方面提供一种机器人，所述机器人包括如上所述的稳定输出的执行器。

本发明提供的稳定输出的执行器包括驱动模块及传动模块，传动模块包括减速单元、端盖和输出单元，减速单元的输入端连接于驱动模块的输出端，输出单元包括输出连接件和输出法兰，输出连接件传动连接于减速单元的输出端，输出法兰固定于所述输出连接件上，输出连接件与端盖之间设置有第一轴承和第二轴承，第一轴承基于所述端盖对所述输出连接件实现向上的止动，第二轴承基于所述端盖对所述输出法兰实现向下的止动。该执行器通过第一轴承和第二轴承的双向止动，实现了对输出单元窜动的有效抑制，减小了输出法兰的轴向窜动，在一定程度上提高了执行器的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例提供的稳定输出的执行器的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的稳定输出的执行器的部分剖视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的稳定输出的执行器的端盖的局部结构示意图；

图4为本发明实施例提供的稳定输出的执行器的输出连接件的局部结构示意图；

图5为本发明实施例提供的稳定输出的执行器的导线槽的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1-驱动模块；2-传动模块；3-第一轴承；4-第二轴承；

21-减速单元；22-端盖；23-输出单元；

211-外壳；212-一级太阳齿轮；213-一级行星架；214-一级行星齿轮；215-二级太阳齿轮；216-内齿圈；217-双联齿保持架；

221-装配部；222-固定部；

2211-上限位面；2212-下限位面；

231-输出连接件；232-输出法兰；233-输出传动件；

2311-外限位面；

2331-输出齿圈；2332-二级行星齿轮；2333-三级行星齿轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，本文中使用的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

此外，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”、“固定”、“安装”等应做广义理解，例如可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定、对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

一般的机器人关节执行器的输出法兰端是由单轴承导向的，这样的设计通常会使执行器的输出法兰发生较大的轴向窜动，轴向窜动使得本来不该有相对运动的结合部位滑移、间隙变大，电机出现振动，噪音变大等异常情况，也会大大降低电机的使用寿命，本发明为了解决以上问题提出一种稳定输出的执行器、机械臂及机器人。

下面结合具体实施例对本发明提供的稳定输出的执行器、机械臂及机器人进行详细说明。

图1为本发明实施例提供的稳定输出的执行器的剖视结构图，图2为本发明实施例提供的稳定输出的执行器的部分剖视结构图，请参阅图1和图2，本实施例提供的稳定输出的执行器包括驱动模块1及传动模块2，所述传动模块2包括减速单元21、端盖22和输出单元23，所述减速单元21的输入端连接于所述驱动模块1的输出端，所述输出单元23包括输出连接件231和输出法兰232，所述输出连接件231传动连接于所述减速单元21的输出端，所述输出法兰232固定于所述输出连接件231上。

所述输出连接件231与所述端盖22之间设置有第一轴承3和第二轴承4，所述第一轴承3基于所述端盖22对所述输出连接件231实现向上的止动，所述第二轴承3基于所述端盖22对所述输出法兰232实现向下的止动。

本实施例的执行器是机器人中必不可少的一个重要组成部分，执行器接收控制器发来的信号，并对受控对象施加控制运行作用，是执行实际动作的部件，本实施例对所述执行器的具体功能不做特别限制。

本实施例的驱动模块1用于为执行器提供动力，本实施例对所述驱动模块1的具体结构形式不做特别限制，例如可以通过驱动电机来实现。

本实施例的减速单元21是指由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置，在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，本实施例的减速单元21包括行星减速组件，行星减速组件21的输入端与驱动模块1的输出端连接，所述输出连接件231固定于所述行星减速组件21的输出端。

本实施例的输出单元包括输出连接件231和输出法兰232，本实施例的驱动模块1的动力通过输出法兰232进行输出连接，快捷、方便。本实施例对所述输出连接件231和输出法兰232的具体结构形式不做特别限制。

