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执行器和机器人

文献发布时间:2023-06-19 19:18:24


执行器和机器人

技术领域

本申请涉及执行器技术领域,尤其涉及一种执行器和机器人。

背景技术

传统方案中,执行器的减速模块和驱动模块相互固定时是通过紧固件从端面进行固定的,即减速模块的端面和驱动模块的端面固定,这就导致减速模块和驱动模块在径向上具有较大的尺寸需求(传统方式通常被连接件在半径上需要螺栓的工称直径2.5倍以上的尺寸增加需求),导致执行器尺寸较大。

发明内容

鉴于上述问题,提出了本申请实施例,以便提供一种解决上述问题或至少部分地解决上述问题的执行器和机器人。

本申请实施例提供一种执行器,包括:

减速模块,包括第一壳体、减速组件和与所述减速组件传动配合的保持件,所述第一壳体形成具有敞口的安装腔,所述减速组件位于所述安装腔内;以及,

驱动模块,包括驱动壳体和驱动组件,所述驱动壳体形成容纳腔,所述驱动组件位于所述容纳腔内,所述驱动组件与所述减速组件驱动连接;

其中,所述保持件位于所述安装腔与所述容纳腔的敞口之间,并位于所述第一壳体和所述驱动壳体的内部,所述第一壳体和所述驱动壳体分别通过紧固件与所述保持件固定,所述保持件的侧面设有面向所述第一壳体、驱动壳体以供所述紧固件安装的固定孔。

可选地,所述第一壳体的敞口端沿其周向呈凹凸结构交替设置,所述驱动壳体靠近所述保持件的一端沿周向呈凹凸结构交替设置;

所述第一壳体的凹部与所述驱动壳体的凸部插合,所述第一壳体的凸部与所述驱动壳体的凹部插合,以使所述第一壳体的敞口端和所述驱动壳体的端部相拼接形成闭合的环状。

可选地,所述第一壳体的凸部和所述驱动壳体的凸部覆盖在所述保持件的侧面。

可选地,所述第一壳体的凸部设有第一通孔,所述驱动壳体的凸部设有第二通孔,所述保持件的侧面设有多个所述固定孔,多个所述固定孔沿所述保持件的周向间隔分布,每一个所述固定孔对应一个所述第一通孔或一个所述第二通孔。

可选地,所述减速模块为RV减速模块并包括多根滚针,所述保持件为针保持架,多根所述滚针环绕在所述减速组件的外围;

所述保持件设有多个凹槽,每一个所述滚针对应一个所述凹槽设置,所述第一壳体的内壁对应设有多个长槽,所述滚针定位于对应的凹槽与长槽中。

可选地,所述减速模块还包括输出固定座、输出法兰、摆盘、曲轴以及行星齿轮;

所述输出法兰与输出固定架相互固定,并转动安装在所述第一壳体和所述保持件中;

所述摆盘、曲轴以及行星齿轮设置在所述输出固定架与输出法兰之间;

所述摆盘设置有连接孔,所述行星齿轮设置有安装孔,所述曲轴与所述安装孔紧配插合,且所述曲轴还穿设于所述连接孔,所述曲轴能够在所述行星齿轮的带动下转动,并驱动所述摆盘摆动。

可选地,还包括中空的过线管,所述减速组件与所述驱动组件均设有让位孔,所述过线管穿设在所述减速组件与驱动组件中以连通所述执行器的两端。

可选地,所述驱动组件包括电机、编码器连接轴、第一编码器齿轮、电机端编码器齿轮、第二编码器齿轮、输出端编码器齿轮;

所述电机转子的一端连接编码器连接轴,所述编码器连接轴上安装有随其转动的第一编码器齿轮,第一编码器齿轮和电机端编码器齿轮啮合;

所述过线管的一端与所述输出法兰进行过渡配合连接从而能够随所述输出法兰转动,所述过线管的另一端与所述第二编码器齿轮固定,所述第二编码器齿轮和所述输出端编码器齿轮啮合。

可选地,所述驱动壳体包括第二壳体和后盖板,所述第二壳体呈两端贯通的筒状,所述后盖板盖合所述第二壳体的一端,所述保持件通过所述紧固件连接所述第二壳体的另一端。

本申请实施例还提出一种机器人,包括执行器。

本申请实施例提供的技术方案,减速模块的第一壳体与保持件是通过侧向固定的,即第一壳体和保持件均是在侧面开孔来供紧固件穿设。同样地,驱动模块的驱动壳体与保持件也是通过侧向固定,该驱动壳体与保持件也是在侧面开孔来供紧固件穿设。如此,第一壳体、保持件和驱动壳体均不需要在端面进行开孔,第一壳体、保持件和驱动壳体这三者的端面在径向方向上的尺寸不需要为了满足开孔而增大,即第一壳体、保持件和驱动壳体的径向尺寸可以设计较小,进而有效降低了执行器的径向尺寸,使得执行器的径向尺寸可以较小。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请实施例的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中的一种执行器的结构示意图;

