模块化旋转关节制造技术

本公开涉及协作机器人领域，提供了一种模块化旋转关节，包括关节壳体，关节壳体内设置有电机、第一转轴、第二转轴和谐波减速器。电机定子固定在关节壳体内，电机转子与电机定子耦合。第一转轴中空并同轴套设在第二转轴的外部；电机转子套设在第一转轴的外部并与第一转轴相对固定。谐波减速器设置在第一转轴的一端并与第二转轴连接。第一转轴与凸轮为一体化结构。第二转轴固定设置有端盖，端盖与柔轮固定连接。第二转轴与端盖为一体化结构。该模块化旋转关节实现了模块化和集成化，并提高了作业环境适应性。

Modular rotary joint

【技术实现步骤摘要】
模块化旋转关节
本公开涉及协作机器人领域，尤其涉及一种适用于协作机器人的模块化旋转关节。
技术介绍
协作机器人(又可称为协作型机械臂)作为工业机器人的一个细分领域，已有部分制造企业开始将协作机器人引入到生产线，完成精密装配、检测、产品包装、打磨等工作。目前，协作机器人的应用领域主要为小型工业(如3C)、服务业、特种行业。随着市场对协作机器人认可度的不断提高以及协作机器人应用工艺水平的提升，未来在3C、物流、食品加工等行业对协作机器人的需求也会有较快增长。与传统机器人相比，绝大多数协作机器人在设计上都要遵循轻量化安全设计准则，因此，要求协作机器人的关节具有集成化、高负载自重比、作业环境适应性强的特点。
技术实现思路
为了解决或者至少缓解上述技术问题中的至少一个，本公开提供了以下内容。根据本公开的一个方面，一种模块化旋转关节，包括：关节壳体，内部形成容纳空间；电机，包括电机定子和电机转子，所述电机定子固定在所述关节壳体内，所述电机转子与所述电机定子耦合；第一转轴和第二转轴，所述第一转轴中空并同轴套设在所述第二转轴的外部；所述电机转子套设在所述第一转轴的外部并与所述第一转轴相对固定；以及谐波减速器，包括刚轮、柔轮和凸轮；所述刚轮固定在所述关节壳体内并与所述第一转轴同轴，所述凸轮与所述第一转轴同轴且相对固定设置；所述柔轮与所述第二转轴同轴且相对固定设置；其中，所述电机、所述第一转轴、所述第二转轴及所述谐波减速器均设置在所述容纳空间内。根据本公开的至少一个实施方式，所述第一转轴与所述凸轮为一体化结构。根据本公开的至少一个实施方式，所述第二转轴固定设置有端盖，所述端盖与所述柔轮固定连接。根据本公开的至少一个实施方式，所述第二转轴与所述端盖为一体化结构。根据本公开的至少一个实施方式，所述关节壳体包括第一端部，所述第一端部设有第一圆形开口，所述第一圆形开口与所述第一转轴同轴，所述第一圆形开口用于形成密封连接端；所述谐波减速器设置在所述第一端部；所述端盖设置在所述柔轮的外侧，用于输出所述第二转轴的转动。根据本公开的至少一个实施方式，所述关节壳体包括第二端部和第三端部，所述第二端部与所述第一端部相对且为封闭结构；所述第三端部设有第二圆形开口，所述第二圆形开口的轴线垂直于所述第一转轴的轴线，所述第二圆形开口用于形成密封连接端。根据本公开的至少一个实施方式，所述关节壳体内位于所述第二端部的位置设有电机驱动器，所述第二端部的外侧面设有散热结构。根据本公开的至少一个实施方式，所述关节壳体内设有温控单元，所述温控单元包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一加热件和第二加热件；所述第一温度传感器和所述第一加热件设置在与所述电机对应的位置处，用于检测并保持所述电机附近的温度；所述第二温度传感器和所述第二加热件设置在与所述电机驱动器对应的位置处，用于检测并保持所述电机驱动器附近的温度。根据本公开的至少一个实施方式，所述关节壳体内设有制动部件，所述制动部件包括制动动盘和制动静盘；所述制动动盘同轴固定在所述第一转轴上，所述制动静盘相对固定在所述关节壳体内并能与所述制动动盘接触和分离。根据本公开的至少一个实施方式，所述关节壳体内设有第一编码器和第二编码器；所述第一编码器与所述第一转轴耦合以检测所述电机的转动量；所述第二编码器与所述第二转轴耦合以检测所述第二转轴输出的转动量。根据本公开的至少一个实施方式，所述第一编码器为增量式编码器；所述第二编码器为绝对值编码器。根据本公开的又一方面，一种协作机器人，包括以上任一项所述的模块化旋转关节。本公开的模块化旋转关节采用电机、第一转轴、第二转轴和谐波减速器之间的紧凑化结构设置，两个转轴同轴套设，且电机定子、电机转子也同轴套设在第一转轴外部，第一转轴和第二转轴之间通过谐波减速器连接传动，减少了整个传动结构在转轴的轴向方向占用的空间，增加了单位空间的功率密度，满足了模块化和集成化的设计要求。附图说明附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。图1是根据本公开的示例性模块化旋转关节的纵向剖面结构示意图。图2是根据本公开的示例性模块化旋转关节的纵向剖面立体结构示意图。图3是本公开的模块化旋转关节中第一转轴的纵向剖面结构示意图。图4是本公开的模块化旋转关节中关节壳体的立体结构示意图。图5是两个本公开的模块化旋转关节之间的连接结构示意图。图6是采用本公开的模块化旋转关节的协作机器人的立体结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。绝大多数协作机器人在设计上都要遵循轻量化安全设计准则，因此对关节集成度提出了非常高的要求，所需核心零部件也与传统工业机器人有很大区别，正是这些核心零部件决定了一台协作机器人的结构及性能，当前很多协作机器人的关节还没有实现模块化和集成化，作业环境适应性也不能满足实际需求。为了解决上述存在的至少一个技术问题，参见图1所示的模块化旋转关节的纵向剖面结构示意图，以及图2所示的模块化旋转关节的纵向剖面立体结构示意图，根据本公开的一种实施方式，提供了一种模块化旋转关节，用于协作机器人中，将协作机器人中的机械臂能够相对转动的连接从而形成具有多个自由度的操作臂。该模块化旋转关节包括一关节壳体1，关节壳体1用来形成整个模块化旋转关节的外壳，关节壳体1的内部形成用来容纳和安装其他部件的容纳空间，本文中所说的内侧均是指从关节壳体1的外部指向关节壳体1的内部而言；所说的外侧均是指从关节壳体1的内部指向关节壳体1的外部而言。该关节壳体1的结构使容纳空间与外部空间密封隔离，避免容纳空间内的部件受到外部粉尘等污染物的影响，保持在洁净空间内工作。关节壳体1的内部设置有电机5、第一转轴2、第二转轴3和谐波减速器。电机5包括电机定子和电机转子，电机定子固定在关节壳体1内，电机转子与电机定子之间形成电磁耦合。电机定子为环状的线圈结构，可以通过螺钉等固定件固定安装在关节壳体1内。电机转子也为环状的线圈结构，同轴嵌套在电机定子内，两者之间具有一定的环状间隙。第一转轴2为空心轴结构，第一转轴2的内径大于第二转轴3的外径，第二转轴3同轴嵌套在第一转轴2中，在第二转轴3的外壁和第一转轴2的内壁之间设有轴承201，使得第二转轴3与第一转轴2之间能相对转动。优选的，分别在第一转轴2和第二转轴3之间的间隙中对应第一转轴2两端的位置设置两个滚动轴承201。在第一转轴2与关节外壳1内支撑第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化旋转关节，其特征在于，包括：/n关节壳体，内部形成容纳空间；/n电机，包括电机定子和电机转子，所述电机定子固定在所述关节壳体内，所述电机转子与所述电机定子耦合；/n第一转轴和第二转轴，所述第一转轴中空并同轴套设在所述第二转轴的外部；所述电机转子套设在所述第一转轴的外部并与所述第一转轴相对固定；以及/n谐波减速器，包括刚轮、柔轮和凸轮；所述刚轮固定在所述关节壳体内并与所述第一转轴同轴，所述凸轮与所述第一转轴同轴且相对固定设置；所述柔轮与所述第二转轴同轴且相对固定设置；/n其中，所述电机、所述第一转轴、所述第二转轴及所述谐波减速器均设置在所述容纳空间内。/n

