CN212666050U - 一种用于协作机器人的一体化关节的电机抱闸系统 - Google Patents
一种用于协作机器人的一体化关节的电机抱闸系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及协作机器人抱闸系统领域，具体是一种用于协作机器人的一体化关节的电机抱闸系统，包括：抱闸机械结构，用于锁死电机并实现符合协作机器人的安规要求的抱闸动作；驱动电路，用于抱闸工作的驱动实现抱闸动作的通断，采用双电源驱动电路设计可以满足不同状态下动作的需要，同时采用短时间高电源电压启动刹车电磁铁，让后切换低电源电压持续给电磁铁供电，高压电源能够使电磁铁产生较大的推力，推动电磁铁，之后只需要提供低电源电压使电磁铁产生一个保持力即可。
Description
技术领域
本实用新型涉及协作机器人抱闸系统领域，具体是一种用于协作机器人的一体化关节的电机抱闸系统。
背景技术
由于协作机器人采用无框电机编码器以及驱动电路全部集成在关节内部的方案，故协作机器人关节又称一体化关节，因而其电机的抱闸方式与传统伺服电机的抱闸方式有所区别。运用于协作机器人一体化关节上的电机抱闸系统，主要受空间的限制，希望其尽可能的不占有关节空间，还要求有足够的强度保证抱闸的可靠性。另由于协作机器人的产品特殊要求，要求关节电机能够实现手动释放抱闸，以面对特殊条件下改变机器人姿态的要求。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型提出一种用于协作机器人的一体化关节的电机抱闸系统。
一种用于协作机器人的一体化关节的电机抱闸系统，包括：
抱闸机械结构，用于锁死电机并实现符合协作机器人的安规要求的抱闸动作；
驱动电路，用于抱闸工作的驱动实现抱闸动作的通断。
所述的抱闸机械结构包括固定在关节驱动电机的轴承上的刹车盘、安装在机器人的铸件上的电磁铁、设置在电磁铁上用于决定电机动作的挡销、设置在挡销上用于提供复位的复位弹簧。
所述的电磁铁采用满足不同状态下动作需要的双电源驱动电路，动作开始阶段采用高压电源驱动，维持阶段采用低压电源驱动。
所述的驱动电路包括分别控制抱闸主回路通断的高压电源电路和抱闸主回路通断的通断电路，所述的高压电源电路实现对驱动电源的控制；所述的通断电路由控制信号通过控制晶体管的通断实现。
电磁铁线圈两端均设置有用于实现器件保护的二极管。
所述的高压电源电路上设置有高压电源、设置在线路上的开关S1、与电磁铁线圈配合输入的电磁铁正极。
所述的通断电路上设置有回电源负极的电磁铁负极、开关S2。
本实用新型的有益效果是：采用双电源驱动电路设计可以满足不同状态下动作的需要，同时采用短时间高电源电压启动刹车电磁铁，让后切换低电源电压持续给电磁铁供电，高压电源能够使电磁铁产生较大的推力，推动电磁铁，之后只需要提供低电源电压使电磁铁产生一个保持力即可。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型的抱闸机械结构复位位置的结构示意图；
图2为本实用新型的抱闸机械结构动作位置的结构示意图；
图3为本实用新型的驱动电路的结构示意图；
图4为本实用新型的抱闸机械结构的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本实用新型进一步阐述。
如图1至图4所示，一种用于协作机器人的一体化关节的电机抱闸系统，包括：
抱闸机械结构，用于锁死电机并实现符合协作机器人的安规要求的抱闸动作；
驱动电路，用于抱闸工作的驱动实现抱闸动作的通断。
所述的抱闸机械结构包括固定在关节驱动电机的轴承上的刹车盘4、安装在机器人的铸件上的电磁铁2、设置在电磁铁2上用于决定电机动作的挡销1、设置在挡销1上用于提供复位的复位弹簧3。
若抱闸系统不动作时，即电磁铁2无动作，挡销1受复位弹簧3的力作用，处于复位位置，此时刹车盘4无法通过挡销，即电机处于抱死状态；当抱闸系统动作时，即电磁铁2动作，此时电磁铁2克服复位弹簧3的力将挡销1推至动作位置，并维持，此时刹车盘4可通过抱闸位置，即抱闸打开。
所述的抱闸机械结构满足GB 11291工业环境用机器人安全要求中的手动释放抱闸的功能，且该机械结构能够实现无驱动源的抱闸打开，该功能能够用于极端环境下，使用者需要改变机器人姿态，但无驱动源的情况，保证了协作机器人的使用安全性，使用者只需要手动将电磁铁2的推杆按下，将挡销1推至动作位置，并维持即可实现抱闸的打开，手动释放推杆挡销1复位即抱闸锁死。
所述的电磁铁2采用满足不同状态下动作需要的双电源驱动电路，动作开始阶段采用高压电源驱动，维持阶段采用低压电源驱动。
采用双电源驱动电路设计可以满足不同状态下动作的需要，同时采用短时间高电源电压启动刹车电磁铁，让后切换低电源电压持续给电磁铁供电，高压电源能够使电磁铁产生较大的推力，推动电磁铁，之后只需要提供低电源电压使电磁铁产生一个保持力即可。
电机抱闸打开的电磁铁2动作开始阶段，电磁铁2的推杆需要快速推动挡销1克服复位弹簧3做功，要求电磁铁2有较大的输出功率，抱闸打开完成后的维持阶段，电磁铁2只需要维持挡销1在动作位置即可，此时对输出功率要求降低，故动作开始阶段采用高压电源驱动，维持阶段采用低压电源驱动。
所述的驱动电路包括分别控制抱闸主回路通断的高压电源电路和抱闸主回路通断的通断电路，所述的高压电源电路实现对驱动电源的控制；所述的通断电路由控制信号通过控制晶体管的通断实现。
电磁铁线圈两端均设置有用于实现器件保护的二极管。
电磁铁2是双电源交叉供电，高压电源供电提高刹车回路的快速响应，低压电源供电满足保持刹车打开的需要，又能提高器件寿命和降低器件功耗.
