一種機(jī)械臂的關(guān)節(jié)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，屬于機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。它解決了現(xiàn)有的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)體積大的問題。本機(jī)械臂的關(guān)節(jié)包括外殼以及集成于外殼內(nèi)的電機(jī)與諧波減速器，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的內(nèi)端與諧波減速器的輸入端相連接，諧波減速器的輸出端連接有輸出軸，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸呈中空狀，輸出軸的內(nèi)端與諧波減速器的輸出端相固定且輸出軸的外端穿過電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的外端，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的外端固定有電機(jī)光柵，輸出軸外端固定有輸出軸光柵，外殼內(nèi)固定有編碼器，輸出軸光柵及電機(jī)光柵分別位于編碼器的上下側(cè)，且編碼器的上下側(cè)分別設(shè)有與輸出軸光柵及電機(jī)光柵配合的光電開關(guān)。它具有體積小、空間利用率高、使用壽命長等優(yōu)點。
【專利說明】一種機(jī)械臂的關(guān)節(jié)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種機(jī)械臂，尤其涉及一種機(jī)械臂的關(guān)節(jié)。

【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人技術(shù)是近十年來迅速發(fā)展起來的一門綜合技術(shù)，它集中了機(jī)械工程、自動控制以及人工智能等多種技術(shù)的最新研宄成果，體現(xiàn)了光電一體化的最新成就，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最為活躍的領(lǐng)域之一。機(jī)械臂是目前在機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】中得到最廣泛實際應(yīng)用的自動化機(jī)械裝置，在生產(chǎn)生活中具有極其重要的作用，在實踐應(yīng)用中，很多的工業(yè)流程環(huán)節(jié)都需要機(jī)械臂進(jìn)行組裝和提取作業(yè)。機(jī)械臂能夠接受指令，精確地定位到三維(或二維)空間上的某一點進(jìn)行作業(yè)，能過極大地提高勞動效率。
[0003]機(jī)械臂關(guān)節(jié)是機(jī)械臂構(gòu)成的核心部件，關(guān)節(jié)的整體結(jié)構(gòu)、負(fù)載能力及感知能力直接影響著機(jī)械臂整體的作業(yè)水平。目前常見的機(jī)械臂關(guān)節(jié)普遍采用電機(jī)、諧波減速器、關(guān)節(jié)輸出軸直接串聯(lián)的傳動機(jī)構(gòu)。目前，國內(nèi)市場上機(jī)械臂關(guān)節(jié)普遍存在重量大、負(fù)載能力低、體積大、集成度低、感知能力差等問題，限制了機(jī)械臂性能的進(jìn)一步提升。
[0004]如中國專利公開了一種具有失電制動與多種感知功能的機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)，該機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)包括機(jī)械系統(tǒng)、關(guān)節(jié)電氣系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)及失電制動系統(tǒng)，機(jī)械及關(guān)節(jié)電氣系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和失電制動器集成一體，該機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)利用內(nèi)置的增量式磁編碼器檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子相對電機(jī)定子的相對轉(zhuǎn)動位置，并利用絕對式編碼器檢測關(guān)節(jié)輸出端相對關(guān)節(jié)固定端的絕對位置，通過增量式磁編碼器與絕對式編碼器的融合，從而實現(xiàn)關(guān)節(jié)位置的檢測。另外，該機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)還利用失電制動器在停機(jī)時進(jìn)行抱死制動。盡管該機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)提高了感知能力，但是由于絕對式編碼器及失電制動器都是另外增加的結(jié)構(gòu)，因此導(dǎo)致整個機(jī)械臂關(guān)節(jié)的體積較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提出了一種能夠有效減小體積的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)。
