CN217967080U - 一种高精度的协作机器人关节模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高精度的协作机器人关节模组。本实用新型所述的一种高精度的协作机器人关节模组包括：关节本体、电机、输入轴、输出轴、谐波减速器、编码器组件和永磁制动器，电机套设在输入轴的外侧；输入轴的第一端与谐波减速器连接，输出轴的第一端通过输出端法兰与谐波减速器连接；编码器组件包括采用内孔细牙螺纹安装在输入轴上的输入端编码器码盘，采用内孔细牙螺纹安装在输出轴上的输出端编码器码盘；永磁制动器设置在谐波减速器和电机之间的输入轴外侧，永磁制动器一端固定在谐波减速器端面上，另一端连接电机转子。本实用新型所述的一种高精度的协作机器人关节模组具有结构紧凑、方便安装和编码器精度高的优点。

Description

一种高精度的协作机器人关节模组

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是涉及一种高精度的协作机器人关节模组。

背景技术

伴随着协作机器人日益受到市场推崇，它的一个重要组成部分——关节模组，开始倍受关注，这也使得行业人员对它的研究更加成熟。但是关节模组依旧普遍存在以下问题：1、结构复杂，不易安装；2、运行振动大，码盘固定不平稳；3、制动器长时间运行产生磨损粉尘，影响编码器的精度。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于，提供一种高精度的协作机器人关节模组，其具有结构紧凑、安装方便、运行平稳、振动小、精度高和导热性能好的优点。

本实用新型是通过如下方案实现的：

一种高精度的协作机器人关节模组，包括关节本体、电机、输入轴、输出轴、谐波减速器和编码器组件，所述电机和所述谐波减速器设置于所述关节本体内，所述电机套设在所述输入轴的外侧；所述输入轴的第一端与所述谐波减速器连接，所述输出轴的第一端通过输出端法兰与所述谐波减速器连接；

所述编码器组件包括输入端编码器静盘、输入端编码器码盘、输出端编码器静盘和输出端编码器码盘，所述输入端编码器静盘和所述输入端编码器码盘设置在所述输入轴第二端，所述输入端编码器码盘采用内孔细牙螺纹安装在输入轴上；所述输出端编码器静盘和所述输出端编码器码盘设置在所述输出轴第二端，所述输出端编码器码盘采用内孔细牙螺纹安装在输出轴上；所述输入端编码器静盘和所述输出端编码器静盘相对关节本体固定设置。

本实用新型所述的一种高精度的协作机器人关节模组，通过将编码器的两部分分开设计，并采用内孔细牙螺纹安装，具有结构紧凑、安装方便和编码器精度高的优点。

进一步地，所述输入端编码器码盘和所述输出端编码器码盘的侧面分别设有第一机米螺丝孔和第二机米螺丝孔，所述输入端编码器码盘通过在所述第一机米螺丝孔安装径向机米螺丝将其固定在所述输入轴，所述输出端编码器码盘通过在所述第二机米螺丝孔安装径向机米螺丝将其固定在所述输出轴。

进一步地，所述输入端编码器码盘的端面设有第一特殊扳手孔，所述第一特殊扳手孔与安装所述输入端编码器码盘的特殊工装相契合；所述输出端编码器码盘的端面设有第二特殊扳手孔，所述第二特殊扳手孔与安装所述输出端编码器码盘的特殊工装相契合。

进一步地，所述电机包括电机定子、电机转子和转子轴，所述电机定子套设在所述电机转子外侧，所述电机定子采用胶粘方式固定在所述关节本体，所述电机转子采用胶粘方式固定在所述转子轴上；所述转子轴和所述输入轴之间设有键条，所述转子轴还通过锁紧螺母将其固定在所述输入轴上。

进一步地，所述锁紧螺母与所述输入轴之间采用细牙螺纹安装，以及所述锁紧螺母的外侧设有径向机米螺丝将其固定在所述输入轴上。

进一步地，所述转子轴采用AL6061材质。

进一步地，还包括永磁制动器，所述永磁制动器设置在所述谐波减速器和所述电机之间的所述输入轴外侧，所述永磁制动器一端固定在所述谐波减速器端面上，另一端连接所述电机转子。

