CN217097844U - 关节模组和关节机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种关节模组及关节机器人，关节模组包括：电机组件，包括外壳、电机定子和电机转子，外壳设有一端开口的安装腔，电机定子和电机转子安装于安装腔；减速器，安装于电机组件的开口端，减速器具有输入轴和输出轮，输入轴伸入安装腔并与电机转子连接，输出轮与输入轴差速配合并外露于安装腔；支撑轴承，包括转动配合的内圈和外圈，内圈与输出轮固定连接，外圈的外周壁设有外螺纹，外壳开口端的内周壁设有内螺纹，外圈与外壳的开口端通过螺纹固定配合。本实用新型关节模组可提高关节模组的结构稳定性。

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及关节机器人。

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，电机组件的外壳与减速器通常是通过紧固件连接；因此在关节模组工作时，紧固件、电机组件的外壳与减速器的连接处会集中受力，导致减速器和电机组件的连接处容易损坏，影响了关节模组的结构稳定性。

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结构稳定性的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的关节模组包括：

电机组件，包括外壳、电机定子和电机转子，所述外壳设有一端开口的安装腔，所述电机定子和电机转子安装于所述安装腔；

减速器，安装于所述电机组件的开口端，所述减速器具有输入轴和输出轮，所述输入轴伸入所述安装腔并与所述电机转子连接，所述输出轮与所述输入轴差速配合并外露于所述安装腔；

支撑轴承，包括转动配合的内圈和外圈，所述内圈与所述输出轮固定连接，所述外圈的外周壁设有外螺纹，所述外壳开口端的内周壁设有内螺纹，所述外圈与所述外壳的开口端通过螺纹固定配合。

可选地，所述外圈上设有所述外螺纹部分的轴向尺寸设置为4mm至6mm；和/或，所述外壳上设有所述内螺纹部分的轴向尺寸设置为4mm至6mm。

可选地，所述外壳开口端的壁厚设置为3mm至4mm。

可选地，所述支撑轴承设置为交叉滚子轴承。

可选地，所述内圈包括沿轴向相接的第一环段和第二环段，所述第一环段与所述外圈转动配合，所述第二环段设于所述第一环段背离所述安装腔的一端；所述输出轮设于所述第二环段背离所述第一环段的一端，所述输出轮的端壁连接于所述第二环段的端壁。

可选地，所述外圈背离所述安装腔的一端凸设有凸环，所述凸环沿所述第二环段的周向延伸；所述凸环的内周壁与所述第二环段的外周壁之间形成密封槽，所述关节模组还包括设于所述密封槽的第一密封圈。

可选地，所述凸环的外周面凸出于所述外圈的外周面以形成限位台阶，所述限位台阶抵接于所述外壳开口端的端壁。

可选地，所述减速器设置为谐波传动减速器；所述减速器还包括柔性轴承和柔性传动轮，所述输入轴通过所述柔性轴承与所述柔性传动轮配合，所述输出轮套设于所述柔性传动轮并与所述柔性传动轮通过啮齿可传动配合。

可选地，所述柔性传动轮的一端伸入所述安装腔并沿径向朝外翻折形成外翻边，所述外圈位于所述安装腔内的一端端壁抵接于所述外翻边，所述外圈的端壁与所述外翻边之间设有第二密封圈。

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：电机组件，包括外壳、电机定子和电机转子，所述外壳设有一端开口的安装腔，所述电机定子和电机转子安装于所述安装腔；减速器，安装于所述电机组件的开口端，所述减速器具有输入轴和输出轮，所述输入轴伸入所述安装腔并与所述电机转子连接，所述输出轮与所述输入轴差速配合并外露于所述安装腔；支撑轴承，包括转动配合的内圈和外圈，所述内圈与所述输出轮固定连接，所述外圈的外周壁设有外螺纹，所述外壳开口端的内周壁设有内螺纹，所述外圈与所述外壳的开口端通过螺纹固定配合。

本实用新型关节模组将支撑轴承的外圈与电极组件的外壳通过螺纹配合，从而可增加支撑轴承与外壳的实际配合面积和配合位置，以在关节模组工作时，分散支撑轴承和外壳的受力，从而避免支撑轴承和外壳的连接处因受力不均而损坏，由此，可提高关节模组的结构稳定性。

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结构拆解示意图；

图2为本实用新型关节模组一实施例的拆解剖面示意图；

图3为本实用新型关节模组另一实施例的拆解剖面示意图；

图4为本实用新型关节模组一实施例的剖面示意图；

图5为本实用新型关节模组另一实施例的剖面示意图；

图6为本实用新型中减速器一实施例的剖面示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称	标号	名称
						10	外壳	11	安装腔	20	输入轴
30	输出轮	40	支撑轴承	41	内圈
						42	外圈	411	第一环段	412	第二环段
421	凸环	50	第一密封圈	422	限位台阶
						60	柔性轴承	70	柔性传动轮	71	外翻边
80	第二密封圈

