一种结构紧凑的协作机器人模块化关节制造技术

本实用新型专利技术公开了一种结构紧凑的协作机器人模块化关节，该模块化关节由依次连接的：关节壳体；关节输出法兰；低速护线管，与关节输出法兰相连；谐波减速器，与关节输出法兰及关节壳体相连；电机组件，包含定子和转子；电机轴，与电机转子相连，一端与谐波减速器输入端相连；制动器组件，磁吸摩擦式，断电抱死，上电打开，连接于电机轴上，相比插销式制动器急停安全，不会打弯挡销；电机端编码器组件；关节端编码器组件。本实用新型专利技术电机端编码器码盘与关节端编码器码盘同心布置，电机端编码器读数头与关节端编码器读数头集成到一起，使得关节轴向空间紧凑，集成度高，接线空间大便于操作，同时本实用新型专利技术的模块化关节还具有高刚度、大负载自重比特点。

【技术实现步骤摘要】
一种结构紧凑的协作机器人模块化关节
本技术涉及机器人关节
，尤其是协作机器人模块化关节，具体涉及一种结构紧凑的协作机器人模块化关节。
技术介绍
在德国工业4.0的背景下，国家出台了“中国制造2025”计划，对高端智能装备提出要求，智能机器人行业迎来一轮新的发展契机；目前，世界制造业的生产模式正在面临着从批量生产向用户定制的转变，对柔性、智能、个性化制造有着强劲的需求；协作机器人作为机器人的重要分支，自诞生以来，便取得了高速发展，产业化进程不断加速，新晋厂商不断增加，应用领域不断拓展，商业模式不断创新。人机协作型机器人具有人机优势互补、环境感知能力强、工作范围大、操作灵巧、工作效率高等突出优点，必将成为未来柔性制造中不可替代的重要装备和自动化手段。除了制造业以外，先进的人机协作机器人技术还可广泛应用于家政服务、3C电子、汽车零部件等多个行业领域以及核能、载人航天、探月等特殊领域，具有广阔发展前景。用于协作机器人的模块化关节是核心部件，具有以下发展趋势：模块化、简化设计流程，缩短设计周期；具有高负载/自重比、高集成度、轻量化、高灵敏度、高精度、安全易于装配的特点。现有技术中存在关节集成度低、质量体积大、模块化程度差、设计周期长等问题。
技术实现思路
技术目的：本技术的目的在于克服现有技术中的劣势，设计一种结构紧凑的协作机器人模块化关节，该关节解决了关节集成度低、质量体积大、模块化程度差、设计周期长等问题。具体方案如下：为了实现以上目的，本技术提供了以下技术方案：一种结构紧凑的协作机器人模块化关节，它包括关节外壳、驱动机构、电机组件和输出机构；所述驱动机构、电机组件和输出机构依次设置在关节外壳内部，电机组件的输入端与驱动机构连接，电机组件的输出端与输出机构连接。进一步地，所述驱动机构包括电机端编码器码盘安装座、关节伺服驱动器、关节端编码器码盘、关节端编码器读数头、关节端编码器码盘安装座、驱动器支架、电机端编码器码盘、电机端编码器读数头、制动器组件；所述电机组件包括电机定子、内部电机转子和电机轴；所述输出机构包括谐波减速器、低速护线管和输出法兰；所述关节外壳包括关节壳体和关节后盖；所述驱动器支架、关节端编码器码盘安装座、电机端编码器码盘安装座、制动器组件、电机组件和谐波减速器依次固定在关节壳体上；驱动器支架与关节壳体固定连接，关节伺服驱动器固定在驱动器支架上，关节伺服驱动器还通过连接柱与关节壳体连接；电机端编码器读数头和关节端编码器读数头集成在驱动器支架上；电机端编码器读数头与电机端编码器码盘对应设置，电机端编码器读数头读取电机端编码器码盘的信息，电机端编码器码盘固定连接在电机端编码器码盘安装座上，电机端编码器码盘安装座固定在电机轴外部；关节端编码器读数头与关节端编码器码盘对应设置，关节端编码器读数头读取关节端编码器码盘的信息，关节端编码器码盘固定连接在关节端编码器码盘安装座上，关节端编码器码盘安装座固定在低速护线管外部；低速护线管设置在电机轴的内部；电机轴的一端设有平键，平键与制动器组件内圈摩擦片的轮毂连接，制动器组件的壳体与关节壳体固定连接；电机定子外侧与关节壳体固定连接；内部电机转子设置在电机定子的内部；电机轴的另一端与内部电机转子固定连接，电机轴另一端的尾部与谐波减速器的输入端固定连接；谐波减速器输出端与输出法兰的输入端固定连接；输出法兰的输出端与低速护线管尾部固定连接；关节后盖与关节壳体连接。进一步地，制动器组件的内圈设有密封圈安装座，密封圈安装座内设有密封圈一，密封圈一内圈与电机轴接触。再进一步地，低速护线管与输出法兰通过螺钉连接，关节端编码器码盘安装座与低速护线管通过螺纹连接。再进一步地，制动器组件为磁吸摩擦式，断电时制动器通过内置弹簧抱死摩擦片，通过制动器轮毂使得电机轴停转；通电时电磁铁吸开摩擦片压住弹簧，制动器组件解除制动。优选地，电机端编码器读数头与电机端编码器码盘之间设有垫片一。优选地，关节端编码器读数头与关节端编码器码盘之间设有垫片二。再进一步地，关节采用中心孔走线，线缆设置在低速护线管中部。优选地，关节壳体与谐波减速器之间设有防尘支架，防尘支架与关节壳体之间设有橡胶环。优选地，关节后盖与关节壳体之间压有密封圈二。优选地，关节壳体、低速护线管和电机轴均可采用铝合金材质，关节后盖采用工程塑料材质。进一步地，护线套通过护线套支架固定在驱动器支架的一端，关节采用中心孔走线，低速护线管将线缆与电机轴隔离开，有效保护线缆防止磨损；与现有技术相比，本技术的有益效果：1.本技术电机端编码器码盘与关节端编码器码盘通过电机端编码器码盘安装座与关节端编码器码盘安装座分别连接在电机轴与低速护线管上，成同心布置，节约了轴向空间，使得整个关节结构紧凑，集成度更高；2.本技术电机端编码器读数头与关节端编码器读数头均可以通过调整垫片来调整轴向距离，满足不同条件及制造误差带来的影响，增加设计柔性；3.本技术制动器组件为磁吸摩擦式，断电时制动器通过内置弹簧抱死摩擦片，通过制动器轮毂使得电机轴无法转动；通电时电磁铁吸开摩擦片压住弹簧，制动器组件接触制动，由于采用摩擦制动式原理，当机器人急停时，相比插销式制动器更加安全可靠。不存在插销打弯和上电关节晃动问题；4.本技术低速护线管与输出法兰通过螺钉连接，低速护线管与关节端编码器码盘安装座可以根据设计方案要求灵活配置，增加设计柔性和多样性；5.本技术采用轻量化超硬航空铝合金材料实现大负载轻自重，高集成度；6.本技术采用中心孔走线，解决传统工业机器人布线困难和走线缠绕问题；低速护线管与输出法兰相连，转速低，减少线缆磨损；7.本技术采用模块化设计，相同关节应用于机器人各关节，各组成部分均可具有互换性，易于维护。附图说明图1为本技术一种结构紧凑的协作机器人模块化关节的结构剖面图；图2为本技术一种结构紧凑的协作机器人模块化关节的输出法兰和低速护线管；图3为本技术一种结构紧凑的协作机器人模块化关节的谐波减速器；图4为本技术一种结构紧凑的协作机器人模块化关节的制动器组件；其中1-电机端编码器码盘安装座；2-关节伺服驱动器；3-关节端编码器码盘；4-关节端编码器读数头；5-关节端编码器码盘安装座；6-驱动器支架；7-密封圈安装座；8-密封圈；9-电机端编码器码盘；10-电机端编码器读数头；11-关节后盖；12-制动器组件；13-关节壳体；14-电机轴；15-电机组件；16-谐波减速器；17-防尘支架；18-橡胶环；19-低速护线管；20-输出法兰。具体实施方式结合附图对本技术做进一步详细描述。这些附图均为简化后的示意图，仅以示意的方式说明本技术的基本结构，但不应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构紧凑的协作机器人模块化关节，其特征在于：它包括，关节外壳、驱动机构、电机组件(15)和输出机构；所述驱动机构、电机组件(15)和输出机构依次设置在关节外壳内部，电机组件(15)的输入端与驱动机构连接，电机组件(15)的输出端与输出机构连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种结构紧凑的协作机器人模块化关节，其特征在于：它包括，关节外壳、驱动机构、电机组件(15)和输出机构；所述驱动机构、电机组件(15)和输出机构依次设置在关节外壳内部，电机组件(15)的输入端与驱动机构连接，电机组件(15)的输出端与输出机构连接。