本实施例的输出连接件231与端盖22之间设置有第一轴承3和第二轴承4，所述第一轴承3基于所述端盖22对所述输出连接件231实现向上的止动，所述第二轴承3基于所述端盖22对所述输出法兰232实现向下的止动，通过设置双轴承进行定位，双轴承对输出法兰232能够起到更好地约束，使得输出法兰232的轴向窜动大大减小。

本实施例中，第一轴承3与第二轴承4可以为球轴承或者滚子轴承。本实施例对所述轴承的具体形式不做特别限制。

本实施例提供的稳定输出的执行器包括驱动模块及传动模块，传动模块包括减速单元、端盖和输出单元，减速单元的输入端连接于驱动模块的输出端，输出单元包括输出连接件和输出法兰，输出连接件传动连接于减速单元的输出端，输出法兰固定于所述输出连接件上，输出连接件与端盖之间设置有第一轴承和第二轴承，第一轴承基于所述端盖对所述输出连接件实现向上的止动，第二轴承基于所述端盖对所述输出法兰实现向下的止动。该执行器通过第一轴承和第二轴承的双向止动，实现了对输出单元窜动的有效抑制，减小了输出法兰的轴向窜动，在一定程度上提高了执行器的使用寿命。

图3为本发明实施例提供的稳定输出的执行器的端盖的局部结构示意图，请参阅图1和图3，在一具体实施例中，所述端盖22具有伸入所述输出连接件231中的装配部221，所述第一轴承3安装于所述装配部221的内壁与输出连接件231之间并被所述装配部221与输出连接件231轴向定位，所述第二轴承4装配于所述装配部221的外壁与所述输出连接件231之间并被所述装配部221与输出法兰232轴向定位。本实施例通过端盖22的装配部221与输出连接件231配合实现第一轴承3和第二轴承4的安装配合，结构简单。

图4为本发明实施例提供的稳定输出的执行器的输出连接件的局部结构示意图，请参阅图1-图4所示，示例性地，所述装配部221的内壁上端具有朝下的上限位面2211，所述装配部221的外壁下端具有朝上的下限位面2212，所述输出连接件231具有朝上的外限位面2311，所述第一轴承3被所述外限位面2311与上限位面2211轴向定位，所述第二轴承4被所述下限位面2212与输出法兰232轴向定位。本实施例的第一轴承3通过端盖22的装配部221上的上限位面2211和输出连接件231上的外限位面2311进行定位，第二轴承4通过端盖22的装配部221上的下限位面2212和输出法兰232进行定位，实现方式简单。

示例性地，本实施例的所述端盖22还包括与所述减速单元21固定的固定部222，所述固定部222与所述装配部221之间形成容纳区间，所述输出连接件231的边缘插入所述容纳区间，所述第一轴承3位于所述容纳区间中。本实施例的端盖22通过固定部222减速单元21固定连接，通过装配部221与输出连接件231配合实现第一轴承3的安装，结构简单。

在一具体实施例中，所述驱动模块1的上端开口并具有从所述开口露出的主驱动件，所述减速单元21与所述驱动模块1可拆卸连接并具有主传动件，所述主传动件沿竖向插接于所述主驱动件以与所述主驱动件传动连接，所述减速单元21拆离所述驱动模块1时所述主传动件与所述主驱动件分离。本实施例的减速单元21的主传动件与驱动模块1的主驱动件能够实现快速拆装，可以根据不同需求更换不同变速比的减速单元。

进一步地，所述输出单元23还包括输出传动件233，所述输出传动件233的一端与所述输出连接件231固定，所述输出传动件233的另一端与所述减速单元21传动连接。本实施例的减速单元21通过输出传动件233将动力传动到输出连接件231和输出法兰232。

