CN218659157U - 一种关节结构及协作机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机器人的技术领域，公开了一种关节结构及协作机器人。该关节结构包括：关节外壳、高速轴、低速轴、密封连接件、支架、第一编码器以及第二编码器。高速轴转动连接在关节外壳内。低速轴通过密封连接件与所述高速轴相连接，所述密封连接件用于密封连接所述高速轴与所述低速轴且使得所述高速轴与所述低速轴分别单独旋转。支架设置在所述关节外壳上；第一编码器设置在所述支架上且与所述高速轴相连接。第二编码器设置在所述支架上并与所述低速轴相连接。以此就可以避免油雾附着在第一编码器和第二编码器上，使得第一编码器和第二编码器能够精确测量出高速轴和低速轴的转动速率，减少出现偏差的可能性。

Description

一种关节结构及协作机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人的技术领域，尤其涉及一种关节结构及协作机器人。

背景技术

关节结构是机器人的各个部件能够相对运动的重要依靠，其不仅能够将驱动机构产生的动力传递至对应的部件内，以使得其运动，还能够精确测量对应部件的运动幅度。

现有技术中，减速器在运行时，其内轴与外轴之间的转速存在较大差距，二者之间容易产生缝隙，而且在内轴与外轴的转动过程中，会产生大量的热量，位于减速器内的润滑油等油液因为受热会产生大量高温油雾，在内轴和外轴之间在转动过程中，大量高温、高速的油雾会从两轴之间的间隙泄漏至编码器，泄漏的油雾很容易附着在编码器表面，导致编码器的读数出错，降低其检测的精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种关节结构及协作机器人，解决了现有技术中编码器在运行过程中容易被油雾附着而影响其精度，导致其读数出错的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种关节结构，其包括：关节外壳、高速轴、低速轴、密封连接件、支架、第一编码器以及第二编码器。高速轴转动连接在关节外壳内。低速轴通过密封连接件与所述高速轴相连接，所述密封连接件用于密封连接所述高速轴与所述低速轴且使得所述高速轴与所述低速轴分别单独旋转。支架设置在所述关节外壳上；第一编码器设置在所述支架上且与所述高速轴相连接。第二编码器设置在所述支架上并与所述低速轴相连接。

可选地，所述密封连接件为密封轴承。

可选地，所述高速轴为空心轴，所述密封轴承的外圈与所述高速轴的内表面连接，所述密封轴承的内圈与所述低速轴的外表面连接。

可选地，所述密封轴承与所述低速轴及所述高速轴采用过盈配合。

可选地，所述密封轴承与所述低速轴及所述高速轴采用过渡配合。

可选地，所述密封轴承为设置有骨架橡胶密封圈的深沟球轴承。

可选地，所述第一编码器包括：第一转子，与所述高速轴固定连接；以及第一定子，固定在所述支架上。

可选地，所述第二编码器包括：第二转子，与所述低速轴固定连接；以及第二定子，固定设置在所述支架上。

可选地，所述第二编码器还包括：转接部，固定在所述低速轴上并与所述第二转子固定连接。

可选地，所述协作机器人包括：主体；以及如上述中任一项所述的关节结构，设置在所述主体上。

本实用新型的有益效果：

1、通过在高速轴和低速轴上设置密封连接件，有效提高高速轴与低速轴之间的密封性，使得第一编码器在运行时，高温高速的油雾无法通过高速轴与低速轴之间的缝隙而附着在第一编码器上，从而确保第一编码器和第二编码器的读数精准。以此就可以避免油雾附着在第一编码器和第二编码器上，使得第一编码器和第二编码器能够精确测量出高速轴和低速轴的转动速率，减少出现偏差的可能性。

2、该协作机器人在运行时，通过该关节结构能够确保第一编码器和第二编码器精准读数而不受油雾的干扰，从而就可以精确检测该协作机器人的各个部件的运动，以确定该协作机器人的状态。

附图说明

图1所示为本实用新型一些实施例中关节结构的***示意图。

图2所示为本实用新型一些实施例中关节结构的剖视图。

图中：

100、关节外壳；200、高速轴；300、低速轴；400、支架；401、六角支柱；500、第一编码器；510、第一转子；520、第一定子；600、第二编码器；610、第二转子；620、第二定子；630、转接部；700、密封轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实用新型提供一种关节结构及协作机器人。

