CN206748416U - 一种具有编码器的机器人 - Google Patents

Abstract

一种具有编码器的机器人，包括有基座，所述基座包括有基座本体、电机、减速器、基座法兰盘，所述基座法兰盘安装在所述基座本体的上部，所述电机和所述减速器配合设置在所述基座本体和所述基座法兰盘形成的空腔内，且使所述减速器的输出轴穿过所述基座法兰盘上的通孔；所述基座还包括有分体式编码器，所述分体式编码器包括有相互配合的码盘和编码器座；在所述减速器的输出轴上固定安装所述码盘，在所述基座法兰盘上固定安装所述编码器座。本实用新型通过在减速器的输出轴上安装编码器，来检测基座的实际运动位置，进而可以实现反馈控制，驱动精度提高。

Description

一种具有编码器的机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，具体是一种具有编码器的机器人。

背景技术

在机器人领域，机械臂(或者叫机械手)是工业领域最常用到的一种多轴机器人(或称为多关节机器人)，其主要是根据预定的路线从一个初始位置夹取目标物体到目标位置，适用于诸多工业领域的机械自动化作业。

现在市场上的多轴机器人主要包括四轴机器人(具有四个关节)和六轴机器人(具有六个关节)，他们均包括有基座、手臂和末端的物体夹持部，手臂上关节的多少决定了机器人的“轴”的数量。

专利号为02144076.X的中国发明专利公开了一种多轴机器人，其包括有基座、多个臂、一个机械手，基座安装在工作平台上、确定整个机器人的工作面，多个臂依次设置在基座和机械手之间、在电机的带动下进行移动，机械手则用于抓取目标物体(如芯片等)。

基座是机器人的基础，其主要作用包括两方面：一是机器人通过基座安装在一个固定面(通常是地面或者工作台)上，然后多个臂和机械手依次安装在基座上，基座承担了整个机器人以及目标物体的重量(或力矩)；二是基座通常还可以实现水平方向的旋转，通过设置电机带动实现水平旋转。

基于基座需要实现上述两方面功能，通常的基座的机构请参阅专利号为ZL200480002587.4的中国授权发明专利，该专利公开了一种基座：所述基座包括有两部分结构，一部分是驱动电机部，另一部分是旋转轴部，所述驱动电机部和所述旋转轴部并列安装在基座本体上，在所述驱动电机部和所述旋转轴部之间安装有小齿轮和大齿轮等传动部，为了驱动旋转轴动作，利用小齿轮和大齿轮对旋转轴电机通过电机轴的旋转输入进行减速，进而驱动旋转轴部运动。

ZL200480002587.4的中国授权发明专利公开的上述方案具有如下技术问题：

1、由于驱动电机部和旋转轴部是并列安装在基座本体上的，使得基座本体的横向体积很大，占用工作台的面积大；

2、传动部采用了极为复杂的方案，包括有输入小齿轮、输入大齿轮、小齿轮、大齿轮等实现对旋转轴部的驱动，基座的驱动精度低、难以控制。

发明内容

为了解决上述第1个技术问题，本实用新型提供了一种新型的具有基座的机器人的方案，使得基座的横向体积小、占用工作台的面积小，且承重量大。

本实用新型所述的具有基座的机器人，包括有基座本体、基座法兰盘、电机、减速器，所述基座法兰盘安装在所述基座本体的上部，所述电机和所述减速器配合安装在由所述基座法兰盘和所述基座本体形成的空腔内；还包括有推力轴承座、滚珠推力轴承、推力轴承盖、联轴器，所述联轴器包括有下端部、上端部和固定部；所述推力轴承座安装在所述基座法兰盘上，所述滚珠推力轴承安装在所述推力轴承座上，所述推力轴承盖安装在所述滚珠推力轴承上，所述联轴器的下端部与所述减速器的输出轴连接、上端部穿过所述推力轴承盖上的通孔。

