CN114378801A - 一种集成编码器的减速器组件及多关节机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种集成编码器的减速器组件和多关节机器人，所述减速器组件包括减速机构和编码器，所述减速机构包括主体、端盖和电机轴，所述端盖设置于所述主体的一端，所述电机轴一端延伸穿过所述端盖，所述减速机构包括密封盖，所述密封盖环绕所述电机轴设置并与所述端盖形成封闭空间，所述编码器设置于所述封闭空间。本申请具体实施例的有益效果在于：减速器组件集成了编码器，编码器密封性好、跳动较小，结构简单、易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种集成编码器的减速器组件及多关节机器人。
背景技术
减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮运动、蜗杆运动、齿轮-蜗杆运动所组成的独立部件，常用作原动机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，在现代机械中应用极为广泛。
编码器是将角位移转换成电信号的装置，可以通过编码器来检测减速器/电机的转速。现有技术中，通常将编码器码盘固定于电机轴末端，将编码器检测元件设置于驱动板上，这样使得码盘和检测元件直接外露，安装环境如果掉落粉尘等杂物，容易引起识别异常。光编码器是一种对环境清洁度要求较高的编码器，粉尘的掉落会影响光编码器的正常识别，因此防尘设计比较关键。此外，将码盘设置于电机轴末端对电机轴末端跳动的要求较为严格，随着减速器的磨损，电机轴末端的跳动会愈发明显，从而引起编码器识别异常。而编码器包括需要跟随电机轴旋转的码盘以及需要固定安装的检测元件，如果要在电机轴末端设计全封闭的结构，将导致需要使用较多的配件以及复杂的机械结构设计，实现比较困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集成编码器的减速器组件及多关节机器人，以解决现有技术中机器人关节安装的编码器存在的密封不佳、易受粉尘干扰和安装位置存在跳动使得编码器容易识别异常的问题，同时充分利用已有空间，结构紧凑、易于实现。
为实现上述目标，本发明可采用如下技术方案：一种集成编码器的减速器组件，包括减速机构和编码器，所述减速机构包括主体、端盖和电机轴，所述端盖设置于所述主体的一端，所述电机轴一端延伸穿过所述端盖，所述减速机构包括密封盖，所述密封盖环绕所述电机轴设置并与所述端盖形成封闭空间，所述编码器设置于所述封闭空间。
进一步的，所述端盖设置于所述减速机构的输入端，所述编码器为光编码器。
进一步的，所述编码器包括设置于电机轴以跟随旋转的码盘，以及设置于所述密封盖的检测元件。
进一步的，所述密封盖包括开孔以将检测元件通过线路连接至控制电路，所述开孔处包括涂胶。
进一步的，所述密封盖包括绕所述电机轴的第一环绕面，所述第一环绕面和所述电机轴之间包括第一密封轴承。
进一步的，所述端盖包括绕所述电机轴的第二环绕面，所述第二环绕面和所述电机轴之间包括第二密封轴承。
进一步的，所述端盖与所述第二环绕面垂直的外表面包括水平面和下沉面，以及连接所述水平面和下沉面的立面，以使得所述端盖的外表面包括阶梯状结构，所述密封盖与所述立面和下沉面抵接。
进一步的，所述密封盖包括与所述立面抵接的接触面，所述接触面与所述第一环绕面同轴心，所述立面与所述第二环绕面同轴心。
进一步的，所述减速机构包括沿轴向固定第一密封轴承和第二密封轴承位置的轴向限位件。
本申请还可采用如下技术方案：一种多关节机器人，其特征在于，包括多个机械臂部分和连接相邻机械臂部分的关节，所述关节包括外壳、电机和前文中任一项所述的减速器组件。
与现有技术相比，本发明具体实施方式的有益效果为：编码器与减速机构集成为一体，设置与减速机构端盖配合的密封盖实现了编码器的密封，使得编码器不易受粉尘干扰；同时，码盘靠近减速机构设计，减速机构电机轴的抖动对编码器使用影响较小；另外，通过借助减速机构实现的密封结构，结构可靠，易于加工及装配实现。
附图说明
图1是本发明一个实施例的减速器组件的示意图
图2是图1所示减速器组件的剖面图
图3是图1所示减速器组件的剖面爆炸图
