一种机器人关节、协作机器人、减速器及制动器的制作方法

1.本实用新型涉及机器人技术领域，特别是涉及一种动力装置和制动器结构融合的机器人关节、协作机器人、减速器及制动器。


背景技术：

2.对于工业机器人等使用关节的机器人而言，机器人的关节是主要部件，关节内部存在众多元器件，内部空间有限，要容纳较多的元器件，不可避免的使得机器人关节通常体积较大。对于一些机器人而言，例如对于协作机器人来说，要求体积较小、结构较为紧凑，同时对自重等要求也较高，方能提升其性能及使用便利性，为尽量减小机器人关节的设计同时保证关节内各元器件的使用，元器件的结构设计和布置方式对于减小机器人关节体积具有重要作用。
3.电磁式制动器是一种常见的制动器结构，也在机器人关节中广泛采用，但是电磁式制动器的特性使得其在制动过程中容易摩擦产生粉尘，对于机器人关节而言，其内部分布有较多元器件一些元器件，例如光编码器，对粉尘极为敏感，不做好防尘措施将会影响机器人的正常运行。传统的防尘措施是给制动器外部设置一个保护罩，但是设置保护罩的方式不能完全包围制动器的结构，同时，保护罩还会增大制动器所占据空间，不适合机器人关节空间非常有限的场景，以及防护罩包围制动器的方式不利于制动器散热，可能因为散热不畅影响机器人正常运行。
4.因此，有必要设计一种结构紧凑、工作稳定性好的机器人关节、协作机器人、减速器及制动器。