[0006]本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]一種機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，包括外殼以及集成于外殼內(nèi)的電機(jī)與諧波減速器，所述的電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的內(nèi)端與諧波減速器的輸入端相連接，所述的諧波減速器的輸出端連接有輸出軸，其特征在于，所述的電機(jī)的轉(zhuǎn)軸呈中空狀，所述的輸出軸的內(nèi)端與諧波減速器的輸出端相固定且輸出軸的外端穿過電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的外端，所述的電機(jī)轉(zhuǎn)軸的外端固定有電機(jī)光柵，所述的輸出軸外端固定有輸出軸光柵，所述的外殼內(nèi)固定有編碼器，所述的輸出軸光柵及電機(jī)光柵分別位于編碼器的上下側(cè)，且編碼器的上下側(cè)分別設(shè)有與上述輸出軸光柵及電機(jī)光柵配合的光電開關(guān)。
[0008]本機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中的電機(jī)轉(zhuǎn)軸做成中空狀，將輸出軸穿過電機(jī)轉(zhuǎn)軸，這樣可以縮短電機(jī)轉(zhuǎn)軸與輸出軸之間的相對長度。電機(jī)光柵固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上用于檢測電機(jī)位置，輸出軸光柵固定在輸出軸上用于檢測輸出軸的相對位置，由于輸出軸端部穿出電機(jī)轉(zhuǎn)軸端部，因此將輸出軸光柵固定于輸出軸的端部，縮短了輸出軸光柵與電機(jī)光柵之間的相對位置，然后在一個編碼器上設(shè)置兩個光電開關(guān)，達(dá)到了同一個編碼器分別對輸出軸光柵及電機(jī)轉(zhuǎn)軸光柵進(jìn)行控制的目的，從而很好地縮小了整個外殼的體積。
[0009]在上述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中，所述的電機(jī)位于外殼的中部，所述的諧波減速器位于外殼的一端，所述的電機(jī)的轉(zhuǎn)軸伸入諧波減速器內(nèi)，且轉(zhuǎn)軸伸入諧波減速器內(nèi)的部分與諧波減速器之間設(shè)置有軸承，所述的輸出軸的內(nèi)端一體成型有法蘭盤，所述的輸出軸與諧波減速器的輸出端通過穿過法蘭盤并穿入諧波減速器內(nèi)的緊固件相固定，所述的輸出軸自諧波減速器的輸出端穿入電機(jī)的轉(zhuǎn)軸且輸出軸的外端自電機(jī)的轉(zhuǎn)軸外端伸出。
[0010]電機(jī)的轉(zhuǎn)軸伸入諧波減速器內(nèi)，并利用軸承對轉(zhuǎn)軸進(jìn)行定位，這樣電機(jī)的轉(zhuǎn)軸便同時作為諧波減速器的輸入端使用，這樣的方式可以進(jìn)一步縮短長度，減小體積，同時輸出軸通過穿過法蘭盤并穿入諧波減速器內(nèi)的緊固件與諧波減速器相固定，然后輸出軸從諧波減速器的輸出端穿入到電機(jī)的轉(zhuǎn)軸內(nèi)，從而實現(xiàn)了輸出軸與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸之間連接長度的縮短。
[0011]在上述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中，所述的輸出軸的外端固定有呈筒狀的連接套，所述的連接套的外端具有呈環(huán)形凸起的定位部，所述的定位部的外側(cè)具有環(huán)形凸出的定位面，所述的輸出軸光柵呈環(huán)形，所述的輸出軸光柵套在定位部上并通過緊固件固定于定位面上。
[0012]輸出軸的大部分位于電機(jī)轉(zhuǎn)軸內(nèi)，為了能夠更加方便地將輸出軸光柵固定在輸出軸的端部，因此在輸出軸的端部連接一個連接套，利用連接套來固定輸出軸光柵。而盡管增加了連接套，但由于大部分輸出軸是穿設(shè)在電機(jī)轉(zhuǎn)軸內(nèi)，因此增加了連接套后的長度也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)中的長度，
[0013]在上述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中，所述的外殼內(nèi)側(cè)具有環(huán)形的安裝臺階，所述的安裝臺階上凸起有若干連接柱，所述的編碼器套在上述連接套的外側(cè)，所述的編碼器的外緣與各連接柱相固定。