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清楚明了，下面将结合附图来描述本发明的实施例。应当理解的是，对实施方式的具体说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不是用于穷举本发明的所有可行方式，更不是用于限制本发明的具体实施范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”、“竖直”、“水平”、“竖向”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，仅是为了便于描述或简化描述本发明，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、安装及操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明保护一种减速器组件，参图1-3，所述减速器组件100包括减速机构和编码器，减速机构包括主体11、端盖12和电机轴13，所述端盖12至少部分的覆盖所述主体11，所述减速机构的电机轴13一端延伸穿过所述端盖12，另一端为减速机构的输出端，将动力传输至机器人的下一关节。所述减速机构包括密封盖14，所述密封盖14环绕所述电机轴13设置并与所述端盖12形成封闭空间，所述编码器设置于所述封闭空间。具体的，所述密封盖14与所述端盖12形成封闭空间的主要结构，通过其他的辅助结构，例如通过安装密封轴承，使得密封盖14和端盖12之间的空间为相对封闭空间。通过将端盖12形成封闭结构的一部分，辅以与端盖12配合的密封盖14，编码器设置于端盖12和密封盖14形成的封闭空间内，能够有效对编码器进行防尘保护，同时结构较为简单、紧凑，易于实现。另外，编码器靠近减速机构设置，相对于编码器设置于电机轴13远端的方式，电机轴13的跳动对编码器影响较小。
具体的，参图2，所述端盖12设置于所述减速机构的输入端，减速机构的输入端用于连接电机(图未示)，电机将动力传递至减速机构，减速机构的输入端为高速端，优选的，所述编码器为光编码器，光编码器对粉尘更为敏感，粉尘的存在更容易影响其工作。通常，常用的编码器包括光编码器和磁编码器，粉尘对于磁编码器的影响相对不明显，减速机构的输入端设置光编码器能够满足电机高转速的检测需求，借助减速机构输入端的盖体，设置封闭空间，使得光编码器不易受粉尘干扰，保证其工作性能，同时结构较为简单。具体的，所述编码器包括设置于电机轴13以跟随电机轴13旋转的码盘21，以及设置于所述密封盖14的检测元件22，所述码盘21和检测元件22之间存在间隙，码盘21跟随电机轴13旋转，检测元件22能够检测到码盘21的信号，检测元件22和码盘21之间存在约1.5毫米的间隙，优选的，检测元件22与码盘21之间的间隙为1-2毫米。优选的，所述编码器为光编码器，所述检测元件22包括光源。进一步的，所述密封盖14包括开孔141以将检测元件22通过线路连接至控制电路，开孔141处涂胶以实现密封，使得线路穿过开孔141后，线路和开孔141之间被涂胶密封，避免从线路和开孔141之间的空隙掉落粉尘污染编码器。
进一步的，端盖12和电机轴13之间，密封盖14和电机轴13之间，一个为运动元件，一个为固定元件，两者之间存在间隙，可通过密封轴承进行密封。参图2-图3，所述密封盖14包括绕电机轴13的第一环绕面142，所述第一环绕面142周向的包围所述电机轴13，所述第一环绕面142和所述电机轴13之间包括第一密封轴承15，以实现密封盖14和电机轴13之间的密封；所述端盖12包括绕电机轴13的第二环绕面121，所述第二环绕面121周向的包围所述电机轴13，所述第二环绕面121和所述电机轴13之间设置第二密封轴承16，以实现所述端盖12和电机轴13之间的密封。进而使得密封盖14、端盖12、电机轴13、第一密封轴承15、第二密封轴承16共同形成密封空间，外界各方向的粉尘均被采取了阻挡措施，实现了更好的密封效果。可理解的，所述第一密封轴承和第二密封轴承可能各自包括1个密封轴承，或者包括超过1个的数量的密封轴承。
减速机构的端盖12包括第二环绕面121，环绕所述电机轴13的周向，以及还包括与所述第二环绕面121垂直的外表面，所述外表面与所述电机轴13垂直，所述外表面包括水平面1221和下沉面1222，所述下沉面1222相对于所述水平面1221凹陷设置，即所述水平面1221和下沉面1222在电机轴13的轴向方向上具有不同的高度，所述外表面还包括连接所述水平面1221和下沉面1222的立面1223，以使得所述端盖12的外表面包括阶梯状结构，即所述外表面具有阶梯状的横截面。所述密封盖14与所述立面1223和下沉面1222抵接，以使得所述密封盖14易于安装和固定，将密封盖14和下沉面1222通过螺钉锁紧，以实现密封盖14和减速机构的固定。
