CN219466193U - 一种集成式编码器组件、机器人关节及协作机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成式编码器组件，用于与电机轴和法兰轴装配，包括编码器组件支架和设于编码器组件支架上的护线套；所述编码器组件支架内设有与所述法兰轴连接的第一编码器组件和与所述电机轴连接第二编码器组件；所述第一编码器组件和第二编码器组件都包括旋转组件、码盘和读头；所述第二编码器组件还包括防护盘，用于防止污染物进入编码器组件支架内造成污染报警；能够快速进行协作机器人关节的拆装，提高了关节的装配效率和返工效率；并进一步优化了编码器组件装配结构，无需使用束线架，本体线束更容易排布，保护线束免受磨损。

Description

一种集成式编码器组件、机器人关节及协作机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种集成式编码器组件、机器人关节及协作机器人。

背景技术

在机器人应用领域越来越多的同时，协作机器人作为与人类进行协同工作的自动化劳力，进入到了更多的轻工业生产中。机器人关节是机器人的主要组成部件之一，机器人关节设置有编码器组件以检测关节位置、速度等信息。

现有的协作机器人关节编码器通常分为高速端编码器和低速端编码器，目前的两种方案，一种方案是将高速端编码器直接锁在电机轴上，通过上方驱动板读头读取编码器位置，并在法兰轴上装低速端编码器。但该方案需要较高的装配精度，同时因装配零件数量过多，装配步骤较为繁琐。此外，由于高速端编码器暴露在机器人关节腔体内，容易因污染导致编码器报警。另一种方案是将高速端和低速端分别形成一个编码器组件，并依此装入机器人关节锁到机器人关节外壳上，这虽然降低了风险，但仍存在装配步骤过多、拆卸困难等问题，同时编码器板子通过束线架固定在机器人外壳上的结构容易造成划伤、线束磨损或拉扯线束导致通讯报警。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种集成式编码器组件，用于与电机轴和法兰轴装配，包括编码器组件支架和设于编码器组件支架上的护线套；所述编码器组件支架内设有与所述法兰轴连接的第一编码器组件和与所述电机轴连接第二编码器组件；所述第一编码器组件和第二编码器组件都包括旋转组件、码盘和读头；所述第二编码器组件还包括防护盘，用于防止污染物进入编码器组件支架内造成污染报警。

进一步的，所述护线套和编码器组件支架可拆卸连接，用于保护线束和编码器组件。

进一步的，所述第一编码器组件包括第一旋转组件、第一码盘和第一读头；所述第一旋转组件包括第一旋转轴和第一旋转轴轴承；所述第一旋转轴为具有中心孔的空心轴，通过所述第一旋转轴轴承承载，并与所述第一码盘连接。

进一步的，所述第二编码器组件包括第二旋转组件、第二码盘和第二读头；所述第二旋转组件包括第二旋转轴和第二旋转轴轴承；所述第二旋转轴为具有中心孔的空心轴，通过所述第二旋转轴轴承承载，并与所述第二码盘连接。

进一步的，所述编码器组件支架上还设有若干销孔，通过定位销将所述读头安装至各自的码盘一侧。

进一步的，所述防护盘为Z字型结构，设置于所述第二旋转组件的外侧，一端被锁定在所述第二码盘上，另一端向外翻边与所述第二读头接触连接，用于防止污染物进入所述编码器组件支架内。

进一步的，所述编码器组件还包括联轴器，与所述第二码盘和所述电机轴连接，使得所述第二码盘和所述电机轴同步旋转。

进一步的，所述第一旋转轴内部靠近所述联轴器一侧设有凸台，用于固定所述法兰轴的凹槽。

本实用新型还提供了一种机器人关节，所述机器人关节包括上述的集成式编码器组件

本实用新型还提供了一种协作机器人，所述协作机器人包括上述的机器人关节。

与现有技术相比较，本实用新型带来的有益效果是：

本实用新型提供的集成式编码器组件，集成化的设计使得第一编码器组件和第二编码器组件集成到一个独立的部件，能够快速进行协作机器人关节的拆装，提高了关节的装配和返工效率；并进一步优化了编码器组件装配结构，无需使用束线架，本体线束更容易排布，保护线束免受磨损；同时，该结构还可以保护编码器组件避免被束线架或其他零件划伤；另外，设有的Z字型结构防护盘可防止码盘污染或码盘划伤造成的报警。

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获得其他的附图。

图1为本申请集成式编码器组件的结构示意图；

图2为本申请集成式编码器组件的分解示意图；

图3为本申请集成式编码器组件中护线套的结构示意图；

图4为本申请集成式编码器组件中防护盘的结构剖视图；

图5为本申请集成式编码器组件另一角度的结构示意图；

图6为本申请集成式编码器组件的联轴器和法兰轴的安装结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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。