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、图4和图5所示，该关节模组包括：电机组件，包括外壳10、电机定子和电机转子，所述外壳10设有一端开口的安装腔11，所述电机定子和电机转子安装于所述安装腔11；减速器，安装于所述电机组件的开口端，所述减速器具有输入轴20和输出轮30，所述输入轴20伸入所述安装腔11并与所述电机转子连接，所述输出轮30与所述输入轴20差速配合并外露于所述安装腔11；支撑轴承40，包括转动配合的内圈41和外圈42，所述内圈41与所述输出轮30固定连接，所述外圈42的外周壁设有外螺纹，所述外壳10开口端的内周壁设有内螺纹，所述外圈42与所述外壳10的开口端通过螺纹固定配合。

外壳10呈筒状设置且一端开口，电机定子固定安装于安装腔11内，电机转子可通过轴承与外壳10可转动配合，从而通过电磁感应现象，可使电机转子相对电机定子转动。减速器用以将电机转子调整至预设转速后再输出做功。具体地，输入轴20与电机转子固定配合，以使输入轴20随电机转子同步转动，再通过与输出轮30差速配合来使输出轴的转速被控制在预设值，从而满足输出要求。

支撑轴承40用以实现输出轮30与外壳10的转动配合，从而使输出轴在承受负载时，可将负载分散至电机组件，以避免输出轮30或减速器集中受力，从而提高关节模组的整体结构稳定性。具体的，所述支撑轴承40设置为交叉滚子轴承；支撑轴承40还包括设于内圈41和外圈42之间的多个圆柱滚子，相邻两圆柱滚子的轴向呈十字交叉状设置；如此，可提高支撑轴承40在轴向上的支撑强度，以提高关节模组在轴向上的整体承载能力。

现有技术的关节模组中，外圈42和外壳10的周壁会凸设凸台，两凸台开设有固定孔，两固定孔再通过紧固件连接。这种连接方式使得支撑轴承40与外壳10的连接位置较单一，配合面积也较少，容易造成紧固件或者凸台处受力集中，从而使支撑轴承40与电机组件的连接处容易损坏或因长期集中受力而松脱。

而在本申请的关节模组中，支撑轴承40的外圈42与外壳10是通过螺纹实现固定配合的，螺纹沿外圈42和外壳10的周向延伸，从而可有效增加支撑轴承40与外壳10的配合位置和配合面积。如此，可将支撑轴承40所受的力沿周向分散至与外壳10配合的各个部位，以提高关节模组的装配结构稳定性，从而提高关节模组的整体负载能力。

在一实施例中，如图6所示，减速器可设置为谐波减速器；谐波减速器还包括柔性轴承60和柔性传动轮70，所述输入轴20通过所述柔性轴承60与所述柔性传动轮70配合，所述输出轮30套设于所述柔性传动轮70并与所述柔性传动轮70通过啮齿可传动配合。

柔性轴承60套设于输入轴20，柔性传动轮70套设于柔性轴承60，输出轮30套设于柔性传动轮70。输出轮30的内周壁设有内啮齿，柔性传动轮70的外周壁设有外啮齿；外啮齿与内啮齿的齿数不等。由谐波减速器的工作原理可知，输入轴20转动时，会使柔性传动轮70发生变形，柔性传动轮70的变形会使其与输出轮30的啮合状态不断改变，由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入……，周而复始地进行，从而实现柔性传动轮70相对输出轮30缓慢旋转。而在本实施例中，由于输出轮30是可转动的，因此可以理解，柔性传动轮70与输出轮30啮合时会使输出轮30转动，以实现输出轮30相对输入轴20的减速转动。将减速器设置为谐波减速器，可提高减速器的减速精度，从而进一步满足关节模组的输出需求。

具体的，如图6所示，所述柔性传动轮70的一端伸入所述安装腔11并沿径向朝外翻折形成外翻边71，所述外圈42位于所述安装腔11内的一端端壁抵接于所述外翻边71，所述外圈42的端壁与所述外翻边71之间设有第二密封圈80。外圈42朝向安装腔11的一端端壁可开设嵌槽，第二密封圈80嵌设于密封槽内，以提高第二密封圈80的安装稳定性。外翻边71和第二密封圈80能提高柔性传动轮70与支撑轴承40之间的密封性，防止润滑油从柔性传动轮70与支撑轴承40之间的间隙流出减速器，从而提高关节模组的整体密封性。

在一实施例中，如图2和图3所示，所述内圈41包括沿轴向相接的第一环段411和第二环段412，所述第一环段411与所述外圈42转动配合，所述第二环段412设于所述第一环段411背离所述安装腔11的一端；所述输出轮30设于所述第二环段412背离所述第一环段411的一端，所述输出轮30的端壁连接于所述第二环段412的端壁。

