CN114353837A - 编码器模组及机器人关节 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种编码器模组及机器人关节，属于编码器技术领域。编码器模组用于装配于高速轴上，编码器模组包括安装法兰、读头安装座和编码器组件，安装法兰的法兰轴用于连接于高速轴上；读头安装座为环形结构，读头安装座围设于安装法兰的外侧；编码器组件包括码盘和读头，码盘安装于安装法兰的一侧，读头安装于读头安装座上，读头与码盘配合以进行读数；其中，码盘与读头安装座之间设有轴承，轴承的内侧与安装法兰连接，其外侧与读头安装座连接，以用于在高速轴的高速转动下保持码盘与读头的相对位置。这种编码器模组能够提高编码器读数的准确性。

Description

编码器模组及机器人关节

技术领域

本申请涉及编码器技术领域，具体而言，涉及一种编码器模组及机器人关节。

背景技术

目前，安装码盘的高速轴就是机器人关节减速器的输入轴，随着减速器的磨损，高速轴的跳动可能会逐渐变大。如果高速轴跳动过大，码盘的位置也会发生较大变化。而读头由于是安装在关节壳体上，其位置是固定的。因此，当高速轴跳动过大时，码盘与读头的相对位置无法得到保证，由编码器原理可知，这可能导致编码器读数无效。

发明内容

本申请实施例提供一种编码器模组及机器人关节，能够提高编码器读数的准确性。

第一方面，本申请实施例提供一种编码器模组，编码器模组用于装配于高速轴上，编码器模组包括安装法兰、读头安装座和编码器组件，安装法兰的法兰轴用于连接于高速轴上；读头安装座为环形结构，读头安装座围设于安装法兰的外侧；编码器组件包括码盘和读头，码盘安装于安装法兰的一侧，读头安装于读头安装座上，读头与码盘配合以进行读数；其中，码盘与读头安装座之间设有轴承，轴承的内侧与安装法兰连接，其外侧与读头安装座连接，以用于在高速轴的高速转动下保持码盘与读头的相对位置。

在本方案中，高速轴在旋转时会带动码盘旋转，当高速轴在旋转过程中产生轴端跳动时，通过在安装法兰与读头安装座之间设置的轴承，轴承可以使得码盘相对读头的位置不会发生变化，使得编码器的读数始终有效，随着一体化关节减速器的磨损，当安装码盘的高速轴旋转产生过大跳动时，不会由于码盘与读头相对位置变化而导致编码器读数无效。

编码器模组的具体安装过程为，首先将轴承的内圈涂胶后压入安装法兰，然后将轴承的外圈涂胶后压入读头安装座中，将码盘安装在安装法兰上，将防尘盖安装在读头安装座上，将读头安装在读头安装座上，将缓冲部一端安装在读头安装座上，从而得到编码器模组。

在一些实施例中，编码器模组包括防尘盖，防尘盖盖设于读头安装座上，以用于对码盘防尘保护。

上述技术方案中，通过在码盘上设置有防尘盖，防尘盖能够防止异物入侵至码盘与读头的表面，进一步提高了编码器模组读数的可靠性。

其中，防尘盖可以是多种材质的盖体，譬如，防尘盖可以是透明的盖体，也可以是不透明材质的盖体。通过将防尘盖采用为透明的盖体结构时，防尘盖既可以对码盘内部起到防尘作用，还可以透过防尘盖，便于观察码盘内的运行情况。另外，防尘盖安装于读头安装座上，可以采用卡接方式，也可以采用连接件固定的方式进行安装。

在一些实施例中，防尘盖与读头安装座之间设有连接件，连接件用于使防尘盖可拆卸地安装于读头安装座上。

上述技术方案中，通过连接件可以将防尘盖可拆卸地安装于读头安装座上，便于防尘盖的装拆，在需要对码盘进行维修和更换时，便于打开防尘盖进行更换，操作较为方便。

在一些实施例中，读头与码盘位于安装法兰的同一侧。

上述技术方案中，通过将读头与码盘设置在安装法兰的同一侧，使得读头与码盘的位置距离更近，更容易记录高速轴在工作下的角度变化值，从而保证其读数的精确性。

在一些实施例中，编码器模组包括缓冲部，缓冲部的一侧与读头安装座连接，缓冲部的另一侧用于与关节壳体连接，缓冲部用于缓冲读头安装座与关节壳体之间的相对位置变化。

上述技术方案中，通过在读头安装座与关节壳体之间设置的缓冲部，由于缓冲部具有一定变形能力，在机器人关节使用的过程中，缓冲部会不断地发生形变，从而能够适应于高速轴旋转时产生的跳动导致的读头安装座与关节壳体之间的相对位置变化，使得编码器的读数更准确。

