CN108214544A - 一种集成式机器人关节装置 - Google Patents

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Abstract

一种集成式机器人关节装置，电机输出轴同时作为RV减速器的输入轴；所述的单圈绝对值编码器的转子通过传感器转接板固连到RV减速器的输入端盘上，其定子通过传感器固定板固连到RV减速器壳体上；增量编码器转子与电机的输出轴固定，其定子固定到T型壳体上；无框直驱力矩电机的转子与电机输出轴固连，其定子与T型壳体固连；断电式制动器转子与电机输出轴相连，其定子与电机端盖固连；直流驱动器通过驱动器支架连接到T型壳体上；其中，直流驱动器、断电式制动器位于无框直驱力矩电机的一侧，该侧通过后密封端盖密封；RV减速器、增量编码器，单圈绝对值编码器位于无框直驱力矩电机的另一侧；输出法兰密封安装在RV减速器的输出端盘上。

Description

一种集成式机器人关节装置
技术领域
本发明涉及一种用于机器人关节的结构装置，主要用于解决目前机器人关节连接复杂、尺寸空间大、成本高等问题。
背景技术
目前机器人关节大多采用串联独立式结构方案，即电机、减速器及驱动器独立设计选型，其后通过转接装置固连成整机装置，该套装置存在结构连接复杂、尺寸空间大、子部件匹配性不高，工时与质量等综合成本相对较高等问题。在此背景下，集成一体化设计成为必然趋势，目前机器人集成化关节大多在谐波减速器的基础上开展设计，该装置存在谐波减速器的承载能力低、结构刚度低、使用寿命短等固有问题，难以满足10KG以上机器人的需求。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种集成式机器人关节装置。
本发明的技术解决方案是：一种集成式机器人关节装置，包括RV减速器、无框直驱力矩电机、直流驱动器、断电式制动器和增量编码器，单圈绝对值编码器，T型外壳；
电机输出轴同时作为RV减速器的输入轴；所述的单圈绝对值编码器的转子通过传感器转接板固连到RV减速器的输入端盘上，其定子通过传感器固定板固连到RV减速器壳体上；增量编码器转子与电机的输出轴固定，其定子固定到T型壳体上；无框直驱力矩电机的转子与电机输出轴固连，其定子与T型壳体固连；断电式制动器转子与电机输出轴相连，其定子与电机端盖固连；直流驱动器通过驱动器支架连接到T型壳体上；其中，直流驱动器、断电式制动器位于无框直驱力矩电机的一侧，该侧通过后密封端盖密封；RV减速器、增量编码器，单圈绝对值编码器位于无框直驱力矩电机的另一侧；输出法兰密封安装在RV减速器的输出端盘上。
进一步的，通过密封结构将油脂封在减速器侧，使油脂无法进入到电机侧。
进一步的，在RV减速器的壳体与输入端盘、输出端盘之间采用骨架油封密封；输出端盘轴承座孔采用密封端盖进行密封；输出端盘与输入端盘的中间通孔采用管状油封进行密封；电机的输出轴通过两个骨架油封进行密封。
进一步的，一个关节装置的T型壳体的竖直端与另一个关节装置的输出法兰通过螺钉径向连接；或者二者之间通过关节臂连接。
进一步的，增量编码器，单圈绝对值编码器的输出线分别通过设置在T型壳体内部的通道连接到低压直流驱动器上，低压直流驱动器的输出线通过设置在电机输出轴以及RV减速器的中心孔从输出法兰输出，该输出线通过与其相连的关节装置的T型壳体内部的通道连接在该关节装置的低压直流驱动器上。
进一步的，低压直流驱动器的输出线与输出法兰之间安装电缆防水接头。
进一步的，无框直驱力矩电机的转子与电机的输出轴采用胶粘固连，其定子与T型壳体采用胶粘固连。
进一步的，断电式制动器转子通过平键、挡圈与电机的输出轴相连。
进一步的，后密封端盖与T型壳体采用止口配合定位，通过螺钉与驱动器支架固连。
本发明与现有技术相比有益效果为：
本发明公开一种集成式机器人关节装置，该装置高度集成了RV减速器、无框直驱力矩电机、紧凑式低压直流驱动器、断电式制动器(由内部电子部件控制)和双反馈装置(分别为电机换相用的增量编码器与RV减速器输出端用的单圈绝对值编码器)等。该装置采用高性能无框电机与高承载专用RV减速器密封式融合设计，发挥其最优效率、保障高质量稳定运行；T型外壳结构方便与底座、手臂等安装连接，使得机器臂开发变得更为安全、高效、便捷。
该装置实现了密封性结构设计、最大程度上减小装置的尺寸空间，提升装置的***集成度，满足高承载、高刚度、高动态机器人的特性需求。
附图说明
图1为本发明整机结构图；
图2为图1局部关于双反馈部分示意图；
图3a、3b、3c为本发明油脂密封示意图；
图4为本发明两个关节装置机械接口及内部走线图。
具体实施方式
下面结合附图及实例对本发明作详细说明。
如图1、2所示，一种集成式机器人关节装置，包括RV减速器1、无框直驱力矩电机2、直流驱动器3、断电式制动器6和增量编码器5，单圈绝对值编码器4，T型外壳7；
电机输出轴13同时作为RV减速器的输入轴；首先将电机增量编码器5定子通过传感器连接螺钉18固连到T型壳体7内侧端面上，将其转子安装到电机输出轴13上，其后将无框直驱力矩电机2的定子过盈安装到T型壳体7电机安装座内，将其转子安装到电机输出轴13上(具体可以采用胶粘固连在一起)，其后将电机输出轴13组合体通过两端支持轴承安装到T型壳体7上，其后将单圈绝对值编码器4定子通过螺钉连接固连到传感器固定板12上，将单圈绝对值编码器4转子通过螺钉连接固连传感器转接板11上，其后将传感器固定板12通过传感器转接板连接螺钉17固连到RV减速器输入端盘上，其后将RV减速器1通过减速器连接螺钉16固连安装到T型壳体7上，其后将电机端盖14通过电机端盖连接螺钉19连接到T型壳体上，将断电式制动器6的定子通过制动器连接螺钉20连接到电机端盖14上，将其转子通过键(具体的可以通过平键加挡圈的方式)连接固定到电机输出轴13上，其后将驱动器3通过驱动器支架15安装到电机端盖14上，其后将后密封端盖8与T型壳体7采用止口配合定位，通过连接螺钉22与驱动器支架15固连，其后将电缆防水接头10安装到输出法兰9内，将输出法兰9穿出线束后固定安装到RV减速器的输出端盘上。
通过密封结构将油脂封在减速器侧，使油脂无法进入到电机侧。具体的，如图3a、3b、3c所示，通过RV减速器侧骨架油封23与电机侧骨架油封24将电机输出轴13与RV减速器隔离密封；通过孔用弹性挡圈25轴向固定电机侧骨架油封24.避免油封脱落；输出端盘1E轴承座孔采用密封端盖1D进行密封；输出端盘1E与输入端盘1F的中间通孔采用管状油封1G进行密封；通过RV减速器输入侧骨架油封1B与减速器输出侧骨架油封1C将RV减速器的壳体1A与输入端盘1F、输出端盘1E密封；在传感器的转接板11与输入端盘1F之间添加O型圈1H进行静态密封。
使用时，一个关节装置的T型壳体7的竖直端与另一个关节装置的输出法兰9通过螺钉径向连接；或者二者之间通过关节臂连接。具体走线可以采用如下方式：
增量编码器5，单圈绝对值编码器4的输出线分别通过设置在T型壳体内部的通道连接到低压直流驱动器3上，低压直流驱动器3的输出线通过设置在电机输出轴以及RV减速器的中心孔从输出法兰输出，该输出线通过与其相连的关节装置的T型壳体内部的通道连接在该关节装置的低压直流驱动器3上。图4中，机械接口采用N个内六角螺钉径向固定连接2个关节装置，接口连接简单可靠；采用内部走线方式，美观、便捷、可靠。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (9)

