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一種動力模組的制作方法

文檔序號:42169768發布日期:2025-06-13 16:26閱讀:19來源:國知局

本發明屬于機器人關節驅動,尤其涉及一種動力模組。


背景技術:

1、在機器人應用領域越來越多的同時,協作機器人作為與人類進行協同工作的自動化勞力,進入到了更多的輕工業生產中。協作機器人的每個自由度的運動,都是由其每個關節處的動力模組來產生的。

2、在工業自動化、機器人驅動及精密傳動領域,動力模組作為核心驅動單元,其集成度、結構緊湊性及控制精度直接影響設備性能。傳統動力模組通常由電機、減速器及傳感器分體式組合而成,存在以下技術瓶頸:

3、結構松散與體積限制:電機與制動器、減速器采用分體布局,導致軸向空間冗余,難以滿足輕量化和小型化需求。電磁制動器多外置于電機端部,增加模組長度,且制動器轉子與定子的間隙控制復雜,影響制動響應效率。

4、扭矩檢測集成度低:扭矩傳感器多通過外置法蘭連接,線束需繞行外部,動力模組在運動過程中容易拉扯線束,不僅對控制精度造成影響,還影響動力模組的運動范圍。

5、編碼器與密封缺陷:位置檢測多依賴單一磁編碼器,抗干擾能力弱;隔板與殼體間密封依賴傳統墊片,在振動環境下易滲漏,影響電路板壽命。

6、上述缺陷已經嚴重制約動力模組的技術發展,是本領域技術人員急需解決的技術難題。


技術實現思路

1、為了解決上述技術問題,本發明的目的在于提供一種低慣量、高響應、易維護且集成度高的動力模組。

2、為了實現上述發明目的,本發明采用以下技術方案:

3、一種動力模組,包括電機、扭矩傳感器和諧波減速器,所述電機包括殼體、定子組件和轉子組件,所述定子組件固定在殼體內壁,所述轉子組件位于定子組件內側,

4、所述殼體的一端固定有隔板,所述隔板上固定有制動器定子,所述轉子組件包括空心軸體、環槽體和環狀磁體,所述環狀磁體固定在環槽體的外壁,所述環槽體套設在空心軸體上,所述環槽體與隔板通過大直徑軸承轉動連接,所述環槽體內固定有制動器轉子,且電機通電時,制動器定子與制動器轉子之間留有間隙,電機斷電時,制動器定子與制動器轉子相互吸合;

5、所述諧波減速器包括波發生器、柔輪、輸出鋼輪、支撐軸承內圈和支撐軸承外圈,所述扭矩傳感器的外圈夾設固定在支撐軸承外圈和殼體的另一端之間,所述扭矩傳感器的內圈與柔輪固定,所述波發生器設置在柔輪內,且驅動柔輪形變,所述轉軸空心軸體的一端貫穿扭矩傳感器和柔輪后與波發生器傳動連接,所述輸出鋼輪與支撐軸承內圈固定,所述輸出鋼輪設置在柔輪外,且與柔輪錯齒傳動;

6、所述隔板上還扣合固定有扣蓋,所述隔板和扣蓋形成的容納空間內固定有控制電路板,所述扭矩傳感器的線束經殼體內貫穿隔板后與控制電路板連接。

7、作為優選方案,所述環槽體與空心軸體一體成型,且環槽體與空心軸體均為不銹鋼材質,所述環槽體的外壁成階梯狀,所述環狀磁體固定在環槽體的外壁,且使得與環槽體外壁成平整面。

8、作為優選方案,所述隔板的中部形成朝向扭矩傳感器的沉孔,所述環槽體的內壁通過大直徑軸承與沉孔側壁轉動連接,且沉孔側壁上還設有對大直徑軸承的內圈進行限位的卡簧a。

