CN109531617A - 一种一体化机器人关节模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化机器人关节模块，转子与中空轴压装在一起，中空轴能独立旋转，中空轴连接输出法兰和输出端绝对值编码器。当减速机输入轴转动时，输出法兰也会以速比分之一的比例转动；从而带动中空轴转动。当中空轴转动时带动输出端绝对值编码器转动，这样输出端绝对值编码器就可以记录电机的旋转圈数，而电机端绝对值编码器记录减速机输入端数据。本设计结构简单，不用使用外置电池供电，成本较低。

Description

一种一体化机器人关节模块

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别地，涉及一种一体化机器人关节模块。

背景技术

常规工业一体化机器人关节模块部分设计通常由标准伺服电机及减速机组成，其中标准伺服电机由伺服电机+绝对值编码器组成；常规工业一体化机器人关节模块输出端位置因有减速机的存在，往往不能直接由伺服电机端绝对值编码器直接读出；需要有个能记录电机旋转圈数的装置来记录电机所转的圈数。目前有两种方式，一种是通过编码器上寄存器记录，但这种方法需要配置外部电池，用于在断电情况下一直给编码器供电，但电池没电时无法记录位置，同时电池也是耗材，增加了成本。另一种为机械式记录读圈；类似机械手表，通过齿轮组的方式记录圈数，机械式结构复杂；维护麻烦。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种结构简单，成本低的一体化机器人关节模块。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种一体化机器人关节模块，包括电机壳体，电机壳体上固定有定子，电机壳体内设有中空轴，所述中空轴内设有转子，电机壳体内设有减速机，所述减速机的输出端固定有输出法兰，减速机输入端设有电机端绝对值编码器支架，电机端绝对值编码器支架固定有电机端绝对值编码器，电机端绝对值编码器对应减速机输入端，中空轴一端与输出法兰连接，电机壳体上设有输出端绝对值编码器支架，输出端绝对值编码器支架内固定有输出端绝对值编码器，中空轴另一端与输出端绝对值编码器连接。

优选地，所述输出端绝对值编码器包括输出端绝对值编码器壳体、编码器传动驱动齿轮、输出端绝对值编码器芯片、编码器传动从动齿轮、永磁铁，输出端绝对值编码器芯片固定在输出端绝对值编码器壳体上，编码器传动从动齿轮与编码器传动驱动齿轮相啮合传动，永磁铁固定在编码器传动从动齿轮的旋转轴内。

优选地，所述中空轴两端通过深沟球轴承与输出端绝对值编码器壳体相连。

优选地，所述中空轴另一端与输出端绝对值编码器连接通过中空轴与编码器传动驱动齿轮紧配连接。

有益效果：

转子与中空轴压装在一起，中空轴能独立旋转，中空轴连接输出法兰和输出端绝对值编码器。当减速机输入轴转动时，输出法兰也会以速比分之一的比例转动；从而带动中空轴转动。当中空轴转动时带动输出端绝对值编码器转动，这样输出端绝对值编码器就可以记录电机的旋转圈数，而电机端绝对值编码器记录减速机输入端数据。本设计结构简单，不用使用外置电池供电，成本较低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明关节模块剖面图；

图2为本发明关节模块平面示意图；

图3为本发明电机端绝对值编码器示意图；

图4是本输出端绝对值编码器立体图；

图5是本发明输出端绝对值编码器平面图；

图6是本发明输出端绝对值编码器剖面图。

图中标号：1-电机壳体，2-定子，3-中空轴，4-转子，5-减速机，6-输出法兰，7-输出端绝对值编码器支架，8-输出端绝对值编码器，81-输出端绝对值编码器壳体，82-编码器传动驱动齿轮，83-输出端绝对值编码器芯片，84-编码器传动从动齿轮，85-永磁铁，9-深沟球轴承，10-电机端绝对值编码器支架，11-电机端绝对值编码器。

具体实施方式

参照图1、图2、图3，一种一体化机器人关节模块，包括电机壳体1，电机壳体1上固定有定子2，电机壳体1内设有中空轴3，所述中空轴3内设有转子4，电机壳体1内设有减速机5，所述减速机5的输出端固定有输出法兰6，减速机5输入端设有电机端绝对值编码器支架10，电机端绝对值编码器支架10固定有电机端绝对值编码器11，电机端绝对值编码器11对应减速机5输入端，中空轴3一端与输出法兰6连接，电机壳体1上设有输出端绝对值编码器支架7，输出端绝对值编码器支架7内固定有输出端绝对值编码器8，中空轴3另一端与输出端绝对值编码器8连接。