1.一种集成式机器人关节装置，其特征在于：包括RV减速器(1)、无框直驱力矩电机(2)、直流驱动器(3)、断电式制动器(6)和增量编码器(5)，单圈绝对值编码器(4)，T型外壳(7)；
电机输出轴(13)同时作为RV减速器的输入轴；所述的单圈绝对值编码器(4)的转子通过传感器转接板(11)固连到RV减速器的输入端盘上，其定子通过传感器固定板(12)固连到RV减速器壳体上；增量编码器(5)转子与电机的输出轴固定，其定子固定到T型壳体(7)上；无框直驱力矩电机(2)的转子与电机输出轴(13)固连，其定子与T型壳体(7)固连；断电式制动器(6)转子与电机输出轴(13)相连，其定子与电机端盖(14)固连；直流驱动器3通过驱动器支架(15)连接到T型壳体(7)上；其中，直流驱动器(3)、断电式制动器(6)位于无框直驱力矩电机(2)的一侧，该侧通过后密封端盖(8)密封；RV减速器(1)、增量编码器(5)，单圈绝对值编码器(4)位于无框直驱力矩电机(2)的另一侧；输出法兰(9)密封安装在RV减速器(1)的输出端盘上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：通过密封结构将油脂封在减速器侧，使油脂无法进入到电机侧。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：在RV减速器的壳体(1A)与输入端盘(1F)、输出端盘(1E)之间采用骨架油封密封；输出端盘(1E)轴承座孔采用密封端盖(1D)进行密封；输出端盘(1E)与输入端盘(1F)的中间通孔采用管状油封(1G)进行密封；电机的输出轴(13)通过两个骨架油封进行密封。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：一个关节装置的T型壳体(7)的竖直端与另一个关节装置的输出法兰(9)通过螺钉径向连接；或者二者之间通过关节臂连接。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：增量编码器(5)，单圈绝对值编码器(4)的输出线分别通过设置在T型壳体内部的通道连接到低压直流驱动器(3)上，低压直流驱动器(3)的输出线通过设置在电机输出轴以及RV减速器的中心孔从输出法兰输出，该输出线通过与其相连的关节装置的T型壳体内部的通道连接在该关节装置的低压直流驱动器(3)上。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：低压直流驱动器(3)的输出线与输出法兰之间安装电缆防水接头。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：无框直驱力矩电机(2)的转子与电机的输出轴(13)采用胶粘固连，其定子与T型壳体(7)采用胶粘固连。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：断电式制动器(6)转子通过平键、挡圈与电机的输出轴(13)相连。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：后密封端盖(8)与T型壳体(7)采用止口配合定位，通过螺钉与驱动器支架(15)固连。
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