CN211867854U - 一种带扭矩传感器的机器人关节 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带扭矩传感器的机器人关节，包括：电机；谐波减速器，所述谐波减速器第一侧的波发生器与所述电机的输出轴连接；用于连接所述电机与所述谐波减速器第一侧的刚轮的法兰；套设于所述刚轮外的交叉滚子轴承；以及分别与所述交叉滚子轴承以及所述谐波减速器第二侧的柔轮连接的扭矩传感器。由于外部对扭矩传感器的作用力可能是轴向和径向的，对扭矩传感器的测量和寿命都会有影响。通过将交叉滚子轴承套紧设于所述刚轮外，并将所述扭矩传感器与交叉滚子轴承连接，交叉滚子轴承承受轴向力和径向力，实现对外部作用力的卸力，提高扭矩传感器的测量精度和寿命，另外结构简单，便于安装。

Description

一种带扭矩传感器的机器人关节

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种带扭矩传感器的机器人关节。

背景技术

谐波减速器是应用在机器人的关节中，主要起调节运动速度与加大工作力矩的作用。谐波减速器主要由波发生器、柔性齿轮、柔性轴承、刚性齿轮四个基本构件组成。谐波减速器是一种靠波发生器装配上柔性轴承使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种结构简单的带扭矩传感器的机器人关节。

本实用新型提供如下技术方案，一种带扭矩传感器的机器人关节，包括：

电机；

谐波减速器，所述谐波减速器第一侧的波发生器与所述电机的输出轴连接；

用于连接所述电机与所述谐波减速器第一侧的刚轮的法兰；

套设于所述刚轮外的交叉滚子轴承；以及

分别与所述交叉滚子轴承以及所述谐波减速器第二侧的柔轮连接的扭矩传感器。

作为上述技术方案的进一步改进带扭矩传感器的机器人关节，所述电机的外壳与所述法兰通过第一螺纹连接件连接，所述法兰与所述刚轮通过第二螺纹连接件连接，且所述外壳上设有用于与所述第一螺纹连接件的头部形状适配的容纳孔。

作为上述技术方案的进一步改进带扭矩传感器的机器人关节，所述扭矩传感器与所述交叉滚子轴承通过多个第三螺纹连接件连接，所述法兰的边缘凸出设有多个突出部，相邻突出部之间形成凹入区域，所述多个第三螺纹连接件的头部分别错开设于所述凹入区域内。

作为上述技术方案的进一步改进带扭矩传感器的机器人关节，所述突出部上设有用于连接外部机架的安装孔。

作为上述技术方案的进一步改进带扭矩传感器的机器人关节，所述法兰，所述谐波减速器以及扭矩传感器均为中空结构。

本实用新型又提出一种带扭矩传感器的机器人关节，包括：

电机；

谐波减速器，所述谐波减速器的波发生器与所述电机的输出轴连接；

用于连接所述电机与所述谐波减速器的刚轮的法兰；

套设于所述谐波减速器的刚轮外的交叉滚子轴承；以及

分别与所述交叉滚子轴承以及所述谐波减速器的柔轮连接的扭矩传感器；

所述电机的外壳与所述法兰通过第一螺纹连接件连接，所述法兰与所述刚轮通过第二螺纹连接件连接，且所述外壳上设有用于与所述第一螺纹连接件的头部形状适配的容纳孔；

所述扭矩传感器与所述交叉滚子轴承通过多个第三螺纹连接件连接，所述法兰的边缘凸出设有多个突出部，相邻突出部之间形成凹入区域，所述多个第三螺纹连接件的头部分别错开设于所述凹入区域内；

所述突出部上设有用于连接外部机架的安装孔；

所述法兰，所述谐波减速器以及扭矩传感器均为中空结构。

本实用新型的有益效果至少包括：

1、由于外部对扭矩传感器的作用力可能是轴向和径向的，对扭矩传感器的测量和寿命都会有影响。通过将交叉滚子轴承套紧设于所述刚轮外，并将所述扭矩传感器与交叉滚子轴承连接，交叉滚子轴承承受轴向力和径向力，实现对外部作用力的卸力，提高扭矩传感器的测量精度和寿命，另外结构简单，便于安装。

2、通过在所述外壳上设置容纳孔，使得所述第二螺纹连接件的头部嵌入所述容纳孔内，从而所述电机的外壳与所述法兰之间无需为所述第二螺纹连接件的头部预留空间，节约空间，体积减小，结构紧凑性提高。