本实用新型的机器人通过将电机和减速器安装在所述基座本体和基座法兰盘形成的空腔内使得基座的横向体积减小，由于这种设计使得减速器的输出轴的轴向受力(向下的力)过大，减速器的输出轴容易断裂，因此采用设置滚珠推力轴承结构的方式、使用滚珠推力轴承作为承受轴向的力的结构，由于滚珠推力轴承可以承受极大的力，因此支撑效果好，由于滚珠推力轴承可以在较小的驱动力的驱动下可以实现360度旋转，使得整个基座既可以承受极大的轴向压力、又可以方便的的实现旋转转动。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，所述基座法兰盘的外沿设置有低于所述基座法兰盘的顶面的凹台；所述推力轴承座的下部设置为与所述基座法兰盘的凹台配合的凸台。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，在所述推力轴承座的上部设置有低于所述推力轴承座的顶面的凹台；所述滚珠推力轴承的下轴圈安装在所述推力轴承座的凹台内，使所述滚珠推力轴承的下轴圈的外壁与所述推力轴承座的凹台壁贴合。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，所述推力轴承盖包括有水平顶盖和垂直于所述水平顶盖的侧壁，使所述推力轴承盖的侧壁与所述滚珠推力轴承的上轴圈的外壁贴合、使所述推力轴承盖的水平顶盖的底面与所述滚珠推力轴承的上轴圈的顶面贴合。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，所述减速器的输出轴上安装有平键，所述联轴器的下端部设置有与所述平键配合的凹槽。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，所述推力轴承盖上的通孔设置在其水平顶盖上，且使所述通孔的内壁与所述联轴器的上端部的外壁贴合设置；所述推力轴承盖的水平顶盖的底面与所述联轴器的固定部的顶面贴合。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，在所述推力轴承盖的水平顶盖和所述联轴器的固定部的对应位置上设置有多个固定孔。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，所述推力轴承盖的水平盖面和所述联轴器的固定部上的固定孔包括呈正六边形设置的6个固定孔。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，所述联轴器的下端部的侧壁上设置有配合的螺孔和螺丝，所述螺丝穿过所述螺孔并顶住所述减速器的输出轴。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，所述联轴器的下端部的侧壁上设置有配合的螺孔和螺丝，所述螺丝穿过所述螺孔并顶住所述平键。

为了解决上述第2个技术问题，本实用新型提供了一种新型的具有编码器的机器人的方案，通过在减速器的输出轴上安装编码器，来检测基座的实际运动位置，进而可以实现反馈控制，驱动精度提高。

本实用新型所述的机器人包括有基座，所述基座包括有基座本体、电机、减速器、基座法兰盘，所述基座法兰盘安装在所述基座本体的上部，所述电机和所述减速器配合设置在所述基座本体和所述基座法兰盘形成的空腔内，且使所述减速器的输出轴穿过所述基座法兰盘上的通孔；所述基座还包括有分体式编码器，所述分体式编码器包括有相互配合的码盘和编码器座；在所述减速器的输出轴上固定安装所述码盘，在所述基座法兰盘上固定安装所述编码器座。

