CN212653473U - 一种轻型机器人关节制动组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轻型机器人关节制动组件，机器人关节包括：壳体；以及输出法兰；关节电机，所述关节电机包括绕电机中轴线转动的电机轴，所述电机轴能够相对于壳体旋转所述输出法兰；其特征在于，所述机器人关节包括制动组件，包括：环形制动元件，套设于所述电机轴以跟随所述电机轴转动；阻挡元件，所述阻挡元件能够在释放位置和阻挡位置之间移动，当阻挡元件位于阻挡位置时，用于限制所述环形制动元件绕所述电机轴的旋转；减磨元件，套设于所述电机轴，所述减磨元件分隔所述环形制动元件和所述电机轴。本实用新型的有益效果是：提高机器人关节制动组件的制动性能和制动效果。

Description

一种轻型机器人关节制动组件

技术领域

本实用新型涉及一种工业机器人领域，特别是涉及一种轻型机器人关节制动组件以及包括该关节制动组件的机器人关节，以及包括该机器人关节的协作机器人。

背景技术

随着社会的发展，机器人开始广泛应用于各个领域，包括家用机器人、工业机器人等多个领域。其中，协作机器人作为工业机器人中的轻型机器人可以协助人们高效的完成工作，可以高精度和高效率的完成危险环境的工作，因此受到广泛的青睐。

协作机器人在工作中，可能需要与人类近距离互动，为了更好的实现人机协作，同时能够保障使用者的人身安全，协作机器人的安全性能是一重要的指标。

机器人在开机运行后能够长时间稳定工作，但由于断电重启、安全保护等原因，需要在这些特定场景下停止机器人。机器人通常包括多个关节，关节包括制动组件，通过制动组件的操作以停止机器人。但传统的制动组件的操作制动性能较差，且实现的制动效果有限。

因此，有必要设计一种制动性能和制动效果较好的机器人关节及协作机器人。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种制动性能和制动效果较好的机器人关节及协作机器人。

本实用新型可采用如下技术方案：一种机器人关节，所述机器人关节包括：壳体；以及设置于壳体内部的：输出法兰，所述机器人关节通过输出法兰连接至少另一机器人关节或者机器人其他部件；关节电机，所述关节电机包括绕电机中轴线转动的电机轴，所述电机轴能够相对于壳体旋转所述输出法兰；其特征在于，所述机器人关节包括制动组件，所述制动组件包括：环形制动元件，套设于所述电机轴以跟随所述电机轴转动；阻挡元件，所述阻挡元件能够在释放位置和阻挡位置之间移动，当阻挡元件位于阻挡位置时，用于限制所述环形制动元件绕所述电机轴的旋转；当阻挡元件位于释放位置时，用于允许所述环形制动元件绕所述电机轴旋转；减磨元件，套设于所述电机轴，所述减磨元件分隔所述环形制动元件和所述电机轴，以避免所述环形制动元件接触所述电机轴。

进一步的，所述减磨元件的材质为非金属材质。

进一步的，所述减磨元件的材质包括聚合物、塑料或尼龙的至少其一。

进一步的，所述减磨元件构造为与所述电机轴不发生相对转动。

进一步的，所述减磨元件为环形元件，所述减磨元件包括异形孔，所述异形孔能够与所述电机轴配合以限制相对转动。

进一步的，所述电机轴包括多个沿周向分布的切面，所述减磨元件能够与所述切面相配合以限制相对转动。

进一步的，所述制动组件包括：第一夹紧元件、第二夹紧元件、弹性元件以及压紧元件，所述第一夹紧元件和第二夹紧元件分别位于所述环形制动元件两侧并能够接触夹紧所述环形制动元件，所述第一夹紧元件和第二夹紧元件位于所述弹性元件一侧，所述压紧元件位于所述弹性元件另一侧，所述压紧元件能够沿电机轴移动以调整所述弹性元件向所述第一夹紧元件和所述第二夹紧元件所在侧施加的压力。