2.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的协作机器人模块化关节，其特征在于：所述驱动机构包括电机端编码器码盘安装座(1)、关节伺服驱动器(2)、关节端编码器码盘(3)、关节端编码器读数头(4)、关节端编码器码盘安装座(5)、驱动器支架(6)、电机端编码器码盘(9)、电机端编码器读数头(10)、制动器组件(12)；
所述电机组件(15)包括电机定子、内部电机转子和电机轴(14)；
所述输出机构包括谐波减速器(16)、低速护线管(19)和输出法兰；
所述关节外壳包括关节壳体(13)和关节后盖(11)；
所述驱动器支架(6)、关节端编码器码盘安装座(5)、电机端编码器码盘安装座(1)、制动器组件(12)、电机组件(15)和谐波减速器(16)依次固定在关节壳体(13)上；
驱动器支架(6)与关节壳体(13)固定连接，关节伺服驱动器(2)固定在驱动器支架(6)上，关节伺服驱动器(2)还通过连接柱与关节壳体(13)连接；电机端编码器读数头(10)和关节端编码器读数头(4)集成在驱动器支架(6)上；
电机端编码器读数头(10)与电机端编码器码盘(9)对应设置，电机端编码器读数头(10)读取电机端编码器码盘(9)的信息，电机端编码器码盘(9)固定连接在电机端编码器码盘安装座(1)上，电机端编码器码盘安装座(1)固定在电机轴(14)外部；
关节端编码器读数头(4)与关节端编码器码盘(3)对应设置，关节端编码器读数头(4)读取关节端编码器码盘(3)的信息，关节端编码器码盘(3)固定连接在关节端编码器码盘安装座(5)上，关节端编码器码盘安装座(5)固定在低速护线管(19)外部；
低速护线管(19)设置在电机轴(14)的内部；
电机轴(14)的一端设有平键，平键与制动器组件(12)内圈摩擦片的轮毂连接，制动器组件(12)的壳体与关节壳体(13)固定连接；
电机定子外侧与关节壳体(13)固定连接；内部电机转子设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭廷山，孙敬颋，陈杰，
申请(专利权)人：敬科深圳机器人科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44