CN216803502U - 一种使用永磁刹车的机器人关节模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种使用永磁刹车的机器人关节模组，包括外壳、驱动电机、驱动轴、谐波减速组件、永磁刹车件和编码器组件；驱动电机设置于外壳中，驱动电机的输出端套接于驱动轴的外侧，驱动轴的一端从外壳伸出，并与谐波减速组件驱动连接；永磁刹车件套接于驱动轴的外侧，且永磁刹车件位于驱动电机的前侧，永磁刹车件的制动片与驱动电机相接触；编码器组件设置于外壳中，且编码器组件位于驱动电机的后侧。所述机器人关节模组将永磁刹车件的装配位置前置，并使永磁刹车件与减速机一体化模块设计，可避免永磁刹车件对磁编码器的电磁干扰，而且结构更加紧凑，有效缩减机器人关节模组的整体长度，使得机器人关节模组结构紧凑，便于安装。

Description

一种使用永磁刹车的机器人关节模组

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种使用永磁刹车的机器人关节模组。

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。目前，机器人关节模组主要采用后置的插销式电磁刹车的形式进行制动，为了避免电磁刹车对磁编码器的电磁干扰，需要延长机器人关节模组的整体长度，导致关节模组体积大、重量重，且因零件过多不易维护，使得减速机的整体结构占用的空间比较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种使用永磁刹车的机器人关节模组，以解决现有技术中机器人关节模组整体长度较大的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种使用永磁刹车的机器人关节模组，包括外壳、驱动电机、驱动轴、谐波减速组件、永磁刹车件和编码器组件；

所述驱动电机设置于所述外壳中，所述驱动电机的输出端套接于所述驱动轴的外侧，所述驱动轴的一端从所述外壳伸出，并与所述谐波减速组件驱动连接；

所述永磁刹车件套接于所述驱动轴的外侧，且所述永磁刹车件位于所述驱动电机的前侧，所述永磁刹车件的制动片与所述驱动电机相接触；

所述编码器组件设置于所述外壳中，且所述编码器组件位于所述驱动电机的后侧。

所述使用永磁刹车的机器人关节模组中，所述驱动轴包括轴套和线管，所述轴套套接于所述线管的外侧；所述轴套与所述谐波减速组件的输入端传动连接；所述驱动电机的输出端套接于所述轴套的外侧；

所述线管的前端设有连接套，所述线管通过所述连接套与所述谐波减速组件的输出端传动连接；

所述使用永磁刹车的机器人关节模组中，所述轴套包括连接部、过渡部和输出部；所述过渡部的前端与所述连接部连接，所述过渡部的后端与所述输出部连接；所述输出部的半径小于所述连接部的半径，所述过渡部朝向所述连接部一侧逐渐增大，所述连接部与连接套322连接。

所述使用永磁刹车的机器人关节模组中，所述线管沿轴线方向设有线孔。

所述使用永磁刹车的机器人关节模组中，所述编码器组件包括电机编码器和输出轴编码器，所述电机编码器套接于所述轴套的外侧，所述输出轴编码器套接于所述线管的外侧；

所述电机编码器套设于所述输出轴编码器的外侧。

所述使用永磁刹车的机器人关节模组中，所述谐波减速组件包括固定盘和谐波减速器；所述固定盘设置于所述外壳的前侧；所述谐波减速器设置于所述固定盘的前侧，所述连接套与所述谐波减速器的输出端传动连接。

所述使用永磁刹车的机器人关节模组中，所述外壳的后侧连接有端盖，所述端盖设有第二避让孔，所述线管的另一端与所述第二避让孔转动连接；

所述外壳的前侧设有第一避让孔，所述第一避让孔设有轴承，所述轴承套接于所述驱动轴的外侧。

本实用新型中的一个技术方案可以具有以下有益效果：

所述机器人关节模组将永磁刹车件的装配位置前置，并使永磁刹车件与减速机一体化模块设计，可避免永磁刹车件对磁编码器的电磁干扰，而且结构更加紧凑，有效缩减机器人关节模组的整体长度，便于机器人关节模组的安装，使得机器人关节模组结构紧凑。

附图说明

图1是本实用新型其中一个实施例的剖面示意图；

图2是本实用新型其中一个实施例的结构示意图；

附图中：外壳1、驱动电机2、驱动轴3、谐波减速组件4、永磁刹车件5、编码器组件6；端盖11、轴承12；轴套31、线管32；固定盘41、谐波减速器42；电机编码器61、输出轴编码器62；连接部311、过渡部312、输出部313；线孔321；连接套322。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。