进一步的，所述压紧元件与所述电机轴过盈配合。

进一步的，所述第一夹紧元件和所述第二夹紧元件为非金属材质。

进一步的，所述第一夹紧元件和第二夹紧元件包括聚合物、塑料材质、或尼龙至少其一。

进一步的，所述第一夹紧元件和第二夹紧元件分别构造为与所述电机轴不发生相对转动。

本实用新型还可采用如下技术方案：一种协作机器人，包括：底座；机械臂；执行单元，以及上述的任一种机器人关节。

与现有技术相比，本实用新型具体实施方式的有益效果为：机器人关节的制动组件包括减磨元件，减磨元件避免环形制动元件和电机轴的接触，减小了环形制动元件和电机轴的摩擦，进一步的，减磨元件采用非金属材料，进一步避免所述环形制动元件和所述电机轴的过度摩擦。

附图说明

以上所述的本实用新型的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面附图实现：

图1是本实用新型的一个实施例的机器人关节的示意图

图2是图1所示机器人关节的局部剖面图

图3是本实用新型的一个实施例的机器人关节的爆炸图

图4是本实用新型的一个实施例的减磨元件的示意图

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型保护一种机器人关节，请参图1-图4，图1示出了机器人关节100的示意图，图2和图3分别示出了机器人关节100的局部剖面图以及机器人关节100的爆炸图。机器人关节100，通常用于连接其他的机器人关节，或者，用于连接机器人的其他部件，例如，以协作机器人为例，机器人关节100用于连接相邻的机器人关节，或者用于连接连杆，机器人的多个连杆共同组成机器人的机械臂。参图3，机器人关节100包括：壳体1；以及设置于壳体1内部的：输出法兰7，机器人关节100通过输出法兰7连接至少另一机器人关节或者连接机器人其他部件；关节电机2，所述关节电机2包括绕电机中轴线转动的电机轴，所述电机轴21能够相对于所述壳体1旋转所述输出法兰7。所述机器人关节100还包括制动组件，所述制动组件用于防止输出法兰7旋转或者防止机器人关节彼此之间的旋转。制动组件包括：环形制动元件3，所述环形制动元件3能够套设于所述电机轴21以跟随所述电机轴21转动，其中所述环形制动元件3能够直接套接于所述电机轴21，即与所述电机轴21接触以跟随所述电机轴21的转动而转动，或者，所述环形制动元件3套设于所述电机轴21，但所述环形制动元件3不与所述电机轴21直接接触；制动元件包括阻挡元件32，所述阻挡元件32能够在释放位置和阻挡位置之间移动，当阻挡元件32位于阻挡位置时，阻挡元件32能够限制所述环形制动元件3绕所述电机轴21的旋转；当阻挡元件32位于释放位置时，允许所述环形制动元件3绕所述电机轴21旋转，具体的，所述环形制动元件3包括抱闸片，所述阻挡元件32设置为制动销，该制动销可通过由机器人和/或机器人关节100的控制机构控制的螺线管而在释放位置和阻挡位置之间移动，所述环形制动元件3包括外缘的多个凸起，所述阻挡元件32能够与所述多个凸起的至少任一个接触以限制所述环形制动元件绕所述电机轴21的旋转。所述制动组件还包括减磨元件，所述减磨元件31套设于所述电机轴21，所述减磨元件31分隔所述环形制动元件3和所述电机轴21，以避免所述环形制动元件3接触所述电机轴21，即，所述环形制动元件3套设于所述电机轴21，所述环形制动元件3不与所述电机轴21直接接触。通过设置减磨元件31，使得环形制动元件3不与所述电机轴21直接接触，避免了环形制动元件3与所述电机轴21直接接触，以避免两者长期接触造成的“磨粉”现象，且避免所述掉落的粉末影响关节其他元器件的工作。