本实用新型的机器人通过在所述减速器的输出轴上安装编码器，来检测减速器的输出轴的运动位置，没有任何小齿轮、大齿轮等传动部，可以直接通过编码器来检测减速器的输出轴，然后将检测的输出轴的运动位置转换为电信号，可以传输给控制器来反馈控制电机的运动，实现对基座的精确控制。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，所述码盘上设置有一个码盘固定孔，通过一个与所述码盘固定孔配合的螺钉将所述码盘固定安装在所述减速器的输出轴上。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，所述编码器座通过至少两个螺钉与所述基座法兰盘固定。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，在所述减速器的输出轴上还安装有一平键，所述平键位于所述减速器的输出轴的顶端与所述码盘之间。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，所述基座还包括有推力轴承座、滚珠推力轴承、推力轴承盖以及联轴器，所述联轴器包括有下端部、上端部和固定部；所述推力轴承座安装在所述基座法兰盘上，所述滚珠推力轴承安装在所述推力轴承座上，所述推力轴承盖安装在所述滚珠推力轴承上，所述联轴器的下端部与所述减速器的输出轴连接、上端部穿过所述推力轴承盖上的通孔。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，所述基座法兰盘的外沿设置有低于所述基座法兰盘的顶面的凹台；所述推力轴承座的下部设置为与所述基座法兰盘的凹台配合的凸台。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，在所述推力轴承座的上部设置有低于所述推力轴承座的顶面的凹台；所述滚珠推力轴承的下轴圈安装在所述推力轴承座的凹台内，使所述滚珠推力轴承的下轴圈的外壁与所述推力轴承座的凹台壁贴合。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，所述推力轴承盖包括有水平顶盖和垂直于所述水平顶盖的侧壁，使所述推力轴承盖的侧壁与所述滚珠推力轴承的上轴圈的外壁贴合、使所述推力轴承盖的水平顶盖的底面与所述滚珠推力轴承的上轴圈的顶面贴合。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，所述减速器的输出轴上安装有平键，所述联轴器的下端部设置有与所述平键配合的凹槽。

作为一种举例说明，本实用新型所述的机器人中，所述推力轴承盖上的通孔设置在其水平顶盖上，且使所述通孔的内壁与所述联轴器的上端部的外壁贴合设置；所述推力轴承盖的水平顶盖的底面与所述联轴器的固定部的顶面贴合。

本实用新型提供的机器人，通过设置滚珠推力轴承结构实现基座对整个机器人的支撑、降低了减速器的输出轴上的轴向受力，使得整个基座承受力的能力大大提升，由于省去了小齿轮、大齿轮等传动部，使得基座的横向体积减小；由于在减速器的输出轴上设置了编码器、可以检测减速器的输出轴的实际运动位置，因此可以实现对电机的反馈控制，实现精确控制，控制精度高。

附图说明

图1是本实用新型的实施例中基座100的结构示意图；

图2是图1的C-C剖视图；

图3是本实用新型的实施例中基座100的又一结构示意图；

图4是本实用新型的实施例中基座100的又一结构示意图；

图5是本实用新型的实施例中联轴器10的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

结合参考附图1和附图2，附图1示出了本实用新型的一种基座100，基座100是多轴机器人的部件之一，附图2是附图1的C-C剖视图，附图2示出了基座100的一种实施例，基座100包括有：基座本体1、电机2、减速器3、基座法兰盘4、码盘5、编码器座6、推力轴承座7、滚珠推力轴承8、推力轴承盖9、联轴器10、平键11。

其中，所述基座本体1设计成筒状结构，在所述基座本体1的上部安装有所述基座法兰盘4，使得基座本体1和基座法兰盘4形成一个空腔，在空腔内可以安装电机2和减速器3等部件，其中电机2和减速器3配合设置，减速器3安装在电机2的输出轴上，使得电机2可以带动减速器3运动；在基座法兰盘4上设置有一个通孔，减速器3的输出轴3.1可以穿过所述基座法兰盘4上的通孔。

码盘5和编码器座6相互配合构成了一组分体式编码器，所述码盘5固定安装在减速器3的输出轴3.1上，所述编码器座6固定安装在基座法兰盘4上，使得码盘5与编码器座6的位置相互配合。

由于基座100包括有电机2和减速器3，且在减速器3的输出轴3.1上安装了码盘5，与码盘5配合设置了编码器座6，当电机2带动减速器3转动时、固定安装在减速器3的输出轴3.1上的码盘5与减速器3的输出轴3.1同步转动，编码器座6可以检测到码盘5的转动位置，进而检测到减速器3的转动数据，再根据减速器3与电机2的减速比换算成电机2的转动数据，机器人的控制系统可以根据编码器(码盘5和编码器座6)检测到的数据与电机2的控制参数进行比较，来反馈修正电机2的控制参数，使得基座100的驱动精度极高，实现了闭环反馈控制，控制效果好。