图2为图1中减速模块的分解示意图;

图3为图2中减速模块的剖切示意图;

图4为图1中驱动模块的分解示意图;

图5为图1中驱动模块的剖切示意图;

图6为图2中行星齿轮的结构示意图;

图7为图2中行星齿轮的平面示意图;

图8为图2中行星齿轮的另一平面示意图;

图9为图2中摆盘的结构示意图;

图10为图2中摆盘的剖切示意图;

图11为图2中曲轴的结构示意图;

图12为图2中曲轴的平面示意图。

附图标记:

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请实施例保护的范围。

需要说明的是,在本申请的描述中,若出现术语“第一”、“第二”等,则“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件或名称,而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,若全文中出现“和/或”,则其含义为,包括三个并列的方案,以“A和/或B为例”,包括A方案,或B方案,或A和B同时满足的方案。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。

请结合参考图1至图4,本申请实施例提供一种执行器100,执行器100可以是RV执行器或者是行星执行器。执行器100包括减速模块10和驱动模块30,驱动模块30为减速模块10提供动力,驱动减速模块10进行减速后输出扭矩。减速模块10可以是RV减速器或者行星减速器。减速模块10包括第一壳体191、减速组件以及与减速组件传动配合的保持件21,减速组件位于第一壳体191中;驱动模块30包括驱动壳体31与位于驱动壳体31中的驱动组件。本实施例的执行器100将通过对第一壳体191与驱动壳体31之间的连接安装关系进行改进,实现优化整体组装结构的目的。

本申请实施例提供一种减速模块10,减速模块10包括减速组件,驱动模块30包括驱动组件,驱动组件可以包括电机33等可以提供动力的驱动机构,该驱动机构具有驱动输出端,驱动输出端与减速组件驱动连接,驱动机构驱动减速组件转动。

请结合参考图2和图3,具体地,减速组件包括太阳齿轮11、行星齿轮12、摆盘14和轴体15。在一些实施例中,当减速模块10为RV减速器时,轴体15采用曲轴。当减速模块10为行星减速器时,轴体15采用普通轴体,即可以采用一根直线型的轴体。太阳齿轮11与驱动组件连接,示例性的,太阳齿轮11与驱动组件的电机33的外转子连接,电机33可以驱动太阳齿轮11绕一旋转轴线转动。行星齿轮12与太阳齿轮11啮合,并能够在太阳齿轮11的带动下转动。摆盘14与太阳齿轮11沿着旋转轴线分布,摆盘14开设有连接孔141,行星齿轮12设有安装孔13,轴体15沿旋转轴线延伸,轴体15穿设于安装孔13和连接孔141,且轴体15与行星齿轮12固定,轴体15与摆盘14活动连接,能够相对摆盘14转动。

请结合参考图6至图9,本申请实施例中,减速组件设置多个行星齿轮12,多个行星齿轮12环绕太阳齿轮11的旋转轴线分布,相邻两个行星齿轮12间隔分布。示例性的,减速组件设有至少三个行星齿轮12。摆盘14上对应每一个行星齿轮12上的安装孔13均设置一个连接孔141,多个连接孔141环绕摆盘14的中心轴线分布,每一个连接孔141对应设置一个行星齿轮12。相对应的安装孔13和连接孔141之间均通过一根轴体15连接,即每一个连接孔141处均对应设置一根轴体15,即每一根轴体15上均安装有行星齿轮12。

进一步地,减速组件还包括多根滚针16,多根滚针16环绕所述摆盘14设置,并分布在所述摆盘14的外围,所述摆盘14能够摆动,并与所述滚针16接触。

在一具体应用场景中,以RV减速器为例,电机33驱动太阳齿轮11绕旋转轴线转动,各个行星齿轮12在太阳齿轮11的带动下绕自身的中心轴线转动,并带动与之固定的轴体15一起转动,并且轴体15与摆盘14之间发生相对转动,即摆盘14不会随着轴体15一起转动。由于轴体15为偏心轴,其至少两个轴段的轴线是错开的,因此轴体15在转动的过程中,相当于是进行一个偏心的转动,故而在轴体15自身转动的过程中,会带动摆盘14产生摆动,使得摆盘14与外围的滚针16接触,产生相互作用力组,因此得到减速模组所需的输出力矩。

请结合参考图11和图12,具体地,轴体15为曲轴,曲轴包括第一轴段151和第二轴段152,所述第一轴段151的中心轴线和所述第二轴段152的中心轴线错开或者相交。所述第一轴段151的中心轴线和所述第二轴段152的中心轴线错开指的是两者中心轴线平行但不重合。