技术实现要素：

5.鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种动力装置和制动器结构部分融合的机器人关节、协作机器人、减速器及制动器，以解决现有技术中机器人关节内制动器占据空间大的问题，同时提升机器人关节由于制动器掉粉、散热问题的工作稳定性。
6.本实用新型可采用如下技术方案：一种机器人关节，包括关节外壳、动力装置和制动组件，所述制动组件包括衔铁和摩擦片，所述动力装置包括主体和至少部分覆盖所述主体的盖体，所述动力装置包括电机和减速器，所述减速器或电机的盖体用于形成制动盘，所述制动盘能够根据通断电状态吸附或释放所述衔铁，进而夹紧摩擦片实现制动或释放摩擦片以解除制动。
7.进一步的，所述制动组件包括限位件，所述限位件和所述制动盘的相对位置固定，所述衔铁和摩擦片设置于制动盘和限位件之间。
8.进一步的，所述摩擦片能够被衔铁和限位件夹紧或释放，所述制动盘断电时向衔铁施加弹力以夹紧摩擦片，所述制动盘通电时吸附所述衔铁以释放摩擦片。
9.进一步的，所述减速器的盖体形成为制动盘，所述制动组件设置于电机和减速器之间。
10.进一步的，所述关节包括套设于所述电机轴的衬套，所述衬套和所述衔铁其中之一包括凹槽，其中另一包括与所述凹槽配合的凸起部，所述凹槽和所述凸起部配合以在衔铁和衬套间形成曲形密封结构。
11.本实用新型还可采用如下技术方案：一种协作机器人，包括底座支架和机械臂，所述机械臂包括多个关节和多个机械臂部分，所述关节用于连接相邻的机械臂部分，所述关节前文任一项所述的机器人关节。
12.本实用新型还可采用如下技术方案：一种减速器，包括主体和至少部分覆盖所述主体的柔轮盖，所述柔轮盖可用作制动盘，所述柔轮盖包括弹性元件和磁性元件，所述柔轮盖可根据通断电状态产生吸附力或弹力。
13.进一步的，所述柔轮盖用于和制动组件配合使用，制动组件包括衔铁和摩擦片，所述柔轮盖产生弹力时衔铁远离柔轮盖从而夹紧摩擦片，所述柔轮盖产生吸附力时衔铁靠近柔轮盖从而释放摩擦片。
14.本实用新型还可采用如下技术方案：一种制动器，包括制动盘、衔铁和摩擦片，所述制动盘能够根据通断电状态产生弹力或吸附力，所述制动盘产生弹力时衔铁远离制动盘以夹紧摩擦片，所述制动盘产生吸附力时衔铁靠近制动盘以释放摩擦片，所述制动盘可用作减速器的盖体或电机的盖体，以至少部分覆盖所述减速器的主体或电机的主体。
15.进一步的，所述制动器包括限位件，所述制动盘和所述限位件的相对位置固定，所述衔铁和所述摩擦片间隙设置于所述制动盘之间，所述摩擦片两侧分别为限位件和衔铁。
16.与现有技术相比，本实用新型具体实施方式的有益效果在于：将动力装置的盖体与制动器的制动盘结构融合，能够将机器人关节内动力装置和制动器所占空间缩小，使得机器人关节结构更紧凑。进一步的，通过调整制动器的位置和设置密封结构，使得机器人关节不容易被制动器掉粉影响，保证机器人关节的工作稳定性。
附图说明
17.以上所述的本实用新型的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面附图实现：
18.图1是本实用新型一个实施例的机器人关节的示意图
19.图2是图1所示机器人关节的剖面图
20.图3是本实用新型一个实施例的减速器的示意图
21.图4是图3所示减速器的剖面图
具体实施方式
22.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.本实用新型保护一种机器人关节，参图1-2，包括关节外壳11，动力装置和制动组件，所述制动组件包括衔铁和摩擦片142，所述动力装置包括主体和至少部分覆盖所述主体的盖体，所述动力装置包括电机13和减速器12，电机13包括电机轴131，减速器12包括输入
端和输出端，输入端为高速端，输出端为低速端，电机轴131连接于所述减速器12的输入端，电机13包括电机主体和电机盖体，电机盖体即电机盖，减速器12包括减速器主体121 和减速器盖体，减速器盖体即柔轮盖，所述电机或减速器的盖体用于形成制动盘，制动盘通常包括弹性元件和电磁元件，当制动盘通电时电磁元件能够吸附衔铁143，当电磁元件断电时，弹性元件对衔铁143产生弹力，制动盘能够根据通断电状态吸附或释放所述衔铁143，进而夹紧摩擦片142实现制动或释放摩擦片142解除制动。制动盘是通常制动器的必须部件，其通过产生弹力或吸附力使得制动器内部运动从而实现制动或解除制动，相比于制动器的其他部件，制动盘通常具有较大的厚度，通过将制动盘与减速器的盖体或电机的盖体融合，能够实现动力装置的盖体的功能复用，减小机器人关节内动力装置和制动器所需的安装空间，简化了机器人的关节结构，有利于机器人关节的轻量化和紧凑化设计。
