CN219726286U - 一种中空走线的关节模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中空走线的关节模组，包括：输出组件，包括输出轴、输出法兰和减速机，所述输出轴连接所述减速机；所述输出法兰位于所述输出轴的一侧端部，所述输出轴为中空结构；输入组件，包括电机和输入轴，所述输入轴套设在输出轴外侧，所述输入轴同时连接所述电机和减速机；驱动组件，包括控制板、编码器安装架和编码器，所述控制板位于所述输出轴的另一侧端部，所述编码器安装架位于所述输出轴的周向外侧，所述编码器位于所述编码器安装架中，所述电机和减速机依次位于编码器安装架和输出法兰之间；支撑外壳，位于所述关节模组的外侧。本申请利用输出轴的中空结构进行布线，同时输出轴外侧结构简单紧凑，有效缩减了关节模组的体积。

Description

一种中空走线的关节模组

技术领域

本实用新型涉及关节模组领域，尤其涉及一种中空走线的关节模组。

背景技术

关节模组作为机器人重要零部件，能实现快速生产、快速组建机器人，能够省掉上百种机械电子器件选型、设计、采购、组装的人力和时间成本。随着关节模组的小型化发展，关节模组的布线需要集成在其内部，现有技术中设置输出轴为中空结构，利用中空的输出轴进行布线，但是现有的中空布线结构使得输出轴外侧的部件的占地面积较大，不利于关节模组的小型化进程。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的问题之一。为此，本实用新型的目的在于提供一种中空走线的关节模组，利用输出轴的中空结构进行布线，同时输出轴外侧结构简单紧凑，有效缩减了关节模组的体积。

为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：一种中空走线的关节模组，包括：

输出组件，包括输出轴、输出法兰和减速机，所述输出轴连接所述减速机；所述输出法兰位于所述输出轴的一侧端部，所述输出轴为中空结构；

输入组件，包括电机和输入轴，所述输入轴套设在输出轴外侧，所述输入轴同时连接所述电机和减速机；

驱动组件，包括控制板、编码器安装架和编码器，所述控制板位于所述输出轴的另一侧端部，所述编码器安装架位于所述输出轴的周向外侧，所述编码器位于所述编码器安装架中，所述电机和减速机依次位于编码器安装架和输出法兰之间；

支撑外壳，位于所述关节模组的外侧。

进一步的，所述编码器安装架包括输入安装架和输出安装架，所述编码器包括输入端磁性编码器和输出端光学编码器；其中，所述输入端磁性编码器位于输入安装架中，所述输出端光学编码器位于输出安装架中，所述输出安装架位于输出轴的周向外侧，所述输出端光学编码器位于所述输出安装架远离输出法兰的一端；所述输入安装架套设在所述输出安装架的外侧，所述输入端磁性编码器位于所述输出安装架远离输出轴的一端。

进一步的，所述输出安装架套设在输出轴的周向外侧，且与所述输出轴固定连接，所述输入轴套设在所述输出安装架的周向外侧。

进一步的，所述电机包括电机定子、电机转子和电机轴，其中，所述电机轴与所述输入轴固定连接，且所述电机轴位于所述输入轴的周向外侧，所述电机转子位于所述电机轴的周向外侧，所述电机定子位于所述电机转子的周向外侧。

进一步的，所述输入安装架和电机轴通过第一轴承与支撑外壳连接，所述输出安装架和输入安装架之间设置有第二轴承。

进一步的，所述减速机包括减速机固定部、减速机钢轮和减速机柔轮，所述减速机柔轮套设在所述输入轴的周向外侧，所述减速机钢轮位于所述减速机柔轮的周向外侧，所述减速机固定部位于所述减速机钢轮的周向外侧；所述减速机固定部和所述支撑外壳固定，所述减速机钢轮和减速机固定部之间通过第三轴承连接。

进一步的，还包括制动组件，所述制动组件包括制动器安装板、制动器定子和制动器转子，所述制动器转子与电机轴连接，所述制动器定子通过所述制动器安装板固定在支撑外壳内部。