在一些实施例中,轴体15包括两个安装部,每一个安装部均包括第一轴段151和第二轴段152,且两个安装部的第二轴段152相邻设置,两个安装部的第一轴段151相互远离设置,即两个第二轴段152位于两个第一轴段151之间。可选地,两个第一轴段151的中心轴线重合,两个第二轴段152的中心轴线平行且错开。

请再次结合参考图6和图7,行星齿轮12设有安装孔13,安装孔13贯穿行星齿轮12的两个端面,安装孔13呈与第一轴段151和第二轴段152紧配插合的非同心孔状。具体而言,安装孔13包括沿行星齿轮12的中心轴线分布的第一孔段131和第二孔段132,第一孔段131和第二孔段132为非同心孔,即第一孔段131和第二孔段132的中心轴线错开或者相交,第一孔段131用以供第一轴段151适配插合,第二孔段132用于供第二轴段152适配插合。轴体15插入到安装孔13内后,与安装孔13为紧配插合,由此轴体15和安装孔13之间不会发生相对转动。

传统方案中,轴体15和行星齿轮12之间一般采用焊接固定或者平键连接。对于焊接而言,轴体15和行星齿轮12无法拆卸,不利于零部件的维护。对于平键连接的方式而言,平键的增加,占用空间增大,需要更大的安装空间,不利于整体执行器100结构的简化和尺寸的小型化。

而本申请实施例中,将行星齿轮12上的安装孔13设计为非同心孔,并与轴体15相匹配,形成紧配插合连接。相对于焊接而言,轴体15和安装孔13紧配插合的方式为可拆卸连接,利于零部件的维护。相对于平键连接而言,无需增加平键,且安装孔13和轴体15刚好适配,不需要额外增加安装孔13的孔径,整体结构紧凑,安装空间小,利于整个执行器100结构的简化和尺寸的小型化。采用本申请中的非同心孔,既节省了安装空间又实现了可拆卸可维护的要求。

在一些实施例中,所述轴体15的第一轴段151的直径小于所述第二轴段152的直径,所述第一孔段131的孔径小于所述第二孔段132的孔径,轴体15可以从第二孔段132插入到第一孔段131,并在第一轴段151与第一孔段131插入到位后,较大的第二轴段152能够被限制穿入到第一孔段131中。

在一些实施例中,所述第一孔段131在所述第二孔段132上的正投影位于所述第二孔段132的边缘内,因此方便轴体15沿安装孔13的贯穿方向插入到第一孔段131和第二孔段132。

在一些实施例中,在一些实施例中,所述第一孔段131的一侧孔壁与所述第二孔段132的一侧孔壁平齐。可选地,所述第一孔段131的中心轴线与所述第二孔段132的中心轴线平行且错开设置。由此当所述第一孔段131的一侧孔壁与所述第二孔段132的一侧孔壁平齐时,沿行星齿轮12中心轴线方向看的平面图中,所述第一孔段131的孔壁与所述第二孔段132的孔壁之间的距离在远离平齐点的方向上逐渐增大。与该实施例相对应的,第一轴段151的中心轴线和第二轴段152的中心轴线平行且错开设置。

在一些实施例中,所述第一孔段131的中心轴线与所述行星齿轮12的中心轴线重合,因此整个轴体15绕着行星齿轮12的中心轴线转动,轴体15的第二轴段152相对于行星齿轮12的中心轴线实现偏心转动。

可选地,所述第一孔段131和所述第二孔段132的深度相同。当然,其它实施例中,第一孔段131的深度也可以小于或者也可以大于第二孔段132的深度。

进一步地,所述行星齿轮12的其中一个端面设置有凸起结构121,所述第一孔段131贯穿所述凸起结构121。可选地,所述凸起结构121呈与所述行星齿轮12的中心轴线同轴的圆柱形。凸起结构121与行星齿轮12为一体结构。凸起结构121的设置,一方面可以延长第一孔段131的深度,增加轴体15第一轴段151和第一孔段131之间的接触面积,实现更加稳定的连接;另一方面,行星齿轮12仅在设置凸起结构121的位置与其它零部件接触,更为具体的,凸起结构121背离行星齿轮12的一侧设有固定轴承17(固定轴承17的具体设置在下述实施例中进行介绍),固定轴承17与凸起结构121背离行星齿轮12的端面抵接,与行星齿轮12接触面积小,行星齿轮12转动时的摩擦阻力小。同时,行星齿轮12的其它外表面与周围零部件不接触,由此行星齿轮12能够实现顺畅转动。

进一步地,本申请实施例中的执行器100还包括固定轴承17,所述固定轴承17设置在所述行星齿轮12外,并位于所述行星齿轮12设有所述第一孔段131的一侧,所述轴体15的第一轴段151伸出第一孔段131,即第一轴段151凸出在行星齿轮12外并与所述固定轴承17固定,所述第二轴段152凸出在所述行星齿轮12外,并与所述摆盘14固定。该实施例中,固定轴承17和摆盘14分设于行星齿轮12的两相对侧。

