CN115135468B - 用于机械臂关节的制动装置、机械臂关节及机械臂 - Google Patents

Abstract

一种用于机械臂关节的制动装置、机械臂关节及机械臂，机械臂关节包括读头组件(20)，制动装置包括电磁制动器(30)和用于将电磁制动器(30)与外部零件连接的固定件(40)，电磁制动器(30)包括刹车片(31)和紧邻刹车片(31)设置的底座(33)，底座(33)设置有制动铁芯和线圈，底座(33)与固定件(40)连接后，底座(33)远离刹车片(31)的端面朝向读头组件(20)。

Description

用于机械臂关节的制动装置、机械臂关节及机械臂

技术领域

本申请涉及机械臂领域，特别涉及一种用于机械臂关节的制动装置、机械臂关节及机械臂。

背景技术

机械臂是一种能够半自主或全自主工作的机器装置，其具有感知、决策、执行等基本特征，可辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作。机械臂通常包括有多个关节，各个关节之间依次传动连接，每个关节都设有电机和电磁制动器，电磁制动器套设于电机的电机轴上。

电磁制动器一般包括底座、铁芯、线圈、衔铁、弹簧、刹车片、刹车轮毂、盖板，铁芯、线圈、弹簧容设于底座内，衔铁和刹车片设于底座与盖板之间，衔铁位于底座的上端面，刹车片位于衔铁上方。当线圈通电时，磁化后的铁芯会吸合衔铁，使得衔铁与刹车片脱离，此时刹车片可跟随电机轴转动。当线圈断电时，弹簧将施压于衔铁，使得衔铁与刹车片以及刹车轮毂之间产生摩擦力矩，从而停止电机轴的转动。

现有机械臂关节的电磁制动器采用正装的安装方式：将盖板朝向读头组件，底座朝下套设于电机轴上，通过固定件将电磁制动器与关节外壳紧固。在将电磁制动器套设于电机轴上时，固定件先与关节外壳配合，配合到位后再将其与关节外壳固定。而后再下压刹车片，若刹车片不居中，也即刹车片与底座不同轴，则刹车片无法与刹车轮毂正常安装，然后需反复调节刹车片，以使其处于居中位置，导致电磁制动器的安装十分不便。

技术问题

现有机械臂关节的电磁制动器存在安装不便的技术问题。

技术解决方案

为实现上述目的，本申请提出一种用于机械臂关节的制动装置，机械臂关节包括读头组件，制动装置包括电磁制动器和用于将电磁制动器与外部零件连接的固定件，电磁制动器包括刹车片和紧邻刹车片设置的底座，底座设置有制动铁芯和线圈，底座与固定件连接后，底座远离刹车片的端面朝向读头组件。

