CN117381844A - 集成一体式关节模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及驱动设备技术领域，公开一种集成一体式关节模组，包括：壳体、减速机构以及驱动机构；壳体内部设有收纳空间，收纳空间内部设有隔板以将收纳空间划分为第一区域和第二区域，隔板设有安装孔，第一区域通过安装孔和第二区域连通，壳体还设有开口，开口与第二区域连通；减速机构包括内齿圈、中心轮、第一转臂、第二转臂以及多个行星轮，驱动机构包括定子和转子，转子能够相对定子发生转动。在本发明的集成一体式关节模组中，第二转臂作为动力输出端，驱动机构直接与减速机构集成在一起，减少了驱动机构与减速机构之间的转接连接器，换言之，整体上减少了安装所需的零件，安装过程更加方便，并且减少了整个设备的重量和体积。

Description

集成一体式关节模组

技术领域

本发明涉及驱动设备技术领域，尤其涉及一种集成一体式关节模组。

背景技术

随着AI技术的快速发展，机器人应用场景正全面打开，机器人作为一种重要的工业自动化设备，越来越得到重视，并且应用越来越广泛；在机器人有关技术中，机器人关节等运动部件的控制显得尤为重要和关键。

相关技术中，机器人一体式关节模组中由于电机和减速机都是独立的，电机与减速机在本体壳体内连接时，中间需要过渡连接机构，导致装配困难，并且体积大、重量重，装配复杂不易维护。

发明内容

本发明实施例提供一种集成一体式关节模组，至少能够解决现有技术中机器人一体式关节模组的装配相对复杂的问题。

本发明实施例提供一种集成一体式关节模组，包括：壳体、减速机构以及驱动机构；

所述壳体内部设有收纳空间，所述收纳空间内部设有隔板以将所述收纳空间划分为第一区域和第二区域，所述隔板设有安装孔，所述第一区域通过所述安装孔和所述第二区域连通，所述壳体还设有开口，所述开口与所述第二区域连通；

所述减速机构包括内齿圈、中心轮、第一转臂、第二转臂以及多个行星轮，所述第一转臂和所述第二转臂之间形成有安装空间，所述安装空间构造有多个安装轴，每个所述行星轮套设于对应的所述安装轴，所述第一转臂背离所述第二转臂的一侧设有第一环形凸缘，所述第二转臂背离所述第一转臂的一侧设有第二环形凸缘；所述第一环形凸缘转动设于所述安装孔内，所述内齿圈设于所述第二区域，且与所述多个行星轮啮合连接，所述第二环形凸缘转动设于所述开口；

所述驱动机构设于所述第一区域，所述驱动机构包括定子和转子， 所述转子能够相对所述定子发生转动，所述中心轮设于所述安装空间内，且与所述多个行星轮啮合连接，所述中心轮能够随所述转子同步转动。

根据本发明实施例提供的集成一体式关节模组，所述转子包括环形本体以及设于所述环形本体一侧的安装板，所述环形本体套设于所述定子外周，所述安装板朝向所述安装孔的一侧设置有中心轮轴以及第三环形凸缘，所述第三环形凸缘环绕所述中心轮轴外周设置，所述中心轮套设于所述中心轮轴，所述第三环形凸缘转动设于所述第一环形凸缘内。

根据本发明实施例提供的集成一体式关节模组，所述安装板朝向所述安装孔所在侧凹陷。

根据本发明实施例提供的集成一体式关节模组，所述中心轮轴远离所述安装板的一端套设有第一轴承，所述第一轴承对应于所述第二环形凸缘内。

根据本发明实施例提供的集成一体式关节模组，所述减速机构还包括多个第二轴承，每个行星轮通过所述第二轴承与对应的所述安装轴连接，所述第二转臂的内侧面设有所述安装轴；其中，所述第一转臂的内侧面凸设有压合部，所述第二轴承的内圈限位于所述压合部和所述第二转臂的内侧面之间。

