CN215942976U

CN215942976U - 关节模组和关节机器人

Info

Publication number: CN215942976U
Application number: CN202122361477.0U
Authority: CN
Inventors: 贾玺庆
Original assignee: Shenzhen Zeroerr Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Zeroerr Technology Co ltd
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2031-09-28

Abstract

本实用新型公开一种关节模组和关节机器人，关节模组包括：外壳；电机组件，安装于所述外壳内，所述电机组件具有电机转子；制动组件，安装于所述外壳内，所述制动组件包括固定座、电磁线圈、永磁体和制动片，所述制动片与所述电机转子配合，以随所述电机转子转动；所述固定座位于所述制动片轴向上的一侧，所述电磁线圈和永磁体安装于所述固定座，所述永磁体用以对所述制动片产生磁吸力，所述电磁线圈用以在通电时产生与所述永磁体极性相反的磁场，所述固定座具有与所述制动片相对的摩擦面。本实用新型关节模组可提高制动过程的稳定性。

Description

关节模组和关节机器人

技术领域

本实用新型涉及驱动设备技术领域，特别涉及一种关节模组和关节机器人。

背景技术

随着工业自动化技术的快速发展，机器人作为一种重要的工业自动化设备，越来越得到重视，并且应用越来越广泛。在机器人有关技术中，对机器人关节等运动部件的控制最为重要和关键。

相关技术的机器人关节模组中，需要对输出轴制动时，通常是通过顶针刹车器进行制动，制动过程不稳定。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种关节模组，旨在解决如何提高关节模组制动稳定性的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的关节模组包括：

外壳；

电机组件，安装于所述外壳内，所述电机组件具有电机转子；

制动组件，安装于所述外壳内，所述制动组件包括固定座、电磁线圈、永磁体和制动片，所述制动片与所述电机转子配合，以随所述电机转子转动；所述固定座位于所述制动片轴向上的一侧，所述电磁线圈和永磁体安装于所述固定座，所述永磁体用以对所述制动片产生磁吸力，所述电磁线圈用以在通电时产生与所述永磁体极性相反的磁场，所述固定座具有与所述制动片相对的摩擦面。

可选地，所述制动组件还包括托板，所述托板固定于所述外壳，所述固定座远离所述制动片的一面连接于所述托板。

可选地，所述固定座开设有固定孔，所述托板开设有与所述固定孔对应的过孔，所述固定孔与所述过孔可通过紧固件连接。

可选地，所述制动组件还包括调整垫片，所述调整垫片设于所述托板与所述固定座之间。

可选地，所述托板的边缘凸设有定位凸耳，所述外壳的内壁形成有定位槽，所述定位凸耳与所述定位槽定位配合。

可选地，所述关节模组还包括减速器，所述减速器安装于所述外壳的一端，所述减速器具有输入轴，所述电机转子设置为空心轴，所述托板开设有通孔，所述输入轴穿设于所述通孔并插接于所述电机转子，所述通孔与所述输入轴可转动配合，且所述通孔与所述输入轴通过密封圈密封配合。

可选地，所述托板背离所述固定座的一面凸设有加固环，所述加固环沿所述通孔的周向延伸，所述加固环的内周壁抵接于所述密封圈。

可选地，所述减速器还具有与所述输入轴差速配合的输出端盖，以及连接于所述输出端盖的芯轴，所述输入轴设置为空心轴，所述芯轴穿设于所述输入轴，以与安装于所述外壳另一端的编码器连接，所述输入轴与所述芯轴通过支撑轴承可转动配合。

可选地，所述电机转子包括转轴和套设于所述转轴的转子磁铁，所述制动片连接于所述转子磁铁的端面。

本实用新型还提出一种关节机器人，包括一种关节模组，该关节模组包括：外壳；电机组件，安装于所述外壳内，所述电机组件具有电机转子；制动组件，安装于所述外壳内，所述制动组件包括固定座、电磁线圈、永磁体和制动片，所述制动片与所述电机转子配合，以随所述电机转子转动；所述固定座位于所述制动片轴向上的一侧，所述电磁线圈和永磁体安装于所述固定座，所述永磁体用以对所述制动片产生磁吸力，所述电磁线圈用以在通电时产生与所述永磁体极性相反的磁场，所述固定座具有与所述制动片相对的摩擦面。