进一步的，所述制动器安装板与所述输入轴之间通过第四轴承连接。

进一步的，所述电机位于所述制动器安装板靠近驱动组件的一侧，所述减速机位于所述制动器安装板远离驱动组件的一侧。

进一步的，所述电机轴、制动器转子和输入轴固定连接。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请中空走线的关节模组包括输出组件、输入组件、驱动组件和支撑外壳，其中，输出组件包括输出轴、输出法兰和减速机，输出轴连接减速机；输出法兰位于输出轴的一侧端部，输出轴为中空结构；输入组件包括电机和输入轴，输入轴套设在输出轴外侧，输入轴同时连接电机轴和减速机；驱动组件位于输出轴的另一侧端部，包括编码器安装架和编码器；编码器位于编码器安装架远离输出法兰的一端，电机和减速机位于驱动组件和输出法兰之间；支撑外壳，位于关节模组的外侧。本申请中输出轴为中空结构，驱动组件和输出法兰位于输出轴的两端，减速机套设在输出轴靠近输出法兰的周向外侧，电机套设在输出轴靠近驱动组件的周向外侧，整体结构简单紧凑，在实现输出轴中空走线的同时，有效缩减了关节模组的体积。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请关节模组的剖面示意图；

图2为本申请中输入安装架的剖面示意图；

图3为本申请中输出安装架的剖面示意图；

附图标记：11、电机外壳；12、减速机外壳；13、制动器安装板；21、控制板；31、输出端光学编码器；32、输入端磁性编码器；33、输入安装架；34、输出安装架；41、电机定子；42、电机转子；43、电机轴；44、输入轴；51、制动器转子；52、制动器定子；61、输出轴；62、减速机固定部；63、减速机钢轮；64、减速机柔轮；65、输出法兰；71、第一轴承；72、第二轴承；73、第三轴承；74、第四轴承。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”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、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的机构或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示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”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、机构、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

实施例1

请参阅图1-图3，本申请提供的一种中空走线的关节模组，包括输出组件、输入组件、驱动组件和支撑外壳；

输出组件，包括输出轴61、输出法兰65和减速机，输出轴61连接减速机；输出法兰65位于输出轴61的一侧端部，输出轴61为中空结构；

输入组件，包括电机和输入轴44，输入轴44套设在输出轴61外侧，输入轴44同时连接电机和减速机；

驱动组件，位于输出轴61的另一侧端部，包括编码器安装架和编码器，编码器位于编码器安装架远离输出法兰65的一端，电机和减速机位于驱动组件和输出法兰65之间；

支撑外壳，位于关节模组的外侧。支撑外壳包括位于电机周向外侧的电机外壳：11，以及位于减速机周向外侧的减速机外壳12。

本申请中输出轴61为中空结构，驱动组件和输出法兰65位于输出轴61的两端，减速机套设在输出轴61靠近输出法兰65的周向外侧，电机套设在输出轴61靠近驱动组件的周向外侧，整体结构简单紧凑，在实现输出轴61中空走线的同时，有效缩减了关节模组的体积。

实施例2

请参阅图1-图3，本申请提供的一种中空走线的关节模组，包括输出组件、输入组件、驱动组件、制动组件和支撑外壳；其中，输出组件包括输出轴61、输出法兰65和减速机，输入组件包括输入轴44和电机，支撑外壳包括电机外壳11、减速机外壳12和制动器安装板13。以下对各个模组分别进行详细介绍。

本申请中输出组件包括输出轴61、输出法兰65和减速机，输出轴61连接减速机。减速机包括减速机固定部62、减速机钢轮63和减速机柔轮64，减速机柔轮64套设在输入轴44的周向外侧，减速机钢轮63位于减速机柔轮64的周向外侧，减速机固定部62位于减速机钢轮63的周向外侧；减速机固定部62和减速机外壳12固定连接，减速机外壳12指的是位于减速机的周向外侧处的支撑外壳。减速机钢轮63和减速机固定部62之间通过第三轴承73连接。减速机柔轮64与输出轴61固定连接。输出法兰65与输出轴61固定连接，且位于输出轴61的一侧端部。

输入组件包括电机和输入轴44，输入轴44套设在输出轴61的周向外侧，输入轴44同时连接电机轴43和减速机。电机具体包括电机定子41、电机转子42和电机轴43，电机轴43连接输入轴44，且电机轴43套设在输入轴44的周向外侧，电机转子42套设在电机轴43的周向外侧，电机定子41套设在电机转子42的周向外侧，电机定子41和电机外壳11固定连接，电机外壳11指的是位于电机的周向外侧的支撑外壳。

