CN215618083U - 电磁刹车模块与机器人的关节致动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电磁刹车模块，用以制动驱动装置。电磁刹车模块及驱动装置套设于驱动轴且容置于壳体内。电磁刹车模块包括配置在壳体内的磁轭座、电枢板、至少一弹性件、刹车片与法兰结构。驱动轴连接驱动装置，以与驱动装置同步旋动。磁轭座套设于驱动轴，以提供或解除磁力。电枢板套设于驱动轴且可沿驱动轴移动。弹性件抵接在磁轭座与电枢板之间。刹车片套接于驱动轴且配置于电枢板和法兰结构之间，刹车片与驱动轴同步旋转。法兰结构套设于驱动轴且锁附于壳体。另外公开一种机器人的关节致动器。本实用新型的电磁刹车模块于结构上减少因额外构件而产生的组装公差。

Description

电磁刹车模块与机器人的关节致动器

技术领域

本实用新型关于一种刹车模块与致动器，且特别是关于一种安全电磁刹车模块与机器人的关节致动器。

背景技术

工业机器人不仅可以克服恶劣环境对生产的影响并减少人工的使用，还能够提高生产效率，从而保证产品品质。随着工业机器人技术的不断发展，其不再只具有搬运重物的功能，而可进行各种高精度智能化的工作，如焊接、精密组装、研磨、开动等动作。

着眼于工业机器人的关节致动器，其除了连接于机器手臂并通过驱动装置进行运动之外，同时还需在结构上提供足够的空间以容置安全刹车模块，因此导致无法有效地限缩整体体积，并因此增加结构组装公差以及制作成本。

本“背景技术”只是用来帮助了解本实用新型内容，因此在“背景技术”段落所公开的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的现有技术。在“背景技术”段落所公开的内容，不代表该内容或者本实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，在本实用新型申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。

实用新型内容

本实用新型提供一种电磁刹车模块与机器人的关节致动器，其通过法兰结构而使刹车模块直接组装至壳体，据以限缩刹车模块的整体体积，并因此降低结构组装公差与制作成本。

本实用新型的电磁刹车模块，用以制动驱动装置。电磁刹车模块及驱动装置套设于驱动轴且容置于壳体内。电磁刹车模块包括配置在壳体内的磁轭座、电枢板、至少一弹性件、刹车片与法兰结构。驱动轴连接驱动装置，以与驱动装置同步旋动。磁轭座套设于驱动轴，以提供或解除磁力。电枢板套设于驱动轴且可沿驱动轴移动。弹性件抵接在磁轭座与电枢板之间。刹车片套接于驱动轴且配置于电枢板和法兰结构之间，刹车片与驱动轴同步旋转。法兰结构套设于驱动轴且锁附于壳体。当磁轭座提供磁力以吸附电枢板，使电枢板沿驱动轴朝向磁轭座移动且变形弹性件，刹车片移离法兰结构。当磁轭座解除磁力，弹性件提供弹力驱动电枢板沿驱动轴朝向法兰结构移动，并使刹车片夹抵于电枢板及法兰结构之间而产生摩擦力。

本实用新型的机器人的关节致动器，包括壳体、驱动装置、驱动轴、减速机、扭力感测器、双编码器以及电磁刹车模块，其中驱动装置、驱动轴、减速机、双编码器与电磁刹车模块设置于壳体内。驱动轴连接驱动装置，减速机连接驱动装置与驱动轴，扭力感测器的至少局部设置于壳体内且连接减速机，双编码器连接驱动装置与驱动轴，且耦接扭力感测器。电磁刹车模块及驱动装置套设于驱动轴且容置于壳体内。电磁刹车模块套设于驱动轴且包括磁轭座、电枢板、至少一弹性件、刹车片与法兰结构。磁轭座套设于驱动轴，以提供或解除磁力。电枢板套设于驱动轴且可沿驱动轴移动。弹性件抵接在磁轭座与电枢板之间。刹车片套接于驱动轴且配置于电枢板和法兰结构之间，刹车片与驱动轴同步旋转。法兰结构套设于驱动轴且锁附于壳体。当磁轭座提供磁力以吸附电枢板，使电枢板沿驱动轴朝向磁轭座移动且变形弹性件，刹车片移离法兰结构。当磁轭座解除磁力，弹性件提供弹力驱动电枢板沿驱动轴朝向法兰结构移动，并使刹车片夹抵于电枢板及法兰结构之间而产生摩擦力。

