本技術(shù)涉及機器人，特別涉及一種關(guān)節(jié)模組。

背景技術(shù)：

1、在機器人應(yīng)用領(lǐng)域越來越多的同時，協(xié)作機器人作為與人類進行協(xié)同工作的自動化勞力，進入到了更多的輕工業(yè)生產(chǎn)中。協(xié)作機器人的每個自由度的運動，都是由其每個關(guān)節(jié)處的關(guān)節(jié)模組來產(chǎn)生的。關(guān)節(jié)模組通常包括關(guān)節(jié)殼體、設(shè)置在關(guān)節(jié)殼體內(nèi)并在同一軸線上的輸入軸、輸出軸、驅(qū)動器、制動器、電機組件、編碼器及諧波減速機。諧波減速機設(shè)置在關(guān)節(jié)殼體的第一端，驅(qū)動器設(shè)置在關(guān)節(jié)殼體的第二端，輸出軸沿軸線方向穿設(shè)在關(guān)節(jié)殼體中，輸入軸環(huán)套于輸出軸外周，所述輸入軸和輸出軸的第一端與諧波減速機連接，第二端沿軸線方向延伸至關(guān)節(jié)殼體的第二端。

2、以往的技術(shù)中，為了裝配制動器、軸承、編碼器等元件，輸出軸的第二端往往會向關(guān)節(jié)殼體的第二端方向穿出輸入軸很長一段距離，以留出足夠的長度和空間來裝配這些元件，導(dǎo)致關(guān)節(jié)模組的總體尺寸偏長。

3、以往的技術(shù)中，編碼器調(diào)節(jié)復(fù)雜，通常采用一個光編加一個絕對值編碼器及霍爾傳感器的方案，這也導(dǎo)致關(guān)節(jié)模組的總體尺寸偏長，且霍爾傳感器及光編碼器抗干擾性差，調(diào)節(jié)復(fù)雜。

4、以往的技術(shù)中，為了防止諧波減速機內(nèi)的潤滑油脂被甩出而導(dǎo)致諧波減速機內(nèi)的油脂量降低，在輸入軸和輸出軸上靠近諧波減速機的位置處均設(shè)置一個油封以防止諧波減速機內(nèi)部的油脂外流到電機組件、制動器以及驅(qū)動器，進而影響整機的外觀以及穩(wěn)定性。輸入軸及輸出軸的密封均采用o型油封作為動密封，油封體積較大，使得關(guān)節(jié)總體軸向長度較長，對配合工件材質(zhì)以及加工精度都有特殊要求，無法滿足協(xié)作機器人關(guān)節(jié)精細化設(shè)計需求；且o型油封的摩擦力極大地增加了電機組件的扭矩損失，同時增加了電機組件的溫升。

5、以往的技術(shù)中，兩個關(guān)節(jié)模組之間的連接往往通過六角螺釘結(jié)合鑰匙孔的方式連接固定，例如中國實用新型專利號為zl202020219985.8，名稱為一種協(xié)作機器人關(guān)節(jié)連接方式就采用了這樣的連接方式，這樣的連接方式使得兩個關(guān)節(jié)模組之間的連接繁瑣、連接處的螺釘外露于兩個關(guān)節(jié)模組之間，通常需要單獨設(shè)置外側(cè)擋環(huán)來遮螺釘。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是：提供一種關(guān)節(jié)模組，能夠使關(guān)節(jié)模組的長度相較于現(xiàn)有技術(shù)得以縮短。

2、為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是：提供了一種關(guān)節(jié)模組，包括關(guān)節(jié)殼體、設(shè)置于關(guān)節(jié)殼體內(nèi)并在同一軸線上的輸入軸、輸出軸、諧波減速機、電機組件、制動器以及驅(qū)動器，諧波減速機設(shè)置于所述關(guān)節(jié)殼體的第一端并與所述輸入軸和輸出軸的第一端連接，所述驅(qū)動器設(shè)置于所述關(guān)節(jié)殼體的第二端，所述輸入軸環(huán)設(shè)于輸出軸外且外周與電機組件的轉(zhuǎn)子部分連接，所述制動器的定子部分和轉(zhuǎn)子部分均環(huán)套于所述輸入軸外周，所述制動器的定子部分通過一制動器法蘭安裝在關(guān)節(jié)殼體上，且所述制動器的定子部分內(nèi)周與所述輸入軸的外周之間設(shè)置有第一軸承。

