一种高集成模块化协作机器人关节模组制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高集成模块化协作机器人关节模组，包括关节本体、谐波减速机、无框力矩电机、制动器、编码器和驱动器；关节本体的第一端内设有谐波减速机，谐波减速机设有输入轴和输出轴；无框力矩电机设置在关节本体内，且套设在输入轴外；无框力矩电机的转子与输入轴连接，无框力矩电机的定子与关节本体的内壁连接；制动器设置在关节本体内，用于制动输入轴；编码器与输入轴和输出轴连接；驱动器设置在关节本体上，并与无框力矩电机、制动器、编码器电连接。本实用新型专利技术具有高集成化的特点，将编码器集成到驱动器上，大大节约了内部空间，并采用定制轻型的谐波减速机，使关节模组整体体积较小；本发明专利技术的关节模组连接处结构简单、拆装方便。

【技术实现步骤摘要】
一种高集成模块化协作机器人关节模组
本技术涉及机器人
，特别是涉及一种高集成模块化协作机器人关节模组。
技术介绍
目前工业机器人推陈出新，不断寻求变革。而智能化、数字化也渐渐成为行业主流，造就了协作机器人开始崭露头角，备受市场青睐。为加快协作机器人开发进度，实现批量化生产，就有必要对协作机器人的部件进行模块化设计。关节模组是协作机器人的典型组成部件之一，主要由减速机、无框力矩电机、编码器和驱动器等组成。而现有的关节模组普遍存在：1)电机定子和关节本体因膨胀系数不同(材料不同)造成分开脱离；2)体积笨大，集成度低；3)易安装，连接处设计繁琐；4)可靠性差，长期运行会出现连接处螺纹松动和间隙；5)运行时发热严重或本体结构散热不好，造成关节模组外表面温度高；6)运行时稳定性差。
技术实现思路
基于此，本技术的目的在于克服现有技术中的缺点和不足，提供一种高集成模块化协作机器人关节模组。一种高集成模块化协作机器人关节模组，包括关节本体、谐波减速机、无框力矩电机、制动器、输入端编码器、输出端编码器、驱动器；所述谐波减速机设有输入轴和输出轴；所述输入轴套设在输出轴的外侧；所述输出轴贯穿所述谐波减速机，输出轴的第一端设有连接盘，输出轴的第二端延长到输入轴的第二端以外；所述关节本体的第一端面设有插槽，所述输入轴和输出轴插入到插槽内；所述无框力矩电机设置在关节本体内，且套设在输入轴外；所述无框力矩电机的转子与输入轴连接，无框力矩电机的定子与关节本体的内壁连接；所述制动器设置在关节本体内，用于制动输入轴；制动器套设在输入轴外，制动器的转子与输入轴连接；所述输入端编码器与所述制动器的转子连接；所述输出端编码器与所述输出轴连接，所述输出端编码器与输入端编码器形成闭环控制；所述驱动器设置在关节本体上，并与所述无框力矩电机、制动器、输入端编码器、输出端编码器电连接；所述谐波减速机、无框力矩电机、制动器、编码器、驱动器沿同一轴线方向依次设置在关节本体上；所述无框力矩电机、制动器依次设置在输入轴上。本技术所述的高集成模块化协作机器人关节模组，具有高集成化、体积小的特点，将编码器集成到驱动器上，大大节约了内部空间，并采用定制轻型的谐波减速机，使关节模组整体体积较小；在谐波减速机的输入和输出端再分别安装有高分辨率高精度编码器，来检测反馈其运行情况；再结合驱动器实现其稳定的闭环控制；制动器设置在输入编码器和输入轴之间，通过所述输入端编码器与所述制动器的转子连接，间接实现输入端编码器与输入轴的连接，使结构简化，进一步节省关节本体的内部空间；本技术的关节模组连接处结构简单、拆装方便。进一步地，所述关节本体内设有对应无框力矩电机的安装孔，安装孔的端面上绕其周向均布地设有若干导热沉槽。进一步地，所述导热沉槽内填充有导热材料。采用上述进一步方案的有益效果是，关节本体上设计有导热沉槽，里边放有导热材料用来加快传导产生的热量，达到散热快、关节表面温升低的效果，同时导热沉槽的设计还可以在一定程度上降低本体的重量。进一步地，所述安装孔的内壁上对应无框力矩电机的定子的位置设有若干胶槽，安装孔与无框力矩电机的定子胶粘连接；各胶槽沿安装孔的轴线方向均布设置，且所述导热沉槽的深度范围覆盖各胶槽的位置。采用上述进一步方案的有益效果是，关节本体内部安装无框力矩电机定子的位置处设计有胶槽，可使定子和关节本体结合更牢固，防止因热膨胀导致二者粘接失效；关节模组的温升主要是电机和减速机在运行过程中产生的，为了快速把二者的热量传导出去，采用直接把电机和关节本体结构紧密贴合，并且在电机和减速机的安装端面设计有隔热层。另外关节本体上设计有多个导热沉槽，里边装有导热材料便于传递本体热量；因为电机定子是关节模组的主要发热源，关节本体上的导热沉槽深度要大于各胶槽的深度总和，有一定的位置要求。