[0014]編碼器套在連接套的外側(cè)，并固定在外殼內(nèi)側(cè)的各連接柱上，通過連接套及外殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)置很好地對編碼器進(jìn)行了定位，而且由于編碼器是套在連接套上的，而連接套又用于固定輸出軸光柵，因此將編碼器套在連接套上可以很好地利用連接套上的空間，從而使外殼內(nèi)的結(jié)構(gòu)更加緊湊，進(jìn)一步縮小體積。
[0015]在上述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中，所述的輸出軸光柵上方設(shè)有連接板，所述的編碼器上側(cè)與連接柱位置對應(yīng)處連接有六角銅柱，所述的編碼器固定于六角銅柱與連接柱之間，所述的連接板的外緣與各六角銅柱的端部相抵靠并通過緊固件相固定。
[0016]利用六角銅柱將編碼器固定在六角銅柱與連接柱之間，并通過緊固件在各六角銅柱的端部固定連接板，可以提高編碼器在外殼內(nèi)定位的牢固性，而且由于六角銅柱也是位于外殼內(nèi)的，因此并不需要增大外殼的體積。
[0017]在上述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中，所述的電機(jī)的轉(zhuǎn)軸外端沿周向均布有若干呈弧形凸起的凸條，所述的電機(jī)光柵呈環(huán)形，所述的電機(jī)光柵內(nèi)緣沿周向具有若干呈弧形凸出的限位部，所述的凸條卡入相鄰的兩限位部之間，所述的電機(jī)光柵與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸外端通過緊固件相固定。
[0018]電機(jī)光柵固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸的端部，固定時，將電機(jī)轉(zhuǎn)軸端部的凸條嵌入電機(jī)光柵內(nèi)緣相鄰兩限位部之間，電機(jī)光柵由此固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸端部，然后再利用緊固件將兩者固連在一起。由于編碼器固定在連接套上，為了方便與編碼器配合，因此將電機(jī)光柵固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸的端部，可以縮短電機(jī)光柵與編碼器之間的距離。
[0019]在上述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中，所述的編碼器上固定有電磁鐵，所述的安裝臺階上具有與電磁鐵正對的定位孔，所述的定位孔內(nèi)設(shè)有剎車桿及彈簧，所述的電機(jī)轉(zhuǎn)軸上固定有剎車盤，所述的剎車盤的邊緣沿周向均布有若干向外發(fā)散的擋腳，當(dāng)電機(jī)停機(jī)時所述的剎車桿在彈簧的彈力作用下頂靠在電磁鐵的底部且擋腳能夠與剎車桿側(cè)部相抵靠，而當(dāng)電機(jī)啟動時所述的剎車桿在電磁鐵的作用下克服彈簧的彈力作用而向下移動。
[0020]電機(jī)停機(jī)時，電機(jī)轉(zhuǎn)軸在失電狀態(tài)下仍然會繼續(xù)轉(zhuǎn)動一段時間，但轉(zhuǎn)速會逐漸減小至O。剎車盤固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，因此會隨著一同轉(zhuǎn)動，而剎車桿在失電狀態(tài)下通過彈簧的彈力作用而頂靠在電磁鐵的底部，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動至剎車盤上的其中一個擋腳與剎車桿的側(cè)部相抵靠時，通過剎車桿的阻擋作用，使得電機(jī)轉(zhuǎn)軸停止轉(zhuǎn)動。
[0021 ] 與現(xiàn)有技術(shù)中增加制動器對電機(jī)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行抱死制動相比，本申請中利用剎車盤、剎車桿及電磁鐵的配合來實現(xiàn)制動，剎車盤、剎車桿及電磁鐵分別集成于電機(jī)轉(zhuǎn)軸、外殼及編碼器上，相對于增加整個制動器而言，所要占用的體積更小。另外，與抱死制動不同的是，利用剎車盤與剎車桿配合的制動方式更加柔和，對電機(jī)轉(zhuǎn)軸的損傷更小，使用壽命更長。
[0022]在上述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中，所述的剎車桿的截面呈T形，所述的彈簧套設(shè)在剎車桿的下端，所述的剎車盤的擋腳的端部具有呈三角形的阻擋部，當(dāng)電機(jī)停機(jī)時所述的阻擋部的側(cè)部能夠與剎車桿的上端側(cè)部相抵靠。
[0023]在擋腳的端部形成呈三角形的阻擋部，并將剎車桿設(shè)置成截面呈T形，是為了當(dāng)電機(jī)停機(jī)時擋腳能夠更好地與剎車桿進(jìn)行配合，使得在利用剎車盤實現(xiàn)制動來減小占用體積的情況下，可以達(dá)到更好的制動效果。
