一种机器人关节模组的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种机器人关节模组。

背景技术：

随着工业自动化技术的快速发展，机器人作为一种重要的工业自动化设备，越来越得到重视，并且应用越来越广泛。在机器人有关技术中，对机器人关节等运动部件的控制最为重要和关键。

现有技术中的机器人关节模组中，其结构复杂，对应的读头及驱动器电路分布在不同电路板上，导致走线混乱，难以安装，同时，整个关节需要多零件进行组装，所得到的关节体积大、重量重，且因零件过多不易维护，整个对于机器人的使用受到了极大的限制。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种结构简单紧凑的机器人关节模组。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种机器人关节模组，包括依次设置的模组端盖、电路板、编码器码盘、电机、刹车器、减速机及减速机输出轴，其中，所述编码器码盘包括用于测量减速机输出轴转角的编码器第一码盘，以及用于测量电机转角的编码器第二码盘，所述电路板上设置有电机驱动器电路、电机输入端读头电路以及减速机输出端读头电路，电机输入端读头电路、减速机输出端读头电路分别对应编码器第二码盘、编码器第一码盘位置设置。

本发明的更进一步优选方案是：所述编码器第一码盘、编码器第二码盘同心设置，编码器第一码盘设置于编码器第二码盘的中空圈内，编码器第一码盘与所述减速机输出轴固定连接。

本发明的更进一步优选方案是：所述电机包括电机输入轴、轴承、电机转子、电机定子以及电机外壳，所述电机输入轴一端通过轴承与电机外壳装配，电机转子设置于电机输入轴上，电机定子设置于电机转子外侧，所述所述编码器第二码盘固定于电机输入轴的外端。

本发明的更进一步优选方案是：所述电机输入轴包括基座及中空轴，所述基座与中空轴通过第一轴肩连接，基座内部设置有用于容纳编码器第一码盘的空腔，所述电机外壳的内侧设置有限位凸台，所述轴承包括轴承外圈及轴承内圈，所述轴承内圈与所述第一轴肩连接，轴承外圈支撑于限位凸台上。

本发明的更进一步优选方案是：所述中空轴上设置有用于支撑电机转子的第二轴肩。

本发明的更进一步优选方案是：所述机器人关节模组还包括轴套，所述轴套包括内筒、外筒、以及连接内筒、外筒的过渡轴肩，所述内筒安装于减速机上，电机输入轴与外筒内侧固定，电机输入轴的最外端抵于所述过渡轴肩上。

本发明的更进一步优选方案是：所述电机定子对应设置有与限位凸台配合的环形槽，电机定子及轴承分别设置在限位凸台的两侧。

本发明的更进一步优选方案是：所述减速机输出轴与编码器第一码盘连接一端设置有螺纹，编码器第一码盘设置有带螺纹的固定座，固定座与减速机输出轴螺纹连接。

本发明的更进一步优选方案是：所述模组端盖上开设置有散热孔。

本发明所提供的机器人关节模组中，通过将电机输入端读头电路、减速机输出端读头电机及电机驱动器电路统一设置于电路板上，防止关节模组出现走线混乱，有利于整合关节模组结构，保证其结构简单且紧凑，亦方便后续维护。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明机器人关节模组分解结构示意图；

图2是本发明机器人关节模组无模组端盖及电路板的剖视图；

图3是本发明电机输入轴结构示意图；

图4是本发明轴套结构示意图；

图5是本发明机电机外壳结构示意图。

图中：模组端盖1，散热孔11，接线孔12；电路板2；编码器第一码盘3，固定座31；编码器第二码盘4；电机外壳51，限位凸台511；电机输入轴52，基座521，第一轴肩522，空腔523，中空轴524，第二轴肩525；轴承53；电机定子54，环形槽541；电机转子55；刹车器6；轴套7，外筒71，内筒72，过渡轴肩73；减速机8；减速机输出轴9。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

如图1-5所示，本发明提供一种机器人关节模组，包括依次设置模组端盖1、电路板2、编码器码盘、电机、刹车器6、减速机8及减速机输出轴9，其中，所述编码器码盘包括用于测量减速机输出轴9转角的编码器第一码盘3，以及用于测量电机转角的编码器第二码盘4，所述电路板2上设置有电机驱动器电路、电机输入端读头电路以及减速机输出端读头电路，电机输入端读头电路、减速机输出端读头电路分别对应编码器第二码盘4、编码器第一码盘3位置设置。设置编码器第一码盘3测量减速机输出轴9转角，编码器第二码盘4测量电机转角，通过将电机输入端读头电路、减速机输出端读头电机及电机驱动器电路统一设置于一块电路板2上，可防止关节模组出现走线混乱情形，有利于整合关节模组结构，保证其结构简单且紧凑，亦方便后续维护，同时也降低了生产成本。