在本实施例中，在基座法兰盘4上安装有推力轴承座7，滚珠推力轴承8安装在推力轴承座7上，推力轴承盖9安装在滚珠推力轴承8上，请参见附图5，联轴器10包括有上端部10.1、固定部10.2、下端部10.3，联轴器10的下端部10.3与减速器3的输出轴3.1连接、上端部10.1穿过推力轴承盖9上的通孔。

本实用新型由于设置了推力轴承座7、滚珠推力轴承8、推力轴承盖9、联轴器10相互配合的结构，可以在一个轴向上安装电机2、减速器3和联轴器10，基座100的横向面积很小，占用工作台的面积很小，便于安装使用。推力轴承座7一方面可以与基座法兰盘4、推力轴承盖9一起围城一个空腔，另一方面推理轴承座7可以安装滚珠推力轴承8，而滚珠推力轴承8可以承受极大的向下压的力，使得整个基座轴向(附图2中向下)受力范围增加，避免了减速器3的输出轴3.1的轴向因受力(减速器3的输出轴3.1轴向受力范围小、转动方向受力范围大)大而断裂；由于设计了联轴器10，使得在电机2的带动下，安装在联轴器10的上端部10.1上的机器人的其他部件(例如大臂、小臂、物体抓取部等)可以同时转动，滚珠推力轴承8仅需要电机2很小的转动力矩即可驱动转动、又可以使得基座100承受很大的向下的压力，结构简单、受力和驱动效果极好。

作为一个举例说明，结合参考附图3和附图4，附图3和附图4示出了不同角度的基座100的爆炸结构图，在所述码盘5上设置有一个码盘固定孔12，通过一个与码盘固定孔12配合的螺钉可以将码盘5固定安装在减速器3的输出轴3.1上。这样的结构简单、安装效果好，可以将码盘5紧固在输出轴3.1上，使得码盘5与输出轴3.1同步转动，检测输出轴3.1的转动参数。

作为一种变形，也可以采用黏贴、锁紧螺母等结构将码盘5与输出轴3.1固定在一起。

在本实施例中，所述编码器座6通过4个螺钉与基座法兰盘4固定在一起，这样的固定效果极好，编码器座6不会晃动，检测效果准确。

作为一种变形，只要能将编码器座6与基座法兰盘4固定好，也可以采用1个螺钉固定、或采用2个以上的多个螺钉固定。

作为又一种变形，还可以采用黏贴等方式将编码器座6与基座法兰盘固定。

在本实施例中，在减速器3的输出轴3.1上还安装有一个平键11，平键11位于减速器3的输出轴3.1的顶端与码盘5之间，联轴器10的下端部10.3设置有与平键11配合的凹槽；平键11可以与联轴器10的下端部10.3配合，驱动联轴器10与输出轴3.1同步转动，结构简单、驱动效果好。

作为一种变形，在减速器3的输出轴3.1上也可以设计多个平键来驱动联轴器10，或者设计有凸起或凹槽结构来与联轴器10的下端部10.3配合。

在本实施例中，结合参考附图2，基座法兰盘4的外沿设置有低于基座法兰盘4的顶面的凹台，推力轴承座7的下部设置为与基座法兰盘4的凹台配合的凸台。安装时，推力轴承座7的凸台正好与基座法兰盘4的凹台贴合安装，二者之间可以靠摩擦力固定，不仅结构简单、易于加工，固定效果也很好。

作为一种变形，推力轴承座7与基座法兰盘4之间也可以通过设置螺钉等结构实现固定。

在本实施例中，在推力轴承座7的上部设置有低于推力轴承座7的顶面的凹台，凹台呈L型设计，滚珠推力轴承8的下轴圈安装在所述推力轴承座7的上部的凹台内，使滚珠推力轴承8的下轴圈的外壁与推力轴承座7的凹台壁贴合，安装方便。