这样设计既可以使受热最严重的的胶槽位的热量以最快的速度通过导热沉槽里的导热材料传导出去，让胶槽里的温升保持在一定范围，使电机定子和关节本体不会因膨胀系数不同(材料不同)造成分开脱离；同时又可以快速平衡因受热不均造成的变形大小不同的影响，减小变形量；导热沉槽和胶槽的结构设计在一定程度上还形成了稳定的工字钢结构，相辅相成，使结构更稳定，受力更均匀。进一步地，所述输入端编码器的端面上设有安装槽；所述输出端编码器设置在所述安装槽内。采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置安装槽，可将输入端编码器和输出端编码器紧凑组合一起，节省关节本体内部空间。进一步地，还包括制动器安装座；所述制动器安装座固定在安装孔的端面上，并套设在所述输入轴外，制动器安装座与输入轴之间设有轴承；所述制动器安装在所述制动器安装座上；所述制动器的转子与输入轴的端面连接，制动器的转子的内圈与输出轴之间设有轴承；还包括驱动器安装座；所述驱动器设置在驱动器安装座上；所述制动器安装座上设有若干支柱，驱动器安装座与制动器安装座之间通过支柱连接。采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置支柱支撑连接驱动器安装座和制动器安装座，便于安装和拆卸，提高连接的稳定性和强度；通过采用高精密轴承支撑，来保证回转精度。进一步地，所述连接盘的端面以及所述驱动器的第二端面设有过线孔，所述驱动器的第二端面的过线孔上安装有轴承座，轴承座上设有轴承；所述驱动器的第二端面上设有固线板；所述固线板上设有轴承压脚，轴承压脚用于压紧驱动器上的轴承的外圈；所述固线板上设有用于固线的绑线孔。采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置轴承，线缆从内部穿过时，可以使滑动摩擦变为滚动摩擦，大大保护了线缆不被磨损，延长了使用寿命。进一步地，还包括关节封盖，所述关节封盖与关节本体的第二端密封连接；关节封盖与关节本体共同密封包围所述驱动器和制动器；关节封盖与关节本体的连接口为斜开口。采用上述进一步方案的有益效果是，通过将封盖与关节本体的连接口设置成斜开口，可在打开关节封盖后，便于观察关节本体内部的结构。进一步地，所述驱动器安装座上设有若干支柱，关节封盖通过螺栓与支柱连接。采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置支柱，可便于安装关节封盖，提高关节本体的整体强度。进一步地，关节本体上设有与其他关节本体连接的连接部；连接部沿其轴向和径向分别设有安装定位孔；连接部上交错地设有若干加强筋。采用上述进一步方案的有益效果是，采用整体模块化设计，连接部设计有轴向和径向定位以及连接孔位，既可实现协作机器人关节与关节之间的快速拼接，操作简单，又能防止连接处出现松动和间隙，提升整机的可靠性和使用寿命，节约了成本。为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本技术。附图说明图1为本技术的高集成模块化协作机器人关节模组的结构示意图；图2为本技术的高集成模块化协作机器人关节模组的零件爆炸示意图；图3为本技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高集成模块化协作机器人关节模组，其特征在于，包括/n关节本体；/n谐波减速机，所述谐波减速机设有输入轴和输出轴；所述输入轴套设在输出轴的外侧；所述输出轴贯穿所述谐波减速机，输出轴的第一端设有连接盘，输出轴的第二端延长到输入轴的第二端以外；所述关节本体的第一端面设有插槽，所述输入轴和输出轴插入到插槽内；/n无框力矩电机，所述无框力矩电机设置在关节本体内，且套设在输入轴外；所述无框力矩电机的转子与输入轴连接，无框力矩电机的定子与关节本体的内壁连接；/n制动器，所述制动器设置在关节本体内，用于制动输入轴；制动器套设在输入轴外，制动器的转子与输入轴连接；/n输入端编码器，所述输入端编码器与所述制动器的转子连接；/n输出端编码器，所述输出端编码器与所述输出轴连接，所述输出端编码器与输入端编码器形成闭环控制；和/n驱动器，所述驱动器设置在关节本体上，并与所述无框力矩电机、制动器、输入端编码器、输出端编码器电连接；/n所述谐波减速机、无框力矩电机、制动器、编码器、驱动器沿同一轴线方向依次设置在关节本体上；所述无框力矩电机、制动器依次设置在输入轴上。/n