请参照图1和图2，本实用新型提供了一种使用永磁刹车的机器人关节模组，包括外壳1、驱动电机2、驱动轴3、谐波减速组件4、永磁刹车件5和编码器组件6；

所述驱动电机2设置于所述外壳1中，所述驱动电机2的输出端套接于所述驱动轴3的外侧，所述驱动轴3的一端从所述外壳1伸出，并与所述谐波减速组件4驱动连接；

所述永磁刹车件5套接于所述驱动轴3的外侧，且所述永磁刹车件5位于所述驱动电机2的前侧，所述永磁刹车件5的制动片与所述驱动电机2相接触；

所述编码器组件6设置于所述外壳1中，且所述编码器组件6位于所述驱动电机2的后侧。

所述机器人关节模组通过驱动电机2带动驱动轴3转动，再通过驱动轴3传动至谐波减速组件4，由谐波减速组件4进行谐波减速后再进行传动。采用上述结构，所述机器人关节模组将永磁刹车件5的装配位置前置，并使永磁刹车件5与减速机一体化模块设计，可避免永磁刹车件5对磁编码器的电磁干扰，而且结构更加紧凑，有效缩减机器人关节模组的整体长度，便于机器人关节模组的安装，使得机器人关节模组结构紧凑。

永磁刹车件5结构可以参考现有的永磁制动器，永磁刹车件5的作业原理为：当有电流经过永磁制动器磁性线圈时，永磁力吸合刹车片，运用刹车片开释制动盘，这时驱动轴3带着制动盘正常工作。当堵截永磁刹车件5的电流时，那么刹车片脱离制动盘，制动盘与刹车片及法兰盘之间出产冲突力矩，并对驱动轴3快速制动。

编码器组件6具体为磁编码器，能够将驱动轴3的旋转位移转换成数字脉冲信号，可用于记录驱动轴3的转动状态。

驱动电机2可以参考现有的电机结构，包括电机外壳、定子和转子；所述电机外壳套接于所述驱动轴3的外侧，所述转子装配于所述驱动轴3外侧，所述定子装配于所述电机外壳内壁。驱动电机2将电能转化为机械能，通过转子转动以带动中空驱动轴3转动。

进一步地，所述驱动轴3包括轴套31和线管32，所述轴套31套接于所述线管32的外侧；所述轴套31与所述谐波减速组件4的输入端传动连接；所述驱动电机2的输出端套接于所述轴套的外侧；

所述线管32的前端设有连接套322，所述线管32通过所述连接套322与所述谐波减速组件4的输出端传动连接；

轴套31与谐波减速组件4的输入端传动连接，而连接套322与谐波减速组件4的输出端传动连接，驱动电机2带动轴套31转动，轴套31传动至谐波减速组件4的输入端，谐波减速组件4的输出端通过连接套322带动线管32转动。

更进一步地，所述轴套31包括连接部311、过渡部312和输出部313；所述过渡部312的前端与所述连接部311连接，所述过渡部312的后端与所述输出部313连接；所述输出部313的半径小于所述连接部311的半径，所述过渡部312朝向所述连接部311一侧逐渐增大，所述连接部311与连接套322连接。

采用上述结构，在安装时，线管32从连接部311插入。输出部313的半径大于过渡部312的半径，便于轴套31和线管32的安装，保证其结构简单且紧凑，亦方便后续维护。

优选地，所述线管32沿轴线方向设有线孔321。在本实用新型的一个具体实施例中，线管32中空设置，形成线孔321，线孔321沿轴线方向设置，可通过线孔321走线，合理利用机器人关节模组的空间，节省机器人关节模组预留走线空间，进一步减少机器人关节模组的体积，且能有效免除转动绞线困扰的问题。

具体地，所述编码器组件6包括电机编码器61和输出轴编码器62，所述电机编码器61套接于所述轴套31的外侧，所述输出轴编码器62套接于所述线管32的外侧；

所述电机编码器61套设于所述输出轴编码器62的外侧。

本实用新型所述的机器人关节模组使用了双编码器，可在驱动电机2开始启动时即能获取驱动轴3的零点位置，无需担心编码器因电池没电而丢失零点的问题，因此可节省编码器外接电池的空间，减少占用空间。

电机编码器61用于检测轴套31转动，而输出轴编码器62用于检测线管32转动。驱动电机2带动轴套31转动，因此，可以通过检测轴套31的转动来判断驱动电机2输出端的转动状态。线管32与谐波减速组件4传动连接，通过检测线管32的转动来判断谐波减速组件4输出端的转动状态。在本实用新型的一个具体实施例中，电机编码器61负责输出电信号，驱动轴编码器62负责反算数值。