【技术特征摘要】
1.一种模块化旋转关节，其特征在于，包括：
关节壳体，内部形成容纳空间；
电机，包括电机定子和电机转子，所述电机定子固定在所述关节壳体内，所述电机转子与所述电机定子耦合；
第一转轴和第二转轴，所述第一转轴中空并同轴套设在所述第二转轴的外部；所述电机转子套设在所述第一转轴的外部并与所述第一转轴相对固定；以及
谐波减速器，包括刚轮、柔轮和凸轮；所述刚轮固定在所述关节壳体内并与所述第一转轴同轴，所述凸轮与所述第一转轴同轴且相对固定设置；所述柔轮与所述第二转轴同轴且相对固定设置；
其中，所述电机、所述第一转轴、所述第二转轴及所述谐波减速器均设置在所述容纳空间内。


2.如权利要求1所述的模块化旋转关节，其特征在于，所述第一转轴与所述凸轮为一体化结构。


3.如权利要求2所述的模块化旋转关节，其特征在于，所述第二转轴固定设置有端盖，所述端盖与所述柔轮固定连接。


4.如权利要求3所述的模块化旋转关节，其特征在于，所述第二转轴与所述端盖为一体化结构。


5.如权利要求3所述的模块化旋转关节，其特征在于，所述关节壳体包括第一端部，所述第一端部设有第一圆形开口，所述第一圆形开口与所述第一转轴同轴，所述第一圆形开口用于形成密封连接端；所述谐波减速器设置在所述第一端部；所述端盖设置在所述柔轮的外侧，用于输出所述第二转轴的转动。


6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉宇，王一凡，唐健中，孙成志，
申请(专利权)人：航天科工智能机器人有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11