一种机械臂和机械臂关节制造技术

本发明专利技术公开了一种机械臂关节，包括：沿所述关节的电机的轴向方向依次设置的电机端输入及制动部分、电机驱动部分、减速器部分、和关节输出部分，其中，所述电机端输入及制动部分包括：在所述分体式中空力矩电机的输入端一侧套设在所述电机中空轴上的电机端制动器、套设在所述电机端制动器外部的电机端编码器、和将所述电机端制动器与电机端编码器容纳在其中的第一外壳，所述连接器分别与所述电机端制动器、电机端编码器连接在一起。

A joint of a mechanical arm and a manipulator

The invention discloses a mechanical arm joint, including: motor input and brake parts, motor motor along the axial direction of sequentially arranged on the drive part, reducer, and the joint part of the output, the input end of the motor and the braking part comprises a hollow type torque motor in the the input side is arranged at the end of the motor brake, the hollow shaft on the motor is arranged at the end of the motor brake external end of the motor encoder, and the motor brake and motor encoder which is contained in the first case, the connector is respectively connected with the motor brake, motor end encoder.

【技术实现步骤摘要】
一种机械臂和机械臂关节
本专利技术涉及机器人生产领域，特别涉及一种机械臂和机械臂关节。
技术介绍
自20世纪70年代机器人进入工业应用领域，机器人应用大幅度提高了生产质量和生产效率。传统工业机器人存在的缺点主要在于：体积庞大、质量巨大等，导致负载自重比较低，同时对操作人员的安全造成威胁，从而需要隔离并进行独立工作。随着机器人应用需求的扩展和提高，近10年来，轻小型关节机器人所具备的优点已经衍生出来更高操作效率的协作机器人、模块化关节机器人等，该类机器人由于整机质量降低、机器人体积较小，从而可以具有较高的负载自重比，同时易用于人机协作用途。在现有的关节设计方案中，输出轴、输出承载轴承、谐波减速器、电机输出轴承、输入轴、中空电机、电机输入轴承、制动器、编码器等依次简单串联在中心轴上。通过分析，上述设计方案可以使机器人关节具有一定的紧凑性，但是没有进一步提高关节内部件的优化布置，使得关节的轻小型特性没有进一步提高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种机械臂和机械臂关节，其通过将轴向串行排列的多个部件相互嵌套的设置，减小了机械臂关节的轴向整体尺寸，该机械臂关节的结构紧凑、可靠，具有较高的负载自重比。本专利技术提供的一种机械臂关节，包括：沿所述关节的电机的轴向方向依次设置的电机端输入及制动部分、电机驱动部分、减速器部分、和关节输出部分，其中，所述电机驱动部分包括：电机中空轴、套设在所述电机中空轴上的分体式中空力矩电机、以及位于所述分体式中空力矩电机的输入端的连接器，所述分体式中空力矩电机包括与所述电机中空轴同心的电机定子、和在所述电机定子内部与所述电机中空轴固定连接的电机转子；所述电机端输入及制动部分包括：在所述分体式中空力矩电机的输入端一侧套设在所述电机中空轴上的电机端制动器、套设在所述电机端制动器外部的电机端编码器、和将所述电机端制动器与电机端编码器容纳在其中的第一外壳，所述连接器分别与所述电机端制动器、电机端编码器连接在一起；所述减速器部分包括：在所述分体式中空力矩电机的输出端一侧套设在所述电机中空轴上的谐波减速器波发生器、套设在所述谐波减速器波发生器外部的谐波减速器柔轮、以及与所述谐波减速器柔轮啮合的谐波减速器钢轮；所述关节输出部分包括：与所述电机中空轴同轴的关节端输出法兰轴、在所述关节端输出法兰轴的输入端一侧套设在所述关节端输出法兰轴上的关节端编码器、和在所述关节端输出法兰轴的输出端一侧套设在所述关节端输出法兰轴上的输出法兰盘，所述谐波减速器柔轮与所述关节端输出法兰轴的输入端一侧连接。优选地，所述电机驱动部分进一步包括：在所述分体式中空力矩电机的输出端一侧套设在所述电机中空轴上的电机输出端高速深沟球轴承，所述电机输出端高速深沟球轴承套设在所述分体式中空力矩电机的内部。优选地，所述电机驱动部分进一步包括：在所述分体式中空力矩电机的输入端一侧套设在所述电机端制动器外部的电机输入端高速深沟球轴承，所述电机输入端高速深沟球轴承位于所述电机端编码器上。优选地，所述电机端制动器包括：沿所述关节的电机的轴向方向设置的电机端制动器定子和电机端制动器转子；所述电机端编码器包括：沿所述关节的电机的轴向方向设置的电机端编码器定子和电机端编码器转子；所述电机端编码器定子和电机端编码器转子套设在所述电机端制动器定子外部，所述电机输入端高速深沟球轴承位于所述电机端编码器转子上。