检测制动一体化机器人关节驱动器制造技术

本发明专利技术公开了检测制动一体化机器人关节驱动器，涉及工业控制领域。本发明专利技术包括：减速组件、驱动组件、制动组件和角度检测组件，减速组件中的减速器输入轴贯穿并集成安装驱动组件、制动组件和角度检测组件，使得驱动的机械结构紧凑简洁；紧凑的机械结构同时使得驱动器的电气设计和排布相对简单，与减速器出入轴同轴安装的方式使得角度传感器检测更加精确，同时摩擦块制动力施加地更加直接、均匀，得到制动稳定性更好，整体提高了驱动器的可靠性；弹性元件在驱动器的使用巧妙的补偿了驱动器在使用和装配中不可避免的误差，进一步的完善驱动器的可靠性；综上，本发明专利技术能够集成驱动器的机械结构、装配方式，并且简化了电气设计，提高集成度与可靠性。

【技术实现步骤摘要】
检测制动一体化机器人关节驱动器
本专利技术涉及工业控制领域，尤其涉及检测制动一体化机器人关节驱动器。
技术介绍
在精密制造、月球/火星巡视器等一些特殊的应用场景下，机器人的运动控制不仅要求各关节具备精确的运动轨迹，而且要求在人为或意外地断开电路后能立即锁定位置，以保持当前的整机姿态，并且在重新通电后解除锁定，恢复正常的驱动。目前，在机器人关节驱动器中，电机驱动系统与输出角度检测系统、制动系统多采用相互分离的设计方案，使得机械结构、装配过程以及电气电路都较为复杂，从而影响了系统的集成度和可靠性。受限于机械结构，许多情况下，独立设置的制动器仅能对驱动器的输出轴或负载进行制动。机械结构的限制和对制动力的高要求使得制动器尺寸与功耗过大，不利于结构的简化与紧凑化以及系统可靠性的提高。在角度检测方面，若采用与驱动电机直接相连的传感器配置方案，例如传统的伺服电机，则在减速器传动比误差、空程以及背隙不可避免的情况下，无法精确检测驱动器的实际输出角度；若采用在驱动器输出轴或负载处设置独立的角度传感器的方案，则增加了机械结构与电气电路的复杂性，同样不利于结构的简化与紧凑化以及系统可靠性的提高。综上，采用驱动系统、检测系统、制动系统分离设计的传统机器人关节驱动器存在机械结构、装配方式以及电气电路复杂的问题，导致系统集成度与可靠性较低。
技术实现思路
本专利技术提供了检测制动一体化机器人关节驱动器，能够集成和简化机器人关节驱动器的机械结构、装配方式和电气连接，提高系统的集成度和可靠性。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：检测制动一体化机器人关节驱动器，包括：减速组件(1)、驱动组件(2)、制动组件(3)和角度检测组件(4)，并依次连接。减速组件(1)的减速器输入轴(111)贯穿驱动组件(2)、制动组件（3）和角度检测组件（4），减速器输入轴（111）和驱动组件(2)的电机（22）固定连接，减速器输入轴（111）是空心结构，馈轴（44）贯穿减速器输入轴（111），一端固定连接减速器（11）的输出轴，一端固定连接角度传感器（42）。进一步的,电机（22）包括电机定子（221）和电机转子（222），减速器输入轴（111）穿过电机转子（222），并且和电机转子（222）同轴固定。进一步的,制动组件（3）包括：制动器安装座（31）、摩擦环（34）、摩擦块（35），减速器输入轴（111）和摩擦块（35）紧固连接，并穿过摩擦环（34）围成的中间区域，制动组件（3）释放时，摩擦环（34）紧贴制动器安装座（31）内侧，放松对摩擦块（35）的限制；制动组件（3）制动时，摩擦环（34）远离制动器安装座（31）内侧，抱紧摩擦块（35）。进一步的，摩擦环（34）和摩擦块（35）之间为环形锥面接触,增大摩擦面积，提高制动效率。进一步的，减速器输入轴（111）末端截面为正多边形，摩擦块（35）呈回转形，摩擦块（35）中间开有相对中心轴线中心对称的正多边形通孔，所述正多边形通孔与减速器输入轴（111）末端截面配合,实现周向固定。进一步的,制动器安装座（31）内部沿周向均匀分布若干个与制动器安装座（31）中心轴线平行的平台，所述平台和摩擦环（34）一一对应，相互配合。进一步的，所述平台内侧沿垂直方向设置偶数个沉孔，所述沉孔内交替安装电磁线圈（32）和压簧（33），摩擦环（34）中包括铁磁性元件。进一步的，摩擦环（34）包括摩擦环导向面（341）、铁磁性板（342）和非铁磁性主体（343），铁磁性板（342）嵌入非铁磁性主体（343），非铁磁性主体（343）两侧设置摩擦环导向面（341），摩擦环导向面（341）和位于同一周向位置的制动器安装座导向面（312）配合,使得摩擦环（34）可相对于制动器安装座（31）做径向移动。当电磁线圈（32）通电时，摩擦环（34）上的铁磁性板（342）在电磁吸附力的作用下克服压簧（33）的弹性力，沿制动器安装座（31）的径向向外围移动，直至与制动器安装座（31）内部的平台紧密贴合，此时摩擦环（34）放开了对摩擦块（35）的夹紧，从而解除了对减速器输入轴（111）的制动。当电磁线圈（32）断电时，摩擦环（34）在压簧（33）的弹性力作用下沿制动器安装座（31）的径向向中心移动，直至与摩擦块（35）紧密贴合，从而实现了对减速器输入轴（111）的制动。进一步的,馈轴(44)和减速器输入轴(111)通过馈轴弹性连接件（47）固定连接,馈轴弹性连接件（47）能够补偿转动过程中馈轴（44）中心轴线与减速器（11）的输出轴外端面的垂直度误差。进一步的，角度传感器安装架（48）采用弹性材质，弹性材质能在一定程度上补偿转动过程中馈轴（44）的中心轴线与安装架固定座（412）外端面之间的垂直度误差。本专利技术的有益效果是：本专利技术包括减速组件、驱动组件、制动组件和角度检测组件，减速组件中的减速器输入轴贯穿并集成安装驱动组件、制动组件和角度检测组件，使得驱动的机械结构紧凑简洁；紧凑的机械结构同时使得驱动器的电气设计和排布相对简单，与减速器出入轴同轴安装的方式使得角度传感器检测更加精确，同时摩擦块制动力施加地更加直接、均匀，得到制动稳定性更好，整体提高了驱动器的可靠性；弹性元件在驱动器的使用巧妙的补偿了驱动器在使用和装配中不可避免的误差，进一步的完善驱动器的可靠性；综上，本专利技术能够集成驱动器的机械结构、装配方式，并且简化了电气设计，提高集成度与可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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它的附图。图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的分解示意图；图3是制动组件的结构示意图；图4是摩擦环的结构示意图；图5是角度检测组件的结构示意图；图6是驱动组件的半剖结构示意图。其中，1-减速组件、2-驱动组件、3-制动组件、4-角度检测组件、11-减速器、12-摩擦块挡圈、111-减速器输入轴、21-电机外罩、22-电机、23-电机固定卡环、221-电机定子、222-电机转子、31-制动器安装座、32-电磁线圈、33-压簧、34-摩擦环、35-摩擦块、311-制动器安装座环形凸台、312-制动器安装座导向面、313-第一摩擦环轴向限位面、341-摩擦环导向面、342-铁磁性板、343-非铁磁性主体、41-角度传感器安装座、42-角度传感器、43-角度传感器安装套、44-馈轴、45-馈轴挡圈、46-滚针轴承、47-馈轴弹性连接件、48-角度传感器安装架、49-端盖、411-第二摩擦环轴向限位面、412-安装架固定座、l35-摩擦块两侧的轴向移动间隙。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术实施例提供了检测制动一体化机器人关节驱动器，如图1和图2所示，包括：减速组件1、驱动组件2、制动组件3以及角度检测组件4。减速组件1包括减速器11与摩擦块挡圈12。减速器输入轴111为空心结构，其末端截面为正多边形，且在末端端面沿周向均匀设置螺纹孔，摩擦块挡圈12和减速器输入轴111通过螺钉和螺纹孔配合连接。驱动组件2包括电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
检测制动一体化机器人关节驱动器，其特征在于，包括：减速组件(1)、驱动组件(2)、制动组件(3)和角度检测组件(4)，并依次连接;减速组件(1)的减速器输入轴(111)贯穿驱动组件(2)、制动组件（3）和角度检测组件（4），减速器输入轴（111）和驱动组件(2)的电机（22）固定连接，减速器输入轴（111）是空心结构，馈轴（44）贯穿减速器输入轴（111），一端固定连接减速器（11）的输出轴，一端固定连接角度传感器（42）。