进一步地，所述关节本体内还设置有第一输入轴轴承、第二输入轴轴承以及第三输入轴轴承，所述输入轴分别安装于所述第一输入轴轴承、所述第二输入轴轴承以及所述第三输入轴轴承；其中，所述第一输入轴轴承设置于所述输入轴的第一端和所述输出端法兰之间，所述第二输入轴轴承设置于所述输入轴与所述谐波减速器之间，所述第三输入轴轴承安装于与所述关节本体固定连接的轴承安装座上，所述轴承安装座上安装有第一铜柱，所述第一铜柱与所述输入端编码器静盘固定连接。

进一步地，还包括驱动器组件，所述驱动器组件包括驱动安装座和驱动器，所述驱动安装座通过第二铜柱与所述轴承安装座固定连接；所述驱动安装座靠近所述第二铜柱的一侧上固定连接所述输出端编码器静盘，另一侧固定连接所述驱动器；所述驱动安装座上还设有凸台和孔位，所述凸台和所述孔位通过紧固件和定位销将所述驱动器和所述输出端编码器静盘固定连接在所述驱动安装座的两端面；所述输出轴的第二端安装在输出轴轴承上，所述输出轴轴承设置于所述输出轴的第二端和所述驱动安装座之间。

进一步地，还包括关节盖，所述关节盖安装在靠近所述驱动器一侧的所述关节本体上，所述关节盖通过第三铜柱与所述驱动安装座固定连接，所述关节盖和所述驱动器之间粘贴泡沫铜。

本实用新型所述的一种高精度的协作机器人关节模组，通过将输入端编码器码盘和输出端编码器码盘分别采用内孔细牙螺纹安装在输入轴和输出轴上，内孔细牙螺纹安装能够保证码盘安装后处于水平面，且运行过程中的振动小，编码器的检测精度高；可用特殊工装可方便的安装码盘以及调节码盘到静盘之间的距离；还通过机米螺丝将码盘固定，防止码盘上时间运行时松动，保持运行稳定。通过将永磁制动器设置在谐波减速器和电机之间，充分利用空间，使结构更紧凑，且输入轴的设计长度因此大大缩短，输入轴的刚性得到提升。永磁制动器远离码盘，避免了永磁制动器产生的粉尘影响到编码器组件，提高了编码器的精度。电机转子与永磁制动器连接，永磁制动器与谐波减速器的端面连接，电机定子与关节本体连接，产生的热量可以通过永磁制动器以及关节本体传导，永磁制动器产生的热量可以直接通过谐波减速器传导到关节本体，从而避免了热量影响到编码器组件，使编码器的精度更高，运行更平稳。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种高精度的协作机器人关节模组的分解图；

图2为本实用新型实施例的一种高精度的协作机器人关节模组的剖视图；

图3为本实用新型实施例的一种高精度的协作机器人关节模组的输出端编码器码盘的立体图；

图4为本实用新型实施例的一种高精度的协作机器人关节模组的输入端编码器码盘的立体图；

图5为本实用新型实施例的一种高精度的协作机器人关节模组的输入端编码器码盘的剖视图；

图6为本实用新型实施例的一种高精度的协作机器人关节模组的驱动安装座的立体图。

附图标记：关节本体100、关节盖110、第三铜柱111、谐波减速器200、输入轴300、第一输入轴轴承310、第二输入轴轴承320、第三输入轴轴承330、轴承安装座340、输出轴400、输出轴轴承410、永磁制动器500、编码器组件600、输入端编码器静盘610、第一铜柱611、输入端编码器码盘620、第一机米螺丝孔621、第一特殊扳手孔622、输出端编码器静盘630、输出端编码器码盘640、第二机米螺丝孔641、第二特殊扳手孔642、电机700、电机转子710、电机定子720、转子轴730、锁紧螺母731、驱动器组件800、驱动器810、驱动安装座820、第二铜柱821。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

