便于装拆的模块化机器人驱动机构的制作方法

1.本实用新型涉及一种机器人驱动机构，尤其涉及一种便于装拆的模块化机器人驱动机构。


背景技术：

2.随着经济的飞速发展，越来越多的企业开始使用机器人代替工人以降低成本，协作机器人因其价格低廉、安全易维护、精度高等优点更是受到市场的欢迎。协作机器人的主要组件就是驱动机构，其承担协作机器人的传动和负载，所以驱动机构的质量好坏会影响协作机器人的负载、震动、重复定位精度等。
3.如图1所示，传统机器人驱动机构包括外壳5、独立谐波减速机1、独立抱闸4、电机定子6、电机转子7、外码盘8、内码盘9、码盘控制板10和后盖11，组装时，先将独立抱闸4安装在独立谐波减速机1上再一起置于外壳5内的一端，电机定子6预先安装在外壳5内的中部，将电机转子7置于电机定子6内并在电机转子7的端部安装嵌套(图中未标记)，将外码盘8粘贴安装在电机转子7另一端的嵌套上，独立谐波减速机1的旋转输入轴2与电机转子7的一端连接，独立谐波减速机1的旋转输出轴3穿过旋转输入轴2和电机转子7的中心通孔，将内码盘9粘贴安装在旋转输出轴的端部，将码盘控制板10安装在外壳5内的另一端，再将后盖11与外壳5的另一端连接，即完成整个机器人驱动机构的组装。工作时，电机定子6内的线圈得电使电机转子7旋转，带动旋转输入轴2旋转，经过独立谐波减速机1减速传动后，旋转动力一方面通过外端的连接法兰传输给其它设备，另一方面带动旋转输出轴3同步旋转，旋转输出轴3带动内码盘9同步旋转，电机转子7同步带动外码盘8旋转，码盘控制板10上的传感器检测到外码盘8和内码盘9旋转产生的变化磁信号，经过处理器处理后得到外码盘8和内码盘9的转速信息，即实现对旋转输入轴2和旋转输出轴3的实时转速检测功能。
4.上述传统机器人驱动机构的缺陷在于：
5.1、产品设计升级迭代时需要优化个别零部件尺寸，但现有产品内部尺寸都是环环紧扣，一个尺寸变化就会造成大量与之配合的零部件的尺寸也要修改，同时与之匹配的调试测试工装也需要修改接口尺寸，设计人员需要花费大量时间重复设计同样的零件上，工作量大，设计效率低；
6.2、装配时因为零部件众多，每个零件都需要使用螺栓紧固，不同零件安排不同工位安装，目前需要5个零件装配工位和1个总装工位才能完成产品的装配工作，用工成本高，装配效率低；
7.3、码盘是保证驱动机构定位精度的关键零件，对安装同心度、轴向跳动、检测距离都有着严格的要求，传统机器人驱动机构的外码盘直接安装在电机转子一端的嵌套上，轴向安装尺寸经过多个零件公差累计，外码盘到码盘控制板上传感器之间的距离很难控制，内码盘也是直接安装在旋转输出轴的悬空端，因为安装位置没有支撑结构，内码盘的同心度和轴向跳动很难控制在要求范围内，需要花费大量时间去调整，最终导致驱动机构的定位精度低，导致实时转速检测精度降低；
8.4、产品在使用过程中需要每隔一段时间进行保养维护，但因零件多，拆装费时，且因电机转子与旋转输入轴通过粘接固定，一旦独立谐波减速机或者电机需要更换或维修时，拆卸非常困难，需要从外到内整体拆散，给售后维保人员带来巨大工作量。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的就在于为了解决上述间题而提供一种便于装拆的模块化机器人驱动机构。
10.本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
11.一种便于装拆的模块化机器人驱动机构，包括谐波减速制动组件、壳体电机组件、码盘控制组件和端盖，所述谐波减速制动组件包括相互连接的谐波减速机与抱闸，所述谐波减速机的输出轴穿过输入轴的中心通孔，所述谐波减速机的输出轴和输入轴均穿过所述抱闸的中心通孔；所述壳体电机组件包括壳体、定子、转子和转子嵌套，所述定子安装在所述壳体内的中段，所述转子安装在所述定子的中心通孔内且能够相对于所述定子自由旋转，筒体状的所述转子嵌套安装在所述转子的中心通孔内且不能相对于所述转子旋转；所述码盘控制组件包括码盘基座、输入轴码盘、输出轴码盘和控制板，圆环形的所述输入轴码盘和圆环形的所述输出轴码盘分别安装在圆环形的所述码盘基座的一侧并能够相对于所述码盘基座自由旋转，所述控制板安装在所述码盘基座的另一侧；所述谐波减速制动组件与所述壳体电机组件的一端连接且所述输入轴的端部与所述转子嵌套两端中的第一端连接，所述码盘控制组件的一侧与所述壳体电机组件的另一端连接且所述输入轴码盘与所述转子嵌套两端中的第二端连接、所述输出轴码盘与穿过所述转子嵌套中心通孔的所述输出轴的端部连接，所述端盖与所述码盘控制组件的另一侧连接。