示例性地，所述减速单元21包括外壳211、一级太阳齿轮212、一级行星架213、枢接在该一级行星架213上的一级行星齿轮214、与一级行星架213固定连接的二级太阳齿轮215，所述外壳211上设置有内齿圈216和双联齿保持架217，所述一级行星齿轮214与主传动件以及内齿圈216啮合，所述二级太阳齿轮215与所述输出传动件233传动连接，所述二级太阳齿轮215枢接在所述双联齿保持架217上，所述输出传动件233包括输出齿圈2331、二级行星齿轮2332及三级行星齿轮2333，所述二级行星齿轮2332与所述二级太阳齿轮215啮合，所述三级行星齿轮2333与二级行星齿轮2332固定连接并分别枢接设置在所述双联齿保持架217的上端与下端；所述三级行星齿轮2333与所述输出齿圈2331啮合。本实施例采用二级行星齿轮2332及三级行星齿轮2333构成的双联齿轮和双联齿保持架结构，使得减速单元21的行星减速组件结构紧凑。所本实施例的所述端盖23与所述双联齿保持架227同轴配合设置，所述端盖23与所述双联齿保持架227通过顶丝锁紧。本实施例的驱动模块的驱动源为电机，本实施例的一级太阳齿轮212与电机的转子固定连接，本实施例的主传动件为一级太阳齿轮212，本实施例的电机是中空结构的外转子电机，其转子上固定一贯穿电机内部的传动转轴，一级太阳齿轮212是固定在传动转轴上，本实施例的传动转轴的末端设置有位置编码器，位置编码器用于记录电机的传动转轴转动的圈数。本实施例的电机将动力传动到行星减速单元中，行星减速单元将动力传动到输出传动件233，输出传动件233通过输出连接件231输出到输出法兰232。本实施例中，所述输出法兰232为六角法兰，材料易得，外观美观。

图5为本发明实施例提供的稳定输出的执行器的导线槽的结构示意图，请参阅图5，本实施例的所述输出连接件231、输出法兰232、双联齿保持架217以及内齿圈216上设有用于使导线穿过的导线槽(图中箭头所指处)。通过设置导线槽方便导线顺利连接电机、位置编码器及外部的执行器，避免了导线在工作过程中出现缠绕或者破损的问题。

本发明实施例提供的稳定输出的执行器包括驱动模块及传动模块，传动模块包括减速单元、端盖和输出单元，减速单元的输入端连接于驱动模块的输出端，输出单元包括输出连接件和输出法兰，输出连接件传动连接于减速单元的输出端，输出法兰固定于所述输出连接件上，输出连接件与端盖之间设置有第一轴承和第二轴承，第一轴承基于所述端盖对所述输出连接件实现向上的止动，第二轴承基于所述端盖对所述输出法兰实现向下的止动。该执行器通过第一轴承和第二轴承的双向止动，实现了对输出单元窜动的有效抑制，减小了输出法兰的轴向窜动，在一定程度上提高了执行器的使用寿命。

本实施例的第二方面提供一种机械臂，所述机械臂包括如上实施例所述的稳定输出的执行器。

例如：所述稳定输出的执行器包括驱动模块及传动模块，所述传动模块包括减速单元、端盖和输出单元；

所述减速单元的输入端连接于所述驱动模块的输出端，所述输出单元包括输出连接件和输出法兰，所述输出连接件传动连接于所述减速单元的输出端，所述输出法兰固定于所述输出连接件上；

所述输出连接件与所述端盖之间设置有第一轴承和第二轴承，所述第一轴承基于所述端盖对所述输出连接件实现向上的止动，所述第二轴承基于所述端盖对所述输出法兰实现向下的止动。

本实施例提供的机械臂包括上述稳定输出的执行器，该稳定输出的执行器的输出连接件与端盖之间设置有第一轴承和第二轴承，第一轴承基于所述端盖对所述输出连接件实现向上的止动，第二轴承基于所述端盖对所述输出法兰实现向下的止动。该执行器通过第一轴承和第二轴承的双向止动，实现了对输出单元窜动的有效抑制，减小了输出法兰的轴向窜动，在一定程度上提高了机械臂的使用寿命。

本实施例的第三方面提供一种机器人，所述机器人包括如上实施例所述的机械臂，所述机械臂包括如上实施例所述的稳定输出的执行器。

例如：所述稳定输出的执行器包括驱动模块及传动模块，所述传动模块包括减速单元、端盖和输出单元；

所述减速单元的输入端连接于所述驱动模块的输出端，所述输出单元包括输出连接件和输出法兰，所述输出连接件传动连接于所述减速单元的输出端，所述输出法兰固定于所述输出连接件上；