对于传统方案中,固定轴承17和摆盘14设置在行星齿轮12的同一侧,轴体15的受力点并不在端部,而是在摆盘14和行星齿轮12之间,因此当行星齿轮12带动轴体15转动时,轴体15和行星齿轮12之间由于受力较差容易产生相对位移。而本申请实施例中,将固定轴承17和摆盘14设置在行星齿轮12的两相对侧,使得轴体15远离摆盘14的端部被固定轴承17固定,优化了轴体15结构的受力,同时在物理层面上使电机33和传动结构(传动结构包括行星齿轮12、摆盘14等)相隔绝起到了防油作用。

本申请实施例还提供一种齿轮安装结构,该齿轮安装结构的具体结构请参见上述实施例中的行星齿轮12,此处不再赘述。

请再次结合参考图2、图3和图10,本申请实施例中,所述摆盘14开设有连接孔141,所述连接孔141贯穿所述摆盘14的两个端面。摆盘14和轴体15之间通过轴承连接,以使得轴体15能够相对摆盘14发生转动。即进一步地,本申请实施例中的执行器100还包括法兰轴承18,所述法兰轴承18包括相连的轴承部181和法兰部182,轴承部181的外径小于法兰部182的外径,因此法兰部182侧向凸出在轴承部181外。所述轴承部181设置在所述连接孔141内,所述法兰部182的外径大于所述连接孔141的外径,因此法兰部182位于连接孔141外,且所述法兰部182与所述摆盘14抵接,以限制摆盘14相对法兰轴承18自轴承部181向法兰部182的方向移动。轴体15与所述轴承部181固定。

本申请实施例中,法兰轴承18的内圈与轴体15固定,由于轴体15的两端是被固定的,不会发生轴向移动,因此相当于法兰轴承18也是被固定在轴体15上。法兰轴承18的法兰部182位于摆盘14连接孔141外,因此可以限制摆盘14自轴承部181指向法兰部182的方向移动,法兰轴承18可以在轴向上对摆盘14进行限制。相对于传统方案中需要增加摩擦环来防止摆盘14轴向上的窜动的方式,本申请将普通轴承替换为法兰轴承18可以在减少结构件的同时,也去掉了多余的摩擦环进而有效的提高效率。

在一些实施例中,每一个所述连接孔141对应设置两个所述法兰轴承18,两个所述法兰轴承18沿所述连接孔141的贯穿方向分布,且两个所述法兰部182呈相互远离设置,两个轴承部181呈相互靠近设置,并位于两个法兰部182之间。一个连接孔141处对应设置两个法兰轴承18,两个法兰轴承18对摆盘14的限位方向刚好相反,相当于在轴向上对摆盘14进行了夹持固定,限制摆盘14沿轴体15的长度方向来回窜动。

可选地,两个所述法兰轴承18的所述轴承部181相接触,由此法兰轴承18对摆盘14的连接孔141的空间进行了合理利用,法兰轴承18和法兰轴承18之间,以及法兰轴承18和摆盘14之间更加紧凑。

进一步地,所述摆盘14的端面还设有限位沉槽142,所述连接孔141贯穿所述限位沉槽142的槽底壁,连接孔141的孔径小于限位沉槽142的孔径。所述法兰部182设置在所述限位沉槽142内,并与所述限位沉槽142的槽底壁抵接。限位沉槽142的设置,可以对法兰轴承18的安装进行预定位,同时也可以减少法兰轴承18凸出在摆盘14的端面。可选地,所述法兰部182的端面与所述摆盘14的端面平齐,由此法兰部182并不凸出在摆盘14的端面。

可选地,限位沉槽142为圆形凹槽,限位沉槽142的孔径大于法兰部182的孔径,法兰部182的四周和限位沉槽142的槽侧壁之间具有间隙,以便于安装和拆卸法兰轴承18。

进一步地,所述执行器100包括两个所述摆盘14,两个所述摆盘14沿所述轴体15的长度方向间隔分布。沿行星齿轮12的中心轴线方向上,固定轴承17、行星齿轮12、两个摆盘14依次分布,两个摆盘14位于行星齿轮12的同一侧。

进一步地,轴体15设有轴肩153,两个摆盘14分设于轴肩153的两相对侧,两个摆盘14上的法兰轴承18与轴肩153抵接。具体地,轴体15包括两个第二轴段152,两个第二轴段152的中心轴线错开,两个摆盘14分设在两个第二轴段152。在一些实施例中,轴体15包括两个安装部,每一个安装部均包括第一轴段151和第二轴段152,且两个安装部的第二轴段152相邻设置。轴肩153则位于两个安装部之间,即位于两个第二轴段152之间。轴肩153的设置,使得两个摆盘14之间具有间隙,减小摩擦,并且轴承可以对摆盘14以及法兰轴承18进行定位和限位。