图1所示为本实用新型一些实施例中关节结构的***示意图。图2所示为本实用新型一些实施例中关节结构的剖视图。参照图1和图2所示，该关节结构包括：关节外壳100、高速轴200、低速轴300、密封连接件、支架400、第一编码器500以及第二编码器600。高速轴200转动连接在关节外壳100内。低速轴300通过密封连接件与高速轴200相连接，密封连接件用于密封连接高速轴200与低速轴300且使得高速轴200与低速轴300分别单独旋转。支架400设置在关节外壳100上；第一编码器500设置在支架400上且与高速轴200相连接。第二编码器600设置在支架400上并与低速轴300相连接。

具体地，关节外壳100呈圆筒状，其可以通过卡接或者螺栓连接等方式连接在机器人主体上。高速轴200则与机器人内的驱动装置相连接。低速轴300套设在高速轴200内，也可以通过轴承等方式与高速轴200连接。支架400通过六角支柱401等紧固件固定在关节外壳100上。在本实施例中，六角支柱设置四个。密封连接件与高速轴200和低速轴300分别连接，以密封高速轴200与低速轴300之间的间隙。第一编码器500设置在高速轴200上，第二编码器600则位于第一编码器500远离高速轴200的一侧。

当机器人在运动时，其内部的驱动装置会带动高速轴200转动，高速轴200通过减速机构带动低速轴300转动，以通过关节结构传递相应的动力。高速轴200和低速轴300上设置密封连接件，有效提高高速轴200与低速轴300之间的密封性，使得第一编码器500在运行时，高温高速的油雾无法通过高速轴200与低速轴300之间的缝隙泄漏，确保油雾不会而附着在第一编码器500上，使得第一编码器500和第二编码器600的读数精准。以此就可以通过第一编码器500和第二编码器600精确测量出高速轴200和低速轴300的转动速率，减少出现偏差的可能性。

由于进行了有效密封，第一编码器500和第二编码器600的类型可以选用光电编码器、电磁编码器或者电容编码器中的任一种。光电编码器对灰尘和油污容忍程度较低，但其精度较高，成本较低。电磁编码器对灰尘、油雾容忍程度较高，但是精度较低，而且运行温度范围较窄。电容编码器对环境中温度、振动以及污染物的容忍程度较高，但是成本昂贵。具体两个编码器的种类可以根据实际的应用场景来选择，本实用新型不做限定。

参照图1和图2所示，在本实用新型一些实施例中，密封连接件为密封轴承700。密封轴承700为设置有骨架橡胶密封圈的深沟球轴承。高速轴200为空心轴，密封轴承700的外圈与高速轴200的内表面连接，密封轴承700的内圈与低速轴300的外表面连接。

具体地，深沟球轴承套设在高速轴200内，其外圈的外表面与高速轴200的内表面接触，其内圈的内表面与低速轴300的外表面接触，以将深沟球轴承分别与低速轴300及高速轴200连接，使得低速轴300和高速轴200能够独立旋转，而深沟球轴承则作为中介轴承。骨架橡胶密封圈则能够有效对低速轴300和高速轴200之间的缝隙进行封堵，提高整体的密封性。应当理解的是，骨架橡胶密封圈的具体形状可以根据高速轴200和低速轴300的相对位置来设计，本实用新型不做限定。为了避免密封轴承700发生轴向窜动，密封轴承700的一个端面与高速轴200的轴肩抵紧，另一个端面则与第二编码器600抵紧，以在轴向方向上压紧密封轴承700，确保整体的密封性良好。

在本实用新型一些实施例中，密封轴承700与高速轴200及低速轴300采用过盈配合。在该关节结构使用时，高速轴200的转速和温度均高于低速轴300，因此密封轴承700的外圈的形变量会大于内圈，导致轴承径向游隙可能会增大，为了确保密封轴承700能够稳定运行，密封轴承700的内圈与低速轴300及外圈与高速轴200之间的配合均采用较大过盈量的过盈配合，使得密封轴承700处于游隙较小的状态，确保密封轴承700能够稳定运行，以有效延长密封轴承700的使用寿命。