所述输出连接件与所述端盖之间设置有第一轴承和第二轴承，所述第一轴承基于所述端盖对所述输出连接件实现向上的止动，所述第二轴承基于所述端盖对所述输出法兰实现向下的止动。

本实施例提供的机器人的机械臂包括上述稳定输出的执行器，输出连接件与端盖之间设置有第一轴承和第二轴承，第一轴承基于所述端盖对所述输出连接件实现向上的止动，第二轴承基于所述端盖对所述输出法兰实现向下的止动。该执行器通过第一轴承和第二轴承的双向止动，实现了对输出单元窜动的有效抑制，减小了输出法兰的轴向窜动，在一定程度上提高了机器人的使用寿命。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种稳定输出的执行器，其特征在于：包括驱动模块及传动模块，所述传动模块包括减速单元、端盖和输出单元；

所述减速单元的输入端连接于所述驱动模块的输出端，所述输出单元包括输出连接件和输出法兰，所述输出连接件传动连接于所述减速单元的输出端，所述输出法兰固定于所述输出连接件上；

所述输出连接件与所述端盖之间设置有第一轴承和第二轴承，所述第一轴承基于所述端盖对所述输出连接件实现向上的止动，所述第二轴承基于所述端盖对所述输出法兰实现向下的止动。

2.根据权利要求1所述的稳定输出的执行器，其特征在于：所述端盖具有伸入所述输出连接件中的装配部，所述第一轴承安装于所述装配部的内壁与输出连接件之间并被所述装配部与输出连接件轴向定位，所述第二轴承装配于所述装配部的外壁与所述输出连接件之间并被所述装配部与输出法兰轴向定位。

3.根据权利要求2所述的稳定输出的执行器，其特征在于：所述装配部的内壁上端具有朝下的上限位面，所述装配部的外壁下端具有朝上的下限位面，所述输出连接件具有朝上的外限位面，所述第一轴承被所述外限位面与上限位面轴向定位，所述第二轴承被所述下限位面与输出法兰轴向定位。

4.根据权利要求3所述的稳定输出的执行器，其特征在于：所述端盖还包括与所述减速单元固定的固定部，所述固定部与所述装配部之间形成容纳区间，所述输出连接件的边缘插入所述容纳区间，所述第一轴承位于所述容纳区间中。

5.根据权利要求1所述的稳定输出的执行器，其特征在于：所述驱动模块的上端开口并具有从所述开口露出的主驱动件，所述减速单元与所述驱动模块可拆卸连接并具有主传动件，所述主传动件沿竖向插接于所述主驱动件以与所述主驱动件传动连接，所述减速单元拆离所述驱动模块时所述主传动件与所述主驱动件分离。

6.根据权利要求1所述的稳定输出的执行器，其特征在于：所述输出单元还包括输出传动件，所述输出传动件的一端与所述输出连接件固定，所述输出传动件的另一端与所述减速单元传动连接。

7.根据权利要求5所述的稳定输出的执行器，其特征在于：所述减速单元包括外壳、一级行星架、枢接在该一级行星架上的一级行星齿轮、与一级行星架固定连接的二级太阳齿轮；所述一级行星齿轮与所述主传动件以及内齿圈啮合，所述二级太阳齿轮与所述输出传动件传动连接，所述外壳上设置有内齿圈和双联齿保持架，所述二级太阳齿轮枢接在所述双联齿保持架上；所述输出传动件包括输出齿圈、二级行星齿轮及三级行星齿；所述二级行星齿轮与所述二级太阳齿轮啮合；所述三级行星齿与二级行星齿轮固定连接并分别枢接设置在所述双联齿保持架的上端与下端；所述三级行星齿与所述输出齿圈啮合。

8.根据权利要求7所述的稳定输出的执行器，其特征在于：所述输出连接件、输出法兰、双联齿保持架以及内齿圈上设有用于使导线穿过的导线槽。

9.一种机械臂，其特征在于：所述机械臂包括权利要求1-8任一项所述的稳定输出的执行器。

10.一种机器人，其特征在于：所述机器人包括权利要求1-8任一项所述的稳定输出的执行器。

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