针对背景技术中的技术问题，本实用新型提供一种高精度的协作机器人关节模组，包括关节本体100、谐波减速器200、输入轴300、输出轴400、编码器组件600、永磁制动器500、电机700、驱动器组件800。谐波减速器200、输入轴300、输出轴400、永磁制动器500、电机700、编码器组件600和驱动器组件800设置在关节本体100内部。输入轴300朝向关节本体100输出开口的一端为输入轴300的第一端，相反的另一端为输入轴300的第二端；输出轴400朝向关节本体100输出开口的一端为输出轴400的第一端，相反的另一端为输出轴400的第二端；输入轴300套设在输出轴400的外侧，谐波减速器200、永磁制动器500和电机700依次沿输入轴300的轴线方向设置在输入轴300上，编码器组件600和驱动器810依次沿输出轴400的轴线方向设置在输出轴400上。

输入轴300套设在输出轴400的外侧，输入轴300的第一端与输出轴400的第一端平齐。谐波减速器200套设在输入轴300的第一端，且与输入轴300的第一端固定连接。输出轴400的中心为中空的过线孔，关节模组的线材设置在过线孔内。输出轴400的第一端设有输出端法兰，输出端法兰与谐波减速器200的前端面通过紧固件连接，输出轴400的第二端延伸到输入轴300的第二端以外。

关节本体100内还设置有第一输入轴轴承310、第二输入轴轴承320以及第三输入轴轴承330，输入轴300分别安装于第一输入轴轴承310、第二输入轴轴承320以及第三输入轴轴承330；其中，第一输入轴轴承310设置于输入轴300的第一端和输出端法兰之间，第二输入轴轴承320设置于输入轴300与谐波减速器200之间，第三输入轴轴承330安装于与关节本体100固定连接的轴承安装座340上。通过设置第一输入轴轴承310、第二输入轴轴承320和第三输入轴轴承330对输入轴300起定位和支撑的作用，保证输入轴300运行稳定。输出轴400的第二端安装在输出轴轴承410上，输出轴轴承410设置于输出轴400的第二端和驱动器组件800之间。通过设置输出轴轴承410对输出轴400的第二端起定位和支撑的作用，保证输出轴400运行稳定。

编码器组件600包括输入端编码器静盘610、输入端编码器码盘620、输出端编码器静盘630和输出端编码器码盘640。输入端编码器静盘610和输入端编码器码盘620设置在输入轴300第二端，输入端编码器采用内孔细牙螺纹安装在输入轴300上，输入端编码器静盘610通过第一铜柱611与轴承安装座340固定连接。输出端编码器静盘630和输出端编码器码盘640设置在输出轴400的第二端，输出端编码器码盘640采用内孔细牙螺纹安装在输出轴400上，输出端编码器静盘630固定连接在驱动器组件800上。

具体的，输入端编码器码盘620和输出端编码器码盘640的侧面分别设有第一机米螺丝孔621和第二机米螺丝孔641，输入端编码器码盘620通过在第一机米螺丝孔621安装径向机米螺丝将其固定在输入轴300，输出端编码器码盘640通过第二机米螺丝孔641安装径向机米螺丝将其固定在输出轴400。通过设置径向机米螺丝将输入端编码器码盘620固定在输入轴300，以及输出端编码器码盘640固定在输出轴400，确保输入端编码器码盘620和输出端编码器码盘640在长时间运行中不会发生松动。输入端编码器码盘620和输出端编码器码盘640的端面分别设有第一特殊扳手孔622和第二特殊扳手孔642，安装输入端编码器码盘620和输出端编码器码盘640使用的特殊工装可以分别与第一特殊扳手孔622和第二特殊扳手孔642契合，通过使用特殊工装，可更方便的安装以及调整码盘和静盘之间的距离。

电机700包括电机定子720、电机转子710、转子轴730和锁紧螺母731。电机定子720套设在电机转子710外侧，电机定子720采用胶粘方式固定在关节本体100，电机转子710采用胶粘方式固定在转子轴730上，转子轴730和输入轴300之间设有键条，用于带动输入轴300转动。进一步的，转子轴730还通过锁紧螺母731将其固定在输入轴300上。