制动组件包括制动器安装板13、制动器定子52和制动器转子51，制动器转子51与电机轴43固定连接，制动器定子52通过制动器安装板13固定在支撑外壳上。本申请中制动器安装板13、减速机外壳12和电机外壳11可以为一体成型结构，共同构成支撑外壳。或者，减速机外壳12和电机外壳11一体成型，制动器安装板13固定在减速机外壳12的内部或者固定在减速机固定部62的内部。

本申请中电机位于制动器安装板13靠近驱动组件的一侧，减速机位于制动器安装板13远离驱动组件的一侧。即制动组件位于电机和减速机之间。如图1所示，制动器安装板13的一端连接至最外侧的支撑外壳，另一端延伸至电机轴43下方位置处，且制动器定子52固定在制动器安装板13的上方，制动器转子51位于制动器定子52的上方。制动器转子51、电机轴43和输入轴44固定连接，用于对电机轴43的转动提供阻止力。

驱动组件位于输出轴61的一端，包括控制板21、编码器安装架和编码器；具体的，本申请中编码器安装架包括输入安装架33和输出安装架34，编码器包括输入端磁性编码器32和输出端光学编码器31；其中，输入端磁性编码器32位于输入安装架33中，输出端光学编码器31位于输出安装架34中，输出安装架34分布在输出轴61的周向外侧，输出端光学编码器31位于输出安装架34远离输出轴61的一端；输入安装架33套设在输出安装架34的外侧，输入端磁性编码器32位于输出安装架34远离输出轴61的一端。输出法兰位于输出轴的一侧端部，控制板位于输出轴的另一侧端部。

由于关节模组对输出轴61的监测精度要求较高，本申请中采用光学编码器作为输出端的编码器，能够提高对输出轴61的监测精度，本申请采用磁性编码器作为输入端的编码器，能够降低关节模组的成本。

如图3所示，本申请中输出安装架34套设在输出轴61的周向外侧，输入轴再套设在输出安装架34的周向外侧，这样可以确保输出安装架和输出轴固定在一起，便于输出端光学编码器更好地监测输出轴的数据。在输出安装架34的顶部设置凹槽，用于放置输出端光学编码器31。输出安装架34和输入安装架33之间设置有第二轴承72。

本申请中输入安装架33分布在输出安装架34的轴向外部，输出安装架34的顶部设置凹槽，用于放置输入端磁性编码器32。输入安装架33和电机轴43通过第一轴承71与支撑外壳连接，具体的，第一轴承71的外径与电机外壳11连接，第一轴承71的内径可以与电机轴43连接，也可以与输入安装架33的底部连接，当与输入安装架33的底部连接时，输入安装架33的底部为弯折状。

本申请中电机轴43、制动器转子51和输入轴44固定连接，制动器转子51只在关节模组停止工作的时候对电机轴43起到制动作用，当电机运行的时候，电机转子42带动电机轴43转动，电机轴43带动输入轴44转动，输入轴44通过减速机带动输出轴61转动，实现力矩的输出。输入端磁性编码器32对输入轴44进行数据监测，输出端光学编码器31对输出轴61进行数据监测，并将监测数据传输至控制板21中，进而获取关节模组的力矩输入和输出。

本申请为了确保输出组件的支撑稳定性，输入安装架33和电机轴43通过第一轴承71与支撑外壳连接，输出安装架34和输入安装架33之间设置有第二轴承72。通过双轴承支撑，可以实现驱动组件与支撑外壳和输入轴44的稳定可靠连接，提高关节模组的连接稳定性。

本申请中制动器安装板13的底部与输入轴44之间通过第四轴承74连接。同时，减速机钢轮63和减速机固定部62之间通过第三轴承73连接，减速机位于输出轴61的底部，确保输出轴61的底端通过第三轴承73和第四轴承74进行双轴承连接，可以实现输出组件与输出轴61的稳定可靠连接，提高关节模组的连接稳定性。