所述减磨元件31的材质为非金属材质，或者，所述减磨元件31的材质为聚合物或塑料。在本实施例中，环形制动元件3为抱闸片，通常的，抱闸片为金属材质，电机轴21也为金属材质，将减磨元件31设置为非金属材质，能够有效避免金属与金属之间耐磨性较差的问题；或者，通过将减磨元件31的材质设置为聚合物或塑料，一方面保证了减磨元件31的硬度、耐磨性、刚度等参数，另一方面使得减磨元件与环形制动元件的耐磨性更好，不易产生磨损以避免“磨粉”现象的发生。具体的，在本实施例中，减磨元件包括抱闸片衬套。

通常的，电机轴21旋转，环形制动元件3跟随其旋转，并在需要减速或停止时，通过阻挡元件32限制环形制动元件3的旋转。所述减磨元件31构造为，与所述电机轴21不发生相对转动，即当环形制动元件3转动时，环形制动元件3相对于所述减磨元件31和所述电机轴21两者发生转动，所述减磨元件31与所述电机轴21不发生相对转动，或者，可理解的，减磨元件31与所述电机轴21仅发生轻微的相对转动，因此，主要是环形制动元件3和减磨元件31之间存在摩擦，通过调整减磨元件31的材质，能够轻易的避免环形制动元件3与减磨元件31之间的磨损，同时，也避免了减磨元件31与所述电机轴21之间的磨损，因为两者没有相对转动，因此，增强了该制动组件的耐磨性，，并通过选择减磨元件31的材质而进一步增大了连接组件的耐磨性。具体的，参图4，减磨元件31为环形元件，所述减磨元件31包括异形孔，所述异形孔能够与电机轴21配合以限制相对运动，即所述减磨元件31的异形孔与所述电机轴21外周配合，异形孔包括非标准圆形的孔，即所述电机轴21与所述减磨元件31配合的部分，其纵切面也为非标准的圆形。具体的，所述电机轴21包括多个沿周向分布的切面，参图3，所述减磨元件31能够与所述切面相配合以限制相对转动，即减磨元件31与所述电机轴21的切面相配合，所述减磨元件31与所述电机轴21不发生相对转动。在另一实施例中，减磨元件为环形元件，减磨元件的内孔为圆形孔，减磨元件与电机轴贴合，通过减磨元件避免环形制动元件和电机轴的直接接触，以减小制动组件的磨损，此时，减磨元件和电机轴之间能够发生相对转动，但仍然可以减少制动组件的磨损。需要说明的是，本实用新型中提到的不发生相对转动，是指，在进行元器件设计时，其在理想状态下，为保证最好的实现效果，应当不发生相对转动，但实际的产品实现中，可能因为制造偏差等原因，无法达到理想状态，被设计为不发生相对转动的元器件可能也会存在轻微的转动，例如，减磨元件与电机轴被设计为不发生相对转动，但在产品的实际工作中，两者依然可能发生轻微的相对转动，可理解的是，这也是本实用新型的保护内容。换句话说，本实用新型所提到的不发生相对转动的技术方案，是相对于现有技术中发生相对转动的技术方案，即现有技术中，两个元器件能够自由转动，而通过本实用新型的设计，使得目标元器件构造为不发生相对转动，而两者之间在具体实现上可能存在略微的转动，但可理解的是，这当然属于本实用新型的保护范围。