其中，固定件用于将电磁制动器与机械臂关节的外壳连接。

其中，固定件与读头组件连接。

其中，读头组件包括用于安装读头的读头支架，固定件与读头支架连接或与读头支架共用。

其中，底座远离刹车片的端面设置有若干第一连接孔，固定件与底座通过第一连接孔连接。

其中，固定件包括环形底板和由环形底板周边延伸的侧板，环形底板和侧板构成容纳电磁制动器的内腔，电磁制动器位于内腔中。

其中，环形底板设置有若干第二连接孔，底座远离刹车片的端面设置有若干与第二连接孔配作的螺纹孔。

其中，固定件朝向读头支架的顶面设置有用于安装读头组件的安装孔。

其中，侧板的自由端设置有外翻边，外翻边设置有若干用于与关节外壳连接的第三连接孔。

其中，固定件包括环形底板和由环形底板周边延伸的若干连接柱。

其中，电磁制动器还包括盖板，盖板位于固定件与底座之间。

其中，固定件与底座之间设置有中空的限位柱，限位柱的端面凸出盖板的端面。

其中，固定件设置有若干用于与关节外壳连接的第四连接孔。

本申请还提出一种机械臂关节，该机械臂关节包括电机和前述用于机械臂关节的制动装置，电机包括电机定子和电机轴，电机轴穿过读头组件、固定件和电磁制动装置。

其中，固定件与读头组件连接，读头组件包括用于安装读头的读头支架，固定件与读头支架连接或与读头支架共用。

其中，固定件包括环形底板和由环形底板周边延伸的侧板，底板和侧板构成容纳电磁制动器的内腔，电磁制动器位于内腔中。

其中，固定件包括环形底板和由环形底板周边延伸的若干连接柱。

其中，电磁制动器还包括盖板，盖板位于固定件与底座之间。

其中，机械臂关节包括关节外壳，关节外壳设置有若干与固定件配作的螺钉连接孔。

本申请进一步提出一种机械臂，该机械臂包括前述的机械臂关节。

有益效果

本申请所提出的技术方案中，电磁制动器通过固定件倒装于电机轴上，倒装是指电磁制动器在安装时，底座远离刹车片的端面朝向读头组件。通过电磁制动器的倒装，可先将电磁制动器的刹车片与刹车轮毂配合，在刹车片与刹车轮毂配合到位后，再通过固定件将电磁制动器锁紧于关节外壳上，从而方便电磁制动器的安装。

附图说明

图1为本申请一实施例中用于机械臂关节的制动装置的爆炸图；

图2为本申请一实施例中机械臂关节的结构示意图；

图3为图2中所示机械臂关节的爆炸图；

图4为图3中所示的关节外壳的结构示意图；

图5为本申请另一实施例中机械臂关节的爆炸图；

图6为本申请又一实施例中机械臂关节的结构示意图；

图7为图6中所示的机械臂关节的爆炸图；

图8为本申请再一实施例中机械臂关节的结构示意图；

图9为图8中所示的机械臂关节的爆炸图。

本申请的实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制，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。

本申请所提出的用于机械臂关节的制动装置的发明点在于电磁制动器30的倒装，倒装是指将底座33靠近刹车片31的端面朝向电机定子61侧安装于电机轴62上，底座33与固定件40连接后，底座33远离刹车片31的端面朝向读头组件。

请参见图1-3，图1为本申请一实施例中用于机械臂关节的制动装置的爆炸图，图2为本申请一实施例中机械臂关节的结构示意图，图3为图2中所示机械臂关节的爆炸图。

本申请提出一种用于机械臂关节的制动装置，机械臂包括读头组件20，制动装置包括电磁制动器30和用于将电磁制动器30与外部零件连接的固定件40，电磁制动器30包括刹车片31和紧邻刹车片31设置的底座33，底座33设置有制动铁芯和线圈，底座33与固定件40连接后，底座33远离刹车片32的端面朝向读头组件20。

本实施例中，电磁制动器30通过固定件40倒装于电机轴62上，倒装时，先将底座33靠近刹车片31的一端面朝向电机定子61安装于电机轴62上，并且使得设于底座33上的刹车片31卡持在刹车轮毂1A上，由于刹车轮毂1A是固定在电机轴62上的，因此，刹车轮毂1A与电机轴62处于同轴状态，而刹车片31又是卡持在刹车轮毂1A上的，所以刹车片31与电机轴62也是处于同轴状态的。

在将电磁制动器30和刹车轮毂1A套设于电机轴62上后，再将固定件40与底座33连接，固定件40与底座33连接后，再转动固定件40与底座33，以使得固定件40与关节外壳10配合，当固定件40与关节外壳10配合到位时，固定件40与关节外壳10处于同轴状态，而由于底座33与固定件40连接，因此底座33与关节外壳10也处于同轴状态，同时关节外壳10与电机轴62为同轴设置，所以底座33与电机轴62处于同轴状态，从而保证底座33及刹车片31处于同轴状态，此倒装方式无需反复调节刹车片31，方便电磁制动器30的安装。