将内圈41沿轴向分为第一环段411和第二环段412，可使内圈41与输出轮30有足够的连接面积，以提高与输出轮30的连接强度，同时提高内圈41的承载能力。第二环段412的端壁可开设固定孔，输出轮30的端壁可开设过孔，固定孔与过孔通过紧固件串接，以实现输出轮30与第二环段412的固定。关节模组还可包括输出端盘，输出端盘安装于输出轮30背离安装腔11的一端，以随输出轮30转动。输出端盘用以供待驱动部件连接，以对输出轮30起到保护作用。

具体的，如图2和图5所示，所述外圈42背离所述安装腔11的一端凸设有凸环421，所述凸环421沿所述第二环段412的周向延伸；所述凸环421的内周壁与所述第二环段412的外周壁之间形成密封槽，所述关节模组还包括设于所述密封槽的第一密封圈50。凸环421与外圈42一体注塑成型，以提高凸环421与外圈42的连接强度。第一密封圈50可将内圈41与外圈42之间的配合间隙封堵，以防止润滑油从支撑轴承40的缝隙处漏出。

在实际应用中，如图2和图5所示，所述凸环421的外周面凸出于所述外圈42的外周面以形成限位台阶422，所述限位台阶422抵接于所述外壳10开口端的端壁。限位台阶422沿外圈42的周向延伸。在支撑轴承40的外圈42与外壳10的开口端通过螺纹配合到位后，限位台阶422会抵接于外壳10开口端的端部，以防止外圈42继续深入安装腔11。此外，限位台阶422还能增加外壳10与支撑轴承40在轴向上的抵接面积，以提高关节模组整体沿轴向的承载能力。

在一实施例中，如图2所示，所述外圈42上设有所述外螺纹部分的轴向尺寸设置为4mm至6mm；和/或，所述外壳10上设有所述内螺纹部分的轴向尺寸设置为4mm至6mm。可以理解，外螺纹的轴向尺寸可与内螺纹的轴向尺寸相同，以提高螺纹的利用率。将外螺纹和内螺纹的轴向尺寸设置为4mm至6mm，可在有效增加配合面积，以提高配合强度的基础上，降低关节模组的整体轴向尺寸。具体的，所述外壳10开口端的壁厚设置为3mm至4mm，以提高外壳10与支撑轴承40连接处的结构强度，同时合理控制关机模组的整体径向尺寸。

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 (10)

1.一种关节模组，其特征在于，包括：

电机组件，包括外壳、电机定子和电机转子，所述外壳设有一端开口的安装腔，所述电机定子和电机转子安装于所述安装腔；

减速器，安装于所述电机组件的开口端，所述减速器具有输入轴和输出轮，所述输入轴伸入所述安装腔并与所述电机转子连接，所述输出轮与所述输入轴差速配合并外露于所述安装腔；

支撑轴承，包括转动配合的内圈和外圈，所述内圈与所述输出轮固定连接，所述外圈的外周壁设有外螺纹，所述外壳开口端的内周壁设有内螺纹，所述外圈与所述外壳的开口端通过螺纹固定配合。

2.如权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述外圈上设有所述外螺纹部分的轴向尺寸设置为4mm至6mm；和/或，所述外壳上设有所述内螺纹部分的轴向尺寸设置为4mm至6mm。

3.如权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述外壳开口端的壁厚设置为3mm至4mm。

4.如权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述支撑轴承设置为交叉滚子轴承。

5.如权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述内圈包括沿轴向相接的第一环段和第二环段，所述第一环段与所述外圈转动配合，所述第二环段设于所述第一环段背离所述安装腔的一端；所述输出轮设于所述第二环段背离所述第一环段的一端，所述输出轮的端壁连接于所述第二环段的端壁。

6.如权利要求5所述的关节模组，其特征在于，所述外圈背离所述安装腔的一端凸设有凸环，所述凸环沿所述第二环段的周向延伸；所述凸环的内周壁与所述第二环段的外周壁之间形成密封槽，所述关节模组还包括设于所述密封槽的第一密封圈。

7.如权利要求6所述的关节模组，其特征在于，所述凸环的外周面凸出于所述外圈的外周面以形成限位台阶，所述限位台阶抵接于所述外壳开口端的端壁。

8.如权利要求1至7任一项所述的关节模组，其特征在于，所述减速器设置为谐波传动减速器；所述减速器还包括柔性轴承和柔性传动轮，所述输入轴通过所述柔性轴承与所述柔性传动轮配合，所述输出轮套设于所述柔性传动轮并与所述柔性传动轮通过啮齿可传动配合。

9.如权利要求8所述的关节模组，其特征在于，所述柔性传动轮的一端伸入所述安装腔并沿径向朝外翻折形成外翻边，所述外圈位于所述安装腔内的一端端壁抵接于所述外翻边，所述外圈的端壁与所述外翻边之间设有第二密封圈。

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。

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