24.进一步的，制动组件包括限位件144，限位件和制动盘的相对位置固定，由于制动盘形成为减速器的盖体或电机的盖体，制动盘的位置是固定的，限位件144固定于电机轴，从而使得限位件144和制动盘之间的相对位置固定。摩擦片142和衔铁143设置于限位件144和制动盘之间，并且与限位件144 和制动盘形成间隙，以使得在制动盘通断电时，衔铁143能够相对靠近制动盘或者远离制动盘。进一步的，摩擦片142能够被衔铁143和限位件144夹紧或释放，当制动盘断电时向衔铁143施加弹力以夹紧摩擦片142，制动盘通电时吸附所述衔铁143以释放摩擦片142，也即，制动盘断电时，衔铁143 远离制动盘以使得摩擦片142两侧被衔铁143和限位件144夹紧，制动盘通电时，制动盘吸附衔铁143以使得衔铁143和摩擦片142之间形成间隙，摩擦片被释放。
25.在一个具体的实施例中，参图3-4，减速器的盖体形成为制动盘，所述制动组件设置于电机13和减速器12之间。减速器12通常直接和电机13连接，制动器设置于两者外部，减速器12和电机连接时，两者之间存在空隙，通过将制动器设置于减速器12和电机之间，能够有效利用已有的空隙，增强机器人关节的结构紧凑性。另一方面，将制动组件设置于减速器12和电机之间，而关节的传感器通常位于电机外侧，制动组件如果产生粉尘，两侧有电机和减速器12阻挡，粉尘不易影响传感器组件的正常工作，保证了机器人关节工作的稳定性。
26.优选的，制动组件两侧均设置有密封结构，以避免制动过程中产生的粉尘向减速器侧运动或向电机侧运动，其中对于减速器12一侧，减速器12包括密封轴承123，密封轴承123和减速器12的盖体形成制动组件和减速器12 之间的密封结构；在制动组件的另一侧，所述关节10包括套设于电机轴131 的衬套132，衬套132和衔铁143其中之一包括凹槽，其中另一包括与所述凹槽配合的凸起部，所述凹槽和所述凸起部配合以在衔铁143和衬套132间形成曲形密封结构。曲形密封结构使得制动过程中产生的粉尘不易向电机侧运动，同时，衬套132套设于电机轴131且与电机轴131紧密贴合，粉尘不会通过电机轴131和电机之间的间隙向电机侧运动。上述设计保证了制动组件两侧的密封效果，使得制动过程中产生粉尘不易向两侧移动，不易影响传感器的运行，机器人关节的工作稳定性好。
27.以上优选实施例的有益效果是：将制动盘和减速器的盖体或电机的盖体融合，以减小动力装置和制动结构所需安装空间，机器人关节内部结构紧凑，同时对零件的简化有利于关节轻量化的设计。进一步的，将制动组件设置于电机和减速器之间，既节约了安装空间，又有利于解决掉粉问题，提升机器人关节工作的稳定性。
28.本实用新型还保护一种协作机器人，协作机器人包括底座支架和机械臂，底座支
架支撑所述机械臂，机械臂包括多个关节和多个机械臂部分，相邻的机械臂部分通过所述关节连接，所述关节为前文中任一项所述的机器人关节 10。前述的机器人关节结构紧凑、且结构得到简化，有利于轻量型协作机器人的设计。
29.本实用新型还保护一种减速器，所述减速器12包括减速器主体121和至少部分覆盖所述减速器主体121的柔轮盖122，所述柔轮盖122可用作制动盘，所述柔轮盖122包括弹性元件和磁性元件，所述柔轮盖122可根据通断电状态产生吸附力或弹力，柔轮盖122用于和制动组件配合使用，制动盘是电磁式制动器的必备部件，将制动盘和柔轮盖122融合，即柔轮盖122既用于传统的柔轮盖功能，同时融合了制动盘的结构并发挥制动盘的功能，柔轮盖122和制动组件配合使用，制动组件包括衔铁143和摩擦片，柔轮盖122 产弹力时衔铁143远离柔轮盖122从而夹紧摩擦片142，柔轮盖产生吸附力时衔铁143靠近柔轮盖从而释放摩擦片142。柔轮盖和制动盘融合，有利于结构设计的紧凑化，且不影响柔轮盖原本的功能使用。
30.本实用新型还保护一种制动器，包括制动盘141、衔铁143和摩擦片142，所述制动盘141能够根据通断电状态产弹力或吸附力进而对衔铁143产生相应的作用力，制动盘141产生弹力时衔铁143远离制动盘141以夹紧摩擦片 142，制动盘141产生吸附力时衔铁143靠近制动盘141以释放摩擦片142，所述制动盘141可用作减速器12的盖体或电机的盖体，以至少部分覆盖减速器的主体121或电机13的主体。通过将制动盘141同时用作减速器12的盖体或电机13的盖体，制动器通常用于与电机、减速器配合使用，当配合使用时能够节约零部件，以及当然的，节约安装空间和减小零部件重量。进一步的，所述制动盘141和所述限位件144的相对位置固定，所述衔铁143和所述摩擦片142间隙设置于所述制动盘141之间，所述摩擦片两侧分别为限位件144和衔铁143。
31.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。