本实用新型关节模组通过设置可随电机转子配合的制动片，并在制动片的一侧设置固定座，固定座上安装有电磁线圈和永磁体，永磁体会对制动片产生磁吸力，而电磁线圈通电时会产生与永磁体极性相反的磁场，永磁体的磁场减弱，从而对制动片的磁吸力也减弱，因此固定座会松开制动片，使制动片与电机转子可正常转动；当电磁线圈断电时，永磁体的磁场未受影响，从而永磁体会恢复原来的磁吸力，并将制动片吸合于固定座的摩擦面，制动片在吸合力和摩擦力的作用下会及时停止，从而使电机转子一起停止，实现制动。通过电磁线圈和永磁体来控制对制动片的吸合或松开，使得电机转子在制动过程中只承受扭矩，而不会承受轴向压力或径向压力，从而可提高制动过程的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型关节模组一实施例的剖面示意图；

图2为本实用新型关节模组另一实施例的剖面示意图；

图3为本实用新型关节模组又一实施例的剖面示意图；

图4为本实用新型中制动组件一实施例的结构分解图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称	标号	名称
						10	外壳	21	电机转子	31	固定座
32	制动片	33	托板	311	固定孔
						331	过孔	34	调整垫片	332	定位凸耳
11	定位槽	40	减速器	41	输入轴
						333	通孔	50	密封圈	334	加固环
42	输出端盖	43	芯轴	44	支撑轴承
						211	转子磁铁	212	转轴

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种关节模组，应用于关节机器人。

在本实用新型实施例中，如图1至图4所示，该关节模组包括：外壳10；电机组件，安装于所述外壳10内，所述电机组件具有电机转子21；制动组件，安装于所述外壳10内，所述制动组件包括固定座31、电磁线圈、永磁体和制动片32，所述制动片32与所述电机转子21配合，以随所述电机转子21转动；所述固定座31位于所述制动片32轴向上的一侧，所述电磁线圈和永磁体安装于所述固定座31，所述永磁体用以对所述制动片32产生磁吸力，所述电磁线圈用以在通电时产生与所述永磁体极性相反的磁场，所述固定座31具有与所述制动片32相对的摩擦面。

外壳10呈筒状设置且两端开口，电机组件还包括环设于电机转子21的电机定子，电机定子固定安装于外壳10内，电机转子21可通过轴承与外壳10可转动配合，从而通过电磁感应现象，可使电机转子21相对电机定子转动。固定座31可直接与外壳10固定连接，也可通过支架与壳体间接固定，在此不做限制。制动片32可直接套设于电机转子21，也可通过其他结构间接连接于电机转子21，具体不做限制，只需满足制动片32可随电机转子21同步转动即可。固定座31和制动片32均沿电机转子21的周向延伸，以增加接触面积，提高制动强度。

电磁线圈和永磁体均呈与固定座31对应的环状设置，其中，永磁体可对制动片32产生磁吸力，以使制动片32朝向固定座31运动或变形，制动片32的材料不做具体限制，只需满足可被永磁体磁吸即可。电磁线圈通电后会产生与永磁体极性相反的磁场，该磁场会消减永磁体的磁场，从而可减弱永磁体对制动片32的磁吸力，此时固定座31会松开制动片32。

也就是说，在电机转子21运行过程中，若保持对电磁线圈通电，则制动片32不会受永磁体的磁吸影响，即制动片32不会被固定座31吸合摩擦，此时制动片32随电机转子21正常转动；若电磁线圈断电，则电磁线圈不产生磁场，永磁体的磁场不受影响，永磁体对制动片32的磁吸力会恢复，此时制动片32会朝向固定座31运动或变形，最终制动片32会与摩擦面接触，从而通过摩擦产生扭矩而使电机转子21停转，以实现对电机转子21的制动。