电机编码器61套设于输出轴编码器62的外侧，使得电机编码器61和输出轴编码器62处于同一水平面，充分利用横向空间，进一步缩减机器人关节模组的整体长度。在本实用新型的另一个具体实施例中，所述电机编码器61和输出轴编码器62沿所述驱动轴3的轴向层叠设置，且所述电机编码器61设置于所述输出轴编码器62的前侧。

具体地，所述谐波减速组件4包括固定盘41和谐波减速器42；所述固定盘41设置于所述外壳1的前侧；所述谐波减速器42设置于所述固定盘41的前侧，所述连接套322与所述谐波减速器42的输出端传动连接。

谐波减速器42可以参考现有的谐波传动减速器，谐波减速器42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，工作原理为：依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。波发生器为谐波减速器42的输入端，刚性齿轮为谐波减速器42的输出端，连接套322与刚性齿轮连接。固定盘41用于将连接谐波减速器42固定与外壳1。

具体地，所述外壳1的后侧连接有端盖11，所述端盖11设有第二避让孔，所述线管32的另一端与所述第二避让孔转动连接。

所述外壳1的前侧设有第一避让孔，所述第一避让孔设有轴承12，所述轴承12套接于所述驱动轴3的外侧。

采用上述结构，当编码器组件6出现故障时，维修人员可以打开端盖11，从外壳1的后侧拆开，对编码器组件6进行维修，便于机器人关节模组的维修保养。

轴套31穿过轴承12，且轴套31的前端与波发生器连接；而线管32的一端通过连接套322与刚性齿轮连接，线管32的另一端与第二避让孔转动连接，通过谐波减速器42、第二避让孔和轴承12的配合，无需单独做传统电机的双轴承固定结构，可承担驱动轴3的径向载荷，使整体的结构更加稳固。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种使用永磁刹车的机器人关节模组，其特征在于：包括外壳、驱动电机、驱动轴、谐波减速组件、永磁刹车件和编码器组件；

所述驱动电机设置于所述外壳中，所述驱动电机的输出端套接于所述驱动轴的外侧，所述驱动轴的一端从所述外壳伸出，并与所述谐波减速组件驱动连接；

所述永磁刹车件套接于所述驱动轴的外侧，且所述永磁刹车件位于所述驱动电机的前侧，所述永磁刹车件的制动片与所述驱动电机相接触；

所述编码器组件设置于所述外壳中，且所述编码器组件位于所述驱动电机的后侧。

2.根据权利要求1所述的一种使用永磁刹车的机器人关节模组，其特征在于：所述驱动轴包括轴套和线管，所述轴套套接于所述线管的外侧；所述轴套与所述谐波减速组件的输入端传动连接；所述驱动电机的输出端套接于所述轴套的外侧；

所述线管的前端设有连接套，所述线管通过所述连接套与所述谐波减速组件的输出端传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种使用永磁刹车的机器人关节模组，其特征在于：所述轴套包括连接部、过渡部和输出部；所述过渡部的前端与所述连接部连接，所述过渡部的后端与所述输出部连接；所述输出部的半径小于所述连接部的半径，所述过渡部朝向所述连接部一侧逐渐增大，所述连接部与连接套连接。

4.根据权利要求2所述的一种使用永磁刹车的机器人关节模组，其特征在于：所述线管沿轴线方向设有线孔。

5.根据权利要求2所述的一种使用永磁刹车的机器人关节模组，其特征在于：所述编码器组件包括电机编码器和输出轴编码器，所述电机编码器套接于所述轴套的外侧，所述输出轴编码器套接于所述线管的外侧；

所述电机编码器套设于所述输出轴编码器的外侧。

6.根据权利要求2所述的一种使用永磁刹车的机器人关节模组，其特征在于：所述谐波减速组件包括固定盘和谐波减速器；所述固定盘设置于所述外壳的前侧；所述谐波减速器设置于所述固定盘的前侧，所述连接套与所述谐波减速器的输出端传动连接。

7.根据权利要求2所述的一种使用永磁刹车的机器人关节模组，其特征在于：所述外壳的后侧连接有端盖，所述端盖设有第二避让孔，所述线管的另一端与所述第二避让孔转动连接；

所述外壳的前侧设有第一避让孔，所述第一避让孔设有轴承，所述轴承套接于所述驱动轴的外侧。

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