12.作为优选，为了对两个码盘实现更好的定位效果，所述码盘控制组件还包括外轴承、内轴承、输入码盘座和输出码盘座，所述外轴承的外圈与所述码盘基座的中心通孔孔壁连接，圆环形的所述输入码盘座的圆周外壁与所述外轴承的内圈连接，所述内轴承的外圈与所述输入码盘座的圆周内壁连接，圆坏形的所述输出码盘座的圆周外壁与所述内轴承的内圈连接，所述输入轴码盘粘贴安装在所述输入码盘座上靠近所述控制板的一侧，所述输出轴码盘粘贴安装在所述输出码盘座上靠近所述控制板的一侧，所述输入码盘座上远离所述控制板的一侧与所述转子嵌套的第二端连接，所述输出码盘座上远离所述控制板的一侧与所述输出轴的端部连接。
13.作为优选，为了便于实现输入码盘座与转子嵌套之间、输出码盘座与输出轴之间的快速传动连接及快速拆卸功能，所述输入码盘座上远离所述控制板的一侧圆环壁上均匀设有多个外连接柱，所述转子嵌套的第二端圆周外壁上均匀设有多个外凹槽，多个所述外连接柱分别置于多个所述外凹槽内，所述输出码盘座上远离所述控制板的一侧圆周内壁上均匀设有多个第一内连接柱，所述输出轴的端部圆周外壁上均匀设有多个第一内凹槽，多个所述第一内连接柱分别置于多个所述第一内凹槽内。
14.作为优选，为了便于实现输入轴与转子嵌套之间的快速传动连接及快速拆卸功能，所述转子嵌套的第一端圆周内壁上均匀设有多个第二内连接柱，所述输入轴的端部圆周外壁上均匀设有多个第二内凹槽，多个所述第二内连接柱分别置于多个所述第二内凹槽内。
15.作为优选，为了实现各组件之间的可靠连接，所述谐波减速机与所述壳体的一端之间、所述壳体的另一端与所述码盘基座之间、所述码盘基座与所述端盖之间分别通过多个螺钉连接。
16.本实用新型的有益效果在于：
17.本实用新型通过将整个机器人驱动机构设计为三个组件和一个端盖，将功能关联的部件组装在一起形成可以预装的组件，各组件之间能够快速装拆，各组件可单独迭代升级，不用重复设计其他组件的零件，而且各组件单独装配，最后统一总装，减少了装配工位，同时可以方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理，所以整体上显著提高了设计、加工和组装效率，降低了成本；通过将两个码盘分别通过两个轴承安装在码盘基座上，使两个码盘能够被准确定位，其同心度和轴向跳动均能被可靠控制，最终提高了驱动机构的定位精度和实时转速检测精度。
附图说明
18.图1是传统机器人驱动机构组装前的立体爆炸图；
19.图2是本实用新型所述便于装拆的模块化机器人驱动机构组装前的立体爆炸图之一；
20.图3是本实用新型所述便于装拆的模块化机器人驱动机构组装前的立体爆炸图之二；
21.图4是本实用新型所述便于装拆的模块化机器人驱动机构的谐波减速制动组件的立体图；
22.图5是本实用新型所述便于装拆的模块化机器人驱动机构的壳体电机组件的立体图；
23.图6是本实用新型所述便于装拆的模块化机器人驱动机构的壳体电机组件的主视剖视图；
24.图7是本实用新型所述便于装拆的模块化机器人驱动机构的码盘控制组件的立体图；
25.图8是本实用新型所述便于装拆的模块化机器人驱动机构的码盘控制组件的主视剖视图；
26.图9是本实用新型所述便于装拆的模块化机器人驱动机构去掉端盖组装后的码盘控制组件的立体图。
具体实施方式
27.下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
28.如图2-图9所示，本实用新型所述便于装拆的模块化机器人驱动机构包括谐波减速制动组件2、壳体电机组件3、码盘控制组件4和端盖5，谐波减速制动组件2包括相互连接的谐波减速机20与抱闸21，谐波减速机20的输出轴24穿过输入轴22的中心通孔，谐波减速机20的输出轴24和输入轴22均穿过抱闸21的中心通孔；壳体电机组件3包括壳体30、定子31、转子32和转子嵌套33，定子31安装在壳体30内的中段，转子32安装在定子31的中心通孔内且能够相对于定子31自由旋转，筒体状的转子嵌套33安装在转子32的中心通孔内且不能