作为一种变形，滚珠推力轴承8的下轴圈也可以采用焊接、黏贴等方式与推力轴承座7配合安装。

在本实施例中，所述推力轴承盖9包括有水平顶盖和垂直于所述水平顶盖的侧壁，使所述推力轴承盖9的侧壁与所述滚珠推力轴承8的上轴圈的外壁贴合、使所述推力轴承盖9的水平顶盖的底面与所述滚珠推力轴承8的上轴圈的顶面贴合。使得来自于推力轴承盖9的上面的压力(包括机器人的其他部位如大臂、小臂、物体抓取部等的重力)可以由滚珠推力轴承整体承受，承力的能力极强，一般可以达到2吨以上，而联轴器10可以不用承受较大的压力。

作为一种变形，推力轴承盖9也可以采用焊接、黏贴等方式与滚珠推力轴承8的上轴圈配合安装。

在本实施例中，所述推力轴承盖9上的通孔设置在其水平顶盖上，且使所述通孔的内壁与所述联轴器10的上端部10.1的外壁贴合设置；所述推力轴承盖9的水平顶盖的底面与所述联轴器10的固定部10.2的顶面贴合。使得联轴器10与推力轴承盖9之间的安装紧凑，使得联轴器10的连接部10.2的顶面与滚珠推力轴承8的上轴圈的顶面基本为同一水平面。

作为一种变形，联轴器10的上端部10.1的外壁与所述推力轴承盖9上的通孔内壁也可以不贴合。

在本实施例中，在推力轴承盖9的水平顶盖和联轴器10的固定部10.2的对应位置上设置有6个固定孔，固定孔包括呈正六边形设置，通过在固定孔上设置螺钉等结构将二者固定在一起，固定效果好。当联轴器10在电机2和减速器3的带动下转动时，联轴器10带动推力轴承盖9同步转动，推力轴承盖9的转动是与滚珠推力轴承8的上轴圈一起沿滚珠转动，推力轴承盖9的转动可以带动与推力轴承盖9固定的机器人的其他部位(如大臂等)同步转动，实现径向的运动。

作为一种变形，在推力轴承盖9的水平顶盖和联轴器10的固定部10.2的对应位置上设置的固定孔也可以是更少或更多数量，也能达到固定的目的。

作为一种变形，可以设置有一组固定孔用来固定推力轴承盖9和联轴器10，还可以设置有另一组固定孔用来固定推力轴承盖9、联轴器10和推力轴承盖9上安装的机器人的其他部位(如大臂)，实现共同固定。

作为一种举例说明，所述联轴器10的下端部10.3的侧壁上设置有配合的螺孔和螺丝(附图中未示出)，所述螺丝穿过所述螺孔并顶住所述减速器3的输出轴3.1，将所述联轴器10与输出轴3.1进行进一步固定，实现联轴器10与输出轴3.1的同步运动。

作为一种变形，联轴器10与输出轴3.1之间还可以采用如焊接、卡接等其他连接方式实现固定。

作为又一种变形，所述联轴器10的下端部的侧壁上设置有配合的又一组螺孔和螺丝，所述螺丝穿过所述螺孔并顶住所述平键11。这样可以在两个方向上实现联轴器10与输出轴3.1的共同固定，固定效果更好。

本实用新型的机器人基座100通过将电机2和减速器3安装在基座本体1和基座法兰盘4形成的空腔内使得基座的横向体积减小，由于这种设计使得减速器3的输出轴3.1的轴向受力(附图中向下的力)过大，减速器3的输出轴3.1容易断裂，因此采用设置滚珠推力轴承结构的方式、使用滚珠推力轴承8作为承受轴向的力的结构，由于滚珠推力轴承8可以承受极大的力，因此支撑效果好，由于滚珠推力轴承8可以在较小的驱动力的驱动下可以实现360度旋转，使得整个基座100既可以承受极大的轴向压力、又可以方便的的实现旋转转动。