在一些实施例中,所述行星齿轮12和所述摆盘14在所述轴体15的长度方向上间隔分布,如此摆盘14在进行摆动时,可以避免与行星齿轮12产生摩擦。

在一些实施例中,所述摆盘14采用复合材料。所述复合材料包括PEEK(聚醚醚酮)、POM(聚甲醛)、PA46(聚己二酰丁二胺)、PA66加玻纤(聚酰胺66或尼龙66)、IGUS J、IGUSJ350中的任意一种。另外,其它一些实施例中,针保持架以及摆盘也可以采用复合材料。

复合材料具有低弹性模量,材质相对于金属而言较软,在受力时能够产生一定的弹性变形,因此利用复合材料的低弹性模量,可以降低减速模块10的加工精度要求,利用减速模块10的结构特点提高复合材料版减速器的刚性和负载能力。采用复合材料的摆盘14的弹性模量低于40GPa,较优的,根据材料的不同选择,其弹性模量可在1-20GPa范围内。

进一步地,减速模块10还包括减速壳体,减速壳体形成具有敞口的安装腔,减速组件位于安装腔内,减速壳体对减速组件起到保护作用。

减速壳体可以是一个完整的壳体,或者减速壳体由多个壳体组合形成。在一些实施例中,所述减速壳体包括第一壳体191和保持件21,所述第一壳体191呈两端贯通设置,即第一壳体191的两端都形成有敞口,第一壳体19形成上述具有敞口的安装腔。保持件21靠近所述第一壳体191的其中一端敞口设置,输出法兰192靠近第一壳体191另一端的敞口设置。

所述太阳齿轮11、行星齿轮12、摆盘14、轴体15和滚针16设置在所述安装腔内。具体而言,太阳齿轮11的旋转轴线与第一壳体191的贯通方向平行,且太阳齿轮11靠近第一壳体191的一端设置,即太阳齿轮11和输出法兰192分布在第一壳体191的两端。

在一些具体实施例中,第一壳体191包括筒状结构和凸出部分,筒状结构为两端贯通设置,例如筒状结构为圆筒。凸出部分连接在筒状结构的内壁,且凸出部分靠近筒状结构的一端设置,凸出部分沿筒状结构的周向呈环状设置。

输出法兰192呈法兰盘结构,并设置在凸出部分围合形成的区域内,将第一壳体191的端部封堵。需要说明的是,输出法兰192还开设有让位孔27,该让位孔27与安装腔连通,供导线穿过。当输出法兰192开设让位孔27时,除让位孔27的区域外,第一壳体191的这一端是被遮盖的。

减速模块10还包括保持件21,在RV减速器中,保持件21为针保持架,对于行星减速器,保持件21为内齿圈。

在RV减速器中,减速模块包括多根滚针16,多根滚针16定位于保持件21并环绕保持件21设置。具体而言,所述保持件21设有多个凹槽211,多个凹槽211环绕太阳齿轮11的旋转轴线分布,每一个所述滚针16对应一个所述凹槽211设置,所述滚针16的一端插入所述凹槽211内,滚针16的另一端与第一壳体191连接。本实施例中,保持件21设置在第一壳体191远离凸出部分的一端,即凸出部分和保持件21分设在第一壳体191筒状结构的两端。

进一步地,所述第一壳体191的内壁对应设有多个长槽,所述滚针16定位于对应的凹槽211与长槽中。该长槽指的是沿第一壳体191的贯通方向延伸呈长条状的槽,长槽与滚针16适配插合。

所述保持件21形成有开孔,所述驱动组件的驱动输出端穿设于所述开孔而与所述太阳齿轮11驱动连接。可选地,所述保持件21环绕所述减速壳体19的敞口呈环状设置,减速壳体19的敞口指的是第一壳体191筒状结构所形成的敞口,该敞口为远离凸出部分的敞口。示例性的,保持件21呈圆形环状。

进一步地,减速模块10还可以包括输出固定架22,输出固定架22可以大体呈环状结构,并与太阳齿轮11同轴设置。输出固定架22部分伸入到保持件21内。输出固定架22上设有通孔,行星齿轮12和太阳齿轮11位于通孔内。

具体地,输出法兰192与输出固定架22转动安装在减速壳体中,摆盘14还开通有避让孔143,输出法兰192与输出固定架22中的一者具有穿过避让孔143的连接结构1921并与另一者连接固定,另一者上设有插槽221或者孔来供连接结构1921插合;行星齿轮12与摆盘14位于输出固定架22与输出法兰192之间。