相对于转子32旋转；码盘控制组件4包括码盘基座40、输入轴码盘49、输出轴码盘48和控制板41，圆环形的输入轴码盘49和圆环形的输出轴码盘48分别安装在圆环形的码盘基座40的一侧并能够相对于码盘基座40自由旋转，控制板41安装在码盘基座40的另一侧；谐波减速制动组件2与壳体电机组件3的一端连接且输入轴22的端部与转子嵌套33两端中的第一端连接，码盘控制组件4的一侧与壳体电机组件3的另一端连接且输入轴码盘49与转子嵌套33两端中的第二端连接、输出轴码盘48与穿过转子嵌套33的中心通孔35的输出轴24的端部连接，端盖5与码盘控制组件4的另一侧连接。
29.如图2-图9所示，本实用新型还公开了以下多种更加优化的具体结构：
30.为了对两个码盘实现更好的定位效果，码盘控制组件4还包括外轴承42、内轴承45、输入码盘座44和输出码盘座47，外轴承42的外圈与码盘基座40的中心通孔孔壁连接，圆环形的输入码盘座44的圆周外壁与外轴承42的内圈连接，内轴承45的外圈与输入码盘座44的圆周内壁连接，圆环形的输出码盘座47的圆周外壁与内轴承45的内圈连接，输入轴码盘49粘贴安装在输入码盘座44上靠近控制板41的一侧，输出轴码盘48粘贴安装在输出码盘座47上靠近控制板41的一侧，输入码盘座44上远离控制板41的一侧与转子嵌套33的第二端连接，输出码盘座47上远离控制板41的一侧与输出轴24的端部连接。
31.为了便于实现输入码盘座44与转子嵌套33之间、输出码盘座47与输出轴24之间的快速传动连接及快速拆卸功能，输入码盘座44上远离控制板41的一侧圆环壁上均匀设有多个外连接柱43，转子嵌套33的第二端圆周外壁上均匀设有多个外凹槽34，多个外连接柱43分别置于多个外凹槽34内，输出码盘座47上远离控制板41的一侧圆周内壁上均匀设有多个第一内连接柱46，输出轴24的端部圆周外壁上均匀设有多个第一内凹槽25，多个第一内连接柱46分别置于多个第一内凹槽25内。
32.为了便于实现输入轴22与转子嵌套33之间的快速传动连接及快速拆卸功能，转子嵌套33的第一端圆周内壁上均匀设有多个第二内连接柱36，输入轴22的端部圆周外壁上均匀设有多个第二内凹槽23，多个第二内连接柱36分别置于多个第二内凹槽23内。
33.为了实现各组件之间的可靠连接，谐波减速机20与壳体30的一端之间、壳体30的另一端与码盘基座40之间、码盘基座40与端盖5之间分别通过多个螺钉连接。
34.如图2-图9所示，先将谐波减速制动组件2、壳体电机组件3和码盘控制组件4进行单独组装，组装后的各组件之间除了相互连接部件需要相互适配外，相互之间不连接的部件的尺寸互不影响；各组件之间组装时，先将谐波减速制动组件2的输出轴24穿过壳体电机组件3的转子嵌套33的中心通孔35，同时将多个第二内连接柱36分别置于多个第二内凹槽23内，再通过连接螺钉将谐波减速制动组件2的谐波减速机20与壳体电机组件3的壳体30连接好；然后将码盘控制组件4对准壳体电机组件3的另一端靠近，同时使多个外连接柱43分别置于多个外凹槽34内、使多个第一内连接柱46分别置于多个第一内凹槽25内，然后通过连接螺钉将壳体电机组件3的壳体30与码盘控制组件4的码盘基座40连接好；最后通过连接螺栓将端盖5与码盘控制组件4的码盘基座40连接好，为了节省连接螺钉，连接时将连接螺钉穿过码盘控制组件4的控制板41上的对应通孔后再与码盘基座40的螺孔连接，实现对控制板41的固定。
35.工作时，定子31内的线圈得电使转子32旋转，带动输入轴22旋转，经过谐波减速机20减速传动后，旋转动力一方面通过外端的连接法兰(图中未标记，为谐波减速机20的常规
结构)传输给其它设备，另一方面带动输出轴24同步旋转，输出轴24带动输出轴码盘48同步旋转，转子32同步带动输入轴码盘49旋转，控制板41上的传感器(图中未标记，为控制板41的常规结构)检测到输出轴码盘48和输入轴码盘49旋转产生的变化磁信号，经过处理器处理后得到输出轴码盘48和输入轴码盘49的转速信息，即实现对输入轴22和输出轴24的实时转速检测功能。
