[發明專利]一種內置力矩電機直接驅動的機器人腰

在審

• 申請號: 202011123702.0
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112276928A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 龔仲華;夏怡;劉建功;王碩
• 申請（專利權）人: 常州機電職業技術學院
• 主分類號: B25J9/12
• 分類號: B25J9/12;H02K7/10;H02K11/215;H02K26/00
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務所 32225
• 代理人: 孫彬;芮雪萍

本發明公開了一種內置力矩電機直接驅動的機器人腰，包括底座、支承體、驅動電機、轉子內套、編碼器、腰體；底座用于機器人安裝和支承體固定，支承體用于驅動電機安裝、底座連接及腰體支承，驅動電機為伺服回轉軸直接驅動的低轉速、大轉矩內置力矩電機，轉子內套用于電機轉子與腰體連接，編碼器為高精度磁柵絕對位置編碼器，腰體用于腰回轉和下臂擺動傳動部件安裝。本發明以新穎的低轉速、大轉矩內置力矩電機和高精度磁柵絕對位置編碼器替代了傳統的伺服電機，取消了減速器等傳動部件，實現了機器人腰回轉的無間隙、無磨損、無噪音電機直接驅動，其結構十分簡潔，運動精度大幅度提高，零部件無需維修更換，使用壽命大大延長，運行噪音大幅度下降。

技術領域

本發明涉及工業機器人領域，尤其是一種內置力矩電機直接驅動的機器人腰。

背景技術

目前，在現有技術中，垂直串聯機器人腰的回轉速度低、轉矩大，而普通伺服電機的額定轉速高、輸出轉矩小，因此，現有機器人幾乎都需要R V減速器或諧波減速器進行大比例減速。這種結構的缺點是：傳動系統結構復雜、零部件多、裝配要求高、維修工作量大，而且，減速器的傳動間隙、零部件磨損和運行噪音將直接影響機器人的運動精度、使用壽命和運行環境。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種電機直接驅動的機器人腰，它能夠很好地實現機器人腰的無間隙、無磨損、無噪音電機直接驅動，大幅度提高運動精度和延長使用壽命。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種內置力矩電機直接驅動的機器人腰，包括：

底座，所述底座用于機器人安裝和支承體固定，所述底座為帶正方形安裝底板和管線引入窗口的中空圓柱體，底板設有機器人安裝固定用的地腳螺栓安裝孔，底座上部設有連接支承體的法蘭定位孔、定位面和固定螺孔；中空內腔用來布置機器人管線，側面窗口用于機器人管線引入；

支承體，設于所述底座上方，所述支承體用于驅動電機安裝和腰體支承；所述支承體為帶上下法蘭的中空圓柱體；所述支承體的底面法蘭用來連接所述底座，使支承體固定在所述底座上；所述支承體的內腔用來安裝所述驅動電機，電機定子可通過上下法蘭與支承體連成一體；所述支承體的下部內孔用來安裝轉子內套的輔助支承軸承和定位擋圈，對安裝轉子內套進行徑向定位、軸向浮動支承；所述支承體的上部法蘭用來固定腰體的支承軸承內圈，支承腰體的回轉運動；所述編碼器的測頭固定在所述支承體的底面；

驅動電機，設于所述支承體內腔，所述驅動電機用于腰體回轉驅動，所述驅動電機采用專門用于伺服回轉軸直接驅動的低轉速、大轉矩新穎帶冷卻內置力矩電機，所述驅動電機包括可分離的轉子和定子；所述驅動電機的定子通過上下法蘭固定安裝在所述支承體的內腔，定子的下法蘭直接固定在所述支承體上，定子的上法蘭通過定子固定圈與所述支承體連接；中空轉子安裝在所述轉子內套上；所述轉子內套和所述腰體連成一體，從而使驅動電機可直接帶動所述腰體進行回轉運動，以實現機器人腰體的無間隙直接驅動；電樞電纜和冷卻管從所述底座的側面窗口引入；

轉子內套，設于所述驅動電機的轉子內腔，所述轉子內套是連接驅動電機轉子與所述腰體的中間部件，所述轉子內套為中空圓柱體；所述轉子內套的外側用來固定所述驅動電機的轉子，上端用來固定所述腰體，底面用來固定所述編碼器的磁環；通過所述轉子內套，可使驅動電機轉子、機器人腰體、編碼器成為一體，從而實現三者的無間隙剛性連接，使驅動電機直接驅動腰體回轉；所述轉子內套的下端通過安裝在所述支承體下方內孔的輔助支承軸承進行徑向定位、軸向浮動支承；機器人管線可從中空孔穿越；

編碼器，設于所述轉子內套底面，所述編碼器用于所述驅動電機的速度與位置檢測，所述編碼器為可直接與機器人控制系統進行串行數據通信、利用后備電池保存絕對位置數據的磁柵絕對位置編碼器，所述編碼器為中空圓環結構，所述編碼器包括磁環和測頭，所述磁環安裝在所述轉子內套底面，可隨驅動電機轉子旋轉，所述測頭固定在所述支承體上；編碼器電纜可從所述底座的側面窗口引入；