连接结构1921可以是插板、插筋、圆形或方方形等形状的插柱等结构。示例性的,输出法兰192上设有三个连接结构1921,摆盘14上开设有三个避让孔143,三个避让孔143环绕摆盘14的中心轴线均匀分布。对应地,输出固定架22设有三个插槽221,三个插槽221与三个连接结构1921一一对应插合。

进一步地,输出固定架22上对应每一个行星齿轮12都设有一个第一安装槽222,第一安装槽222的槽口朝向输出法兰192,行星齿轮12设置在对应的第一安装槽22内。此外,固定轴承17也设置在第一安装槽222内。

进一步地,输出法兰192和输出固定架22之间还可以设置紧固件锁固。在一些实施例中,输出法兰192上的连接结构1921与输出固定架22通过紧固件锁固,紧固件可以是螺钉或螺栓或铆钉等结构。

输出法兰192和输出固定架22大体可以呈圆形,以便于转动,同时也可以更好与整个执行器的圆形整体适配。

进一步地,减速模块10还可以包括两个角接触球轴承23,一个角接触球轴承23设置在第一壳体191和输出法兰192之间,另一个角接触球轴承23设置在保持件21和输出固定架22之间。

减速模块10还可以包括固定端盖24,轴体15的两端均设有固定端盖24。具体地,固定端盖24与轴体15的端面之间通过沉头螺栓29固定。固定端盖可以呈圆柱形,其长度较短,并与轴体15同轴设置。沉头螺栓29贯穿固定端盖24的两个端面。

进一步地,轴体15的两端分别设置有端部轴承25,端部轴承25的内圈与固定端盖24固定。其中一端的端部轴承25为上述中的固定轴承17,另一端端部轴承25的外圈与输出法兰192固定。

请结合参考图4和图5,进一步地,驱动模块30还包括驱动壳体31,所述驱动壳体31形成容纳腔,所述驱动组件位于所述容纳腔内。

驱动壳体31同样可以仅包括一个完整的壳体,或者驱动壳体31由多个壳体组合形成。在一些实施例中,所述驱动壳体31包括第二壳体311和后盖板312,所述第二壳体311呈两端贯通的筒状,所述后盖板312盖合所述第二壳体311的一端,保持件21则设置在第二壳体311的另一端。可选地,第二壳体311呈圆形筒状。第一壳体191和第二壳体311同轴设置,且第一壳体191的一端与第二壳体311的一端接触。可选地,第二壳体311的外径与第一壳体191的外径相同,如此在第一壳体191和第二壳体311对接后能够形成光滑的外表面。

后盖板312可以呈盘状结构或者光滑的板状结构或者阶梯型板状结构。后盖板312可以将第二壳体311的端部盖合。进一步地,后盖板312的中部可以设置让位孔27,让位孔27供导线穿过。

进一步地,驱动模块30还包括保护盖板32,所述保护盖板32位于所述第二壳体311内,所述驱动组件位于所述保护盖板32面向所述减速模块10的一侧,即保护盖板32位于驱动组件和后盖板312之间。同样地,保护盖板32中部也可以设置让位孔27以供导线穿过。

进一步地,第二壳体311的内壁设有一圈支撑凸起3114,电机33设置在支撑凸起3114背离后盖板312的一侧,通过支撑凸起3114进行支撑固定。保护盖板32位于支撑凸起3114和后盖板312之间,保护盖板32的一端抵接支撑凸起3114,另一端抵接后盖板312。

进一步地,所述减速模块10和所述驱动模块30均设置有让位孔27,所述让位孔27的轴线与所述太阳齿轮11的旋转轴线重合;该让位孔27沿着太阳齿轮11的轴线贯穿减速模块10和驱动模块30。具体地,摆盘14、太阳齿轮11、电机33等结构都设有让位孔27。所述执行器100还包括中空的过线管28,所述减速组件与所述驱动组件均设有让位孔27,所述过线管28穿设在所述减速组件与驱动组件中的让位孔27以连通所述执行器的两端。本实施例中,执行器100内部设置过线管28实现中空走线,中空走线的设计使执行器100之间连接的线缆从执行器100内部穿过,解决了执行器100发生动作时,线缆会缠绕或破损的问题。

进一步地,电机33转子一端紧固着减速模块10的太阳齿轮11,转子的另一端连接着编码器连接轴34,编码器连接轴34上安装有随其转动的第一编码器齿轮35,电机33的定子一端固定在支撑凸起3114上;过线管28一端与输出法兰192进行过渡配合连接从而能够随输出法兰192转动,过线管28另一端与第二编码器齿轮36粘接。第一编码器齿轮35和电机端编码器齿轮37啮合,第二编码器齿轮36和输出端编码器齿轮38啮合,如此通过啮合将电机33端和输出端的位置及速度信息传递给电机端编码器齿轮37和输出端编码器齿轮38。电机端编码器齿轮37和输出端编码器齿轮38均通过轴承结构设置在支撑凸起3114的底部,因此编码器传动结构能够通过支撑凸起3114与电机33完全隔离开,互不干涉。