所述的高压电源电路上设置有高压电源、设置在线路上的开关S1、与电磁铁线圈配合输入的电磁铁正极。
所述的通断电路上设置有回电源负极的电磁铁负极、开关S2。
电磁铁正极即为BREAKP，电磁铁负极即为BREAKN。
经过测试验证，结构可靠，体积小，满足紧急状态下协作机器人刹车需要，体积小满足一体化关节集成对空间的需要。
本实用新型的使用方法：当协作机器人运动需要打开抱闸时，抱闸驱动电路中的控制信号SIGNAL1和SIGNAL2输出高电平，分别导通开关S1和S2，S1 被导通后，高压电源经S1、BREAKP输入电磁铁2的线圈，再由BREAKN、S2回电源负极，此时电磁铁2通电动作，电磁铁2的推杆推动挡销1克服复位弹簧3 的阻力，向下运动，将推销1推至动作位置，此时刹车盘4可以顺利通过挡销1 所在的位置，即关机电机的抱闸被打开；
当关节电机的抱闸被打开后，抱闸驱动电路中的控制信号SIGNAL1输出低电平，随即S1截止，高压电源截止，此时电磁铁2的电源电路由低压电源提供，低压电源经BREAKP输入电磁铁2的线圈，再由BREAKN、S2回电源负极，此时电磁铁2的推杆已将挡销推1至动作位置，由低压电源维持挡销1处于该位置，即抱闸打开维持状态；
当关节电机的抱闸需要截止时，抱闸驱动电路中的控制信号SIGNAL2输出低电平，随即S2被断开，抱闸主电路被断开，电磁铁2由于失电，电磁铁2的推杆和挡销1被复位弹簧3推至复位位置，当需要手动释放协作机器人关节电机的抱闸时，使用者只需要手动将电磁铁2的推杆按下，将挡销1推至动作位置，并维持即可实现抱闸的打开，手动释放推杆挡销1复位即抱闸锁死。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种用于协作机器人的一体化关节的电机抱闸系统，其特征在于：包括：
抱闸机械结构，用于锁死电机并实现符合协作机器人的安规要求的抱闸动作；
驱动电路，用于抱闸工作的驱动实现抱闸动作的通断。
2.根据权利要求1所述的一种用于协作机器人的一体化关节的电机抱闸系统，其特征在于：所述的抱闸机械结构包括固定在关节驱动电机的轴承上的刹车盘(4)、安装在机器人的铸件上的电磁铁(2)、设置在电磁铁(2)上用于决定电机动作的挡销(1)、设置在挡销(1)上用于提供复位的复位弹簧(3)。
3.根据权利要求2所述的一种用于协作机器人的一体化关节的电机抱闸系统，其特征在于：所述的电磁铁(2)采用满足不同状态下动作需要的双电源驱动电路，动作开始阶段采用高压电源驱动，维持阶段采用低压电源驱动。
4.根据权利要求1所述的一种用于协作机器人的一体化关节的电机抱闸系统，其特征在于：所述的驱动电路包括分别控制抱闸主回路通断的高压电源电路和抱闸主回路通断的通断电路，所述的高压电源电路实现对驱动电源的控制；所述的通断电路由控制信号通过控制晶体管的通断实现。
5.根据权利要求4所述的一种用于协作机器人的一体化关节的电机抱闸系统，其特征在于：电磁铁线圈两端均设置有用于实现器件保护的二极管。
6.根据权利要求4所述的一种用于协作机器人的一体化关节的电机抱闸系统，其特征在于：所述的高压电源电路上设置有高压电源、设置在线路上的开关S1、与电磁铁线圈配合输入的电磁铁正极。
7.根据权利要求4所述的一种用于协作机器人的一体化关节的电机抱闸系统，其特征在于：所述的通断电路上设置有回电源负极的电磁铁负极、开关S2。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111283663A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-06-16 | 埃夫特智能装备股份有限公司 | 一种用于协作机器人的一体化关节的电机抱闸系统 |
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