【技术特征摘要】
1.一种高集成模块化协作机器人关节模组，其特征在于，包括
关节本体；
谐波减速机，所述谐波减速机设有输入轴和输出轴；所述输入轴套设在输出轴的外侧；所述输出轴贯穿所述谐波减速机，输出轴的第一端设有连接盘，输出轴的第二端延长到输入轴的第二端以外；所述关节本体的第一端面设有插槽，所述输入轴和输出轴插入到插槽内；
无框力矩电机，所述无框力矩电机设置在关节本体内，且套设在输入轴外；所述无框力矩电机的转子与输入轴连接，无框力矩电机的定子与关节本体的内壁连接；
制动器，所述制动器设置在关节本体内，用于制动输入轴；制动器套设在输入轴外，制动器的转子与输入轴连接；
输入端编码器，所述输入端编码器与所述制动器的转子连接；
输出端编码器，所述输出端编码器与所述输出轴连接，所述输出端编码器与输入端编码器形成闭环控制；和
驱动器，所述驱动器设置在关节本体上，并与所述无框力矩电机、制动器、输入端编码器、输出端编码器电连接；
所述谐波减速机、无框力矩电机、制动器、编码器、驱动器沿同一轴线方向依次设置在关节本体上；所述无框力矩电机、制动器依次设置在输入轴上。


2.根据权利要求1所述的高集成模块化协作机器人关节模组，其特征在于，所述关节本体内设有对应无框力矩电机的安装孔，安装孔的端面上绕其周向均布地设有若干导热沉槽。


3.根据权利要求2所述的高集成模块化协作机器人关节模组，其特征在于，所述导热沉槽内填充有导热材料。


4.根据权利要求3所述的高集成模块化协作机器人关节模组，其特征在于，所述安装孔的内壁上对应无框力矩电机的定子的位置设有若干胶槽，安装孔与无框力矩电机的定子胶粘连接；各胶槽沿安装孔的轴线方向均布设置，且所述导热沉槽的深度范围覆盖各胶槽的位置。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡国庆，杨医华，周文，何权富，萧汉标，黄毅，王星，丁伟，卢冬冬，王刻强，
申请(专利权)人：伯朗特机器人股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44