电机端编码器齿轮37连接有磁铁保持架41和磁铁42,输出端编码器齿轮38同样连接有磁铁保持架41和磁铁42。驱动模块30设有驱动板43,驱动板43上设置有分别与两个磁铁42位置对应的编码器芯片,通过磁铁42与编码器芯片的相运动实时采集电机33输出端和输出法兰192端的运动信息。

进一步地,减速模块10还包括第一油封26,所述第一油封26位于所述第一壳体191的内壁和所述输出法兰192之间,并环绕所述输出法兰192设置,从而对第一壳体191和输出法兰192之间的缝隙进行密封。

进一步地,驱动模块30还包括第二油封44,所述第二油封44设置在所述保护盖板32和所述过线管28之间,第二油封44环绕过线管28设置,能够对过线管28和保护盖板32之间的缝隙进行密封。保护盖板32还可以形成台阶面,台阶面面向电机33,第二油封44位于台阶面上,通过台阶面进行支撑。

进一步地,所述后盖板312和所述保护盖板32之间设有密封圈45,可以对后盖板312和保护盖板32之间形成一圈密封。所述后盖板312和所述第二壳体311之间也设有密封圈45,可以对后盖板312和第二壳体311的连接处形成一圈密封。

本申请实施例中的执行器100在密封方面由两款骨架油封即第一油封26和第二油封44控制运动组件的密封,同时还通过两个密封圈45控制固定部件的密封。

底部安装座32包括与支撑凸起3114相对的平板结构以及固定于平板结构中间的筒状结构,筒状结构与过线管28相接并支撑过线管28。

传统方案中,减速模块10和驱动模块30相互固定时是通过紧固件46进行端面固定的,即减速模块10的端面和驱动模块30的端面固定,这就导致减速模块10和驱动模块30在径向上具有较大的尺寸需求(传统方式通常被连接件在半径上需要螺栓的工称直径2.5倍以上的尺寸增加需求),导致执行器100尺寸较大。

针对此,本申请实施例中,所述保持件21位于所述安装腔的敞口和所述驱动壳体31的端部之间,并位于所述第一壳体191和所述驱动壳体31的内部,所述第一壳体191和所述驱动壳体31分别通过紧固件46与所述保持件21固定,所述保持件21的侧面设有供所述紧固件46安装的固定孔212,所述侧面面向所述安装腔的侧壁,该侧面指的是沿太阳齿轮11的旋转轴线延伸的表面,即与太阳齿轮11的旋转轴线并行设置。因此固定孔212面向第一壳体191和驱动壳体31开设。第一壳体191设有第一通孔1914,第一通孔1914沿内外方向贯穿安装腔的侧壁,该第一通孔1914用以供紧固件46穿设。驱动壳体31设有第二通孔3111,第二通孔3111沿内外方向贯穿驱动壳体31,该第二通孔3111用以供紧固件46穿设。

本申请实施例中,减速模块10的第一壳体191与保持件21是通过侧向固定的,即第一壳体191和保持件21均是在侧面开孔来供紧固件46穿设。同样地,驱动模块30的驱动壳体31与保持件21也是通过侧向固定,该驱动壳体31与保持件21也是在侧面开孔来供紧固件46穿设。如此,第一壳体191、保持件21和驱动壳体31均不需要在端面进行开孔,第一壳体191、保持件21和驱动壳体31这三者的端面在径向方向上的尺寸不需要为了满足开孔而增大,即第一壳体191、保持件21和驱动壳体31的径向尺寸可以设计较小,进而有效降低了执行器100的径向尺寸,使得执行器100的径向尺寸可以较小。

需要说明的是,端面指的是垂直于太阳齿轮11旋转轴线的表面,即与敞口方向垂直的表面。

为使得连接更加稳定,可选地,第一壳体191设置多个第一通孔1914,驱动壳体31设置多个第二通孔3111,保持件21设置多个固定孔212,多个固定孔212沿保持件21的周向间隔分布。每一个第一通孔1914对应设置一个固定孔212,每一个第二通孔3111也对应设置一个固定孔212,且每一个固定孔212仅对应一个第一通孔1914或者仅对应一个第二通孔3111,由此第一通孔1914和第二通孔3111是错开的,并通过不同的紧固件46固定至不同固定孔212。当然,其它实施例中,一个第一通孔1914也可以与一个第二通孔3111对齐,并通过一个紧固件46固定至一个固定孔212中。