基于上述，在机器人的关节致动器中，电磁刹车模块能以法兰结构锁附至壳体，而避免现有技术需再以转接件连接在刹车模块与壳体之间，进而使本实用新型的电磁刹车模块于结构上减少因额外构件(转接件)而产生的组装公差，也能有效地降低关节致动器的整体体积及与制作成本。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的机器人的关节致动器的示意图。

图2是图1的关节致动器的剖视图。

图3与图4分别是电磁刹车模块的局部剖视图。

图5是本实用新型另一实施例的电磁刹车模块的局部剖视图。

附图标记列表

10:关节致动器

100:电磁刹车模块

110、110A:磁轭座

111:凹槽

120:电枢板

130:弹性件

140:刹车片

150、150A:法兰结构

160:线圈

170:控制单元

200:驱动装置

210:线圈

220:转子

300:驱动轴

310:输入轴

320:输出轴

400:壳体

500:减速机

510:动力输入件

520:动力输出件

600:扭力感测器

700:双编码器

800:连接件

G1、G2、G2A:间隙

L1、L2:轴线

P1、P2:锁附件。

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。

图1是本实用新型一实施例的机器人的关节致动器的示意图。图2是图1的关节致动器的剖视图。请同时参考图1与图2，在本实施例中，本实施例的关节致动器10包括壳体400、驱动装置200、驱动轴300、减速机500、扭力感测器600、双编码器700以及电磁刹车模块100，其中驱动装置200、驱动轴300、减速机500、双编码器700与电磁刹车模块100设置于壳体400内。驱动轴300连接驱动装置200，减速机500连接驱动装置200与驱动轴300，扭力感测器600的至少局部设置于壳体400内且连接减速机500，双编码器700连接驱动轴300。电磁刹车模块100及驱动装置200套设于驱动轴300且容置于壳体400内。更详细的说明，扭力感测器600、减速机500、驱动装置200、电磁刹车模块100及双编码器700依序套设于驱动轴300上，电磁刹车模块100于关节致动器10内作为安全刹车元件使用，用以于关节致动器10停止运作时，卡固驱动轴300而不转动。

图3与图4分别是电磁刹车模块的局部剖视图，其用以进一步剖析电磁刹车模块的构件配置。请先参考图1至图3，在本实施例中，驱动装置200例如是无框马达且用以控制驱动轴300以轴线L1进行转动。驱动装置200包括线圈210及设置于线圈210内侧的转子220，即转子220套设于驱动轴300上且位于驱动轴300及线圈210之间。减速机500包括动力输入件510及动力输出件520，动力输入件510例如是帽型柔轮，动力输出件520例如是刚轮。动力输入件510及动力输出件520皆套设于驱动轴300，且动力输入件510配置于驱动轴300与动力输出件520之间。借由动力输入件510与动力输出件520之间的减速比可对驱动轴300进行减速。减速机500的有关达到所述减速比的具体结构设计为现有技术，于此不加以赘述。

本实施例的扭力感测器600连接于减速机500的动力输出件520。双编码器700连接驱动轴300，驱动装置200位于双编码器700及减速机500之间。借此，本实施例的关节致动器10除了可利用扭力感测器600在关节致动器10的输出端进行扭力的感测，更可利用双编码器700对关节致动器10的输入端及输出端的位移进行感测，且因双边码器700与扭力感测器600皆耦接于关节致动器10内的电路板(未绘示)，借此关节致动器10内的电路板接收并整合双边码器700与扭力感测器600所感测的位移感测信号及扭力感测信号，以准确判断机器人的受力状态，进而准确地进行相应的高精度的动作。

其中，驱动轴300包括同轴设置的输入轴310及输出轴320，输入轴310套设于输出轴320外侧，输入轴310的一端连接于减速机500的动力输入件510(相当于连接至驱动装置200)且另一端连接于双编码器700，输出轴320的一端连接于扭力感测器600且另一端连接于双编码器700。再者，由于扭力感测器600连接于减速机500的动力输出件520(例如刚轮)，而非连接于动力输入件510，故扭力感测器600与减速机500相连接的结构设计可较为简化。