本实用新型保护一种集成式编码器组件，用于与电机轴和法兰轴装配，如图1和图2所示，包括编码器组件支架1和设于编码器组件支架1上的护线套2；所述编码器组件支架1内设有与所述法兰轴连接的第一编码器组件和与所述电机轴连接第二编码器组件；所述第一编码器组件和第二编码器组件都包括旋转组件、码盘和读头；所述第二编码器组件还包括防护盘3，用于防止污染物进入编码器组件支架1内造成污染报警。所述第一编码器组件和第二编码器组件选自光电式、磁电式或电刷式中的一种，能够实现所需功能即可，对此不作具体限制。所述的编码器组件支架1，主要是用于将第一编码器组件和第二编码器组件的各个部件封装在一起，通过集成式设计，使得第一编码器组件和第二编码器组件集成到一个独立的部件，便于后续装配。具体来说，只需要一次装配就可完成编码器组件的装配，大大节省了装配的时间和精力，同时因减少零件数目也降低了成本。

优选的，所述护线套2和编码器组件支架1可拆卸连接，用于保护线束和编码器组件。所述可拆卸连接包括但不限于卡扣连接、螺纹连接、键连接、花键连接、销联接、无键连接、过盈连接。具体的，如图3所示，所述护线套2为橡胶护线套，是在穿好机器人本体线束后套在线束上，卡在编码器组件支架1上，和现有技术相比，该结构无需使用束线架，可以使线束更加自然平整，避免扎线，从而保护线束免受磨损；同时，该结构还可以保护编码器组件避免被束线架或其他零件划伤。

优选的，所述第一编码器组件包括第一旋转组件100、第一码盘101和第一读头102；所述第一旋转组件100包括第一旋转轴110和第一旋转轴轴承120；所述第一旋转轴110为具有中心孔的空心轴，通过所述第一旋转轴轴承120承载，并与所述第一码盘101连接。所述第一旋转轴110是连接固定法兰轴和第一码盘101的转接件，可使得第一码盘101和法兰轴同步旋转；所述第一旋转轴轴承120用来支撑第一旋转轴110和第一码盘101的旋转；所述第一码盘101是第一编码器组件的核心部件，用于读取低速端法兰轴的位置；所述第一读头102为第一读头PCB板，用于读取第一码盘101的硬件。

优选的，所述第二编码器组件包括第二旋转组件200、第二码盘201和第二读头202；所述第二旋转组件200包括第二旋转轴210和第二旋转轴轴承220；所述第二旋转轴210为具有中心孔的空心轴，通过所述第二旋转轴轴承220承载，并与所述第二码盘201连接。所述第二旋转轴210是连接固定电机轴和第二码盘201的转接件，可使得第二码盘201和电机轴同步旋转；所述第二旋转轴轴承220用来支撑第二旋转轴210和第二码盘201的旋转；所述第二码盘201是第二编码器组件的核心部件，用于读取高速端电机轴的位置；所述第二读头202为第二读头PCB板，用于读取第二码盘201的硬件。

优选的，所述第一旋转轴轴承120和第二旋转轴轴承220分别连接于所述编码器组件支架1。具体的，所述编码器组件支架1为环形结构，所述第一旋转轴轴承120和第二旋转轴轴承220分别连接于所述环形结构内部，并且所述第一旋转轴轴承120和第二旋转轴轴承220分别连接的第一旋转轴110和第二旋转轴210可分别相对所述环形结构转动。

优选的，如图4所示，所述防护盘3为Z字型结构，设置于所述第二旋转组件200的外侧，一端被锁定在所述第二码盘201上，另一端向外翻边与所述第二读头202接触连接，用于防止污染物进入所述编码器组件支架1内。将所述防护盘3的结构设计为Z字型，其中一端被锁定在第二码盘201上，另一端向外翻边以遮挡第二读头202的外部，从而形成了一个迷宫状的密封结构。这种结构的作用是防止污染物附着在第二码盘201上会导致光编警报的产生。

优选的，如图5所示，所述编码器组件支架1上还设有若干销孔5，通过定位销6将所述读头安装至各自的码盘一侧。具体来说，所述编码器组件支架1上还设有若干销孔5，所述第一读头102和第二读头202上设有与销孔5对应的定位销孔，通过定位销6分别将所述第一读头102安装至所述第一码盘101一侧、所述第二读头202安装至所述第二码盘201一侧。所述编码器组件支架1上设有的若干销孔5，可用于安装第一读头102和第二读头202时进行定位，有利于确保读头和码盘的位置精度。这种定位方式可以在组装过程中将读头正确地安装到预定的位置上，以防止读头和码盘之间的位置偏差，从而保证编码器的精度和稳定性。