在一个优选的实施例中，锁紧螺母731与输入轴300之间采用细牙螺纹的方式安装，以及锁紧螺母731的外侧设有径向机米螺丝将其固定在输入轴300上。使用锁紧螺母731将转子轴730固定，充分利用了内部结构空间，使关节模组整体体积大大缩小。

在一个优选的实施例中，转子轴730采用AL6061材质制造而成，可有效减轻转子的重量以及减小转子的尺寸，进而减小电机700的转动惯量，提高电机700的响应速度。

永磁制动器500设置在谐波减速器200和电机700之间的输入轴300外侧，永磁制动器500一端固定在谐波减速器200端面上，另一端所述电机转子710。通过将永磁制动器500与谐波减速器200的端面固定连接，充分利用电机定子720和谐波减速器200之间的空间，使结构更加紧凑。

驱动器组件800设置在输出轴400的第二端。驱动器组件800包括驱动安装座820和驱动器810，驱动安装座820通过第二铜柱821与轴承安装座340固定连接，输出轴轴承410的外圈安装在驱动安装座820上；驱动安装座820靠近第二铜柱821的一侧上固定连接输出端编码器静盘630，另一侧固定连接驱动器810。

在一个优选的实施例中，驱动安装座820上还设有凸台和孔位，凸台和孔位通过紧固件和定位销将驱动器810和输出端编码器静盘630固定连接在驱动安装座820的两端面。既可以实现二者的精准定位又可以相互支撑，同时对安装在驱动器810安装座上的编码器起到保护作用。

关节本体100在靠近驱动器组件800的一端还设有关节盖110，关节盖110安装在靠近驱动器810一侧的关节本体100上，关节盖110通过第三铜柱111固定连接在驱动安装座820上。具体的，关节盖110和驱动器810之间粘贴泡沫铜，有效降低驱动器810的温度，从而提高关节模组的运行时间。

本实用新型实施例所述的一种高精度的协作机器人关节模组，通过将输入端编码器码盘620和输出端编码器码盘640分别采用内孔细牙螺纹安装在输入轴300和输出轴400上，内孔细牙螺纹安装能够保证码盘安装后处于水平面，且运行过程中的振动小，还可用特殊工装可方便的安装码盘以及调节码盘到静盘之间的距离，有效的提高编码器组件600的检测精度高；还通过机米螺丝将码盘固定，防止码盘上时间运行时松动，保持运行稳定。通过将永磁制动器500设置在谐波减速器200和电机700之间，充分利用空间，使结构更紧凑，且输入轴300的设计长度因此大大缩短，输入轴300的刚性得到提升。永磁制动器500远离码盘，避免了永磁制动器500产生的粉尘影响到编码器组件600，提高了编码器的精度。电机转子710与永磁制动器500连接，永磁制动器500与谐波减速器200的端面连接，电机定子720与关节本体100连接，产生的热量可以通过永磁制动器500以及关节本体100传导，永磁制动器500产生的热量可以直接通过谐波减速器200传导到关节本体100，从而避免了热量影响到编码器组件600，使编码器的精度更高，运行更平稳。

本实用新型实施例所述的一种高精度的协作机器人关节模组，其具有结构紧凑、安装方便、运行平稳、振动小、精度高和导热性能好的优点。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种高精度的协作机器人关节模组，其特征在于：

包括关节本体、电机、输入轴、输出轴、谐波减速器和编码器组件，所述电机和所述谐波减速器设置于所述关节本体内，所述电机套设在所述输入轴的外侧；所述输入轴的第一端与所述谐波减速器连接，所述输出轴的第一端通过输出端法兰与所述谐波减速器连接；

所述编码器组件包括输入端编码器静盘、输入端编码器码盘、输出端编码器静盘和输出端编码器码盘，所述输入端编码器静盘和所述输入端编码器码盘设置在所述输入轴第二端，所述输入端编码器码盘采用内孔细牙螺纹安装在输入轴上；所述输出端编码器静盘和所述输出端编码器码盘设置在所述输出轴第二端，所述输出端编码器码盘采用内孔细牙螺纹安装在输出轴上；所述输入端编码器静盘和所述输出端编码器静盘相对关节本体固定设置。

