CN207387706U - 一种模块化中空驱动关节 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块化中空驱动关节，包括壳体、后盖、中空谐波减速组件和走线管，走线管贯穿中空谐波减速组件，走线管的一端伸入壳体内部，壳体内布置有驱动装置和抱闸装置。本实用新型通过设计中空谐波减速组件和穿过中空谐波减速组件的走线管实现中空走线布置方式；在壳体内设计安装板，且走线管穿过安装板，安装板上布置驱动装置和抱闸装置，可避免将驱动装置和抱闸装置设计为中空结构。本实用新型既克服了传统机器人外部走线的缺陷，又能够避免现有中空走线方式中因为将电机、编码器和抱闸组件等设计为中空结构导致成本高昂的问题，可广泛应用于机器人技术领域。

Description

一种模块化中空驱动关节

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种模块化中空驱动关节。

背景技术

机器人的走线布置和关节设计是机器人技术领域的核心问题，而机器人的核心驱动部件就是关节。传统机器人的走线方式是外部走线，因此传统机器人关节的轴向尺寸比较大，而且内部的伺服电机、抱闸装置和编码器均为实心串联结构。传统机器人由于关节之间相互转动，线缆会被扭曲和拉长。当旋转的角度不同时，线缆被拉长的长度也不同，因此传统机器人布置外部走线时需要预留足够长的线缆。如果机器人的关节较多时，机器人转动容易造成线缆之间相互缠绕磨损，同时也会导致关节之间的转角范围受限。现有的非中空走线的关节还具有其他缺点，如非模块化的设计使维修很不方便，互换性差。

目前市场上已经出现了一些中空走线的机器人，但这种机器人采用的是定制的中空电机、中空编码器、中空抱闸和中空谐波减速器串联的布置方式。虽然能够解决传统机器人外部走线的问题，但是由于采用中空电机和中空编码器等特殊部件，需要特别定制，因此成本高昂。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种模块化中空驱动关节，既克服了传统机器人外部走线的缺陷，又能够避免将电机、编码器和抱闸组件等设计为中空结构，可减少成本。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

一种模块化中空驱动关节，包括壳体、布置在壳体一端的后盖、中空谐波减速组件和走线管，所述中空谐波减速组件布置在所述壳体的另一端，所述走线管贯穿所述中空谐波减速组件的中心，所述走线管的一端伸入所述壳体内部，所述壳体内布置有驱动装置和抱闸装置。

进一步，还包括布置在所述壳体内部的安装板，所述走线管伸入壳体的一端穿过所述安装板的中部，所述驱动装置和抱闸装置均布置在所述安装板上。

进一步，所述安装板包括朝向所述后盖的第一面和朝向中空谐波减速组件的第二面；所述驱动装置包括伺服电机，所述抱闸装置包括抱闸组件，所述伺服电机和抱闸组件布置在所述第一面上，所述伺服电机的输出轴穿过所述安装板；所述驱动装置还包括电机齿轮，所述抱闸装置还包括抱闸齿轮，所述电机齿轮和抱闸齿轮均布置在所述安装板朝向所述第二面上，所述电机齿轮布置在所述伺服电机的输出轴上，所述抱闸齿轮所在的齿轮轴穿过所述安装板并布置在所述抱闸组件上。

进一步，所述第二面上布置有谐波减速器输入端齿轮，所述谐波减速器输入端齿轮以所述走线管为轴转动，谐波减速器输入端齿轮分别与所述电机齿轮和抱闸齿轮啮合，所述谐波减速器输入端齿轮的一端与所述中空谐波减速组件直接或间接相连。

进一步，所述伺服电机的输出轴、抱闸齿轮所在的齿轮轴以及所述走线管三者的中心轴线共面。

进一步，所述谐波减速器输入端齿轮为外啮合齿轮。

进一步，所述谐波减速器输入端齿轮为内啮合齿轮。

进一步，所述伺服电机朝向后盖的一端布置有编码器。

进一步，所述后盖上布置有驱动器。

有益效果：本实用新型通过设计中空谐波减速组件和穿过中空谐波减速组件的走线管实现中空走线布置方式；在壳体内设计安装板，且走线管穿过安装板，安装板上布置驱动装置和抱闸装置，可避免将驱动装置和抱闸装置设计为中空结构。本实用新型既克服了传统机器人外部走线的缺陷，又能够避免现有中空走线方式中因为将电机、编码器和抱闸组件等设计为中空结构导致成本高昂的问题，可广泛应用于机器人技术领域。