3、進一步的，所述第一軸承的內(nèi)圈的第一端與所述制動器的轉(zhuǎn)子抵接，第一軸承的外圈的第二端與所述制動器法蘭抵接；所述第一軸承的外圈的第二端與所述制動器法蘭之間設(shè)置有一抵緊彈簧。

4、進一步的，所述輸入軸的第二端設(shè)置有第一絕對值編碼器；所述輸出軸的第二端伸出所述輸入軸以用于安裝第二絕對值編碼器，所述第一絕對值編碼器和第二絕對值編碼器同軸設(shè)置且磁環(huán)共面，所述第一絕對值編碼器和第二絕對值編碼器的讀頭均集成在所述驅(qū)動器上。

5、進一步的，所述第一絕對值編碼器的碼盤具有設(shè)于所述輸入軸第二端的外周的第一固定環(huán)，所述第一固定環(huán)上靠近驅(qū)動器的第二端沿徑向向外延伸形成有一第一環(huán)形盤，所述第一環(huán)形盤上設(shè)置有向驅(qū)動器方向延伸形成的分隔環(huán)，所述分隔環(huán)將所述第一環(huán)形盤分隔成靠近中心側(cè)的內(nèi)環(huán)盤以及遠離中心側(cè)的外環(huán)盤，所述內(nèi)環(huán)盤和分隔環(huán)共同形成開口朝向所述驅(qū)動器的避讓環(huán)槽，所述外環(huán)盤上安裝有第一磁環(huán)；

6、所述第二絕對值編碼器的碼盤具有第二固定環(huán)，所述第二固定環(huán)設(shè)于所述輸出軸第二端伸出輸入軸的一段外周，所述第二固定環(huán)上靠近所述驅(qū)動器的第二端沿徑向向外延伸形成有第二環(huán)形盤，所述第二環(huán)形盤位于所述避讓環(huán)槽中，且所述第二環(huán)形盤和第一環(huán)形盤上朝向所述驅(qū)動器的第二側(cè)面共面，所述第二環(huán)形盤上安裝有第二磁環(huán)。

7、進一步的，所述輸出軸延伸出所述輸入軸的一段長度與所述第二磁環(huán)至第二固定環(huán)的第一端端面的長度一致，當(dāng)所述第二固定環(huán)及第二磁環(huán)安裝于所述輸出軸上后，所述輸出軸的第二端端面與所述第二磁環(huán)和第一磁環(huán)的第二側(cè)面位于同一平面。

8、進一步的，所述輸入軸的第二端內(nèi)周面與所述輸出軸的第二端外周面之間設(shè)置有第二軸承，所述第二軸承的內(nèi)圈的第二端端面與所述第二固定環(huán)的第一端端面抵接。

9、進一步的，所述驅(qū)動器通過螺栓鎖緊于所述制動器法蘭的第二端端面且與其形成一間隔空間；所述輸入軸和輸出軸的第二端穿出所述制動器法蘭的第二端端面，所述第一絕對值編碼器和第二絕對值編碼器分別安裝在所述輸入軸和輸出軸的第二端后位于所述間隔空間中。

10、進一步的，所述關(guān)節(jié)殼體的內(nèi)腔中靠近第一端的位置處設(shè)置有連接板，所述連接板將所述內(nèi)腔分隔成靠近所述關(guān)節(jié)殼體的第一端的第一端內(nèi)腔和靠近所述關(guān)節(jié)殼體的第二端的第二端內(nèi)腔，所述諧波減速機設(shè)置于所述第一端內(nèi)腔中，所述電機組件、制動器、編碼器以及驅(qū)動器均設(shè)置于第二端內(nèi)腔中；所述連接板上設(shè)置有沿軸線方向貫通的軸孔，所述輸入軸及輸出軸的第一端均從所述軸孔中穿出以分別與諧波減速機的柔輪組件和波發(fā)生器連接；所述軸孔的內(nèi)周面和輸入軸的外周面之間設(shè)置有第三軸承，且所述軸孔上靠近所述諧波減速機的第一端設(shè)置有用于抵止所述第三軸承的外圈的第一端的第一凸環(huán)，所述輸入軸的外周面上設(shè)置有用于抵止所述第三軸承的內(nèi)圈的第二端的第一抵止環(huán)。