此外，请再参考图1与图2，本实施例的机器人的机械手臂20包括连接件800，关节致动器10的扭力感测器600用于透过连接件800连接机器人的机器手臂20。据此，来自机器手臂20的外力透过连接件800而传递至扭力感测器600，以让本实施例的扭力感测器600也能据以感测对应于此外力的扭力。

请同时参考图3与图4，在本实施例中，电磁刹车模块100包括配置在壳体400内的磁轭座110、电枢板120、弹性件130、刹车片140与法兰结构150。驱动轴300连接驱动装置200，以与驱动装置200同步旋动。磁轭座110套设于驱动轴300，以提供或解除磁力。电枢板120套设于驱动轴300且可沿驱动轴300移动(即，可沿轴线L1往复移动)。弹性件130抵接在磁轭座110与电枢板120之间。刹车片140套接于驱动轴300且配置于电枢板120和法兰结构150之间，刹车片140扣接于驱动轴300以与驱动轴300同步旋转。法兰结构150套设于驱动轴300且锁附于壳体400。在本实施例中，法兰结构150与磁轭座110可为一体结构或可为两个单独固定于壳体400的元件。

再者，电磁刹车模块100还包括线圈160与控制单元170，在此仅以符号作为示意。线圈160设置于磁轭座110内且电性连接控制单元170，控制单元170对线圈160供电而使磁轭座110产生磁力。反之，控制单元170对线圈160断电即能使磁轭座110解除所述磁力。如此一来，当磁轭座110提供磁力以吸附电枢板120，便能使电枢板120沿驱动轴300朝向磁轭座110移动且变形弹性件130(以蓄积弹力)，进而使电枢板120与刹车片140分离，刹车片140随之移离法兰结构150，刹车片140与电枢板120、法兰结构150不会产生摩擦，刹车片140则可与驱动轴300同步旋转。反之，当磁轭座110解除磁力，弹性件130提供弹力使电枢板120沿驱动轴300朝向法兰结构150移动，并使刹车片140夹抵于电枢板120及法兰结构150之间而产生摩擦力。

更进一步地说，本实施例的刹车片140是位于驱动轴300远离驱动装置200的一端，也相当于位在法兰结构150的内环部的一侧，而法兰结构150的外环部则通过锁附件P1锁附至壳体400的内壁。如前述，刹车片140实质上扣接于输入轴310且与输入轴310同步旋转。此外，磁轭座110设置凹槽111，弹性件130容置于凹槽111且其相对的两端分别抵靠凹槽111的底部及电枢板120。如图3所示，此时磁轭座110提供磁力以吸附电枢板120，且据以抵压弹性件130而使其蓄积弹力，并使刹车片140与法兰结构150之间存在间隙G1，此即是驱动装置200(也相当于关节致动器10)的正常运行状态。反之，如图4所示，当磁轭座110释放磁力而不再吸附电枢板120时，则弹性件130的弹力会推动电枢板120沿轴线L1而朝图中右方移动，以使磁轭座110与电枢板120之间存在间隙G2，便相当于让刹车片140沿轴线L1右移而弥补前述间隙G1。如此一来，刹车片140会被夹抵于电枢板120与法兰结构150之间，据以对驱动装置200及驱动轴300提供刹车效果所需的摩擦力。

图5是本实用新型另一实施例的电磁刹车模块的局部剖视图。请参考图5并对照图3，有别于图3所示实施例是磁轭座110位于驱动装置200与法兰结构150之间。本实施例改以让法兰结构150A环绕磁轭座110A设置，其中以轴线L2为基准，法兰结构150A包括与磁轭座110A位于同一法平面上的外环部，以及位于另一法平面的内环部，所述另一法平面平行于前述法平面，且二者沿轴线L2存在相对距离。换句话说，本实施例的刹车片140和电枢板120是配置于磁轭座110A及法兰结构150A的内环部之间，法兰结构150A的外环部例如是围绕磁轭座110A设置，而法兰结构150A的内环部与外环部之间透过一连接部一体成形地设置且内环部套设于驱动轴300，或内环部套设于驱动轴300且配置于远离驱动装置200的方向并透过锁附件P3锁附于外环部，法兰结构150A的外环部仍是通过锁附件P2锁附至壳体400的内壁，在此，电枢板120仍是受到磁轭座110A提供磁力与否而沿轴线L2往复移动，图5所示状态即是弹性件130将电枢板120顶离磁轭座110A而存在间隙G2A，而刹车片140是朝向图中右侧移动并被电枢板120及法兰结构150A的内环部夹抵而达到所需的刹车效果。