优选的，所述编码器组件还包括联轴器4，与所述第二码盘201和所述电机轴连接，使得所述第二码盘201和所述电机轴同步旋转。进一步的，所述联轴器4为弹性体联轴器。

在关节的装配过程中，首先需要预先安装整个编码器组件。然后将第一旋转轴轴承120压配至第一旋转轴110上，再将第一码盘101压配至第一旋转轴110上，之后在第一旋转轴轴承120外圈涂胶装入编码器组件外壳上。接着，将第二旋转轴轴承220压配至第二旋转轴210上，再依次装入第二码盘201和防护盘3。然后，在第二旋转轴轴承220外圈涂胶装入编码器组件外壳上。最后分别安装第一读头PCB板、第二读头PCB板和弹性体联轴器。这一装配过程的顺序和步骤都十分关键，能够确保装配的准确性和稳定性。

优选的，如图6所示，所述第一旋转轴110内部靠近所述联轴器4一侧设有凸台7，用于固定所述法兰轴的凹槽8。所述编码器组件支架1外设有三个支脚，用于固定安装在机器人关节内。进一步的，将编码器组件装入到机器人关节中时，首先需要将弹性体联轴器的齿形与电机轴的齿形配合安装，之后需要将第一旋转轴110凸台7对准至法兰轴凹槽8内进入安装，两者都配合好以后通过螺钉将编码器组件外壳的三个支脚与关节外壳的对应位置锁紧，至此关节内部结构装配完成。

本实用新型还提供一种机器人关节，所述机器人关节包括上述的集成式编码器组件。具体的，所述一种机器人关节，还包括：关节外壳；减速机，包括减速机输入轴和输出轴；电机组件，包括电机轴，所述电机轴连接于所述减速机的输入轴；法兰，包括法兰轴，所述法兰轴连接于所述减速机的输出轴；所述第一编码器组件与所述法兰轴连接，用于检测减速机的输出轴的位置和信息；所述第二编码器组件与所述电机轴通过联轴器连接，用于检测减速机的输入轴的位置和信息。本实用新型进一步提出的一种机器人关节包括机器人关节的集成式编码器组件，该集成式编码器组件的具体结构参照上述实施例，由于本机器人关节采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。

本实用新型还提供一种协作机器人，所述协作机器人包括上述的机器人关节。本实用新型进一步提出的一种协作机器人包括前述实施例所记载的机器人关节，机器人关节包括前述各实施例所记载的机器人关节的集成式编码器组件，该机器人关节的集成式编码器组件结构的具体结构参照上述实施例，由于本机器人关节采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种集成式编码器组件，用于与电机轴和法兰轴装配，其特征在于，包括编码器组件支架和设于编码器组件支架上的护线套；所述编码器组件支架内设有与所述法兰轴连接的第一编码器组件和与所述电机轴连接第二编码器组件；所述第一编码器组件和第二编码器组件都包括旋转组件、码盘和读头；所述第二编码器组件还包括防护盘，用于防止污染物进入编码器组件支架内造成污染报警。

2.根据权利要求1所述的集成式编码器组件，其特征在于，所述护线套和编码器组件支架可拆卸连接，用于保护线束和编码器组件。

3.根据权利要求1所述的集成式编码器组件，其特征在于，所述第一编码器组件包括第一旋转组件、第一码盘和第一读头；所述第一旋转组件包括第一旋转轴和第一旋转轴轴承；所述第一旋转轴为具有中心孔的空心轴，通过所述第一旋转轴轴承承载，并与所述第一码盘连接。

4.根据权利要求3所述的集成式编码器组件，其特征在于，所述第二编码器组件包括第二旋转组件、第二码盘和第二读头；所述第二旋转组件包括第二旋转轴和第二旋转轴轴承；所述第二旋转轴为具有中心孔的空心轴，通过所述第二旋转轴轴承承载，并与所述第二码盘连接。

5.根据权利要求1所述的集成式编码器组件，其特征在于，所述编码器组件支架上还设有若干销孔，通过定位销将所述读头安装至各自的码盘一侧。

6.根据权利要求4所述的集成式编码器组件，其特征在于，所述防护盘为Z字型结构，设置于所述第二旋转组件的外侧，一端被锁定在所述第二码盘上，另一端向外翻边与所述第二读头接触连接，用于防止污染物进入所述编码器组件支架内。

7.根据权利要求6所述的集成式编码器组件，其特征在于，所述编码器组件还包括联轴器，与所述第二码盘和所述电机轴连接，使得所述第二码盘和所述电机轴同步旋转。

8.根据权利要求7所述的集成式编码器组件，其特征在于，所述第一旋转轴内部靠近所述联轴器一侧设有凸台，用于固定所述法兰轴的凹槽。

9.一种机器人关节，其特征在于，所述机器人关节包括权利要求1至8中任一项所述的集成式编码器组件。

10.一种协作机器人，所述协作机器人包括权利要求9所述的机器人关节。