附图说明

图1为本实用新型实施例除去壳体后的主视图；

图2为本实用新型实施例的剖视图；

图3为本实用新型实施例除去壳体后的轴测图；

图4为本实用新型实施例的齿轮啮合传动示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图4对本实用新型做进一步的说明。

一种模块化中空驱动关节，包括壳体3、布置在所述壳体3内部的安装板5、中空谐波减速组件9以及走线管11。所述中空谐波减速组件9布置在所述壳体3的一端，所述走线管11贯穿所述中空谐波减速组件9。所述走线管11的一端伸入所述壳体3内部并穿过所述安装板5的中部位置。所述走线管11中空，走线管11内可供线缆21穿过。

本实施例中，所述模块化中空驱动关节为布置在直角转弯处的关节，因此在所述壳体3一端布置有后盖1，且在壳体3靠近后盖1的侧面处布置有开孔，所述线缆21经开孔进入下一个关节。在其他实施例中，所述模块化中空驱动关节也可设计为直线关节，即所述壳体3未布置后盖1而直接与下一个关节连通。

所述壳体3内部为圆柱形空腔，因此所述安装板5为与壳体3内部匹配的圆形板，所述安装板5固定在所述壳体3内部。所述走线管11与所述安装板5之间通过螺栓固定，走线管11与所述中空谐波减速组件9之间布置有滚动轴承。

进一步，所述壳体3内布置有位于所述安装板5上的驱动装置和抱闸装置，所述安装板5包括朝向后盖1的第一面和朝向中空谐波减速组件9的第二面。

所述驱动装置包括伺服电机18和与所述伺服电机18输出轴相连的电机齿轮17，所述伺服电机18布置在所述第一面上，所述伺服电机18的输出轴穿过所述安装板5，所述电机齿轮17布置在所述第二面上。

所述抱闸装置包括抱闸组件4和抱闸齿轮6，所述抱闸组件4布置在所述第一面上，所述抱闸齿轮6布置在所述第二面上，抱闸齿轮6所在的齿轮轴穿过所述安装板5并布置在所述抱闸组件4上。

进一步，所述第二面上布置有谐波减速器输入端齿轮8，所述谐波减速器输入端齿轮8以所述走线管11为轴转动，谐波减速器输入端齿轮8分别与所述电机齿轮17和抱闸齿轮6啮合，所述谐波减速器输入端齿轮8的一端与所述中空谐波减速组件9直接或间接相连。所述谐波减速器输入端齿轮8可为外啮合齿轮，也可为内啮合齿轮，本实施例中为外啮合齿轮，谐波减速器输入端齿轮8通过连接套10与所述中空谐波减速组件9相连。

进一步，所述伺服电机18的输出轴、抱闸齿轮6所在的齿轮轴以及所述走线管11三者的中心轴线共面，即所述电机齿轮17、抱闸齿轮6和谐波减速器输入端齿轮8三者所在圆的圆心共线，这种布置方式可减少传动过程中能量的损失。

进一步，所述伺服电机18朝向后盖1的一端布置有编码器19，所述后盖1上布置有与所述线缆21连接的驱动器2。

另外，所述模块化中空驱动关节中的驱动器分别与伺服电机和编码器连接，这两处连接在附图中并未标出。该驱动器再通过所述线缆21与其他模块化中空驱动关节的驱动器相连，从而实现相邻两个模块化中空驱动关节的电源和通讯联接。

本实施例的工作方式如下：

正常工作时，所述伺服电机18通过所述电机齿轮17传输旋转扭矩，电机齿轮17带动所述谐波减速器输入端齿轮8转动，同时所述谐波减速器输入端齿轮8经连接套10将旋转扭矩传送至所述中空谐波减速器组件9的输出端，中空谐波减速器组件9绕走线管11旋转。并且谐波减速器输入端齿轮8带动所述抱闸齿轮6转动，此时4抱闸组件不工作。