在一些实施例中，请参见图1、图3，电磁制动器30倒装后，构造于底座33中部的通孔311将靠近读头组件20，读头组件20可部分安装于该通孔311内，如此可缩短电机轴62的轴长，使得机械臂关节的轴向空间更加紧凑。具体的，电机轴62从底座33靠近刹车片31所在一端朝向固定件40所在一端穿过底座33，此时，电机轴62的端部与底座33远离刹车片31所在一端的端部平齐，或电机轴62的端部略低于底座33远离刹车片31所在一端的端部，因为倒装时底座33中部的通孔311可加以利用，所以电机轴62无需超出底座33远离刹车片31所在一端的端部，从而可缩短电机轴62的轴长，使得机械臂关节的轴向空间更加紧凑。

在一些实施例中，本申请所提出的固定件用于将电磁制动器与机械臂关节的外壳连接。

本申请所提出的电磁制动器30具有四种不同的倒装方案，以下将结合说明书附图对电磁制动器30的四种倒装方案分别进行阐述。

电磁制动器30的第一种倒装方案如下：

请参见图5，图5为本申请另一实施例中机械臂关节的爆炸图。

固定件40与读头支架21共用或与读头支架21连接，固定件40与读头支架21可以是分体设置的两个结构件，也可以是一体设置的结构件。分体设置时，固定件40与读头支架21可上下层叠设置，一体设置时，固定件40同时用作电磁制动器30与读头组件20的安装。固定件40呈圆板状设置，其位于底座33远离刹车片31的一端并与其连接，固定件40还与关节外壳10连接，以将电磁制动器30与关节外壳10固定。

固定件40上设置有若干连接孔，若干连接孔中包括用于与关节外壳10连接的外壳连接孔以及用于与底座33连接的底座连接孔，外壳连接孔设置在固定件40的边缘处，底座连接孔设置在固定件40与底座33接触的区域。底座连接孔与第一连接孔一一对应，固定件40与底座33通过螺钉分别穿过底座连接孔与第一连接孔后固定。固定件40上还可设置若干卡柱，若干卡柱与若干第一连接孔一一对应，通过卡柱与第一连接孔的过盈配合，使得固定件40与底座33固定连接。

电磁制动器30的第二种倒装方案如下：

请参见图1-3，固定件40罩设在电磁制动器30上，其包括环形底板41和侧板42，环形底板41具有供电机轴62和/或减速器轴1B穿过的轴孔，环形底板41的周边延伸有侧板42，环形底板41与侧板42围合形成用于容纳电磁制动器30的内腔，电磁制动器30位于内腔中。

固定件40与电磁制动器30可通过环形底板41和底座33连接，也可通过侧板42与底座33连接，还可以同时通过环形底板41和侧板42与底座33连接。固定件40与电磁制动器30通过环形底板41与底座33连接时，在环形底板41上设置有若干第二连接孔43，底座33远离刹车片32的端面设置有若干螺纹孔34，底座33与环形底板41通过第二连接孔43和螺纹孔34螺纹连接。固定件40与电磁制动器30通过侧板42与底座33连接时，分别在侧板42与底座33的侧壁上设置有若干连接孔，螺钉依次穿过侧边与底座33上的连接孔后将两者固定。

侧板42的自由端处设置有外翻边45，外翻边45呈环状设置，外翻边45上设置有若干第三连接孔46，外翻边45通过该若干第三连接孔46与关节外壳10连接，以将电磁制动器30固定于关节外壳10上。关节外壳10上设置有环形的定位台阶，该定位台阶与外翻边45相适配，用于外翻边45的安装。同时，定位台阶还与关节外壳10的中心孔同轴，该中心孔用于安装电机60和减速器，如此，在外翻边45与定位台阶配合到位后，则能够保证固定件40与关节外壳10同轴。