在一些实施例中,所述第一壳体191的敞口端沿其周向上呈凹凸结构交替设置,而具有多个凹部1912和多个凸部1911,多个凹部1912和多个凸部1911在周向上交替设置,每相邻两个凹部1912之间设置一个凸部1911。同样地,所述驱动壳体31靠近所述保持件21的一端沿周向呈凹凸结构交替设置,多个凹部3113和多个凸部3112在周向上交替设置,每相邻两个凹部3113之间设置一个凸部3112。即第一壳体191的端面以及驱动壳体31的端面均呈类似于锯齿的形状。其中,所述第一壳体191的凹部1912与所述驱动壳体31的凸部3112插合,所述第一壳体191的凸部1911与所述驱动壳体31的凹部3113插合,形成相互咬合的结构,以使所述第一壳体191的敞口端和所述驱动壳体31的端部相拼接形成闭合的环状,因此第一壳体191和驱动壳体31的连接处是相互对接形成咬合结构的,相对于平整的端面而言,相互咬合的结构利用凹凸插合可以实现定位安装。

在一些实施例中,第一壳体191的凸部1911和所述驱动壳体31的凸部3112覆盖在所述保持件21的侧面,即保持件21的一部分位于第一壳体191内,保持件21的另一部分位于驱动壳体31内。在一些实施例中,所述容纳腔面向所述保持件21呈敞口设置,所述保持件21的一部分位于所述安装腔内,所述保持件21的另一部分位于所述容纳腔内。可选地,第一壳体191的凸部1911和所述驱动壳体31的凸部3112与保持件21接触,所述保持件21的侧面被所述第一壳体191和所述驱动壳体31全部抵接,有利于保持件21、第一壳体191和驱动壳体31三者的限位安装。

在一些实施例中,所述第一壳体191的凸部1911设有第一通孔1914,所述驱动壳体31的凸部3112设有第二通孔3111,所述保持件21的侧面设有多个所述固定孔212,多个所述固定孔212沿所述保持件21的周向间隔分布,每一个所述固定孔212对应一个所述第一通孔1914或一个所述第二通孔3111。通过将第一壳体191的凸部1911、驱动壳体31的凸部3112分别与保持件21固定,可以避免凸部3112翘起,固定效果更好。可选地,第一壳体191的每一个凸部1911都设有一个第一通孔1914,驱动壳体31的每一个凸部3112也设有一个第二通孔3111。

第一壳体191和驱动壳体31可以呈圆形、方形或者不规则图形等。示例性的,所述第一壳体191和所述驱动壳体31的截面的外轮廓均呈圆形,此处的截面指的是垂直于太阳齿轮11的旋转轴线的截面,外轮廓指的是外边缘。可选地,保持件21的截面的外轮廓也呈圆形,可以更好与第一壳体191和驱动壳体31的内壁贴合。

在一些实施例中,所述驱动壳体31包括上述中的第二壳体311和后盖板312,所述第二壳体311呈两端贯通的筒状,所述后盖板312盖合所述第二壳体311的一端,所述保持件21通过所述紧固件46连接所述第二壳体311的另一端。因此第二壳体311的另一端设有多个凹部3113和凸部3112,形成凹凸交替设置的结构。

上述中,紧固件46包括但不限于螺钉、螺栓、铆钉等结构。

本申请实施例中的执行器100,创新的采用了复合材料作为摆盘14的材料,由于复合材料相较于金属材料较软,能够产生一定的弹性变形,在运动过程中以及组装时摆盘14可以通过变形来适应并匹配周围零件,因此对摆盘14以及与摆盘14配合的结构的加工精度要求较低,可以降低装配难度。由此利用复合材料的特性实现了执行器100的高传动比、高效率、低成本及高扭矩密度。

同时,通过结构设计,将驱动模块30外壳与减速模块10外壳交错,并通过侧面螺栓与内部的保持件21固定,降低了RV执行器100的外径尺寸,提高了复合材料传动组件的刚性和负载能力。

其次,行星齿轮12和轴体15安装固定时,利用非同心孔结构代替常规的平键结构,有利于结构紧凑和缩小行星齿轮12的尺寸,使得整体体积较小,结构减少也使得重量减少,同时轴体15直接插入非同心孔中即可,无需其它操作,可以降低装配难度提高装配效率。

再者,法兰轴承18对摆盘14轴向的限位结构,无需设置摩擦环,同样可以使得结构减少降低重量。

并且,本申请实施例中的执行器100提出了模块化设计的思路,驱动模块30和减速模块10为两个可单独组装的模块,并采用了双编码器,断电也可以长时间记录自身位置。

本申请中的复合材料RV执行器100可用于作为传统伺服电机33的替代方案,例如应用于服务型机器人、医疗机器人,工业机器人等特殊领域。

本申请实施例还提出一种机器人,该机器人包括上述中的执行器100,执行器100的具体结构请参见上述实施例,此处不再赘述。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请实施例进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例各实施例技术方案的精神和范围。

相关技术
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  • 机器人用末端执行器的安装结构以及机器人用末端执行器
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