优选地，所述关节输出部分进一步包括：第一关节端交叉滚子轴承、第二关节端交叉滚子轴承和关节端交叉滚子压紧端盖，所述第一关节端交叉滚子轴承与所述关节端输出法兰轴紧密配合、以支撑所述减速器部分；所述第二关节端交叉滚子轴承套设在所述第一关节端交叉滚子轴承外部、以支撑所述关节输出部分，所述关节端交叉滚子压紧端盖与所述第二关节端交叉滚子轴承的外壁紧配合固定。优选地，所述关节输出部分进一步包括：第五外壳和交叉滚子轴承压紧端盖，所述第五外壳将所述关节输出部分收纳在其中，并且具有伸入至第一关节端交叉滚子轴承和第二关节端交叉滚子轴承之间的突出部，以分别与所述第一关节端交叉滚子轴承的外壁、所述第二关节端交叉滚子轴承的内壁紧配合固定；所述交叉滚子轴承压紧端盖自所述关节端输出法兰轴的输出端固定所述第一关节端交叉滚子轴承的轴向位置，所述第五外壳与所述交叉滚子轴承压紧端盖固定连接。优选地，所述电机驱动部分进一步包括：第二外壳、第三外壳、和电机压紧端盖，所述第二外壳位于所述分体式中空力矩电机的输入端的外部，所述电机压紧端盖设在所述分体式中空力矩电机与所述电机中空轴之间，以使所述分体式中空力矩电机与所述第二外壳紧密贴合，第二外壳与所述第一外壳同心并且固定连接；所述第三外壳位于所述分体式中空力矩电机的输出端的外部，所述第三外壳与所述第二外壳同心并且固定连接。优选地，所述减速器部分进一步包括：第四外壳，所述谐波减速器钢轮与所述第四外壳同心并且固定连接，所述第四外壳与所述第三外壳同心并且固定连接。优选地，所述减速器部分进一步包括：将所述谐波减速器波发生器轴向固定在所述电机中空轴上的波发生器固定卡环。本专利技术的另一实施例还提供了一种机械臂，其包括如上所述的机械臂关节。本专利技术的基于分体式部件的轻小型机械臂关节，结构紧凑、可靠，利于减小关节的外形尺寸，减小关节体积和自身重量，实现关节的轻小型设计要求，具有较高的负载自重比。本专利技术的基于分体式部件的轻小型机械臂关节，具有中空轴设计，利于中空布线。本专利技术的基于分体式部件的轻小型机械臂关节，采用电机端增量式编码器和关节输出端绝对值编码器的设计，可以实现较高的运动精度。附图说明图1为本专利技术的机械臂关节的结构示意图。图2为本专利技术的机械臂关节的截面示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本专利技术进一步详细说明。在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。为了解决现有技术中由于关节内部件串联排列导致的关节轴向尺寸大的问题，本专利技术提供了一种机械臂关节，其通过将轴向串行排列的多个部件相互嵌套的设置，减小了机械臂关节的轴向整体尺寸，该机械臂关节的结构紧凑、可靠，具有较高的负载自重比。参见图1和图2所示，本专利技术的一个实施例提供了一种机械臂关节，包括：沿关节的电机的轴向方向L1依次设置的电机端输入及制动部分100、电机驱动部分200、减速器部分300、和关节输出部分400，其中，电机驱动部分200包括：电机中空轴11、套设在电机中空轴11上的分体式中空力矩电机、以及位于分体式中空力矩电机的输入端的连接器10，分体式中空力矩电机包括与电机中空轴11同心的电机定子16、和在电机定子16内部与电机中空轴11固定连接的电机转子15；电机端输入及制动部分100包括：在分体式中空力矩电机的输入端一侧套设在电机中空轴11上的电机端制动器A、套设在电机端制动器A外部的电机端编码器B、和将电机端制动器A与电机端编码器B容纳在其中的第一外壳1，连接器10分别与电机端制动器A、电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械臂关节，其特征在于，包括：沿所述关节的电机的轴向方向(L1)依次设置的电机端输入及制动部分(100)、电机驱动部分(200)、减速器部分(300)、和关节输出部分(400)，其中，所述电机驱动部分(200)包括：电机中空轴(11)、套设在所述电机中空轴(11)上的分体式中空力矩电机、以及位于所述分体式中空力矩电机的输入端的连接器(10)，所述分体式中空力矩电机包括与所述电机中空轴(11)同心的电机定子(16)、和在所述电机定子(16)内部与所述电机中空轴(11)固定连接的电机转子(15)；所述电机端输入及制动部分(100)包括：在所述分体式中空力矩电机的输入端一侧套设在所述电机中空轴(11)上的电机端制动器、套设在所述电机端制动器外部的电机端编码器、和将所述电机端制动器与电机端编码器容纳在其中的第一外壳(1)，所述连接器(10)分别与所述电机端制动器、电机端编码器连接在一起；所述减速器部分(300)包括：在所述分体式中空力矩电机的输出端一侧套设在所述电机中空轴(11)上的谐波减速器波发生器(19)、套设在所述谐波减速器波发生器(19)外部的谐波减速器柔轮(21)、以及与所述谐波减速器柔轮(21)啮合的谐波减速器钢轮(20)；所述关节输出部分(400)包括：与所述电机中空轴(11)同轴的关节端输出法兰轴(22)、在所述关节端输出法兰轴(22)的输入端一侧套设在所述关节端输出法兰轴(22)上的关节端编码器、和在所述关节端输出法兰轴(22)的输出端一侧套设在所述关节端输出法兰轴(22)上的输出法兰盘(7)，所述谐波减速器柔轮(21)与所述关节端输出法兰轴(22)的输入端一侧连接。...