当突然断电时，此时4抱闸组件立即失电将所述抱闸齿轮所在的齿轮轴抱死，使抱闸齿轮6停止转动从而将所述谐波减速器输入端齿轮8制动，所述中空谐波减速器组件9停止输出旋转扭矩，为机器人驱动提供安全保护。

本实施例的中空走线方式与传统机器人上的外部走线方式相比，机器人旋转时，线缆只会扭曲，而且线缆不会因为长度问题妨碍机器人旋转，机器人可转动的角度、活动的范围变得更大。

本实施例中，所述伺服电机18、抱闸组件4以及编码器19与现有的中空关节结构中的不同，现有的中空关节结构中的上述部件均为中空结构，需要特殊定制，而本实施例中的这些部件为实心结构，且很容易在市场上买到，能够节省成本。另外，现有的中空关节结构中的编码器、伺服电机、抱闸组件以及中空谐波减速器等为串联布置，走线管从上述各部件的中部穿过。而本实施例中只在壳体3的一端布置中空谐波减速器9，将伺服电机18和抱闸组件4均布置在位于壳体3内部的安装板5上，在安装板5上布置二级齿轮啮合实现扭矩传送和抱闸制动。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种模块化中空驱动关节，包括壳体(3)和布置在壳体(3)一端的后盖(1)，其特征在于：还包括中空谐波减速组件(9)和走线管(11)，所述中空谐波减速组件(9)布置在所述壳体(3)的另一端，所述走线管(11)贯穿所述中空谐波减速组件(9)的中心，所述走线管(11)的一端伸入所述壳体(3)内部，所述壳体(3)内布置有驱动装置和抱闸装置。

2.根据权利要求1所述的一种模块化中空驱动关节，其特征在于：还包括布置在所述壳体(3)内部的安装板(5)，所述走线管(11)伸入壳体(3)的一端穿过所述安装板(5)的中部，所述驱动装置和抱闸装置均布置在所述安装板(5)上。

3.根据权利要求2所述的一种模块化中空驱动关节，其特征在于：

所述安装板(5)包括朝向后盖(1)的第一面和朝向中空谐波减速组件(9)的第二面；

所述驱动装置包括伺服电机(18)，所述抱闸装置包括抱闸组件(4)，所述伺服电机(18)和抱闸组件(4)布置在所述第一面上，所述伺服电机(18)的输出轴穿过所述安装板(5)；

所述驱动装置还包括电机齿轮(17)，所述抱闸装置还包括抱闸齿轮(6)，所述电机齿轮(17)和抱闸齿轮(6)均布置在所述第二面上，所述电机齿轮(17)布置在所述伺服电机(18)的输出轴上，所述抱闸齿轮(6)所在的齿轮轴穿过所述安装板(5)并布置在所述抱闸组件(4)上。

4.根据权利要求3所述的一种模块化中空驱动关节，其特征在于：所述第二面上布置有谐波减速器输入端齿轮(8)，所述谐波减速器输入端齿轮(8)以所述走线管(11)为轴转动，谐波减速器输入端齿轮(8)分别与所述电机齿轮(17)和抱闸齿轮(6)啮合，所述谐波减速器输入端齿轮(8)的一端与所述中空谐波减速组件(9)直接或间接相连。

5.根据权利要求4所述的一种模块化中空驱动关节，其特征在于：所述伺服电机(18)的输出轴、抱闸齿轮(6)所在的齿轮轴以及所述走线管(11)三者的中心轴线共面。

6.根据权利要求5所述的一种模块化中空驱动关节，其特征在于：所述谐波减速器输入端齿轮(8)为外啮合齿轮。

7.根据权利要求5所述的一种模块化中空驱动关节，其特征在于：所述谐波减速器输入端齿轮(8)为内啮合齿轮。

8.根据权利要求3至7任一项所述的一种模块化中空驱动关节，其特征在于：所述伺服电机(18)朝向后盖(1)的一端布置有编码器(19)。

9.根据权利要求8所述的一种模块化中空驱动关节，其特征在于：所述后盖(1)上布置有驱动器(2)。