3、通过将第三螺纹连接件的头部设于所述凹入区域内，避免法兰与所示第三螺纹连接件位置相互阻挡，进一步提高整体结构紧凑性。

附图说明

图1为本实用新型的带扭矩传感器的机器人关节的一种实施例的爆炸示意图；

图2为本实用新型的带扭矩传感器的机器人关节的一种实施例的另一爆炸示意图；

图3为本实用新型的带扭矩传感器的机器人关节的一种实施例的结构示意图；

图4为本实用新型的带扭矩传感器的机器人关节的一种实施例的剖视示意图；

图5为本实用新型的法兰的结构示意图；

图中标号：

100-带扭矩传感器的机器人关节；10-电机；20-谐波减速器；21-波发生器；22-柔轮；23-刚轮；30-交叉滚子轴承；40-扭矩传感器；51-第一螺纹连接件；52-第二螺纹连接件；11-容纳孔；53-第三螺纹连接件；61-突出部；62-凹入区域；611-安装孔；60-法兰；63-第一螺纹孔；64-第二螺纹孔。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行进一步的说明。

实施例一

请参照图1至图4，一种带扭矩传感器的机器人关节100，包括：

电机10；

谐波减速器20，所述谐波减速器20第一侧的波发生器21与所述电机10的输出轴连接；

用于连接所述电机10与所述谐波减速器20第一侧的刚轮23的法兰60；

套设于所述刚轮23外的交叉滚子轴承30；以及

分别与所述交叉滚子轴承30以及所述谐波减速器20第二侧的柔轮22螺接的扭矩传感器40。

可以理解的是，上述“第一侧”指的是所述谐波减速器20相对靠近所述电机输出轴的一侧，所述“第二侧”指的是所述谐波减速器20相对远离所述电机的输出轴的一侧。

在本实施例中，谐波减速器20可以是商业购买的各种谐波减速器，谐波减速器由固定的内齿刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的波发生器组成，利用柔轮产生可控制的弹性变形波，引起刚轮与柔轮的齿间相对错齿来传递动力和运动。其结构被本领域普通技术人员所熟知，在此不赘述。

电机输出轴转动带动谐波减速器的波发生器21转动，波发生器21带动柔轮22转动，通过柔轮22与刚轮23的啮合进行减速，柔轮22与扭矩传感器40连接，扭矩传感器40实现测量输出扭矩。

特别地，由于外部对扭矩传感器40的作用力可能是轴向和径向的，对扭矩传感器40的测量和寿命都会有影响。通过将交叉滚子轴承30套紧设于所述刚轮23外，并将所述扭矩传感器40与交叉滚子轴承30连接，交叉滚子轴承30承受轴向力和径向力，实现对外部作用力的卸力，提高扭矩传感器40的测量精度和寿命，另外结构简单，便于安装。

具体地，所述法兰60上设有第一螺纹孔63以及第二螺纹孔64，第一螺纹连接件51穿过第一螺纹孔63以及所述电机10的外壳从而连接所述电机10与所述法兰60，第二螺纹连接件52穿过第二螺纹孔64并连接所述刚轮23，且所述外壳上设有用于与所述第一螺纹连接件51的头部形状适配的容纳孔11。

通过在所述外壳上设置容纳孔11，使得所述第二螺纹连接件52的头部嵌入所述容纳孔11内，从而所述电机10的外壳与所述法兰60之间无需为所述第二螺纹连接件52的头部预留空间，节约空间，体积减小，结构紧凑性提高。

可以理解的是，为了连接稳固，所述第一螺纹连接件51和所述第二螺纹连接件52数量至少为两个。所述第一螺纹连接件51和所述第二螺纹连接件52可在所述法兰60上沿周向均匀设置或者不周向沿均匀设置，只要使得所述电机10的外壳与所述法兰60连接牢固、所述法兰60与所述刚轮23连接牢固即可。

请参照图5，所述扭矩传感器40与所述交叉滚子轴承30通过多个第三螺纹连接件53连接，所述法兰60的边缘凸出设有多个突出部61，相邻突出部61之间形成凹入区域62，所述多个第三螺纹连接件53的头部分别错开设于所述凹入区域62内。

