一种扁平轻量化谐波减速关节模组的制作方法

1.本发明涉及谐波减速一体化模组技术领域，更具体地说，本发明涉及一种扁平轻量化谐波减速关节模组。


背景技术：

2.扁平轻量化谐波减速关节模组是系统中的执行元件，它将谐波减速器、伺服电机组件和驱动器组件集成在一个模组中，直接接受控制系统的指令进行动作，是一种高度集成的执行元件。目前，谐波减速一体化模组在结构上有着多种技术类型，由于谐波减速器自身的小体积大输出的动力优势，谐波减速一体化模组被广泛使用在一些要求较高的工业领域，这些方案输出精度高，输出扭矩大，由于工业使用需要较高的强度、刚度和较高的综合性能，使得模组整体的体积和重量较大。但是目前在一些服务类机器人行业中，对模组的体积和重量的要求比对输出扭矩和输出精度的要求更高，服务类机器人往往载荷很小且波动不大，对强度和刚度的要求比工业要求要低得多，而且需要模组上集成一些传感器来满足机器人智能化需求，这就对谐波减速一体化模组提出新的要求，要求体积更小，重量更轻，集成化程度更高，来满足服务类机器人行业对整机外形和重量的特殊要求，为此，我们设计了一种短筒式扁平轻量化谐波减速一体模组来满足其需求。