根据本发明实施例提供的集成一体式关节模组，所述减速机构还包括紧固件，所述紧固件依次穿设于所述安装轴和所述压合部。

根据本发明实施例提供的集成一体式关节模组，所述集成一体式关节模组还包括驱动器和支架，所述驱动器通过所述支架设于所述第一区域，在所述驱动器的控制下，所述转子能够相对所述定子发生转动。

根据本发明实施例提供的集成一体式关节模组，所述集成一体式关节模组还包括磁编码器和磁性件，所述磁编码器设于所述驱动器，所述磁性件设于所述转子，所述磁性件的设置位置与设置在所述驱动器上的所述磁编码器对应。

根据本发明实施例提供的集成一体式关节模组，所述集成一体式关节模组还包括温度传感器，所述温度传感器设于所述定子。

根据本发明实施例提供的集成一体式关节模组，所述集成一体式关节模组还包括控制主板，所述控制主板被配置为根据所述温度传感器的温度值控制所述驱动机构的电流，进而控制集成一体式关节模组的输出扭矩。

本发明实施例提供的集成一体式关节模组，第二转臂作为动力输出端，驱动机构直接与减速机构集成在一起，也就是说，中心轮与转子直接连接在一起，减少了驱动机构与减速机构之间的转接连接器，换言之，整体上减少了安装所需的零件，安装过程更加方便，并且减少了整个设备的重量和体积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的集成一体式关节模组的分解示意图。

附图标记：

1、第一轴承；2、前盖；3、第三轴承； 4、第二转臂；5、第二轴承；6、第四轴承；7、内齿圈；8、中框；9、定子；10、温度传感器；11、转子；12、磁性件；13、第一转臂；14、支架；15、后盖；16、驱动器；17、行星轮；18、第五轴承。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例的集成一体式关节模组，包括：壳体、减速机构以及驱动机构。

壳体内部设有收纳空间，收纳空间内部设有隔板以将收纳空间划分为第一区域和第二区域，隔板设有安装孔，第一区域通过安装孔和第二区域连通，壳体还设有开口，开口与第二区域连通。

具体而言，壳体包括前盖2、中框8以及后盖15，前盖2、中框8以及后盖15采用可拆卸连接，其中，隔板设于中框8内。

此外，减速机构包括内齿圈7、中心轮、第一转臂13、第二转臂4以及多个行星轮17，第一转臂13和第二转臂4之间形成有安装空间，安装空间设有多个安装轴，每个行星轮17套设于对应的安装轴。示例性地，行星轮17的数量为三个，三个行星轮17呈三角形设置，此时安装轴的数量为三个，三个行星轮17与三个安装轴一一对应。

在实际应用中，第一转臂13背离第二转臂4的一侧设有第一环形凸缘，第二转臂4背离第一转臂13的一侧设有第二环形凸缘；第一环形凸缘转动设于安装孔内，例如，第一环形凸缘通过第四轴承6转动设于安装孔内。内齿圈7设于第二区域，且与多个行星轮17啮合连接，第二环形凸缘转动设于开口，例如，第二环形凸缘通过第三轴承3转动设于开口。

另外，驱动机构设于第一区域，驱动机构包括定子9和转子11，转子11能够相对定子9发生转动，中心轮设于安装空间内，且与多个行星轮17啮合连接，中心轮能够随转子11同步转动。

在本发明实施例中，第二转臂4作为动力输出端，驱动机构直接与减速机构集成在一起，也就是说，中心轮与转子11直接连接在一起，减少了驱动机构与减速机构之间的转接连接器，换言之，整体上减少了安装所需的零件，安装过程更加方便，并且减少了整个设备的重量和体积。

在可选的实施例中，如图1所示，定子9可以为环形结构件，转子11包括环形本体以及设于环形本体一侧的安装板，环形本体套设于定子9外周，安装板朝向安装孔的一侧设置有中心轮轴以及第三环形凸缘，第三环形凸缘环绕中心轮轴外周设置，中心轮套设于中心轮轴，第三环形凸缘转动设于第一环形凸缘内。