本实用新型的机器人基座100通过在所述减速器3的输出轴3.1上安装编码器，来检测减速器的输出轴3.1的运动位置，没有任何小齿轮、大齿轮等传动部，可以直接通过编码器来检测减速器3的输出轴3.1，然后将检测的输出轴3.1的运动位置转换为电信号，可以传输给控制器来反馈控制电机2的运动，实现对基座100的精确控制。

本实用新型提供的机器人，通过设置滚珠推力轴承结构实现基座对整个机器人的支撑、降低了减速器的输出轴上的轴向受力，使得整个基座承受力的能力大大提升，由于省去了小齿轮、大齿轮等传动部，使得基座的横向体积减小；由于在减速器的输出轴上设置了编码器、可以检测减速器的输出轴的实际运动位置，因此可以实现对电机的反馈控制，实现精确控制，控制精度高。

以上所述的仅为本实用新型的具体实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有编码器的机器人，包括有基座，所述基座包括有基座本体(1)、电机(2)、减速器(3)、基座法兰盘(4)，所述基座法兰盘(4)安装在所述基座本体(1)的上部，所述电机(2)和所述减速器(3)配合设置在所述基座本体(1)和所述基座法兰盘(4)形成的空腔内，且使所述减速器(3)的输出轴(3.1)穿过所述基座法兰盘(4)上的通孔；

其特征在于：

所述基座还包括有相互配合的码盘(5)和编码器座(6)；在所述减速器(3)的输出轴(3.1)上固定安装所述码盘(5)，在所述基座法兰盘(4)上固定安装所述编码器座(6)。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于：

所述码盘(5)上设置有一个码盘固定孔(12)，通过一个与所述码盘固定孔(12)配合的螺钉将所述码盘(5)固定安装在所述减速器(3)的输出轴(3.1)上。

3.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于：

所述编码器座(6)通过至少两个螺钉与所述基座法兰盘(4)固定。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于：

在所述减速器(3)的输出轴(3.1)上还安装有一平键(11)，所述平键(11)位于所述减速器(3)的输出轴(3.1)的顶端与所述码盘(5)之间。

5.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于：

所述基座还包括有推力轴承座(7)、滚珠推力轴承(8)、推力轴承盖(9)以及联轴器(10)，所述联轴器(10)包括有下端部(10.3)、上端部(10.1)和固定部(10.2)；

所述推力轴承座(7)安装在所述基座法兰盘(4)上，所述滚珠推力轴承(8)安装在所述推力轴承座(7)上，所述推力轴承盖(9)安装在所述滚珠推力轴承(8)上，所述联轴器(10)的下端部(10.3)与所述减速器(3)的输出轴(3.1)连接、上端部(10.1)穿过所述推力轴承盖(9)上的通孔。

6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于：

所述基座法兰盘(4)的外沿设置有低于所述基座法兰盘(4)的顶面的凹台；

所述推力轴承座(7)的下部设置为与所述基座法兰盘(4)的凹台配合的凸台。

7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于：

在所述推力轴承座(7)的上部设置有低于所述推力轴承座(7)的顶面的凹台；

所述滚珠推力轴承(8)的下轴圈安装在所述推力轴承座(7)的凹台内，使所述滚珠推力轴承(8)的下轴圈的外壁与所述推力轴承座(7)的凹台壁贴合。

8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于：

所述推力轴承盖(9)包括有水平顶盖和垂直于所述水平顶盖的侧壁，使所述推力轴承盖(9)的侧壁与所述滚珠推力轴承(8)的上轴圈的外壁贴合、使所述推力轴承盖(9)的水平顶盖的底面与所述滚珠推力轴承(8)的上轴圈的顶面贴合。

9.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于：

所述减速器(3)的输出轴上安装有平键(11)，所述联轴器(10)的下端部(10.3)设置有与所述平键(11)配合的凹槽。

10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于：

所述推力轴承盖(9)上的通孔设置在其水平顶盖上，且使所述通孔的内壁与所述联轴器(10)的上端部(10.1)的外壁贴合设置；

所述推力轴承盖(9)的水平顶盖的底面与所述联轴器(10)的固定部(10.2)的顶面贴合。