技术实现要素：

3.为了克服上述缺陷，本发明提供一种扁平轻量化谐波减速关节模组，具体采用如下的技术方案：
4.一种扁平轻量化谐波减速关节模组，包括：
5.动力件，其包括机壳和无框电机件，所述无框电机件设置在所述机壳上，以提供旋转扭矩；
6.谐波减速输出件，其设置在所述机壳上，其包括谐波减速件和输出件，所述谐波减速件设置在所述机壳内，并且所述谐波减速件与所述无框电机件连接，所述输出件设置在所述机壳上，并且所述输出件将所述谐波减速件减速后输出扭矩；
7.驱动控制编码一体件，其设置在所述机壳上，其包括编码器码盘和驱动控制编码器一体板，所述编码器码盘设置在所述无框电机件上，所述驱动控制编码器设置在所述机壳上，所述编码器码盘和所述驱动控制编码器一体板配合构成编码器和驱动器二合一的数据采集与处理组合体。
8.优选地，所述机壳包括电机机壳和后端盖，所述后端盖紧固在所述电机机壳一端口上；所述无框电机件包括定子、转子安装件和转子组件，所述定子安装在所述电机机壳一端腔体内，所述转子安装件设置在所述电机机壳另一端腔体内，所述转子组件设置在所述转子安装件内。
9.优选地，所述转子安装件包括角接触球轴承和挡圈，所述角接触球轴承嵌装在所述电机机壳另一端腔体内，所述挡圈紧固在所述电机机壳另一端口上，使所述挡圈压在所
述角接触球轴承的外圈自由端面上。
10.优选地，所述角接触球轴承设置有多个，多个所述角接触球轴承背对背贴合嵌装在所述电机机壳另一端腔体内。
11.优选地，所述转子组件包括转轴和螺母挡圈，所述转轴一端嵌装在所述角接触球轴承内圈，所述转轴另一端嵌装在所述定子内，所述螺母挡圈套装在所述转轴一端上，并且所述螺母挡圈与所述转轴一端外螺纹配合，同时所述螺母挡圈端面紧紧抵在所述角接触球轴承的内圈自由端上。
12.优选地，所述转轴与所述电机机壳另一端面之间设置有一组迷宫密封。
13.优选地，所述谐波减速件包括谐波减速器和安装板，所述谐波减速器的刚轮紧固在所述电机机壳另一端面上，所述谐波减速器的柔轮嵌装在所述刚轮内，所述谐波减速器的波发生器嵌装在所述柔轮内，并且所述波发生器套装在所述转轴一端上；所述安装板紧固在所述转轴一端面上，使所述安装板紧紧抵在所述波发生器上。
14.优选地，所述输出件包括基座、深沟球轴承和输出法兰，所述基座一端紧固在所述电机机壳另一端面上，所述深沟球轴承嵌装在所述基座内腔中，所述基座另一端面上紧固有压板，所述压板紧紧压在所述深沟球轴承外圈自由端上。
15.优选地，所述输出法兰为带有扭矩传感器的输出法兰，所述输出法兰嵌装在所述深沟球轴承内圈中，并且所述输出法兰一端通过第一过渡套紧固在所述柔轮的固定端面上，同时所述第一过渡套与所述输出法兰之间设置有o型圈，所述输出法兰另一端上套装有卡簧。
16.优选地，所述编码器码盘通过第二过渡套安装在所述转轴一端面上，所述驱动控制编码器一体板安装在所述后端盖上，并且所述驱动控制编码器一体板与所述编码器码盘对应。
17.本发明至少包括以下有益效果：
18.1)本发明扁平轻量化谐波减速关节模组结构紧凑、设计合理、体积小、占用空间小、重量轻、集成度高和安装使用方便；
19.2)本发明扁平轻量化谐波减速关节模组采用超短筒设计的谐波减速器三组件配合深沟球轴承作为减速单元，有效改善了传统的交叉滚轴承一体化的谐波减速器结构在轴向长度过长，重量过重的问题，在满足服务类机器人对倾覆负载要求不高前提下，显著缩短了减速器轴向长度和自身重量问题；
20.3)本发明扁平轻量化谐波减速关节模组采用扭矩传感器预埋输出法兰一体结构，免去了使用者后期单独加装扭矩传感器带来的长度增加和走线困难的问题，大大提高整机的集成性，方便使用者对成品机器人的智能化控制；
21.4)本发明扁平轻量化谐波减速关节模组中电机转子组件采用成对背靠背安装的角接触球轴承，沿轴向嵌装在电机机壳内部，由于角接触球轴承可以同时承受较大的轴向载荷和径向载荷，一方面可以满足单一轴承固定情况下的转轴高速转动要求，同时可以承载高速转动情况下波发生器的较大轴向负载，同时通过采用背靠背的安装方式扩大轴承的实际支撑跨距，使得转轴在高速运动时既能满足稳定性也能够满足刚度要求；
22.5)本发明扁平轻量化谐波减速关节模组采用驱动控制编码器一体式的设计方式，一方面可以极大的省去传统情况下编码器和驱动器单独安装带来的轴向长度的增加，又显
著简化了单独安装带来的线缆繁多和走线复杂的问题，显著提高了整机的稳定性和易安装使用性。
23.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
24.图1为本发明扁平轻量化谐波减速关节模组主视图；
25.图2为本发明扁平轻量化谐波减速关节模组前端主视图；
26.图3为本发明扁平轻量化谐波减速关节模组前端立体结构示意图；
27.图4为本发明扁平轻量化谐波减速关节模组后端立体结构示意图；
28.图5为本发明扁平轻量化谐波减速关节模组爆炸图；
29.图6为本发明扁平轻量化谐波减速关节模组图1中a-a方向剖面主视图；
30.图7为本发明扁平轻量化谐波减速关节模组图1中a-a方向前端立体结构示意图；
31.图8为本发明扁平轻量化谐波减速关节模组图1中a-a方向后端立体结构示意图；