具体的，编码器第二码盘4用于测量电机的转角，编码器第一码盘3用于测量减速机输出轴9的转角，编码器第一码盘3、编码器第二码盘4同心设置，编码器第二码盘4内径大于编码器第一码盘3的外径，编码器第一码盘3嵌套设置于编码器第二码盘4的中空圈内，编码器第一码盘3与所述减速机输出轴9固定。同心设置的编码器第一码盘3与编码器第二码盘4，有利于电路板2上的读头读取，提高对应转角的测量精度。本发明的编码器可采用磁编码器，亦可采用光电编码器，优选采用磁编码器，对应热稳定性更好，且能保证精度。

所述电机包括电机输入轴52、轴承53、电机转子55、电机定子54以及电机外壳51，电机外壳51的内部形成一个中空腔，电机输入轴52、电机定子54及电机转子55均设置于电机外壳51的中空腔中，其中电机输入轴52一端通过轴承53与电机外壳51装配，电机转子55设置于电机输入轴52上，电机定子54设置于电机转子55外侧。编码器第二码盘4固定于电机输入轴52的外端，电路板2嵌于模组端盖1内，模组端盖1与电机外壳51的一端固定，可通过螺丝锁紧，模组端盖1上开设有接线孔12以及用于电路板2散热的散热孔11，电机外壳51的另一端与减速机8连接。

结合图1-3及图5，本发明的电机输入轴52，包括基座521及中空轴524，所述基座521与中空轴524之间通过第一轴肩522连接，电机外壳51的内侧设置有限位凸台511，轴承53包括轴承外圈及轴承内圈，其中，轴承外圈支撑于电机外壳51的限位凸台511上，轴承内圈与第一轴肩522靠近基座一端相连接。所述中空轴524设置有用于支撑电机转子55的第二轴肩525，电机定子54的外端设置有环形槽541与电机外壳51的限位凸台511配合，电机定子54的内端支撑于中空轴的第一轴肩525靠近中空轴一端上。基座521的内端设置有用于容纳编码器第一码盘3的空腔523，空腔523也可用来容纳编码器码盘的安装座，减速机输出轴9穿过电机输入轴52，与编码器第一码盘3固定连接。

进一步结合图4，所述减速机8一端与所述电机外壳51连接，另一端与所述减速机输出轴9固定，所述机器人关节模组还包括轴套7，所述轴套7包括内筒72、外筒71及过渡轴肩73，所述内筒72固定安装于所述减速机8上，形成减速机8的输入部，电机输入轴52的中空轴524远离基座521一端外侧与外筒71内侧固定，中空轴524最外端抵于过渡轴肩73上，过渡轴肩73的内径与所述中空轴524内径相同。

在本发明中，减速机输出轴9与编码器第一码盘3连接一端设置有螺纹，编码器第一码盘3设置有带螺纹的固定座31，固定座31与减速机输出轴9螺纹连接，减速机输出轴9及固定座31连接所形成高度应保持编码器第一码盘3与编码器第二码盘4在同一平面。在其他实施例中，编码器第一码盘3与减速机输出轴9可通过螺钉等方式进行固定。本发明的减速机输出轴9直接与编码器第一码盘3连接，中间无其他固定结构，可直接测量减速机输入轴9的转角，无需多余零件，结构简单。更进一步的，本发明的机器人关节模组包括有刹车器6，所述刹车器6设置于电机外壳51的内腔中。更进一步的，本实施例中刹车器6为牙嵌式离合器，用于所述关节模组的刹车，通过控制刹车器6的通电情况实现对电机转子55的刹车，其中，通电打开时，电机转子55自由转动；刹车器6未通电时，电机转子被55刹车器压紧，无法转动，实现刹车。与采用顶针刹车器容易出现不稳定、顶针寿命短，以及采用摩擦刹车器会因为润滑油渗入失效情形相比，本实施例采用牙嵌式离合器具有更稳定且寿命更长特性，更方便维护。

本发明的关节模组利用一个轴承53将电机组件与减速机8装配，同时将电机驱动器电路、电机输入端读头电路以及减速机输出端读头电路集成至一块电路板2上，将编码器第一码盘3与编码器第二码盘4同心设置，大大降低了零件的使用及组装成本，节省了人力和时间。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应认为是本说明书记载的范围。

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