固定件40的顶面设置有若干安装孔44，该若干安装孔44用于安装读头组件20。读头支架21通过安装孔44与固定件40连接，读头支架21与固定件40连后，再将读头22安装于读头支架21上，或者先将读头22安装于读头支架21上，之后再通过安装孔44将读头支架21与固定件40连接。

安装孔44设置为沉头孔，沉头孔在固定件40的顶面形成有凹槽，该凹槽可用于安装读头组件20时垫片的放置。在安装读头组件20时，需要调整读头组件20与码盘组件之间的距离，其一般是通过增加垫片的方式调整读头组件20的高度，从而达到调节读头组件20与码盘组件距离的目的。而为避免垫片在安装时或安装后发生偏移，本实施例可将垫片放置在上述凹槽内，以对垫片进行限位。

第二种倒装方案与第一种倒装方案的不同之处在于，第一种倒装方案中的固定件40为板状结构，第二种倒装方案中的固定件40为罩壳结构，而基于两者固定件40的结构的不同，对应的固定件40与底座33的连接结构存在不同，具体可参照前述内容，但两种倒装方案中的固定件40都是与底座33连接的。

电磁制动器30的第三种倒装方案如下：

请参见图6、图7，图6为本申请又一实施例中机械臂关节的结构示意图，图7为图6中所示的机械臂关节的爆炸图。

连接柱43，若干连接柱43围绕环形底板41的中心设置。环形底板41上设置有若干螺纹孔，底座33上设置有若干通孔，环形底板41与底座33之间通过紧固螺钉依次穿过通孔和螺纹孔固定。其中，紧固螺钉由下至上依次穿入通孔和螺纹孔，待环形底板41与底座33固定后，再通过连接柱43将电磁制动器30与外部零件连接。进一步的，外部零件为机械臂关节的外壳，也可以是机械臂关节的其他结构。

电磁制动器30的第四种倒装方案如下：

请参见图8、图9，图8为本申请再一实施例中机械臂关节的结构示意图，图9为图8中所示的机械臂关节的爆炸图。

本实施例中，电磁制动器还包括盖板32，固定件40设置在盖板32与电机定子61之间，也即固定件40与盖板32连接，而非同上述三种方案一样固定件40与底座33连接。固定件40与底座33之间设置有限位柱50，限位柱50的一端与底座33靠近盖板32的端面连接，另一端分别穿过盖板32和固定件40，固定件40上设置有通孔，以供紧固件穿过从而将固定件40与盖板32连接。紧固件为螺钉，限位柱50内部设置螺纹段，螺钉由下至上穿过通孔后与限位柱50螺纹连接。

在通过限位柱50将固定件40与盖板32连接时，为避免其作用于盖板32表面，使得盖板32朝向刹车片下压，干涉刹车片的移动，本实施例将限位柱50的端面凸出盖板32的端面设置，如此，紧固件便不会压持在盖板32表面。固定件40为板状结构，固定件40的外缘凸出盖板32的外缘设置，其上设置有若干第四连接孔，固定件40通过该若干第四连接孔与关节外壳10连接。

本申请还提出一种机械臂关节，请参见图3、图6，该机械臂关节包括电机60和前述各实施例所记载的用于机械臂关节的制动装置，该用于机械臂关节的制动装置的具体结构参照上述实施例，由于本机械臂关节采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。其中，电机60包括电机定子61和电机轴62，电机轴62穿过读头组件20、固定件40和用于机械臂关节的制动装置。

请参见图4，图4为图3中所示的关节外壳的结构示意图。

在一些实施例中，关节外壳10设置有若干与固定件40配作的螺钉连接孔11。本实施例中，在关节外壳10上设置有若干螺钉连接孔11，固定件40上对应设置有若干通孔，螺钉穿过通孔与螺钉连接孔11螺纹连接，使得固定件40与关节外壳10连接。

本申请进一步提出的一种机械臂包括前述所记载的机械臂关节，该机械臂关节包括前述各实施例所记载的用于机械臂关节的制动装置，该用于机械臂关节的制动装置的具体结构参照上述实施例，由于本机械臂采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。