综上所述，在本实用新型的上述实施例中，电磁刹车模块与驱动装置套设于驱动轴而容置于壳体内，其中电磁刹车模块包括磁轭座、电枢板、弹性件、刹车片以及法兰结构，驱动装置连接驱动轴，且刹车片套接于驱动轴而与驱动轴同步旋转。磁轭座与电枢板套设于驱动轴，其中电枢板可沿驱动轴移动，弹性件抵靠在磁轭座与电枢板之间，且刹车片位于法兰结构与电枢板之间。如此一来，磁轭座便能对电枢板提供磁力以吸附电枢板，进而使刹车片移离法兰结构并变形弹性件而蓄积弹力，以让驱动装置能顺利运行。反之，当磁轭座解除前述磁力时，弹性件的弹力便通过电枢板推动刹车片，以使刹车片夹抵于电枢板与法兰结构之间而产生摩擦力，以对驱动装置提供刹车制动效果。

更重要的是，电磁刹车模块能以法兰结构锁附至壳体的内壁，而避免现有技术需再以一额外的转接件连接在刹车模块与壳体之间，进而使本实用新型的电磁刹车模块于结构上减少因额外构件(转接件)而产生的组装公差，也能有效地降低关节致动器的整体体积及与制作成本。

以上所述，仅为本实用新型的优选实施例，不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡是依照本实用新型权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。另外本实用新型的任一实施例或权利要求不须达到本实用新型所公开的全部目的或优点或特点。此外，说明书摘要和实用新型名称仅是用来辅助专利文件检索，并非用来限制本实用新型的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

虽然本实用新型已以实施例公开如上，然而其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围应当以权利要求书所界定的为准。

Claims (20)

1.一种电磁刹车模块，其特征在于，所述电磁刹车模块用以制动驱动装置，所述电磁刹车模块及所述驱动装置套设于驱动轴且容置于壳体内，所述电磁刹车模块包括：磁轭座、电枢板、至少一弹性件、刹车片以及法兰结构，其中，

所述磁轭座、所述电枢板、所述至少一弹性件、所述刹车片以及所述法兰结构设置于所述壳体内；

所述驱动轴连接所述驱动装置，用以与所述驱动装置同步旋动；

所述磁轭座套设于所述驱动轴，用以提供或解除磁力；

所述电枢板套设于所述驱动轴，且所述电枢板可沿所述驱动轴移动；

所述至少一弹性件抵接在所述磁轭座与所述电枢板之间；

所述刹车片套接于所述驱动轴且配置于所述电枢板和所述法兰结构之间，所述刹车片与所述驱动轴同步旋转；以及

所述法兰结构套设于所述驱动轴且锁附于所述壳体，

当所述磁轭座提供磁力以吸附所述电枢板，使所述电枢板沿所述驱动轴朝向所述磁轭座移动且变形所述至少一弹性件，所述刹车片移离所述法兰结构，

当所述磁轭座解除磁力，所述至少一弹性件提供弹力驱动所述电枢板沿所述驱动轴朝向所述法兰结构移动，并使所述刹车片夹抵于所述电枢板及所述法兰结构之间而产生摩擦力。

2.根据权利要求1所述的电磁刹车模块，其特征在于，所述电磁刹车模块还包括线圈与控制单元，所述线圈设置于所述磁轭座内且电性连接所述控制单元，所述控制单元对所述线圈供电而使所述磁轭座产生所述磁力，所述控制单元对所述线圈断电而使所述磁轭座解除所述磁力。