【技术特征摘要】
1.检测制动一体化机器人关节驱动器，其特征在于，包括：减速组件(1)、驱动组件(2)、制动组件(3)和角度检测组件(4)，并依次连接;减速组件(1)的减速器输入轴(111)贯穿驱动组件(2)、制动组件（3）和角度检测组件（4），减速器输入轴（111）和驱动组件(2)的电机（22）固定连接，减速器输入轴（111）是空心结构，馈轴（44）贯穿减速器输入轴（111），一端固定连接减速器（11）的输出轴，一端固定连接角度传感器（42）。2.根据权利要求1所述的检测制动一体化机器人关节驱动器，其特征在于，电机（22）包括电机定子（221）和电机转子（222），减速器输入轴（111）穿过电机转子（222），并且和电机转子（222）同轴固定。3.根据权利要求1所述的检测制动一体化机器人关节驱动器，其特征在于，制动组件（3）包括：制动器安装座（31）、摩擦环（34）、摩擦块（35），减速器输入轴（111）和摩擦块（35）紧固连接，并穿过摩擦环（34）围成的中间区域，制动组件（3）释放时，摩擦环（34）紧贴制动器安装座（31）内侧，放松对摩擦块（35）的限制；制动组件（3）制动时，摩擦环（34）远离制动器安装座（31）内侧，抱紧摩擦块（35）。4.根据权利要求3所述的检测制动一体化机器人关节驱动器，其特征在于，摩擦环（34）和摩擦块（35）之间为环形锥面接触。5.根据权利要求3所述的检测制动一体化机器人关节...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾山，陈金宝，居鹤华，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32