以上的仅为本申请的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本申请保护的范围，凡是在与本申请一个整体的构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请保护的范围内。

Claims (19)

1.一种用于机械臂关节的制动装置，所述机械臂关节包括读头组件，所述制动装置包括电磁制动器和用于将电磁制动器与外部零件连接的固定件，所述外部零件包括电机轴，所述电磁制动器包括刹车片和紧邻所述刹车片设置的底座，所述底座设置有制动铁芯和线圈，其特征在于，所述底座与所述固定件连接后，所述底座远离刹车片的端面朝向所述读头组件，所述底座中部构造有通孔，所述读头组件部分安装于所述通孔内；

所述电机轴从所述底座靠近刹车片所在一端朝向所述固定件所在一端穿过所述底座，所述电机轴的端部与所述底座远离刹车片所在一端的端部平齐，或所述电机轴的端部略低于所述底座远离刹车片所在一端的端部；

所述固定件用于将所述电磁制动器与所述机械臂关节的外壳连接。

2.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述固定件与所述读头组件连接。

3.根据权利要求2所述的制动装置，其特征在于，所述读头组件包括用于安装读头的读头支架，所述固定件与所述读头支架连接或与所述读头支架共用。

4.根据权利要求3所述的制动装置，其特征在于，所述底座远离所述刹车片的端面设置有若干第一连接孔，所述固定件与所述底座通过所述第一连接孔连接。

5.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述固定件包括环形底板和由环形底板周边延伸的侧板，所述底板和侧板构成容纳电磁制动器的内腔，所述电磁制动器位于所述内腔中。

6.根据权利要求5所述的制动装置，其特征在于，所述环形底板设置有若干第二连接孔，所述底座远离刹车片的端面设置有若干与所述第二连接孔配作的螺纹孔。

7.根据权利要求6所述的制动装置，其特征在于，所述固定件朝向读头支架的顶面设置有用于安装读头组件的安装孔。

8.根据权利要求5所述的制动装置，其特征在于，所述侧板的自由端设置有外翻边，所述外翻边设置有若干用于与关节外壳连接的第三连接孔。

9.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述固定件包括环形底板和由环形底板周边延伸的若干连接柱。

10.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述电磁制动器还包括盖板，所述盖板位于所述固定件与所述底座之间。

11.根据权利要求10所述的制动装置，其特征在于，所述固定件与所述底座之间设置有限位柱，所述限位柱的端面凸出所述盖板的端面。

12.根据权利要求11所述的制动装置，其特征在于，所述固定件设置有若干用于与关节外壳连接的第四连接孔。

13.一种机械臂关节，其特征在于，包括电机和如权利要求1所述的制动装置，所述电机包括电机定子和电机轴，所述电机轴穿过读头组件、固定件和所述制动装置。

14.根据权利要求13所述的机械臂关节，其特征在于，所述固定件与所述读头组件连接，所述读头组件包括用于安装读头的读头支架，所述固定件与所述读头支架连接或与所述读头支架共用。

15.根据权利要求13所述的机械臂关节，其特征在于，所述固定件包括环形底板和由环形底板周边延伸的侧板，所述底板和侧板构成容纳电磁制动器的内腔，所述电磁制动器位于所述内腔中。

16.根据权利要求13所述的机械臂关节，其特征在于，所述固定件包括环形底板和由环形底板周边延伸的若干连接柱。

17.根据权利要求13所述的机械臂关节，其特征在于，所述电磁制动器还包括盖板，所述盖板位于所述固定件与所述底座之间。

18.根据权利要求13所述的机械臂关节，其特征在于，所述机械臂关节还包括关节外壳，所述关节外壳设置有若干与所述固定件配作的螺钉连接孔。

19.一种机械臂，其特征在于，包括若干如权利要求14所述的机械臂关节。