2.根据权利要求1所述的一种高精度的协作机器人关节模组，其特征在于：

所述输入端编码器码盘和所述输出端编码器码盘的侧面分别设有第一机米螺丝孔和第二机米螺丝孔，所述输入端编码器码盘通过在所述第一机米螺丝孔安装径向机米螺丝将其固定在所述输入轴，所述输出端编码器码盘通过在所述第二机米螺丝孔安装径向机米螺丝将其固定在所述输出轴。

3.根据权利要求2所述的一种高精度的协作机器人关节模组，其特征在于：

所述输入端编码器码盘的端面设有第一特殊扳手孔，所述第一特殊扳手孔与安装所述输入端编码器码盘的特殊工装相契合；所述输出端编码器码盘的端面设有第二特殊扳手孔，所述第二特殊扳手孔与安装所述输出端编码器码盘的特殊工装相契合。

4.根据权利要求1所述的一种高精度的协作机器人关节模组，其特征在于：

所述电机包括电机定子、电机转子和转子轴，所述电机定子套设在所述电机转子外侧，所述电机定子采用胶粘方式固定在所述关节本体，所述电机转子采用胶粘方式固定在所述转子轴上；所述转子轴和所述输入轴之间设有键条，所述转子轴还通过锁紧螺母将其固定在所述输入轴上。

5.根据权利要求4所述的一种高精度的协作机器人关节模组，其特征在于：

所述锁紧螺母与所述输入轴之间采用细牙螺纹安装，以及所述锁紧螺母的外侧设有径向机米螺丝将其固定在所述输入轴上。

6.根据权利要求5所述的一种高精度的协作机器人关节模组，其特征在于：

所述转子轴采用AL6061材质。

7.根据权利要求1所述的一种高精度的协作机器人关节模组，其特征在于：

还包括永磁制动器，所述永磁制动器设置在所述谐波减速器和所述电机之间的所述输入轴外侧，所述永磁制动器一端固定在所述谐波减速器端面上，另一端连接所述电机转子。

8.根据权利要求1至7任一所述的一种高精度的协作机器人关节模组，其特征在于：

所述关节本体内还设置有第一输入轴轴承、第二输入轴轴承以及第三输入轴轴承，所述输入轴分别安装于所述第一输入轴轴承、所述第二输入轴轴承以及所述第三输入轴轴承；其中，所述第一输入轴轴承设置于所述输入轴的第一端和所述输出端法兰之间，所述第二输入轴轴承设置于所述输入轴与所述谐波减速器之间，所述第三输入轴轴承安装于与所述关节本体固定连接的轴承安装座上，所述轴承安装座上安装有第一铜柱，所述第一铜柱与所述输入端编码器静盘固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种高精度的协作机器人关节模组，其特征在于：

还包括驱动器组件，所述驱动器组件设置在所述输出轴的第二端，所述驱动器组件包括驱动安装座和驱动器，所述驱动安装座通过第二铜柱与所述轴承安装座固定连接；

所述驱动安装座靠近所述第二铜柱的一侧上固定连接所述输出端编码器静盘，另一侧固定连接所述驱动器；所述驱动安装座上还设有凸台和孔位，所述凸台和所述孔位通过紧固件和定位销将所述驱动器和所述输出端编码器静盘固定连接在所述驱动安装座的两端面；

所述输出轴的第二端安装在输出轴轴承上，所述输出轴轴承设置于所述输出轴的第二端和所述驱动安装座之间。

10.根据权利要求9所述的一种高精度的协作机器人关节模组，其特征在于：

还包括关节盖，所述关节盖安装在靠近所述驱动器一侧的所述关节本体上，所述关节盖通过第三铜柱与所述驱动安装座固定连接，所述关节盖和所述驱动器之间粘贴泡沫铜。

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