其中，缓冲部可以是多种材质，可以是弹簧、橡胶柱、不锈钢件等。

在一些实施例中，缓冲部为柔性的不锈钢件。

上述技术方案中，将缓冲部采用为不锈钢件，不锈钢件的缓冲部的韧性更好，可以防止过早发生疲劳失效，提高缓冲部的使用寿命。

在一些实施例中，缓冲部包括第一连接部、变形部和第二连接部，第一连接部用于与读头安装座连接，第二连接部用于与关节壳体连接，变形部的两端分别与第一连接部和第二连接部连接，变形部包括至少一个S形段。

上述技术方案中，通过将变形部设置为可以包括一个或多个S形段，在利用缓冲部进行缓冲时，如若缓冲部中的S形段的数量越多，可缓冲的能力更强。

其中，第一连接部、第二连接部与变形段可以是一体式结构，也可以是分体式结构。

在一些实施例中，第一连接部、变形部和第二连接部一体成型。

上述技术方案中，通过将缓冲部中的第一连接部、变形部和第二连接部为一体成型结构，使得缓冲部的结构整体性更强。

在一些实施例中，缓冲部和读头分别位于读头安装座在其轴向上相对的两侧。

上述技术方案中，缓冲部相对于码盘更加靠近于高速轴的近端，使得缓冲部能够对编码器模组缓冲之后，才进行码盘与读头之间的配合读数，从而使得读数的数据更准确。

第二方面，本申请实施例还提供了一种机器人关节，机器人关节包括关节壳体以及前述的编码器模组，关节壳体内具有高速轴，安装法兰安装于高速轴上。

本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

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为本申请一些实施例提供的编码器模组的结构示意图；

图2为本申请一些实施例提供的机器人关节的结构示意图；

图3为图2的剖视图。

图标：100-编码器模组；10-安装法兰；20-读头安装座；31-码盘；32-读头；40-轴承；50-防尘盖；60-缓冲部；61-第一连接部；62-变形部；63-第二连接部；200-高速轴；300-关节壳体；1000-机器人关节。

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，需要说明的是，指示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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定相连，也可以是可拆卸相连，或一体地相连；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。

实施例

第一方面，本申请实施例提供一种编码器模组，请参阅图1、图2和图3，编码器模组100用于装配于高速轴200上，编码器模组100包括安装法兰10、读头安装座20和编码器组件，安装法兰10的法兰轴用于连接于高速轴200上；读头安装座20为环形结构，读头安装座20围设于安装法兰10的外侧；编码器组件包括码盘31和读头32，码盘31安装于安装法兰10的一侧，读头32安装于读头安装座20上，读头32与码盘31配合以进行读数；其中，码盘31与读头安装座20之间设有轴承40，轴承40的内侧与安装法兰10连接，其外侧与读头安装座20连接，以用于在高速轴200的高速转动下保持码盘31与读头32的相对位置。

在本方案中，高速轴200在旋转时会带动码盘31旋转，当高速轴200在旋转过程中产生轴端跳动时，通过在安装法兰10与读头安装座20之间设置的轴承40，轴承40可以使得码盘31相对读头32的位置不会发生变化，使得编码器的读数始终有效，随着一体化关节减速器的磨损，当安装码盘31的高速轴200旋转产生过大跳动时，不会由于码盘31与读头32相对位置变化而导致编码器读数无效。

需要说明的是，编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘31，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

在一些实施例中，编码器模组100包括防尘盖50，防尘盖50盖设于读头安装座20上，以用于对码盘31防尘保护。

通过在码盘31上设置有防尘盖50，防尘盖50能够防止异物入侵至码盘31与读头32的表面，进一步提高了编码器模组读数的可靠性。

其中，防尘盖50可以是多种材质的盖体，譬如，防尘盖50可以是透明的盖体，也可以是不透明材质的盖体。通过将防尘盖50采用为透明的盖体结构时，防尘盖50既可以对码盘31内部起到防尘作用，还可以透过防尘盖50，便于观察码盘31内的运行情况。另外，防尘盖50安装于读头安装座20上，可以采用卡接方式，也可以采用连接件固定的方式进行安装。

在一些实施例中，防尘盖50与读头安装座20之间设有连接件，连接件用于使防尘盖50可拆卸地安装于读头安装座20上。

通过连接件可以将防尘盖50可拆卸地安装于读头安装座20上，便于防尘盖50的装拆，在需要对码盘31进行维修和更换时，便于打开防尘盖50进行更换，操作较为方便。

其中，连接件可以是螺钉、螺栓等。在本实施例中，连接件采用为螺钉。

在一些实施例中，读头32与码盘31位于安装法兰10的同一侧。通过将读头32与码盘31设置在安装法兰10的同一侧，使得读头32与码盘31的位置距离更近，更容易记录高速轴200在工作下的角度变化值，从而保证其读数的精确性。

在一些实施例中，编码器模组100包括缓冲部60，缓冲部60的一侧与读头安装座20连接，缓冲部60的另一侧用于与关节壳体300连接，缓冲部60用于缓冲读头安装座20与关节壳体300之间的相对位置变化。