更进一步的，所述密封盖14包括与所述立面1223抵接的接触面143，所述接触面143与所述第一环绕面142同轴心，所述立面1223与所述第二环绕面121同轴心，从而使得所述第一环绕面142与所述第二环绕面121同轴心。所述密封盖14包括所述第一环绕面142和所述接触面143，所述端盖12包括所述第二环绕面121和所述立面1223，对于同一个工件来说，通过加工可以容易的保证其同心，再通过立面1223和接触面143的抵接，使得第一环绕面142和第二环绕面121达到同心的效果。所述第一密封轴承15和第二密封轴承16的内侧均连接至电机轴13，因此两者内侧的同心度可以得到保证，外侧分别接触第一环绕面142和第二环绕面121，保证第一环绕面142和第二环绕面121的同轴心，可以保证第一密封轴承15和第二密封轴承16的外侧的同心度，进而使得第一密封轴承15和第二密封轴承16较好的同心度，避免因为同心度不佳使得轴承和减速机构损坏。
在本方案具体的实施例中，第一密封轴承15和第二密封轴承16，周向上被密封盖14或端盖12和电机轴13夹紧得以固定，以及，第一密封轴承15与第一环绕面142之间通过涂胶固定。可选的，所述减速机构包括轴向固定第一密封轴承15和第二密封轴承16的的轴向限位件17，可选的，所述密封盖14包括阻挡结构以实现第一密封轴承15在轴向的部分固定，同理，所述端盖12包括阻挡结构以实现第二密封轴承16在轴向的部分固定，可选的，所述阻挡结构包括卡接结构，以避免轴承在轴向上移动，在一个具体的实施例中，所述轴向限位件17为卡簧，以辅助所述阻挡结构实现轴承在轴向上的固定。编码器的码盘21和检测元件22的安装位置相对应，在轴向方向，通过密封盖14和减速机构的端盖12实现了密封，在周向，通过密封盖14、端盖12和电机轴13之间的轴承实现了密封，密封盖14、端盖12、第一密封轴承15和第二密封轴承16共同实现了编码器各方向的密封，使得编码器密封效果好，同时结构简单易于实现。
以上本申请的优选实施例，通过利用减速机构的端盖，将编码器设置于减速机构的端盖一侧，设置与端盖配合的密封盖以实现编码器的初步密封，同时，又通过增加密封轴承的方式，使得编码器得到全方位密封，且密封结构相对简单、易于实现。编码器靠近减速机构设计，减小了电机轴跳动对编码器识别的影响。
本申请还用于保护一种多关节机器人，包括多个机械臂部分和连接相邻机械臂部分的关节，所述关节包括外壳、电机和前文中任一项所述的减速器组件100。其中，减速器组件结构紧凑，适合于多关节机器人关节内结构紧凑的安装需求。
最后还需要指出，由于文字表达的有限性，上述说明仅是示例性的，并非穷尽性的，本发明并不限于所披露的各实施方式，在不偏离上述示例的范围和精神的情况下，对于本领域的技术人员来说还可以作若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。因此本发明的保护范围应以权利要求为准。
Claims (10)
1.一种集成编码器的减速器组件，其特征在于，包括减速机构和编码器，所述减速机构包括主体、端盖和电机轴，所述端盖设置于所述主体的一端，所述电机轴一端延伸穿过所述端盖，所述减速机构包括密封盖，所述密封盖环绕所述电机轴设置并与所述端盖形成封闭空间，所述编码器设置于所述封闭空间。
2.根据权利要求1所述的减速器组件，其特征在于，所述端盖设置于所述减速机构的输入端，所述编码器为光编码器。
3.根据权利要求1所述的减速器组件，其特征在于，所述编码器包括设置于电机轴以跟随旋转的码盘，以及设置于所述密封盖的检测元件。
4.根据权利要求3所述的减速器组件，其特征在于，所述密封盖包括开孔以将检测元件通过线路连接至控制电路，所述开孔处包括涂胶。
5.根据权利要求1所述的减速器组件，其特征在于，所述密封盖包括绕所述电机轴的第一环绕面，所述第一环绕面和所述电机轴之间包括第一密封轴承。
6.根据权利要求5所述的减速器组件，其特征在于，所述端盖包括绕所述电机轴的第二环绕面，所述第二环绕面和所述电机轴之间包括第二密封轴承。
7.根据权利要求6所述的减速器组件，其特征在于，所述端盖与所述第二环绕面垂直的外表面包括水平面和下沉面，以及连接所述水平面和下沉面的立面，以使得所述端盖的外表面包括阶梯状结构，所述密封盖与所述立面和下沉面抵接。
8.根据权利要求7所述的减速器组件，其特征在于，所述密封盖包括与所述立面抵接的接触面，所述接触面与所述第一环绕面同轴心，所述立面与所述第二环绕面同轴心。
9.根据权利要求6所述的减速器组件，其特征在于，所述减速机构包括沿轴向固定第一密封轴承和第二密封轴承位置的轴向限位件。
10.一种多关节机器人，其特征在于，包括多个机械臂部分和连接相邻机械臂部分的关节，所述关节包括外壳、电机和权利要求1-9中任一项所述的减速器组件。
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| CN114378801B (zh) | 2023-11-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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