11、進一步的，所述連接板上朝向第二端內(nèi)腔的第二側(cè)面設(shè)置有一環(huán)形腔壁，所述環(huán)形腔壁繞所述軸孔外沿設(shè)置且位于第二端內(nèi)腔壁的內(nèi)側(cè)，所述環(huán)形腔壁與所述第二端內(nèi)腔壁之間形成環(huán)形腔體，所述環(huán)形腔體通過至少一分隔墻一分為多以形成至少兩個散熱腔，每一個散熱腔內(nèi)均設(shè)置有散熱材質(zhì)；所述電機組件及制動器均設(shè)置于所述環(huán)形腔壁所圍合成的柱形腔體內(nèi)；所述制動器法蘭通過螺栓鎖緊于所述環(huán)形腔壁的第二端端面。

12、進一步的，所述關(guān)節(jié)殼體的第二端內(nèi)腔向關(guān)節(jié)殼體的第二端方向貫通所述關(guān)節(jié)殼體，所述關(guān)節(jié)殼體的第二端開口處設(shè)置有后蓋，所述后蓋通過螺栓螺接在所述分隔墻的第二端端面。

13、本實用新型關(guān)節(jié)模組與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

14、(1)與傳統(tǒng)技術(shù)中通過制動器與輸入軸端對端的設(shè)計構(gòu)思相比，傳統(tǒng)制動器的轉(zhuǎn)子部分的端面與輸入軸的端面端連接，需要使轉(zhuǎn)子尺寸精度和輸入軸尺寸精度一致，并且在安裝時需要保證同軸度，增加了加工和安裝難度；傳統(tǒng)的制動器的轉(zhuǎn)子部分需要先和輸入軸端對端連接，再使制動器的轉(zhuǎn)子部分的內(nèi)周通過軸承與輸出軸外周連接，制動器和輸入軸輸出軸之間需要進行多次連接；實際制造使用時，需要轉(zhuǎn)子部分和輸入軸的部分的精度和公差極小，并且由于多次連接，很難保證轉(zhuǎn)子和輸入軸的同軸度；本實用新型將制動器的定子部分和轉(zhuǎn)子部分均設(shè)置在輸入軸的外周，與端對端的構(gòu)思相比，連接次數(shù)降低，產(chǎn)品尺寸鏈降低，更好地保證了轉(zhuǎn)子、輸入軸和輸出軸的同軸度；

15、傳統(tǒng)的制動器的轉(zhuǎn)子部分與輸出軸之間設(shè)置軸承，由于制動器經(jīng)常需要制動，會對軸承產(chǎn)生撞擊，軸承產(chǎn)生軸向竄動，故對編碼器產(chǎn)生的不良影響較大，編碼器因此而產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤差；本技術(shù)由于制動器的轉(zhuǎn)子部分套在輸入軸上，并且制動器的第二端部分有制動器法蘭，制動器法蘭牢固的裝在關(guān)節(jié)殼體上，制動器法蘭的中心孔對第一絕對值編碼器有避讓(中心孔的直徑大于第一絕對值編碼器的外徑)，即使在制動時，制動器離編碼器的軸向距離較長，因此對編碼器無影響；現(xiàn)有技術(shù)中端對端的安裝方式的安裝更加繁瑣復(fù)雜，制動器需要先將轉(zhuǎn)子部分與輸入軸端對端，然后需要雙手固定住轉(zhuǎn)子部分以使其無法轉(zhuǎn)動，再將螺栓連接在轉(zhuǎn)子部分和輸入軸上，在裝配時無定位，增加了裝配難度和裝配時長，同時增加了關(guān)節(jié)模組的長度；本技術(shù)直接將制動器環(huán)設(shè)在輸入軸上，降低輸出軸的長度(輸出軸需要穿過制動器定子和轉(zhuǎn)子后安裝編碼器)，再通過制動器法蘭安裝在關(guān)節(jié)殼體上，可增加制動器與輸入軸和輸出軸的同軸度，極大地降低輸出軸的長度，進而降低關(guān)節(jié)模組整體長度；本實用新型在輸入軸和輸出軸之間設(shè)置一個第二軸承，既實現(xiàn)了輸入軸和輸出軸之間的轉(zhuǎn)動，又保證了輸入軸和輸出軸同軸。