可以理解，电机转子21的停转是因为受到了与其转向相反的扭矩，而不是受到轴向压力或径向压力，由此，可使电机转子21的停转过程更加稳定。

本实用新型关节模组通过设置可随电机转子21配合的制动片32，并在制动片32的一侧设置固定座31，固定座31上安装有电磁线圈和永磁体，永磁体会对制动片32产生磁吸力，而电磁线圈通电时会产生与永磁体极性相反的磁场，永磁体的磁场减弱，从而对制动片32的磁吸力也减弱，因此固定座31会松开制动片32，使制动片32与电机转子21可正常转动；当电磁线圈断电时，永磁体的磁场未受影响，从而永磁体会恢复原来的磁吸力，并将制动片32吸合于固定座31的摩擦面，制动片32在吸合力和摩擦力的作用下会及时停止，从而使电机转子21一起停止，实现制动。通过电磁线圈和永磁体来控制对制动片32的吸合或松开，使得电机转子21在制动过程中只承受扭矩，而不会承受轴向压力或径向压力，从而可提高制动过程的稳定性。

在一实施例中，如图1至图3所示，所述制动组件还包括托板33，所述托板33固定于所述外壳10，所述固定座31远离所述制动片32的一面连接于所述托板33。托板33连接于外壳10的内壁，托板33隔着固定座31与制动片32相对，固定座31连接于托板33，以实现固定座31在外壳10内的固定安装。通过托板33将固定座31固定于制动片32的一侧，可更精准地控制固定座31与制动片32的间距，从而保证固定座31不会离制动片32太远或太近，以保证刹车过程中制动片32能被有效吸合，且松开过程中固定座31不会影响制动片32转动。

具体地，如图4所示，所述固定座31开设有固定孔311，所述托板33开设有与所述固定孔311对应的过孔331，所述固定孔311与所述过孔331可通过紧固件连接。固定孔311可设置为螺纹孔，紧固件可设置为螺纹杆，从而使紧固件与固定孔311可通过螺纹配合，以简化固定过程。固定孔311的数量可为多个，多个固定孔311沿固定座31的周向间隔设置，过孔331的数量和位置与固定孔311对应，以增加固定座31与托板33的连接位置，从而可提高连接强度。

在实际应用中，如图2和图4所示，所述托板33的边缘凸设有定位凸耳332，所述外壳10的内壁形成有定位槽11，所述定位凸耳332与所述定位槽11定位配合，以实现托板33与外壳10的预固定，预固定完成后，再通过其它方式实现托板33与外壳10的紧固。举例而言，定位凸耳332开设有穿孔，定位槽11的槽壁开设有紧固孔，穿孔与紧固孔通过紧固件连接，以实现托板33与外壳10的紧固连接。

在一实施例中，如图4所示，所述制动组件还包括调整垫片34，所述调整垫片34设于所述托板33与所述固定座31之间。调整垫片34用以调整固定座31与制动片32之间的间距，调整垫片34越厚，则固定座31与制动片32的间距越小；调整垫片34越薄，则固定座31与制动片32的间距越大。因此，通过选取合适规格的调整垫片34，可将固定座31与制动片32的间距控制在最优范围，从而保证固定座31能有效吸合或松开制动片32。结合上述固定孔311与过孔331的实施例，调整垫片34可开设于固定孔311和过孔331对应的穿孔，紧固件串接固定孔311、穿孔和过孔331，以将调整垫片34固定于固定座31与托板33之间。

在一实施例中，所述关节模组还包括减速器40，所述减速器40安装于所述外壳10的一端，所述减速器40具有输入轴41，所述电机转子21设置为空心轴，所述托板33开设有通孔333，所述输入轴41穿设于所述通孔333并插接于所述电机转子21，所述通孔333与所述输入轴41可转动配合，且所述通孔333与所述输入轴41通过密封圈50密封配合。

减速器40用以将电机转子21调整至预设转速后再输出做功。具体地，输入轴41与电机转子21固定配合，并与输出轴差速配合，从而可使输出轴的转轴212被控制在预设值，以满足输出要求。输入轴41插接于电机转子21，以随电机转子21同步转动。可以理解，输入轴41插接于电机转子21时，需要穿过托板33和固定座31，而固定座31是相对输入轴41固定的，为了避免固定座31与输入轴41发生摩擦而阻碍输入轴41活动，会在固定座31与输入轴41之间注入润滑油，而密封圈50正是用以防止润滑油从托板33与输入轴41的配合处漏出，以避免润滑油流向其他结构。密封圈50的内周壁抵接于输入轴41，外周壁抵接于通孔333的孔壁，以增加密封面积，提高密封效果。