9、作為優選方案,還包括t形線束管件,所述t形線束管件包括輸出盤以及空心輸出軸,所述輸出盤固定在空心輸出軸一端,且與空心輸出軸貫穿連通,所述輸出盤與輸出鋼輪固定,所述空心輸出軸貫穿諧波減速器、空心軸體,且與諧波減速器、空心軸體之間留有間隙,所述空心輸出管的兩端分別通過兩個支撐件與波發生器和空心軸體轉動連接。

10、作為優選方案,所述沉孔內還固定有雙磁編碼器感應電路組件,所述環槽體的開口端靠近空心軸體處還固定有磁環a,所述空心輸出軸的另一端安裝有磁環座,所述磁環座上固定有磁環b,所述磁環a與磁環b同心設置,且對應設置在雙磁編碼器感應電路組件的一側。

11、作為優選方案,所述磁環座的端部還設有一圈凸棱,所述扣蓋的中部向內延伸形成內護管,且內護管與扣蓋貫通,所述內護管的端部還設有凹槽,所述凸棱插入凹槽內,且凸棱與凹槽間隙配合。

12、作為優選方案,所述隔板靠近外沿處的兩端面分別設有凸環和凸板,所述凸環和凸板分別與扣蓋和殼體的內壁相抵,所述隔板、扣蓋、殼體之間通過涂膠密封。

13、作為優選方案,所述波發生器包括橢圓形輪轂和柔性軸承,所述橢圓形輪轂外側設有限位凸沿,所述柔性軸承套設在橢圓形輪轂外,且與限位凸沿相抵,所述柔性軸承嵌設在柔輪內,所述橢圓形輪轂套設在空心軸體上且通過花鍵傳動。

14、作為優選方案,所述空心軸體上還設有截面成楔形的限位槽,所述限位槽內設有與之配合的楔形卡簧,所述楔形卡簧與橢圓形輪轂靠近柔輪的一端相抵。

15、作為優選方案,所述扭矩傳感器上的信號處理電路集成在控制電路板上,所述信號處理電路通過線束與扭矩傳感器上的應變片連接。

16、與現有技術相比,本發明的有益效果為:

17、本發明的動力模組將制動器定子直接固定在隔板上,制動器轉子集成于環槽體內,利用大直徑軸承實現環槽體與隔板的同軸支撐,省去傳統外置制動器的軸向占用空間;制動器定子與轉子在電機通電時保持間隙,斷電時通過磁吸力快速閉合,實現零拖滯損耗與毫秒級制動響應;本發明通過軸向高度集成化設計,形成了“制動-電機-傳感-減速”的軸向串聯布局,整體長度縮減20%以上,尤其適用于機器人關節等空間受限場景。

18、同時,諧波減速器的柔輪與扭矩傳感器通過支撐軸承外圈與殼體夾持固定,形成嵌入式扭矩傳感架構,消除傳統法蘭式傳感器的中間傳遞誤差;傳感器不隨輸出軸轉動,避免了線束纏繞,能夠實現輸出端的多圈旋轉,運動更加靈活;另外,傳感器線束完全內置,經殼體內腔穿隔板至控制電路板,避免外部電磁干擾,信號傳輸信噪比提升。



技術特征:

1.一種動力模組,包括電機、扭矩傳感器(6)和諧波減速器,所述電機包括殼體(20)、定子組件(21)和轉子組件(22),所述定子組件(21)固定在殼體(20)內壁,所述轉子組件(22)位于定子組件(21)內側,其特征在于:

2.根據權利要求1所述的一種動力模組,其特征在于,所述環槽體(222)與空心軸體(221)一體成型,且環槽體(222)與空心軸體(221)均為不銹鋼材質,所述環槽體(222)的外壁成階梯狀,所述環狀磁體(23)固定在環槽體(222)的外壁,且使得與環槽體(222)外壁成平整面。

3.根據權利要求1所述的一種動力模組,其特征在于,所述隔板(13)的中部形成朝向扭矩傳感器(6)的沉孔(130),所述環槽體(222)的內壁通過大直徑軸承(15)與沉孔(130)側壁轉動連接,且沉孔(130)側壁上還設有對大直徑軸承(15)的內圈進行限位的卡簧a(14)。