本身亲中输出轴61的两端，也即关节模组的两端分别为控制板21和输出法兰65，在控制板21和输出法兰65之间依次为编码器安装架、电机、制动器安装板13和减速机，在电机位置处，自内而外依次为输出轴61、输入轴44、电机轴43、电机转子42、电机定子41和电机外壳11，同时，输入安装架33的外侧也连接至电机外壳11。在减速机位置处，自内而外依次为输出轴61、输入轴44、减速机柔轮64、减速机钢轮63、减速机固定部62和减速机外壳12。在减速机和电机之间还设置有制动组件。本申请中输出轴为中空结构，驱动组件和输出法兰位于输出轴的两端，减速机套设在输出轴靠近输出法兰的周向外侧，电机套设在输出轴靠近驱动组件的周向外侧，整体结构简单紧凑，在实现输出轴中空走线的同时，有效缩减了关节模组的体积。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种中空走线的关节模组，其特征在于，包括：

输出组件，包括输出轴(61)、输出法兰(65)和减速机，所述输出轴(61)连接所述减速机；所述输出法兰(65)位于所述输出轴(61)的一侧端部，所述输出轴(61)为中空结构；

输入组件，包括电机和输入轴(44)，所述输入轴(44)套设在输出轴(61)外侧，所述输入轴(44)同时连接所述电机和减速机；

驱动组件，包括控制板(21)、编码器安装架和编码器，所述控制板(21)位于所述输出轴(61)的另一侧端部，所述编码器安装架位于所述输出轴(61)的周向外侧，所述编码器位于所述编码器安装架中，所述电机和减速机依次位于编码器安装架和输出法兰(65)之间；

支撑外壳，位于所述关节模组的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种中空走线的关节模组，其特征在于，所述编码器安装架包括输入安装架(33)和输出安装架(34)，所述编码器包括输入端磁性编码器(32)和输出端光学编码器(31)；其中，所述输入端磁性编码器(32)位于输入安装架(33)中，所述输出端光学编码器(31)位于输出安装架(34)中，所述输出安装架(34)位于输出轴(61)的周向外侧，所述输出端光学编码器(31)位于所述输出安装架(34)远离输出法兰(65)的一端；所述输入安装架(33)套设在所述输出安装架(34)的外侧，所述输入端磁性编码器(32)位于所述输出安装架(34)远离输出轴(61)的一端。

3.根据权利要求2所述的一种中空走线的关节模组，其特征在于，所述输出安装架(34)套设在输出轴(61)的周向外侧，且与所述输出轴(61)固定连接，所述输入轴(44)套设在所述输出安装架(34)的周向外侧。

4.根据权利要求2所述的一种中空走线的关节模组，其特征在于，所述电机包括电机定子(41)、电机转子(42)和电机轴(43)，其中，所述电机轴(43)与所述输入轴(44)固定连接，且所述电机轴(43)位于所述输入轴(44)的周向外侧，所述电机转子(42)位于所述电机轴(43)的周向外侧，所述电机定子(41)位于所述电机转子(42)的周向外侧。

5.根据权利要求4所述的一种中空走线的关节模组，其特征在于，所述输入安装架(33)和电机轴(43)通过第一轴承(71)与支撑外壳连接，所述输出安装架(34)和输入安装架(33)之间设置有第二轴承(72)。

6.根据权利要求1所述的一种中空走线的关节模组，其特征在于，所述减速机包括减速机固定部(62)、减速机钢轮(63)和减速机柔轮(64)，所述减速机柔轮(64)套设在所述输入轴(44)的周向外侧，所述减速机钢轮(63)位于所述减速机柔轮(64)的周向外侧，所述减速机固定部(62)位于所述减速机钢轮(63)的周向外侧；所述减速机固定部(62)和所述支撑外壳固定，所述减速机钢轮(63)和减速机固定部(62)之间通过第三轴承(73)连接。

7.根据权利要求1所述的一种中空走线的关节模组，其特征在于，还包括制动组件，所述制动组件包括制动器安装板(13)、制动器定子(52)和制动器转子(51)，所述制动器转子(51)与电机轴(43)连接，所述制动器定子(52)通过所述制动器安装板(13)固定在支撑外壳内部。

8.根据权利要求7所述的一种中空走线的关节模组，其特征在于，所述制动器安装板(13)与所述输入轴(44)之间通过第四轴承(74)连接。

9.根据权利要求7所述的一种中空走线的关节模组，其特征在于，所述电机位于所述制动器安装板(13)靠近驱动组件的一侧，所述减速机位于所述制动器安装板(13)远离驱动组件的一侧。

10.根据权利要求7所述的一种中空走线的关节模组，其特征在于，所述电机轴(43)、制动器转子(51)和输入轴(44)固定连接。