16、本實用新型采用上述關(guān)節(jié)連接結(jié)構(gòu)，將第一連接部、第二連接部以及連接組件均設(shè)置在關(guān)節(jié)模組的殼體內(nèi)部，無需獨立設(shè)計外側(cè)擋環(huán)遮擋連接螺栓，關(guān)節(jié)連接結(jié)構(gòu)的連接螺栓、連接臺等結(jié)構(gòu)均設(shè)置在殼體內(nèi)部，使得關(guān)節(jié)模組之間的整體性、一致性更好，進一步增加了用戶的滿意度和體驗感。本實用新型實施方式中的關(guān)節(jié)模組，在殼體的第一端內(nèi)壁設(shè)置第一連接部，在殼體的第二端內(nèi)壁設(shè)置第二連接部，通過一連接組件連接所述關(guān)節(jié)模組的第一連接部和相鄰的另一個關(guān)節(jié)模組第二端的第二連接部，通過一連接組件連接所述關(guān)節(jié)模組的第二端的第二連接部和相鄰的又一個關(guān)節(jié)模組第一端的第一連接部，如此可使關(guān)節(jié)模組的兩端可分別與兩個相鄰的關(guān)節(jié)模組進行連接，實現(xiàn)機械臂的多關(guān)節(jié)連接，連接方式簡單可靠。本實用新型實施方式的關(guān)節(jié)模組，通過端對端的方式與相鄰的另一個關(guān)節(jié)模組進行連接，使得兩個關(guān)節(jié)模組的兩個端面完全對準(zhǔn)，確保關(guān)節(jié)之間的裝配垂直度或平行度，有效提升整機校準(zhǔn)精度。本實用新型實施方式的關(guān)節(jié)模組，通過將受阻件和阻止件設(shè)置在同一平面，使關(guān)節(jié)運動范圍不超過±180°，有效避免穿設(shè)在諧波減速機的中心孔中的線束造成線束扭斷，提高整機的安全性。

17、本實用新型采用上述關(guān)節(jié)密封結(jié)構(gòu)，在波發(fā)生器兩端均通過迷宮式密封單元來實現(xiàn)波發(fā)生器兩端的動密封，凹凸配合的迷宮式密封結(jié)構(gòu)可有效降低關(guān)節(jié)模組的長度，解決以往技術(shù)中通過油封實現(xiàn)動密封帶來的關(guān)節(jié)模組整體長度增加、安裝復(fù)雜、因溫度升高帶來的內(nèi)外氣壓較大而導(dǎo)致的油封失效的問題，增加了油脂密封效果，解決以往技術(shù)中因油封公差而導(dǎo)致對輸入輸出軸之間的摩擦阻力增大，從而影響輸出扭矩的問題。采用本技術(shù)的迷宮式密封結(jié)構(gòu)，可提高電機的輸出效率和減速機的傳動效率，減少減速機以及電機的摩擦阻力，替換了傳統(tǒng)的油封設(shè)計，改變波發(fā)生器的凸輪軸與關(guān)節(jié)殼體和柔輪的支撐裝配關(guān)系，充分利用減速機內(nèi)部空間設(shè)計成迷宮結(jié)構(gòu)。提高關(guān)節(jié)模組的密封性，克服減速機內(nèi)外氣壓差的漏油問題，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造成本低。