[0024]在上述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中，所述的電磁鐵的鐵芯位于電磁鐵的上端，所述的剎車桿上端外徑大于鐵芯外徑，且當(dāng)電機(jī)啟動時所述的鐵芯向下推動剎車桿。
[0025]電機(jī)啟動時，鐵芯得電而向下移動，并推動剎車桿克服彈簧的彈力作用而回至定位孔處，由于剎車桿上端外徑大于鐵芯的外徑，因此當(dāng)鐵芯將剎車桿推回至定位孔處后，擋腳端部不會與鐵芯相抵靠而對電機(jī)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生制動作用。
[0026]而當(dāng)電機(jī)停機(jī)時，鐵芯失電而向上復(fù)位，剎車桿在彈簧的彈力作用下其上端重新頂靠在電磁鐵的底部，然后在電機(jī)轉(zhuǎn)軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動的過程中剎車盤的擋腳又會與剎車桿相抵靠來形成制動。
[0027]在上述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中，所述的剎車盤呈環(huán)形，所述的剎車盤與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸通過過盈配合，所述的電機(jī)的轉(zhuǎn)軸在剎車盤的上下側(cè)分別設(shè)有環(huán)形槽，所述的環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有卡簧。
[0028]剎車盤與電機(jī)轉(zhuǎn)軸通過過盈配合，使得剎車盤相對于電機(jī)轉(zhuǎn)軸周向固定，消除了剎車盤的相對轉(zhuǎn)動，然后利用設(shè)置在剎車盤上下側(cè)的兩個卡簧來限制剎車盤相對于電機(jī)轉(zhuǎn)軸的軸向移動，限制了軸向及周向的兩個運動，提高了工作的穩(wěn)定性。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本機(jī)械臂的關(guān)節(jié)將輸出軸穿過電機(jī)轉(zhuǎn)軸，縮短了電機(jī)轉(zhuǎn)軸與輸出軸之間的相對長度，使得電機(jī)轉(zhuǎn)軸光柵與輸出軸光柵之間的相對距離減小，并通過一個編碼器對兩個光柵分別進(jìn)行控制，使得關(guān)節(jié)外殼內(nèi)部的結(jié)構(gòu)更加緊湊，很好地縮小了關(guān)節(jié)外殼的體積；利用剎車盤、剎車桿及電磁鐵構(gòu)成電機(jī)轉(zhuǎn)軸的制動器，合理地利用了外殼的內(nèi)部空間，使外殼體積更小，而且制動過程更加柔和，使用壽命較長。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本機(jī)械臂的關(guān)節(jié)的剖視圖。
[0031]圖2是本機(jī)械臂的關(guān)節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖3是本機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與輸出軸之間的剖視圖。
[0033]圖4是輸出軸與輸出軸光柵之間的示意圖。
[0034]圖5是電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與電機(jī)光柵之間的示意圖。
[0035]圖6是本機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中編碼器處的示意圖。
[0036]圖7是本機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中剎車盤、剎車桿及電磁鐵之間的示意圖。
[0037]圖8是本機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中外殼的示意圖。
[0038]圖9是本機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中剎車盤的示意圖。
[0039]圖中，1、外殼；2、電機(jī)；3、諧波減速器；4、轉(zhuǎn)軸；4a、凸條；5、輸出軸；6、電機(jī)光柵；6a、限位部；7、輸出軸光柵；8、編碼器；8a、光電開關(guān)；8b、電磁鐵；8bl、鐵芯；9、連接套；9a、定位部；9b、定位面；10、安裝臺階；10a、連接柱；10b、定位孔；11、連接板；12、六角銅柱；13、剎車桿；14、彈簧；15、剎車盤；15a、擋腳；15al、阻擋部；16、卡簧；17、墊圈；18、法蘭盤；19、軸承。

【具體實施方式】
[0040]以下是本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。
[0041]實施例一