32.图9为本发明扁平轻量化谐波减速关节模组中成双背对背角接触球轴承支撑跨距示意图。
33.其中：1-电机机壳，2-后端盖，3-定子，4-角接触球轴承，5-挡圈，6-转轴，7-螺母挡圈，8-迷宫密封，9-安装板，10-刚轮，11-柔轮，12-波发生器，13-基座，14-深沟球轴承，15-输出法兰，16-压板，17-第一过渡套，18-卡簧，19-编码器码盘，20-驱动控制编码器一体板，21-第二过渡套,22-o型圈。
具体实施方式
34.以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
35.本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
36.根据图1-图9所示，一种扁平轻量化谐波减速关节模组，包括动力件、谐波减速输出件和驱动控制编码一体件，所述谐波减速输出件和所述驱动控制编码一体件均设置在所述动力件上。所述动力件包括机壳和无框电机件，所述无框电机件设置在所述机壳上。所述机壳包括电机机壳1和后端盖2，所述后端盖2通过其上的直口与第一胶水紧固在所述电机机壳1一端口上。所述无框电机件包括定子3、转子安装件和转子组件，所述定子3和所述转子安装件均设置在所述电机机壳1上，所述转子组件设置在所述转子安装件上。所述定子3通过第二胶水压装在所述电机机壳1一端腔体内。
37.所述转子安装件包括角接触球轴承4和挡圈5，所述角接触球轴承4和所述挡圈5均设置在所述电机机壳1上。所述角接触球轴承4嵌装在所述电机机壳1另一端腔体内，所述角接触球轴承4设置有两个，两个所述角接触球轴承4背对背贴合嵌装在所述电机机壳1另一
端腔体内，两个背对背贴合的所述角接触球轴承4构成成对双列角接触球轴承4，能够显著提高所述转子组件的轴向和径向稳定性。所述挡圈5通过第一螺钉紧固在所述电机机壳1另一端口上，以使所述挡圈5牢牢压在所述角接触球轴承4的外圈自由端面上，以防止所述角接触球轴承4轴向移动。
38.所述转子组件包括转轴6和螺母挡圈7，所述转轴6设置在所述转子安装件上，所述螺母挡圈7设置在所述转轴6上。所述转轴6一端嵌装在所述角接触球轴承4内圈上，所述转轴6另一端嵌装在所述定子3内，使得所述定子3通入电流产生磁场时推动所述转轴6转动。所述螺母挡圈7套装在所述转轴6一端上，并且所述螺母挡圈7与所述转轴6一端外螺纹配合，同时所述螺母挡圈7端面紧紧抵在所述角接触球轴承4的内圈自由端上，进而将所述转轴6紧固在所述角接触球轴承4的内圈。以提高所述角接触球轴承4的内圈轴向稳定性，进一步提高所述转轴6的轴向稳定性。所述转轴6与所述电机机壳1另一端面之间设置有一组迷宫密封8，以防止谐波减速器和所述角接触球轴承4内润滑油脂进入电机内部。
39.所述谐波减速输出件包括谐波减速件和输出件，所述谐波减速件设置在所述机壳上，所述输出件设置在所述谐波减速件上。所述谐波减速件包括谐波减速器和安装板9，所述谐波减速器的刚轮10通过第二螺钉紧固在所述电机机壳1另一端面上，以限制所述刚轮10的转动。所述谐波减速器的柔轮11嵌装在所述刚轮10内，所述谐波减速器的波发生器12嵌装在所述柔轮11内，并且所述波发生器12套装在所述转轴6一端上。所述安装板9通过第三螺钉紧固在所述转轴6一端面上，使得所述安装板9紧紧抵在所述波发生器12上，以提高所述谐波减速器的波发生器12与所述转轴6连接稳定性。进一步的，所述谐波减速器为三次谐波减速器。
40.所述输出件包括基座13、深沟球轴承14和输出法兰15，所述基座13设置在所述电机机壳1上，所述深沟球轴承14设置在所述基座13上，所述输出法兰15设置在所述深沟球轴承14上。所述基座13一端也通过所述第三螺钉紧固在所述电机机壳1另一端面上。所述深沟球轴承14嵌装在所述基座13内腔中，所述基座13另一端面上通过第四螺钉紧固有压板16，所述压板16紧密贴合在所述深沟球轴承14外圈自由端上，以防止所述深沟球轴承14轴向移动。所述输出法兰15为带有扭矩传感器的输出法兰，所述输出法兰15嵌装在所述深沟球轴承14内圈中，并且所述输出法兰15一端通过第一过渡套17和第五螺钉紧固在所述柔轮11的固定端面上，同时所述第一过渡套17与所述输出法兰15之间设置有o型圈22，以起到所述谐波减速器内腔油脂密封作用。所述输出法兰15另一端上套装有卡簧18，以提高所述输出法兰15在所述深沟球轴承14内轴向稳定性。所述压板16和所述卡簧18提供轴向4点固定，以提高稳定性。
41.所述驱动控制编码一体件包括编码器码盘19和驱动控制编码器一体板20，所述编码器码盘19设置在所述无框电机件上，所述驱动控制编码器一体板20设置在所述机壳上。所述编码器码盘19通过第六螺钉和第二过渡套21安装在转轴6一端面上。所述驱动控制编码器一体板20安装在所述后端盖2上，并且所述驱动控制编码器一体板20与所述编码器码盘19对应，所述编码器码盘19和所述驱动控制编码器一体板20共同配合构成编码器和驱动器二合一的数据采集与处理组合体。
42.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地
实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。