【技术特征摘要】
1.一种机械臂关节，其特征在于，包括：沿所述关节的电机的轴向方向(L1)依次设置的电机端输入及制动部分(100)、电机驱动部分(200)、减速器部分(300)、和关节输出部分(400)，其中，所述电机驱动部分(200)包括：电机中空轴(11)、套设在所述电机中空轴(11)上的分体式中空力矩电机、以及位于所述分体式中空力矩电机的输入端的连接器(10)，所述分体式中空力矩电机包括与所述电机中空轴(11)同心的电机定子(16)、和在所述电机定子(16)内部与所述电机中空轴(11)固定连接的电机转子(15)；所述电机端输入及制动部分(100)包括：在所述分体式中空力矩电机的输入端一侧套设在所述电机中空轴(11)上的电机端制动器、套设在所述电机端制动器外部的电机端编码器、和将所述电机端制动器与电机端编码器容纳在其中的第一外壳(1)，所述连接器(10)分别与所述电机端制动器、电机端编码器连接在一起；所述减速器部分(300)包括：在所述分体式中空力矩电机的输出端一侧套设在所述电机中空轴(11)上的谐波减速器波发生器(19)、套设在所述谐波减速器波发生器(19)外部的谐波减速器柔轮(21)、以及与所述谐波减速器柔轮(21)啮合的谐波减速器钢轮(20)；所述关节输出部分(400)包括：与所述电机中空轴(11)同轴的关节端输出法兰轴(22)、在所述关节端输出法兰轴(22)的输入端一侧套设在所述关节端输出法兰轴(22)上的关节端编码器、和在所述关节端输出法兰轴(22)的输出端一侧套设在所述关节端输出法兰轴(22)上的输出法兰盘(7)，所述谐波减速器柔轮(21)与所述关节端输出法兰轴(22)的输入端一侧连接。2.如权利要求1所述的机械臂关节，其特征在于，所述电机驱动部分(200)进一步包括：在所述分体式中空力矩电机的输出端一侧套设在所述电机中空轴(11)上的电机输出端高速深沟球轴承(18)，所述电机输出端高速深沟球轴承(18)套设在所述分体式中空力矩电机的内部。3.如权利要求2所述的机械臂关节，其特征在于，所述电机驱动部分(200)进一步包括：在所述分体式中空力矩电机的输入端一侧套设在所述电机端制动器外部的电机输入端高速深沟球轴承(14)，所述电机输入端高速深沟球轴承(14)位于所述电机端编码器上。4.如权利要求3所述的机械臂关节，其特征在于，所述电机端制动器包括：沿所述关节的电机的轴向方向(L1)设置的电机端制动器定子(12)和电机端制动器转子(13)；所述电机端编码器包括：沿所述关节的电机的轴向方向(L1)设置的电机端编码器定子(8)和电机端编码器转子(9)；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁文渊，刘立，刘军，
申请(专利权)人：北京山思跃立科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11