[0042]如圖1和圖3所示，一種機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，包括外殼I以及集成于外殼I內(nèi)的電機(jī)2與諧波減速器3，電機(jī)2位于外殼I的中部，諧波減速器3位于外殼I的一端，電機(jī)2的轉(zhuǎn)軸4穿入諧波減速器3內(nèi)，且轉(zhuǎn)軸4穿入諧波減速器3內(nèi)的部分與諧波減速器3之間設(shè)置軸承19，軸承19對電機(jī)2的轉(zhuǎn)軸4起到支撐作用，使得電機(jī)2的轉(zhuǎn)軸4同時可以作為諧波減速器3的輸入端使用，輸出軸5的內(nèi)端一體成型有法蘭盤18，輸出軸5與諧波減速器3的輸出端通過穿過法蘭盤18并穿入諧波減速器3內(nèi)的緊固件相固定。輸出軸5自諧波減速器3的輸出端穿入電機(jī)2的轉(zhuǎn)軸4內(nèi)，并且輸出軸5的外端穿出電機(jī)2的轉(zhuǎn)軸4的外端。
[0043]如圖1、圖2、圖3和圖5所示，電機(jī)2的轉(zhuǎn)軸4外端固定有電機(jī)光柵6，電機(jī)2的轉(zhuǎn)軸4外端沿周向均布有若干呈弧形凸起的凸條4a，電機(jī)光柵6呈環(huán)形，電機(jī)光柵6內(nèi)緣沿周向具有若干呈弧形凸出的限位部6a，電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4外端的凸條4a卡入相鄰的兩限位部6a之間，電機(jī)光柵6與電機(jī)2的轉(zhuǎn)軸4外端通過緊固件相固定。在本實施例中，在電機(jī)光柵6的上下側(cè)還設(shè)有墊圈17，緊固件依次穿過電機(jī)光柵6上側(cè)的墊圈17、電機(jī)光柵6以及電機(jī)光柵6下側(cè)的墊圈17并穿入電機(jī)2的轉(zhuǎn)軸4的外端。
[0044]如圖1、圖3和圖4所示，輸出軸5外端穿出電機(jī)2的轉(zhuǎn)軸4的外端，輸出軸5外端固定有呈筒狀的連接套9，連接套9的外側(cè)套設(shè)有編碼器8，編碼器8位于電機(jī)光柵6的上方，且編碼器8的下側(cè)具有與電機(jī)光柵6相配合的光電開關(guān)8a。外殼I內(nèi)側(cè)具有環(huán)形的安裝臺階10，安裝臺階10上凸起有若干連接柱10a，編碼器8的外緣固定在各連接柱1a的端部。
[0045]如圖4所示，連接套9的外端具有呈環(huán)形凸出的定位部9a，定位部9a的外側(cè)具有環(huán)形凸出的定位面％，定位部9a上套設(shè)有呈環(huán)形的輸出軸光柵7且輸出軸光柵7抵靠在定位面9b上，輸出軸光柵7的上下側(cè)也分別設(shè)有墊圈17，輸出軸光柵7與連接套9通過依次穿過輸出軸5上側(cè)的墊圈17、輸出軸光柵7、輸出軸5下側(cè)的墊圈17并穿入定位面9b的緊固件相固定。
[0046]如圖1和圖6所示，輸出軸光柵7位于編碼器8的上方，編碼器8的上側(cè)具有與輸出軸光柵7相配合的光電開關(guān)8a，編碼器8上側(cè)與連接柱1a位置對應(yīng)處連接有六角銅柱12，六角銅柱12穿過編碼器8并將編碼器8固定在六角銅柱12與連接柱1a之間，輸出軸光柵7上方設(shè)有連接板11，連接板11的外緣抵靠在各六角銅柱12的端部并且通過緊固件固定。
[0047]如圖7和圖9所示，電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4上還固定有呈環(huán)形的剎車盤15，剎車盤15與電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4通過過盈配合，剎車盤15位于電機(jī)光柵6的下方，電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4在剎車盤15的上下側(cè)分別設(shè)有環(huán)形槽，環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有卡簧16，兩個卡簧16之間的電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4上還套接有墊圈17，通過兩個卡簧16及墊圈17的作用使得剎車盤15被軸向固定在電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4上。
[0048]如圖7所示，編碼器8上固定有電磁鐵8b，電磁鐵8b的鐵芯8b I位于電磁鐵8b的上端。外殼I的安裝臺階10上具有與電磁鐵8b正對的定位孔10b，定位孔1b內(nèi)套設(shè)有剎車桿13套，剎車桿13套內(nèi)設(shè)有剎車桿13及彈簧14，剎車桿13呈T形，剎車桿13上端的外徑大于鐵芯8bl上端的外徑，彈簧14套設(shè)在剎車桿13的下端且彈簧14的兩端分別頂靠在剎車桿13套及剎車桿13上。剎車盤15的邊緣沿周向均布有若干向外發(fā)散的擋腳15a，擋腳15a的端部具有呈三角形的阻擋部15al，阻擋部15al能夠與剎車桿13的上端相抵靠。