4.根據權利要求1或3所述的一種動力模組,其特征在于,還包括t形線束管件,所述t形線束管件包括輸出盤(50)以及空心輸出軸(51),所述輸出盤(50)固定在空心輸出軸(51)一端,且與空心輸出軸(51)貫穿連通,所述輸出盤(50)與輸出鋼輪(44)固定,所述空心輸出軸(51)貫穿諧波減速器、空心軸體(221),且與諧波減速器、空心軸體(221)之間留有間隙,所述空心輸出管(51)的兩端分別通過兩個支撐件與波發生器和空心軸體(221)轉動連接。

5.根據權利要求4所述的一種動力模組,其特征在于,所述沉孔(130)內還固定有雙磁編碼器感應電路組件(131),所述環槽體(222)的開口端靠近空心軸體(221)處還固定有磁環a(220),所述空心輸出軸(51)的另一端安裝有磁環座(511),所述磁環座(511)上固定有磁環b(512),所述磁環a(220)與磁環b(512)同心設置,且對應設置在雙磁編碼器感應電路組件(131)的一側。

6.根據權利要求5所述的一種動力模組,其特征在于,所述磁環座(511)的端部還設有一圈凸棱,所述扣蓋(111)的中部向內延伸形成內護管(112),且內護管(112)與扣蓋(111)貫通,所述內護管(112)的端部還設有凹槽,所述凸棱插入凹槽內,且凸棱與凹槽間隙配合。

7.根據權利要求1所述的一種動力模組,其特征在于,所述隔板(13)靠近外沿處的兩端面分別設有凸環(132)和凸板(133),所述凸環(132)和凸板(133)分別與扣蓋(111)和殼體(20)的內壁相抵,所述隔板(13)、扣蓋(111)、殼體(20)之間通過涂膠密封。

8.根據權利要求1所述的一種動力模組,其特征在于,所述波發生器包括橢圓形輪轂(41)和柔性軸承(42),所述橢圓形輪轂(41)外側設有限位凸沿(411),所述柔性軸承(42)套設在橢圓形輪轂(41)外,且與限位凸沿(411)相抵,所述柔性軸承(42)嵌設在柔輪(43)內,所述橢圓形輪轂(41)套設在空心軸體(221)上且通過花鍵傳動。

9.根據權利要求8所述的一種動力模組,其特征在于,所述空心軸體(221)上還設有截面成楔形的限位槽,所述限位槽內設有與之配合的楔形卡簧,所述楔形卡簧與橢圓形輪轂(41)靠近柔輪(43)的一端相抵。

10.根據權利要求1所述的一種動力模組,其特征在于,所述扭矩傳感器(6)上的信號處理電路集成在控制電路板(12)上,所述信號處理電路通過線束與扭矩傳感器(6)上的應變片連接。


技術總結
本發明涉及一種動力模組,包括電機、扭矩傳感器和諧波減速器,電機包括殼體、定子組件和轉子組件,殼體的一端的隔板上固定有制動器定子,轉子組件包括空心軸體、環槽體和環狀磁體,環槽體套設在空心軸體上,環槽體內固定有制動器轉子,諧波減速器包括波發生器、柔輪、輸出鋼輪、支撐軸承,扭矩傳感器夾設固定在支撐軸承外圈和殼體的另一端之間,且與柔輪固定,波發生器設置在柔輪內,轉軸空心軸體的一端貫穿扭矩傳感器和柔輪后與波發生器傳動連接,輸出鋼輪與支撐軸承內圈固定,與柔輪錯齒傳動;扭矩傳感器的線束經殼體內貫穿隔板后與控制電路板連接。本發明是一種低慣量、高響應、易維護且集成度高的動力模組。

技術研發人員:牛銘奎,張鴻,高志川,金啟前
受保護的技術使用者:浙江方德機器人關節科技有限公司
技術研發日:
技術公布日:2025/6/12
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