需要说明的是，第三环形凸缘通过第五轴承18转动设于第一环形凸缘内，中心轮轴穿设于安装孔，并延伸至安装空间内。

其中，驱动机构可以为无刷直流无框力矩电机，可以提供大扭矩，低转速。

在可选的实施例中，如图1所示，安装板朝向安装孔所在侧凹陷，安装板上阵列设置有减重孔。例如，安装板上环形阵列设置有减重孔，也就是说，多个减重孔呈圆周设置。

需要说明的是，安装板为弧形结构件，安装板朝向安装孔所在侧凹陷，便于将第三环形凸缘通过第五轴承18转动设于第一环形凸缘内，在保持结构紧凑的同时，提升结构稳定性。

在可选的实施例中，中心轮轴远离安装板的一端套设有第一轴承1，第一轴承1对应于第二环形凸缘内。

需要说明的是，第三环形凸缘通过第五轴承18转动设于第一环形凸缘内，中心轮轴通过第一轴承1转动设于第二环形凸缘内，从而保证转子11的动力能够通过中心轮平顺传递至行星轮17，从而最终保证第二转臂4的动力输出。

在可选的实施例中，如图1所示，减速机构还包括多个第二轴承5，每个行星轮17通过第二轴承5与对应的安装轴连接，第二转臂4的内侧面设有安装轴；其中，第一转臂13的内侧面凸设有压合部，第二轴承5的内圈限位于压合部和第二转臂4的内侧面之间。也就是说，行星轮17套设于第二轴承5的外圈。

需要说明的是，第一转臂13面向第二转臂4的一侧形成有压合部，压合部可以为圆柱状，第二转臂4面向第一转臂13的一侧设有安装轴，安装轴可以为圆柱状，压合部的直径大于安装轴的直径。

在可选的实施例中，如图1所示，减速机构还包括紧固件，紧固件依次穿设于安装轴和压合部。

需要说明的是，紧固件依次穿设于安装轴和压合部，从而连接第一转臂13和第二转臂4，其中，紧固件可以为螺钉。

在可选的实施例中，如图1所示，集成一体式关节模组还包括驱动器16和支架14，驱动器16通过支架14设于第一区域，在驱动器16的控制下，转子11能够相对定子9发生转动。

需要说明的是，驱动器16通过支架14设于后盖15，驱动器16的几何中心与转子11的旋转中心重合。其中，驱动器16设于第一区域，能够减小集成一体式关节模组的外形尺寸。

在可选的实施例中，如图1所示，集成一体式关节模组还包括磁编码器和磁性件12，磁编码器设于驱动器16，磁性件12设于转子11，磁性件12的设置位置与设置在驱动器16上的磁编码器对应。

其中，驱动器16的几何中心与转子11的旋转中心重合，磁编码器设于驱动器16的几何中心，磁性件12设于转子11的旋转中心。

需要说明的是，通过磁编码器的检测反馈，可以通过驱动器16控制转子11的旋转角度和速度，从而有效控制集成一体式关节模组的输出旋转角速度和位置。

在可选的实施例中，如图1所示，集成一体式关节模组还包括温度传感器10，温度传感器10设于定子9。

需要说明的是，集成一体式关节模组设有温度传感器10，实时检测定子9的温度，根据检测温度实时控制输入电流的大小，从而控制扭矩的输出大小。

在可选的实施例中，如图1所示，集成一体式关节模组还包括控制主板，控制主板被配置为根据温度传感器10的温度值控制驱动机构的电流，进而控制集成一体式关节模组的输出扭矩。

其中，温度传感器10与控制主板电性连接。

需要说明的是，温度传感器10用于实时检测温度，并将检测温度传输至控制主板，控制主板根据检测温度实时控制驱动器16，以使得能够调整驱动机构的输入电流的大小，进而控制集成一体式关节模组扭矩的输出大小。