通过将第三螺纹连接件53的头部设于所述凹入区域62内，避免法兰60与所示第三螺纹连接件53位置相互阻挡，进一步提高整体结构紧凑性。

可以理解的是，为了连接稳固，所述第三螺纹连接件53和突出部61数量至少为两个。所述突出部61可在所述法兰60的外圈沿周向均匀设置或者不周向沿均匀设置。

进一步地，所述突出部61上设有用于连接外部机架的安装孔611。可通过螺钉或螺栓等螺纹连接件穿过所述安装孔611与外部机架实现对本实施例关节的固定，稳定可靠。

为了便于排布电缆，所述法兰60，所述谐波减速器20以及扭矩传感器40均为中空结构，电缆可依次通过所述法兰60，所述谐波减速器20以及扭矩传感器40走线，节约空间。

上述第一螺纹连接件51、第二螺纹连接件52、第三螺纹连接件53可采用螺钉或螺栓，优选采用螺钉，安装方便。

实施本实施例的有益效果至少包括：

1、由于外部对扭矩传感器40的作用力可能是轴向和径向的，对扭矩传感器40的测量和寿命都会有影响。通过将交叉滚子轴承30套紧设于所述刚轮23外，并将所述扭矩传感器40与交叉滚子轴承30连接，交叉滚子轴承30承受轴向力和径向力，实现对外部作用力的卸力，提高扭矩传感器40的测量精度和寿命，另外结构简单，便于安装。

2、通过在所述外壳上设置容纳孔11，使得所述第二螺纹连接件52的头部嵌入所述容纳孔11内，从而所述电机10的外壳与所述法兰60之间无需为所述第二螺纹连接件52的头部预留空间，节约空间，体积减小，结构紧凑性提高。

3、通过将第三螺纹连接件53的头部设于所述凹入区域62内，避免法兰60与所示第三螺纹连接件53位置相互阻挡，进一步提高整体结构紧凑性。

以上具体实施方式对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (6)

1.一种带扭矩传感器的机器人关节，其特征在于，包括：

电机；

谐波减速器，所述谐波减速器第一侧的波发生器与所述电机的输出轴连接；

用于连接所述电机与所述谐波减速器第一侧的刚轮的法兰；

套设于所述刚轮外的交叉滚子轴承；以及

分别与所述交叉滚子轴承以及所述谐波减速器第二侧的柔轮连接的扭矩传感器。

2.根据权利要求1所述的带扭矩传感器的机器人关节，其特征在于，所述电机的外壳与所述法兰通过第一螺纹连接件连接，所述法兰与所述刚轮通过第二螺纹连接件连接，且所述外壳上设有用于与所述第一螺纹连接件的头部形状适配的容纳孔。

3.根据权利要求1所述的带扭矩传感器的机器人关节，其特征在于，所述扭矩传感器与所述交叉滚子轴承通过多个第三螺纹连接件连接，所述法兰的边缘凸出设有多个突出部，相邻突出部之间形成凹入区域，所述多个第三螺纹连接件的头部分别错开设于所述凹入区域内。

4.根据权利要求3所述的带扭矩传感器的机器人关节，其特征在于，所述突出部上设有用于连接外部机架的安装孔。

5.根据权利要求1所述的带扭矩传感器的机器人关节，其特征在于，所述法兰，所述谐波减速器以及扭矩传感器均为中空结构。

6.一种带扭矩传感器的机器人关节，其特征在于，包括：

电机；

谐波减速器，所述谐波减速器的波发生器与所述电机的输出轴连接；

用于连接所述电机与所述谐波减速器的刚轮的法兰；

套设于所述谐波减速器的刚轮外的交叉滚子轴承；以及

分别与所述交叉滚子轴承以及所述谐波减速器的柔轮连接的扭矩传感器；

所述电机的外壳与所述法兰通过第一螺纹连接件连接，所述法兰与所述刚轮通过第二螺纹连接件连接，且所述外壳上设有用于与所述第一螺纹连接件的头部形状适配的容纳孔；

所述扭矩传感器与所述交叉滚子轴承通过多个第三螺纹连接件连接，所述法兰的边缘凸出设有多个突出部，相邻突出部之间形成凹入区域，所述多个第三螺纹连接件的头部分别错开设于所述凹入区域内；

所述突出部上设有用于连接外部机架的安装孔；

所述法兰，所述谐波减速器以及扭矩传感器均为中空结构。

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