3.根据权利要求1所述的电磁刹车模块，其特征在于，所述刹车片位于所述驱动轴远离所述驱动装置的一端。

4.根据权利要求1所述的电磁刹车模块，其特征在于，所述刹车片位于所述法兰结构的内环部的一侧，而所述法兰结构的外环部通过至少一锁附件锁附至所述壳体的内壁。

5.根据权利要求1所述的电磁刹车模块，其特征在于，所述驱动轴包括同轴设置的输入轴与输出轴，所述刹车片设置于所述输入轴且与所述输入轴同步旋转。

6.根据权利要求5所述的电磁刹车模块，其特征在于，所述驱动装置连接所述输入轴。

7.根据权利要求1所述的电磁刹车模块，其特征在于，所述磁轭座设置至少一凹槽，所述至少一弹性件容置于所述至少一凹槽，且所述至少一弹性件的两端分别抵靠所述至少一凹槽的底部及所述电枢板。

8.根据权利要求1所述的电磁刹车模块，其特征在于，所述法兰结构与所述磁轭座是一体结构。

9.根据权利要求4所述的电磁刹车模块，其特征在于，所述法兰结构的所述外环部环绕所述磁轭座，所述刹车片和所述电枢板配置于所述磁轭座及所述内环部之间。

10.根据权利要求1所述的电磁刹车模块，其特征在于，所述法兰结构位于所述驱动装置与所述磁轭座之间。

11.一种机器人的关节致动器，其特征在于，所述机器人的关节致动器包括壳体、驱动装置、驱动轴、减速机、扭力感测器、双编码器以及电磁刹车模块，其中，

所述驱动装置设置于所述壳体内；

所述驱动轴设置于所述壳体内且连接所述驱动装置；

所述减速机设置于所述壳体内且连接所述驱动装置与所述驱动轴；

所述扭力感测器至少局部设置于所述壳体内且连接所述减速机；

所述双编码器设置于所述壳体内且连接所述驱动轴；以及

所述电磁刹车模块设置于所述壳体内且套设于所述驱动轴，所述电磁刹车模块包括：磁轭座、电枢板、至少一弹性件、刹车片以及法兰结构，其中，

所述磁轭座套设于所述驱动轴且用以提供或解除磁力；

所述电枢板套设于所述驱动轴，且所述电枢板可沿所述驱动轴移动；

所述至少一弹性件抵接在所述磁轭座与所述电枢板之间；

所述刹车片套设于所述驱动轴且配置于所述电枢板和所述法兰结构之间，所述刹车片与所述驱动轴同步旋转；以及

所述法兰结构套设于所述驱动轴且锁附于所述壳体，

当所述磁轭座提供磁力，以吸附所述电枢板，使所述电枢板沿所述驱动轴朝向所述磁轭座移动且变形所述至少一弹性件，所述刹车片移离所述法兰结构，

当所述磁轭座解除磁力，所述至少一弹性件提供弹力驱动所述电枢板沿所述驱动轴朝向所述法兰结构移动，并使所述刹车片夹抵于所述电枢板及所述法兰结构之间而产生摩擦力。

12.根据权利要求11所述机器人的关节致动器，其特征在于，所述机器人的关节致动器还包括线圈与控制单元，所述线圈设置于所述磁轭座内且电性连接所述控制单元，所述控制单元对所述线圈供电而使所述磁轭座产生所述磁力，所述控制单元对所述线圈断电而使所述磁轭座解除所述磁力。

13.根据权利要求11所述机器人的关节致动器，其特征在于，所述刹车片位于所述驱动轴远离所述驱动装置的一端。

14.根据权利要求11所述机器人的关节致动器，其特征在于，所述刹车片位于所述法兰结构的内环部的一侧，而所述法兰结构的外环部通过至少一锁附件锁附至所述壳体的内壁。

15.根据权利要求11所述机器人的关节致动器，其特征在于，所述法兰结构与所述磁轭座是一体结构。

16.根据权利要求11所述机器人的关节致动器，其特征在于，所述磁轭座位于所述驱动装置与所述法兰结构之间。

17.根据权利要求14所述机器人的关节致动器，其特征在于，所述法兰结构的所述外环部环绕所述磁轭座，所述刹车片和所述电枢板配置于所述磁轭座及所述内环部之间。

18.根据权利要求11所述机器人的关节致动器，其特征在于，所述驱动轴包括同轴设置的输入轴与输出轴，所述刹车片设置于所述输入轴且与所述输入轴同步旋转。

19.根据权利要求11所述机器人的关节致动器，其特征在于，所述扭力感测器用于连接所述机器人的机器手臂。

20.根据权利要求11所述机器人的关节致动器，其特征在于，所述驱动装置为无框马达。

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