通过在读头安装座20与关节壳体300之间设置的缓冲部60，由于缓冲部60具有一定变形能力，在机器人关节1000使用的过程中，缓冲部60会不断地发生形变，从而能够适应于高速轴200旋转时产生的跳动导致的读头安装座20与关节壳体300之间的相对位置变化，使得编码器的读数更准确。

其中，缓冲部60可以是多种材质，可以是弹簧、橡胶柱、不锈钢件等。

在一些实施例中，缓冲部60为柔性的不锈钢件。将缓冲部60采用为不锈钢件，不锈钢件的缓冲部60的韧性更好，可以防止过早发生疲劳失效，提高缓冲部60的使用寿命。

在一些实施例中，缓冲部60包括第一连接部61、变形部62和第二连接部63，第一连接部61用于与读头安装座20连接，第二连接部63用于与关节壳体300连接，变形部62的两端分别与第一连接部61和第二连接部63连接，变形部62包括至少一个S形段。

通过将变形部62设置为可以包括一个或多个S形段，在利用缓冲部60进行缓冲时，如若缓冲部60中的S形段的数量越多，可缓冲的能力更强。

其中，第一连接部61、第二连接部63与变形段可以是一体式结构，也可以是分体式结构。

在一些实施例中，第一连接部61、变形部62和第二连接部63一体成型。通过将缓冲部60中的第一连接部61、变形部62和第二连接部63为一体成型结构，使得缓冲部60的结构整体性更强。

在一些实施例中，缓冲部60和读头32分别位于读头安装座20在其轴向上相对的两侧。缓冲部60相对于码盘31更加靠近于高速轴200的近端，使得缓冲部60能够对编码器模组缓冲之后，才进行码盘31与读头32之间的配合读数，从而使得读数的数据更准确。

第二方面，本申请实施例还提供了一种机器人关节1000，机器人关节1000包括关节壳体300以及前述的编码器模组100，关节壳体300内具有高速轴200，安装法兰10安装于高速轴200上。

编码器模组100的具体安装过程为，首先将轴承40的内圈涂胶后压入安装法兰10，然后将轴承40的外圈涂胶后压入读头安装座20中，将码盘31安装在安装法兰10上，将防尘盖50安装在读头安装座20上，将读头32安装在读头安装座20上，将缓冲部60一端安装在读头安装座20上，从而得到编码器模组100。最后将整个编码器模组装至机器人关节1000内，具体的是，用紧定螺钉将安装法兰10固定在高速轴200上，再将缓冲部60的另一端固定在关节壳体300上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

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 (10)

1.编码器模组，用于装配于高速轴上，其特征在于，包括：

安装法兰，所述安装法兰的法兰轴用于连接于所述高速轴上；

读头安装座，为环形结构，所述读头安装座围设于所述安装法兰的外侧；

编码器组件，包括码盘和读头，所述码盘安装于所述安装法兰的一侧，所述读头安装于所述读头安装座上，所述读头与所述码盘配合以进行读数；

其中，所述码盘与所述读头安装座之间设有轴承，所述轴承的内侧与所述安装法兰连接，其外侧与所述读头安装座连接，以用于在所述高速轴的高速转动下保持所述码盘与所述读头的相对位置。

2.如权利要求1所述的编码器模组，其特征在于，所述编码器模组包括：

防尘盖，所述防尘盖盖设于所述读头安装座上，以用于对所述码盘防尘保护。

3.如权利要求2所述的编码器模组，其特征在于，所述防尘盖与所述读头安装座之间设有连接件，所述连接件用于使所述防尘盖可拆卸地安装于所述读头安装座上。

4.如权利要求3所述的编码器模组，其特征在于，所述读头与所述码盘位于所述安装法兰的同一侧。

5.如权利要求1所述的编码器模组，其特征在于，所述编码器模组包括：

缓冲部，所述缓冲部的一侧与所述读头安装座连接，所述缓冲部的另一侧用于与关节壳体连接，所述缓冲部用于缓冲所述读头安装座与所述关节壳体之间的相对位置变化。

6.如权利要求5所述的编码器模组，其特征在于，所述缓冲部为不锈钢件。

7.如权利要求6所述的编码器模组，其特征在于，所述缓冲部包括第一连接部、变形部和第二连接部，所述第一连接部用于与所述读头安装座连接，所述第二连接部用于与所述关节壳体连接，所述变形部的两端分别与所述第一连接部和第二连接部连接，所述变形部包括至少一个S形段。

8.如权利要求7所述的编码器模组，其特征在于，所述第一连接部、所述变形部和所述第二连接部一体成型。

9.如权利要求7所述的编码器模组，其特征在于，所述缓冲部和所述读头分别位于所述读头安装座在其轴向上相对的两侧。

10.机器人关节，其特征在于，包括关节壳体以及如权利要求1-9中任一项所述的编码器模组，所述关节壳体内具有高速轴，所述安装法兰安装于所述高速轴上。

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