关节电机的电机轴21沿电机的中轴线转动，环形制动元件3绕电机轴21旋转并能够被所述阻挡元件32限制转动，在一些场景下，需要使得机器人关节100减速或停止操作，即使得电机轴21停止转动。机器人关节100的爆炸图参图3，机器人的关节100包括制动组件，制动组件包括：环形制动元件3、阻挡元件32、减磨元件31，以及第一夹紧元件41、第二夹紧元件42，所述第一、第二夹紧元件41、42分别位于所述环形制动元件3两侧并能够夹紧所述环形制动元件3以限制电机轴21的旋转，所述第一夹紧元件41和所述第二夹紧元件42与所述环形制动元件3物理接触的布置在一起，使得第一夹紧元件41和第二夹紧元件42相对于所述环形制动构件产生摩擦力矩。所述制动元件还包括弹性元件5，所述弹性元件5能够向所述第一夹紧元件41和所述第二夹紧元件42的至少其一提供张力，使得所述第一夹紧元件41和所述第二夹紧元件42能够夹紧所述环形制动构件，所述第一夹紧元件41和所述第二夹紧元件42相对于所述环形制动构件分别产生摩擦力矩，使得所述电机轴21停止转动或减速转动。当所述关节100需要减速或停机时，阻挡元件32从释放位置移动至阻挡位置，限制所述环形制动元件3与所述电机轴21的转动，所述弹性构件使得所述第一夹紧元件41和所述第二夹紧元件42紧密接触，所述第一夹紧元件41和所述第二夹紧元件42分别与所述环形制动构件产生摩擦力矩，使得所述电机轴21停止转动。其中，所述第一夹紧元件41和所述第二夹紧元件42构造为与所述电机轴21不发生相对转动，使得可以清楚的确定摩擦副，以及针对确定的摩擦副采取减磨措施，以减少大部分的磨损。例如，在本实施例中，摩擦副主要存在于电机轴和所述环形制动构件，通过设置减磨元件，减磨元件耐磨性较好，能够减少大部分的磨损。具体的，所述第一夹紧元件41和所述第二夹紧元件42为非金属材质，非金属材质和金属材质的环形制动元件以及电机轴接触，使得耐磨性较好。进一步的，所述第一夹紧元件41和第二夹紧元件42包括聚合物或塑料材质至少其一，材质的改善以使得磨损问题能够进一步被改善。具体的，所述制动组件还包括弹性元件5以及压紧元件6，参图3，所述第一夹紧元件41和第二夹紧元件42分别位于所述环形制动元件3两侧并能够接触夹紧所述环形制动元件3，所述第一夹紧元件41和第二夹紧元件42位于所述弹性元件5一侧，所述压紧元件6位于所述弹性元件5另一侧，所述压紧元件6能够沿着电机轴21移动以调整所述弹性元件5向所述第一夹紧元件41和所述第二夹紧元件42所在侧的压力。具体的，压紧元件6能够沿电机轴21移动以压紧所述弹性元件5，弹性元件5的压紧量可以预先设定，当压紧元件6压紧弹性元件5时，弹性元件5能够向第一夹紧元件41和第二夹紧元件42所在侧施加压力，第一夹紧元件41和第二夹紧元件42因此能够夹紧环形制动元件3，第一夹紧元件41和第二夹紧元件42分别与环形制动元件3产生摩擦力矩，以限制电机轴21的转动。具体的，压紧元件6能够沿电机轴21移动，当其移动到预设位置时，能够保持在预设位置，现有技术中通常设置凹槽以使得压紧元件6能够保持在预设位置，在本实施例中，压紧元件6与电机轴21过盈配合，即将压紧元件6移动至预设位置时，压紧元件6和电机轴21的过盈配合使得压紧元件6能够保持在预设位置。通过使得压紧元件6与电机轴21过盈配合，使得能够自由调整压紧元件6的位置以获得必要的弹性元件5产生的压力。当多次工作后弹性元件5的压力可能会弱化，需要加强压紧元件6的工作效果时，压紧元件6可以受力以发生位移，从而改变压紧元件6对弹性元件5施加的力，同时，压紧元件6的位置发生变化后，由于过盈配合，依然可以保持在新确立的预设位置，为弹性元件5提供必要的压紧效果，具体的，机器人关节还包括施力元件使得压紧元件6能够移动至新确立的预设位置。具体的，在本实施例中，弹性元件5包括波形弹簧，在其他实施例中，也可以选择其他类型的弹性元件。在本实施例中，第一夹紧元件和第二夹紧元件分别包括制动片，所述环形制动元件包括抱闸片，制动片能够从两侧夹紧抱闸片，互相之间产生摩擦力矩，以限制电机轴的转动。