[0049]本機(jī)械臂的關(guān)節(jié)在動作時，電機(jī)光柵6檢測電機(jī)2停機(jī)位，輸出軸光柵7檢測并校準(zhǔn)輸出軸5的停止位，剎車盤15、剎車桿13及電磁鐵Sb —同組成本機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中電機(jī)2的制動器。初始狀態(tài)，電機(jī)2處于未啟動狀態(tài)時，電磁鐵8b上的鐵芯8bl處于失電狀態(tài)，此時鐵芯8bl位于電磁鐵Sb的上端，剎車桿13在彈簧14的彈力作用下頂靠在電磁鐵Sb的底部，固定在電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4上的剎車盤15上的擋腳15a的端部則與剎車桿13上端相抵靠。
[0050]然后，電機(jī)2通電啟動，電磁鐵Sb上的鐵芯Sb I得到而向下運動，并同時克服彈簧14的彈力作用而將剎車桿13向下頂壓至定位孔1b處，電機(jī)2在工作過程中，鐵芯8bl —直處于得電狀態(tài)而保持頂壓剎車桿13的狀態(tài)。此時，由于剎車桿13被頂至定位孔1b處，因此剎車桿13失去了對剎車盤15的限制作用，電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4可自由轉(zhuǎn)動。
[0051]而當(dāng)電機(jī)2停機(jī)時，電磁鐵8b上的鐵芯8bl失電而向上復(fù)位至初始位置，失去了鐵芯8bl的頂壓作用，剎車桿13在彈簧14的彈力作用下又重新頂在電磁鐵Sb的底部，此時電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4處于降速轉(zhuǎn)動狀態(tài)，當(dāng)電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動至剎車盤15上的其中一個擋腳15a與剎車桿13上端相抵靠形成制動時，電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4才停止轉(zhuǎn)動。相比于現(xiàn)有技術(shù)中增加整個制動器對電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4進(jìn)行抱死制動而言，本機(jī)械臂的關(guān)節(jié)中采用剎車盤15、剎車桿13及電磁鐵8b組成制動用的結(jié)構(gòu)，剎車盤15、剎車桿13及電磁鐵8b分別固定在電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4、外殼I及編碼器8上，不僅充分利用了外殼I的內(nèi)部空間和結(jié)構(gòu)，縮小了整個外殼I的體積，而且相比于抱死制動來說，剎車盤15與剎車桿13配合的方式比較柔和，對電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4造成的損耗較少。盡管電機(jī)2在停機(jī)后，電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4仍然會降速轉(zhuǎn)動，對輸出軸5的停止位置造成影響，但是由于輸出軸光柵7的存在，使得輸出軸5在重新啟動時會自動回位至輸出軸5的設(shè)定停止位。
[0052]本機(jī)械臂的關(guān)節(jié)通過將電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4制成中空狀，使輸出軸5穿過電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4，從而縮短了電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4與輸出軸5之間的連接長度，同時分別將電機(jī)光柵6及輸出軸光柵7固定在電機(jī)2轉(zhuǎn)軸4及輸出軸5的外端，縮短了電機(jī)光柵6與輸出軸光柵7之間的距離，從而使得電機(jī)光柵6與輸出軸光柵7可以通過同一個編碼器8進(jìn)行控制，使得外殼I的內(nèi)部顯得更加地緊湊，空間利用率更高，從而也就可以很好地縮小外殼I的體積。
[0053]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，包括外殼⑴以及集成于外殼⑴內(nèi)的電機(jī)⑵與諧波減速器(3)，所述的電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)軸⑷的內(nèi)端與諧波減速器(3)的輸入端相連接，所述的諧波減速器(3)的輸出端連接有輸出軸(5)，其特征在于，所述的電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)軸(4)呈中空狀，所述的輸出軸(5)的內(nèi)端與諧波減速器(3)的輸出端相固定且輸出軸(5)的外端穿過電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)軸⑷的外端，所述的電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)軸⑷外端固定有電機(jī)光柵(6)，所述的輸出軸(5)外端固定有輸出軸光柵(7)，所述的外殼(I)內(nèi)固定有編碼器(8)，所述的輸出軸光柵(7)及電機(jī)光柵(6)分別位于編碼器(8)的上下側(cè)，且編碼器(8)的上下側(cè)分別設(shè)有與上述輸出軸光柵(X)及電機(jī)光