本发明实施例提供的集成一体式关节模组具有以下效果：

转子11与中心轮集成在一起，安装在壳体内，减小了集成一体式关节模组的体积，重量；驱动器16、转子11、定子9与减速机构集成安装在壳体内，减小了整个集成一体式关节模组的外形尺寸；驱动机构为外转子无刷直流无框力矩电机，可以提供大扭矩，低转速；集成一体式关节模组设有温度传感器10，温度传感器10与控制主板电性连接，温度传感器10实时检测温度，控制主板根据检测温度实时控制驱动器16，以使得能够调整驱动机构的输入电流的大小，进而控制集成一体式关节模组扭矩的输出大小。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种集成一体式关节模组，其特征在于，包括：壳体、减速机构以及驱动机构；

所述壳体内部设有收纳空间，所述收纳空间内部设有隔板以将所述收纳空间划分为第一区域和第二区域，所述隔板设有安装孔，所述第一区域通过所述安装孔和所述第二区域连通，所述壳体还设有开口，所述开口与所述第二区域连通；

所述减速机构包括内齿圈、中心轮、第一转臂、第二转臂以及多个行星轮，所述第一转臂和所述第二转臂之间形成有安装空间，所述安装空间构造有多个安装轴，每个所述行星轮套设于对应的所述安装轴，所述第一转臂背离所述第二转臂的一侧设有第一环形凸缘，所述第二转臂背离所述第一转臂的一侧设有第二环形凸缘；

所述第一环形凸缘转动设于所述安装孔内，所述内齿圈设于所述第二区域，且与所述多个行星轮啮合连接，所述第二环形凸缘转动设于所述开口；

所述驱动机构设于所述第一区域，所述驱动机构包括定子和转子， 所述转子能够相对所述定子发生转动，所述中心轮设于所述安装空间内，且与所述多个行星轮啮合连接，所述中心轮能够随所述转子同步转动。

2.根据权利要求1所述的集成一体式关节模组，其特征在于，所述转子包括环形本体以及设于所述环形本体一侧的安装板，所述环形本体套设于所述定子外周，所述安装板朝向所述安装孔的一侧设置有中心轮轴以及第三环形凸缘，所述第三环形凸缘环绕所述中心轮轴外周设置，所述中心轮套设于所述中心轮轴，所述第三环形凸缘转动设于所述第一环形凸缘内。

3.根据权利要求2所述的集成一体式关节模组，其特征在于，所述安装板朝向所述安装孔所在侧凹陷。

4.根据权利要求2所述的集成一体式关节模组，其特征在于，所述中心轮轴远离所述安装板的一端套设有第一轴承，所述第一轴承对应于所述第二环形凸缘内。

5.根据权利要求1至4任一项所述的集成一体式关节模组，其特征在于，所述减速机构还包括多个第二轴承，每个行星轮通过所述第二轴承与对应的所述安装轴连接，所述第二转臂的内侧面设有所述安装轴；其中，所述第一转臂的内侧面凸设有压合部，所述第二轴承的内圈限位于所述压合部和所述第二转臂的内侧面之间。

6.根据权利要求5所述的集成一体式关节模组，其特征在于，所述减速机构还包括紧固件，所述紧固件依次穿设于所述安装轴和所述压合部。

7.根据权利要求1至4任一项所述的集成一体式关节模组，其特征在于，所述集成一体式关节模组还包括驱动器和支架，所述驱动器通过所述支架设于所述第一区域，在所述驱动器的控制下，所述转子能够相对所述定子发生转动。

8.根据权利要求7所述的集成一体式关节模组，其特征在于，所述集成一体式关节模组还包括磁编码器和磁性件，所述磁编码器设于所述驱动器，所述磁性件设于所述转子，所述磁性件的设置位置与设置在所述驱动器上的所述磁编码器对应。

9.根据权利要求1至4任一项所述的集成一体式关节模组，其特征在于，所述集成一体式关节模组还包括温度传感器，所述温度传感器设于所述定子。

10.根据权利要求9所述的集成一体式关节模组，其特征在于，所述集成一体式关节模组还包括控制主板，所述控制主板被配置为根据所述温度传感器的温度值控制所述驱动机构的电流，进而控制集成一体式关节模组的输出扭矩。