减速机5为减速机，传动速比大，性能优越，满足机器人的对高性能的条件。电机端绝对值编码器11为常规的绝对值编码器，能够准确读出减速机5输入端的数据，输出端绝对值编码器8为基于齿轮传动的一体式绝对值磁编码器。中空轴3连接输出法兰6和输出端绝对值编码器8，当减速机5输入轴转动时，输出法兰6也会以速比分之一的比例转动；从而带动中空轴3转动。当中空轴3转动时带动输出端绝对值编码器8转动，这样输出端绝对值编码器8就可以记录电机的旋转圈数，而电机端绝对值编码器11记录减速机5输入端数据。本设计结构简单，不用使用外置电池供电，成本较低。

如图4、图5、图6所示，所述输出端绝对值编码器8包括输出端绝对值编码器壳体81、编码器传动驱动齿轮82、输出端绝对值编码器芯片83、编码器传动从动齿轮84、永磁铁85，输出端绝对值编码器芯片83固定在输出端绝对值编码器壳体81上，编码器传动从动齿轮84与编码器传动驱动齿轮82相啮合传动，永磁铁85固定在编码器传动从动齿轮84的旋转轴内。输出端绝对值编码器8采用齿轮传动方式，使减速机5可以无霍尔起动；节约贴装霍尔元器件的成本，及减少相应的故障率；无电池供电，结构简单，只用一对齿轮，并且齿轮转速不高，易维护。输出端绝对值编码器8还设有线夹，线夹的作用是固定通过中间孔的线缆；防止线缆跟随中空轴3转动。

所述中空轴3两端通过深沟球轴承9与输出端绝对值编码器壳体81相连。中空轴3两端通过一对深沟球轴承9支撑起中空轴3，使得中空轴3能独立旋转；两个支撑深沟球轴承9分别与输出法兰6、电机壳体1紧配在一起。

所述中空轴3另一端与输出端绝对值编码器8连接通过中空轴3与编码器传动驱动齿轮82紧配连接。这样中空轴3转动时能够带动编码器传动驱动齿轮82转动。

输出法兰6与减速机5之间通过内六角螺栓紧固在一起；减速机5亦通过内六角螺栓与电机壳体1坚固在一起；电机定子2通过压力机与电机壳体1压装在一起；电机壳体1起密封作用；电机转子4与中空轴3压装在一起，并与电机定子2相配合；中空轴3两端通过一对深沟球轴承9支撑起中空轴3，使得中空轴3能独立旋转；两个支撑轴承分别与关节模块输出法兰6、电机壳体1的后端盖紧配在一起；输出端绝对值编码器8通过输出端绝对值编码器支架7固定在电机壳体1上。

当减速机5输入轴转动时，输出法兰6也会以速比分之一的比例转动；从而带动中空轴3转动。当中空轴3转动时带动输出端绝对值编码器8转动，这样输出端绝对值编码器8就可以记录电机的旋转圈数，不需要精度很高；精度只需要大于减速机5速比，进而反推出减速机5输入端处的圈数；而电机端绝对值编码器11记录减速机5输入端高精度数据，再加上输入端圈数就得减速机输出端真实地高精度位置信息。

以上所述只是本发明的较佳实施方式，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种一体化机器人关节模块，包括电机壳体(1)，电机壳体(1)上固定有定子(2)，电机壳体(1)内设有中空轴(3)，所述中空轴(3)内设有转子(4)，电机壳体(1)内设有减速机(5)，所述减速机(5)的输出端固定有输出法兰(6)，其特征在于：减速机(5)输入端设有电机端绝对值编码器支架(10)，电机端绝对值编码器支架(10)固定有电机端绝对值编码器(11),电机端绝对值编码器(11)对应减速机(5)输入端，电机端绝对值编码器(11)与减速机(5)输入端连接，中空轴(3)一端与输出法兰(6)连接，电机壳体(1)上设有输出端绝对值编码器支架(7)，输出端绝对值编码器支架(7)内固定有输出端绝对值编码器(8)，输出端绝对值编码器(8)对应，中空轴(3)另一端与输出端绝对值编码器(8)连接。

2.根据权利要求1所述的一种一体化机器人关节模块，其特征在于：所述输出端绝对值编码器(8)包括输出端绝对值编码器壳体(81)、编码器传动驱动齿轮(82)、输出端绝对值编码器芯片(83)、编码器传动从动齿轮(84)、永磁铁(85)，输出端绝对值编码器芯片(83)固定在输出端绝对值编码器壳体(81)上，编码器传动从动齿轮(84)与编码器传动驱动齿轮(82)相啮合传动，永磁铁(85)固定在编码器传动从动齿轮(84)的旋转轴内。

3.根据权利要求2所述的一种一体化机器人关节模块，其特征在于：所述中空轴(3)两端通过深沟球轴承(9)与输出端绝对值编码器壳体(81)相连。

4.根据权利要求2所述的一种一体化机器人关节模块，其特征在于：所述中空轴(3)另一端与输出端绝对值编码器(8)连接通过中空轴(3)与编码器传动驱动齿轮(82)紧配连接。