柵(6)配合的光電開關(guān)(8a)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的電機(jī)(2)位于外殼(I)的中部，所述的諧波減速器⑶位于外殼⑴的一端，所述的電機(jī)⑵的轉(zhuǎn)軸⑷伸入諧波減速器(3)內(nèi)，且轉(zhuǎn)軸(4)伸入諧波減速器(3)內(nèi)的部分與諧波減速器(3)之間設(shè)置有軸承(19)，所述的輸出軸(5)的內(nèi)端一體成型有法蘭盤(18)，所述的輸出軸(5)與諧波減速器(3)的輸出端通過穿過法蘭盤(18)并穿入諧波減速器(3)內(nèi)的緊固件相固定，所述的輸出軸(5)自諧波減速器(3)的輸出端穿入電機(jī)⑵的轉(zhuǎn)軸(4)且輸出軸(5)的外端自電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)軸(4)外端伸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的輸出軸(5)的外端固定有呈筒狀的連接套(9)，所述的連接套(9)的外端具有呈環(huán)形凸起的定位部(9a)，所述的定位部(9a)的外側(cè)具有環(huán)形凸出的定位面(9b)，所述的輸出軸光柵(7)呈環(huán)形，所述的輸出軸光柵(7)套在定位部(9a)上并通過緊固件固定于定位面(9b)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的外殼(I)內(nèi)側(cè)具有環(huán)形的安裝臺階(10)，所述的安裝臺階(10)上凸起有若干連接柱(10a)，所述的編碼器(8)套在上述連接套(9)的外側(cè)，所述的編碼器(8)的外緣與各連接柱(1a)相固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的輸出軸光柵(7)上方設(shè)有連接板(11)，所述的編碼器(8)上側(cè)與連接柱(1a)位置對應(yīng)處連接有六角銅柱(12)，所述的編碼器⑶固定于六角銅柱(12)與連接柱(1a)之間，所述的連接板(11)的外緣與各六角銅柱(12)的端部相抵靠并通過緊固件相固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)軸(4)外端沿周向均布有若干呈弧形凸起的凸條(4a)，所述的電機(jī)光柵(6)呈環(huán)形，所述的電機(jī)光柵(6)內(nèi)緣沿周向具有若干呈弧形凸出的限位部(6a)，所述的凸條(4a)卡入相鄰的兩限位部(6a)之間，所述的電機(jī)光柵(6)與電機(jī)⑵的轉(zhuǎn)軸(4)外端通過緊固件相固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的編碼器(8)上固定有電磁鐵(8b)，所述的安裝臺階(10)上具有與電磁鐵(8b)正對的定位孔(10b)，所述的定位孔(1b)內(nèi)設(shè)有剎車桿(13)及彈簧(14)，所述的電機(jī)⑵轉(zhuǎn)軸(4)上固定有剎車盤(15)，所述的剎車盤(15)的邊緣沿周向均布有若干向外發(fā)散的擋腳(15a)，當(dāng)電機(jī)(2)停機(jī)時所述的剎車桿(13)在彈簧(14)的彈力作用下頂靠在電磁鐵(Sb)的底部且擋腳(15a)能夠與殺IJ車桿(13)側(cè)部相抵靠，而當(dāng)電機(jī)⑵啟動時所述的剎車桿(13)在電磁鐵(Sb)的作用下克服彈簧(14)的彈力作用而向下移動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的剎車桿(13)的截面呈T形，所述的彈簧(14)套設(shè)在剎車桿(13)的下端，所述的剎車盤(15)的擋腳(15a)的端部具有呈三角形的阻擋部(15al)，當(dāng)電機(jī)(2)停機(jī)時所述的阻擋部(15al)的側(cè)部能夠與剎車桿(13)的上端側(cè)部相抵靠。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的電磁鐵(Sb)的鐵芯(Sbl)位于電磁鐵(Sb)的上端，所述的剎車桿(13)上端外徑大于鐵芯(8bl)外徑，且當(dāng)電機(jī)(2)啟動時所述的鐵芯(8bl)向下推動剎車桿(13)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的剎車盤(15)呈環(huán)形，所述的剎車盤(15)與電機(jī)⑵的轉(zhuǎn)軸(4)通過過盈配合，所述的電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)軸⑷在剎車盤(15)的上下側(cè)分別設(shè)有環(huán)形槽，所述的環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有卡簧(16)。
【文檔編號】B25J17/00GK104476561SQ201410850899
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】楊慶華, 林高宏 申請人:浙江琦星電子有限公司