参照图1和图2所示，在本实用新型一些实施例中，第一编码器500包括第一转子510和第一定子520。第一转子510与高速轴200固定连接。第一定子520固定在支架400上。具体地，第一转子510呈圆盘状并与高速轴200的端面刚性连接，以使得二者能够同步转动。第一定子520则通过螺栓等紧固件固定在支架400上。以此即可通过第一转子510的转动即可检测出高速轴200的转动。

参照图1和图2所示，在本实用新型一些实施例中，所述第二编码器600包括第二转子610、第二定子620以及转接部630。第二定子620固定设置在支架400上。转接部630固定在低速轴300上并与第二转子610固定连接。具体地，转接部630呈圆盘状，其通过螺钉等紧固件固定在低速轴300的外侧壁上，且转接部630与密封轴承700的端面抵接，以在轴向固定密封轴承700。第二转子610与转接部630刚性连接，以使得第二转子610与低速轴300同步转动。第二定子620则通过螺栓等紧固件固定在支架400上。以此通过第二转子610的转动即可检测低速轴300的转动。

该协作机器人包括：主体和如上述任一实施例中关节结构。关节结构设置在主体上。该协作机器人在运行时，通过该关节结构能够确保第一编码器500和第二编码器600精准读数而不受油雾的干扰，从而就可以精确检测该协作机器人的各个部件的运动，以确定该协作机器人的状态。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，密封轴承700与高速轴200及低速轴300之间的配合关系不同。

在本实用新型一些实施例中，密封轴承700与高速轴200及低速轴300采用过渡配合。在机器人的安装过程中，如果高速轴200和低速轴300上已经设置了两个支撑结构，确保高速轴200和低速轴300能够稳定旋转，此时密封轴承700与高速轴200及低速轴300之间继续采用过盈密封配合时，就会导致高速轴200与低速轴300之间形成过定位，加快密封轴承700的磨损。因此这种情况下密封轴承700与高速轴200及低速轴300之间不再采用过盈配合，而是采用过渡配合，密封轴承700仅辅助支撑的作用，以减少密封轴承700的磨损，延长其使用寿命。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种关节结构，其特征在于，所述关节结构包括：

关节外壳(100)；

高速轴(200)，转动连接在所述关节外壳(100)内；

低速轴(300)，通过密封连接件与所述高速轴(200)相连接，所述密封连接件用于密封连接所述高速轴(200)与所述低速轴(300)且使得所述高速轴(200)与所述低速轴(300)分别单独旋转；

支架(400)，设置在所述关节外壳(100)上；

第一编码器(500)，设置在所述支架(400)上且与所述高速轴(200)相连接；以及

第二编码器(600)，设置在所述支架(400)上并与所述低速轴(300)相连接。

2.根据权利要求1所述的关节结构，其特征在于，所述密封连接件为密封轴承(700)。

3.根据权利要求2所述的关节结构，其特征在于，所述高速轴(200)为空心轴，所述密封轴承(700)的外圈与所述高速轴(200)的内表面连接，所述密封轴承(700)的内圈与所述低速轴(300)的外表面连接。

4.根据权利要求3所述的关节结构，其特征在于，所述密封轴承(700)与所述低速轴(300)及所述高速轴(200)采用过盈配合。

5.根据权利要求3所述的关节结构，其特征在于，所述密封轴承(700)与所述低速轴(300)及所述高速轴(200)采用过渡配合。

6.根据权利要求2所述的关节结构，其特征在于，所述密封轴承(700)为设置有骨架橡胶密封圈的深沟球轴承。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的关节结构，其特征在于，所述第一编码器(500)包括：

第一转子(510)，与所述高速轴(200)固定连接；以及

第一定子(520)，固定在所述支架(400)上。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的关节结构，其特征在于，所述第二编码器(600)包括：

第二转子(610)，与所述低速轴(300)固定连接；以及

第二定子(620)，固定设置在所述支架(400)上。

9.根据权利要求8所述的关节结构，其特征在于，所述第二编码器(600)还包括：

转接部(630)，固定在所述低速轴(300)上并与所述第二转子(610)固定连接。

10.一种协作机器人，其特征在于，所述协作机器人包括：

主体；以及

如权利要求1至9中任一项所述的关节结构，设置在所述主体上。

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