上述的减磨元件31，用于分隔所述环形制动元件3和所述电机轴21，在一个实施例中，减磨元件31可用于分隔所述环形制动元件3和所述电机轴21，以及，用于分隔所述第一夹紧元件41和所述电机轴21，分隔所述第二夹紧元件42和电机轴21，所述减磨元件31与所述电机轴21不发生相对转动，以及，所述减磨元件31分别与所述第一夹紧元件41和所述第二夹紧元件42不发生相对转动，即减磨元件31包括至少两部分，与环形制动元件3接触的第一部分，以及与分别与第一夹紧元件41和第二夹紧元件42接触的第二部分，所述减磨元件31的第一部分不与电机轴21发生相对转动，与环形制动元件3发生相对转动；所述减磨元件31的第二部分不与电机轴21发生相对转动，不与第一夹紧元件41和第二夹紧元件42发生相对转动。通过设置减磨元件31用于分别分隔第一、第二夹紧元件42与电机轴21，使得机器人的关节100进一步减小磨损。

本实用新型还提供一种协作机器人，所述协作机器人包括：机械臂，所述机械臂包括多个连杆；执行单元，所述执行单元用于连接工具以执行具体工作；以及上述的机器人关节100。机器人关节100能够连接其他的机器人关节，或者连接连杆，或者连接其他零部件。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种机器人关节，包括：

壳体；

以及设置于壳体内部的：输出法兰，用于连接至少另一机器人关节或者机器人其他部件；

关节电机，所述关节电机包括绕电机中轴线转动的电机轴，所述电机轴能够相对于壳体旋转所述输出法兰；

其特征在于，所述机器人关节包括制动组件，所述制动组件包括：

环形制动元件，套设于所述电机轴以跟随所述电机轴转动；

阻挡元件，所述阻挡元件能够在释放位置和阻挡位置之间移动，当阻挡元件位于阻挡位置时，用于限制所述环形制动元件绕所述电机轴的旋转；当阻挡元件位于释放位置时，用于允许所述环形制动元件绕所述电机轴旋转；

减磨元件，套设于所述电机轴，所述减磨元件分隔所述环形制动元件和所述电机轴，以避免所述环形制动元件接触所述电机轴。

2.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述减磨元件的材质为非金属材质。

3.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述减磨元件的材质包括聚合物、塑料、尼龙至少其一。

4.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述减磨元件构造为与所述电机轴不发生相对转动。

5.根据权利要求4所述的机器人关节，其特征在于，所述减磨元件为环形元件，所述减磨元件包括异形孔，所述异形孔为非标准圆形的孔，所述异形孔能够与所述电机轴配合以限制相对转动。

6.根据权利要求4所述的机器人关节，其特征在于，所述电机轴包括多个沿周向分布的切面，所述减磨元件能够与所述切面相配合以限制相对转动。

7.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述制动组件包括：第一夹紧元件、第二夹紧元件、弹性元件以及压紧元件，所述第一夹紧元件和第二夹紧元件分别位于所述环形制动元件两侧并能够接触夹紧所述环形制动元件，所述第一夹紧元件和第二夹紧元件位于所述弹性元件一侧，所述压紧元件位于所述弹性元件另一侧，所述压紧元件能够沿电机轴移动以调整所述弹性元件向所述第一夹紧元件和所述第二夹紧元件所在侧施加的压力。

8.根据权利要求7所述的机器人关节，其特征在于，所述压紧元件与所述电机轴过盈配合。

9.根据权利要求7所述的机器人关节，其特征在于，所述第一夹紧元件和所述第二夹紧元件为非金属材质。

10.根据权利要求7所述的机器人关节，其特征在于，所述第一夹紧元件和第二夹紧元件包括聚合物、塑料材质或尼龙至少其一。

11.根据权利要求7所述的机器人关节，其特征在于，所述第一夹紧元件和第二夹紧元件分别构造为与所述电机轴不发生相对转动。

12.一种协作机器人，其特征在于，包括：底座；机械臂；执行单元，以及权利要求1-11中任一项所述的机器人关节。

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