36.说明：上述谐波减速机20、输入轴22、输出轴24、抱闸21、壳体30、定子31、转子32、输入轴码盘49、输出轴码盘48、控制板41、端盖5分别与背景技术内容中的独立谐波减速机1、旋转输入轴2、旋转输出轴3、独立抱闸4、外壳5、电机定子6、电机转子7、外码盘8、内码盘9、码盘控制板10、后盖11一一对应，其功能相同且结构类似，但因为需要对其局部结构进行适应性变化，所以采用了不同的部件名称和标记数字，以示局部结构需要适应性变化的区别。
37.上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

技术特征：
1.一种便于装拆的模块化机器人驱动机构，其特征在于：包括谐波减速制动组件、壳体电机组件、码盘控制组件和端盖，所述谐波减速制动组件包括相互连接的谐波减速机与抱闸，所述谐波减速机的输出轴穿过输入轴的中心通孔，所述谐波减速机的输出轴和输入轴均穿过所述抱闸的中心通孔；所述壳体电机组件包括壳体、定子、转子和转子嵌套，所述定子安装在所述壳体内的中段，所述转子安装在所述定子的中心通孔内且能够相对于所述定子自由旋转，筒体状的所述转子嵌套安装在所述转子的中心通孔内且不能相对于所述转子旋转；所述码盘控制组件包括码盘基座、输入轴码盘、输出轴码盘和控制板，圆环形的所述输入轴码盘和圆环形的所述输出轴码盘分别安装在圆环形的所述码盘基座的一侧并能够相对于所述码盘基座自由旋转，所述控制板安装在所述码盘基座的另一侧；所述谐波减速制动组件与所述壳体电机组件的一端连接且所述输入轴的端部与所述转子嵌套两端中的第一端连接，所述码盘控制组件的一侧与所述壳体电机组件的另一端连接且所述输入轴码盘与所述转子嵌套两端中的第二端连接、所述输出轴码盘与穿过所述转子嵌套中心通孔的所述输出轴的端部连接，所述端盖与所述码盘控制组件的另一侧连接。2.根据权利要求1所述的便于装拆的模块化机器人驱动机构，其特征在于：所述码盘控制组件还包括外轴承、内轴承、输入码盘座和输出码盘座，所述外轴承的外圈与所述码盘基座的中心通孔孔壁连接，圆环形的所述输入码盘座的圆周外壁与所述外轴承的内圈连接，所述内轴承的外圈与所述输入码盘座的圆周内壁连接，圆环形的所述输出码盘座的圆周外壁与所述内轴承的内圈连接，所述输入轴码盘粘贴安装在所述输入码盘座上靠近所述控制板的一侧，所述输出轴码盘粘贴安装在所述输出码盘座上靠近所述控制板的一侧，所述输入码盘座上远离所述控制板的一侧与所述转子嵌套的第二端连接，所述输出码盘座上远离所述控制板的一侧与所述输出轴的端部连接。3.根据权利要求2所述的便于装拆的模块化机器人驱动机构，其特征在于：所述输入码盘座上远离所述控制板的一侧圆坏壁上均匀设有多个外连接柱，所述转子嵌套的第二端圆周外壁上均匀设有多个外凹槽，多个所述外连接柱分别置于多个所述外凹槽内，所述输出码盘座上远离所述控制板的一侧圆周内壁上均匀设有多个第一内连接柱，所述输出轴的端部圆周外壁上均匀设有多个第一内凹槽，多个所述第一内连接柱分别置于多个所述第一内凹槽内。4.根据权利要求1、2或3所述的便于装拆的模块化机器人驱动机构，其特征在于：所述转子嵌套的第一端圆周内壁上均匀设有多个第二内连接柱，所述输入轴的端部圆周外壁上均匀设有多个第二内凹槽，多个所述第二内连接柱分别置于多个所述第二内凹槽内。5.根据权利要求1、2或3所述的便于装拆的模块化机器人驱动机构，其特征在于：所述谐波减速机与所述壳体的一端之间、所述壳体的另一端与所述码盘基座之间、所述码盘基座与所述端盖之间分别通过多个螺钉连接。

技术总结
本实用新型公开了一种便于装拆的模块化机器人驱动机构，包括相互连接的谐波减速制动组件、壳体电机组件、码盘控制组件和端盖，谐波减速制动组件包括相互连接的谐波减速机与抱闸；壳体电机组件包括壳体、定子、转子和转子嵌套，简体状的转子嵌套安装在转子的中心通孔内；码盘控制组件包括码盘基座、输入轴码盘、输出轴码盘和控制板，输入轴码盘和输出轴码盘分别安装在码盘基座的一侧，控制板安装在码盘基座的另一侧；输入轴的端部与转子嵌套的第一端连接，输入轴码盘与转子嵌套的第二端连接、输出轴码盘与输出轴的端部连接。本实用新型各组件之间能够快速装拆，整体上显著提高了设计、加工和组装效率，降低了成本。降低了成本。降低了成本。


技术研发人员：苏太郎 李星
受保护的技术使用者：成都瑞迪智驱科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/10/20