具体地，如图4所示，所述托板33背离所述固定座31的一面凸设有加固环334，所述加固环334沿所述通孔333的周向延伸，所述加固环334的内周壁抵接于所述密封圈50。加固环334可增加托板33与密封圈50的配合面积，从而提高配合状态的密封性和稳定性。将加固环334凸设于托板33背离固定座31的一面，可避免加固环334阻碍固定座31与托板33的连接，以保证托板33与固定座31的连接强度。

在一实施例中，如图1至图3所示，所述减速器40还具有与所述输入轴41差速配合的输出端盖42，以及连接于所述输出端盖42的芯轴43，所述输入轴41设置为空心轴，所述芯轴43穿设于所述输入轴41，以与安装于所述外壳10另一端的编码器连接，所述输入轴41与所述芯轴43通过支撑轴承44可转动配合。

输出端盖42用以供关节机器人的输出臂连接，以使关节模组可驱动输出臂活动。芯轴43的一端连接于输出端盖42，另一端穿设于输入轴41并连接于编码器，编码器会跟芯轴43一起旋转，用以将输出端盖42的转速信号转化为电信号，以反馈至控制系统。可以理解，输入轴41与芯轴43均会转动，且转动速度不同，也就是说，输入轴41与芯轴43是相对转动。支撑轴承44的内圈连接于芯轴43、外圈连接于输入轴41，以实现输入轴41与芯轴43的转动配合。通过在输入轴41与芯轴43之间设置支撑轴承44，可使输入轴41与芯轴43相互支撑，以提高减速器40的结构稳定性。

在一实施例中，如图1至图3所示，所述电机转子21包括转轴212和套设于所述转轴212的转子磁铁211，所述制动片32连接于所述转子磁铁211的端面。电机定子通电时，转子磁铁211会在电机定子的磁场影响下开始转动，进而带动转轴212一起转动。制动片32连接于转子磁铁211的端面，从而制动片32被固定座31吸合时，制动扭矩会直接作用于转子磁铁211，而不用通过转轴212传递至转子磁铁211，如此，可缩短制动所需的时间，提高制动灵敏度。

本实用新型还提出一种关节机器人，该关节机器人包括关节模组，该关节模组的具体结构参照上述实施例，由于本关节机器人采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种关节模组，其特征在于，包括：

外壳；

2.如权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述制动组件还包括托板，所述托板固定于所述外壳，所述固定座远离所述制动片的一面连接于所述托板。

3.如权利要求2所述的关节模组，其特征在于，所述固定座开设有固定孔，所述托板开设有与所述固定孔对应的过孔，所述固定孔与所述过孔可通过紧固件连接。

4.如权利要求2所述的关节模组，其特征在于，所述制动组件还包括调整垫片，所述调整垫片设于所述托板与所述固定座之间。

5.如权利要求2所述的关节模组，其特征在于，所述托板的边缘凸设有定位凸耳，所述外壳的内壁形成有定位槽，所述定位凸耳与所述定位槽定位配合。

6.如权利要求2所述的关节模组，其特征在于，所述关节模组还包括减速器，所述减速器安装于所述外壳的一端，所述减速器具有输入轴，所述电机转子设置为空心轴，所述托板开设有通孔，所述输入轴穿设于所述通孔并插接于所述电机转子，所述通孔与所述输入轴可转动配合，且所述通孔与所述输入轴通过密封圈密封配合。

7.如权利要求6所述的关节模组，其特征在于，所述托板背离所述固定座的一面凸设有加固环，所述加固环沿所述通孔的周向延伸，所述加固环的内周壁抵接于所述密封圈。

8.如权利要求6所述的关节模组，其特征在于，所述减速器还具有与所述输入轴差速配合的输出端盖，以及连接于所述输出端盖的芯轴，所述输入轴设置为空心轴，所述芯轴穿设于所述输入轴，以与安装于所述外壳另一端的编码器连接，所述输入轴与所述芯轴通过支撑轴承可转动配合。

9.如权利要求1至7任一项所述的关节模组，其特征在于，所述电机转子包括转轴和套设于所述转轴的转子磁铁，所述制动片连接于所述转子磁铁的端面。

10.一种关节机器人，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的关节模组。