关节模组和机器人

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种关节模组和机器人。

背景技术

在机器人应用领域越来越多的同时，协作机器人作为与人类进行协同工作的自动化劳力，进入到了更多的轻工业生产中。协作机器人的每个自由度的运动，都是由其每个关节处的关节模组来产生的，而关节模组则是集成了电机、编码器、减速机和制动器等核心元件的一体化结构。其中，关节模组中通常集成两个编码器，分别为输入编码器和输出编码器。然而，传统技术中的编码器装配在开放空间中，制动器和减速机等部件产生的粉尘和油污容易污染编码器，影响编码器的运行，导致关节发生故障。

发明内容

基于此，有必要针对传统技术中关节模组的编码器易被污染的技术问题，提供一种关节模组和机器人。

本申请实施例第一方面提供一种关节模组，该关节模组包括：

装配组件；以及

双编码器；所述双编码器与所述装配组件同心设置，且与所述装配组件装配；

其中，至少部分所述装配组件套设在所述双编码器的外侧，所述装配组件与所述双编码器之间设有迷宫式的第一密封结构。

在其中一个实施例中，所述双编码器包括支撑件、码盘和读头板；所述码盘位于所述支撑件和所述读头板之间，且设置在所述支撑件上；所述读头板装配在所述装配组件上；

所述支撑件与所述装配组件之间设有所述第一密封结构。

在其中一个实施例中，所述支撑件包括同心设置的第一支撑件和第二支撑件，所述第二支撑件位于所述第一支撑件靠近所述读头板的一侧，且部分所述第一支撑件位于所述第二支撑件的外周侧；

所述码盘包括第一码盘和第二码盘；其中，所述第一码盘设置在所述第一支撑件靠近所述读头板的一侧，所述第二码盘设置在所述第二支撑件靠近所述读头板的一侧；

所述装配组件包括装配座以及设置在所述装配座上的盖板，所述装配座套设在所述双编码器的外侧，所述盖板位于所述读头板远离所述支撑件的一侧。

在其中一个实施例中，所述第一密封结构包括迷宫式的第一子密封结构。

所述装配座靠近所述第一支撑件的一侧设有避让槽，所述第一支撑件靠近所述装配座一侧的端部位于所述避让槽内；其中，所述第一支撑件靠近所述装配座一侧的端部设置有第一凸起，所述避让槽的内壁面设置有与所述第一凸起适配的第一凹槽，所述第一凸起与所述第一凹槽间隙配合以形成所述第一子密封结构。

在其中一个实施例中，所述第一密封结构包括迷宫式的第二子密封结构。

所述盖板和所述第二支撑件之间设有所述第二子密封结构。其中，所述盖板靠近所述第二支撑件的一侧设置有第二凸起，所述第二支撑件靠近所述盖板的一侧设置有与所述第二凸起适配的第二凹槽，所述第二凸起和所述第二凹槽间隙配合以形成所述第二子密封结构。

在其中一个实施例中，所述第一支撑件远离所述第二支撑件的一侧还设置有密封件，所述密封件和所述第一支撑件之间设有迷宫式的第二密封结构。

其中，所述第一支撑件靠近所述密封件的一侧设置有第三凹槽，所述密封件靠近所述第一支撑件的一侧设置有与所述第三凹槽适配的第三凸起，所述第三凸起和所述第三凹槽间隙配合以形成所述第二密封结构。

在其中一个实施例中，所述第一支撑件和所述第二支撑件之间设有迷宫式的第三密封结构。

其中，所述第一支撑件靠近所述第二支撑件的一侧设置有第四凹槽，所述第二支撑件靠近所述第一支撑件的一侧设置有与所述第四凹槽适配的第四凸起，所述第四凸起和所述第四凹槽间隙配合以形成所述第三密封结构。

在其中一个实施例中，所述关节模组还包括同心设置的电机轴和输出轴，所述电机轴套在所述输出轴的外侧；所述第一支撑件与所述电机轴连接，所述第二支撑件与所述输出轴连接；

所述第一支撑件靠近所述电机轴的一端设有环形延伸部，所述环形延伸部包裹所述电机轴的部分侧壁面，所述环形延伸部的外周侧设置有隔离环，所述隔离环与所述环形延伸部之间设有迷宫式的第四密封结构。

在其中一个实施例中，所述环形延伸部的外周侧设置有间隔排布的凸台组，所述隔离环的内周侧设置有与所述凸台组适配的凹槽组，所述凸台组与所述凹槽组间隙配合以形成所述第四密封结构；

相邻所述凹槽组之间设有第一间隙，所述第一间隙的长度大于所述凸台组的弧长；和/或，相邻所述凸台组之间设有第二间隙，所述第二间隙的长度大于所述凹槽组的弧长。

上述的关节模组，通过在装配组件和双编码器之间设置迷宫式密封，可以增加外部粉尘和油污从装配组件和双编码器之间进入到双编码器所处的空间的路径，从而使外部粉尘和油污不易从装配组件和双编码器之间进入到双编码器所处的空间内，尽可能避免了粉尘和油污对双编码器的影响，保证了双编码器的正常工作，降低了关节模组的故障率。

本申请实施例第二方面提供一种机器人，该机器人包括第一方面的关节模组。

上述的机器人，通过在关节模组的装配组件和双编码器之间设置迷宫式密封，可以增加外部粉尘和油污从装配组件和双编码器之间进入到双编码器所处的空间的路径，从而使外部粉尘和油污不易从装配组件和双编码器之间进入到双编码器所处的空间内，尽可能避免了粉尘和油污对双编码器的影响，保证了双编码器的正常工作，降低了机器人的故障率。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的一种关节模组的结构示意图；

图2为图1中的第一支撑件的结构示意图；

图3为图1中的装配座的结构示意图；

图4为图1中的第二支撑件的结构示意图；

图5为图1中的盖板的结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的另一种关节模组的结构示意图；

图7为图6中的第一支撑件的结构示意图；

图8为图6中的密封件的结构示意图；

图9为图6中的装配座的结构示意图；

图10为本申请一实施例提供的再一种关节模组的结构示意图；

图11为图10中的第一支撑件的结构示意图；

图12为图10中的第二支撑件的结构示意图；

图13为本申请一实施例提供的又一种关节模组的结构示意图；

图14为图13中的第一支撑件和隔离环的分解示意图；

图15为图13中的第一支撑件的侧视图；

图16为图13中的隔离环的侧视图；

图17为图13中的隔离环的俯视图；

图18为图13中的第一支撑件的俯视图。

附图标记：

10-关节模组；110-装配组件；111-装配座；1111-避让槽；1112-第一凹槽；112-盖板；1121-第二凸起；120-双编码器；121-支撑件；1211-第一支撑件；1211a-第一凸起；1211b-第三凹槽；1211c-第四凹槽；1211d-环形延伸部；1211e-凸台组；1211f-第二间隙；1212-第二支撑件；1212a-第二凹槽；1212b-第四凸起；122-码盘；1221-第一码盘；1222-第二码盘；123-读头板；131-第一密封结构；1311-第一子密封结构；1312-第二子密封结构；132-第二密封结构；133-第三密封结构；134-第四密封结构；140-连接件；150-密封件；151-第三凸起；160-电机轴；170-输出轴；180-隔离环；181-凹槽组；182-第一间隙；190-电机；200-减速机；210-制动器。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参照图1所示，本申请实施例第一方面提供一种关节模组，该关节模组10包括：

装配组件110，以及

双编码器120，双编码器120与装配组件110同心设置，且与装配组件110装配。

其中，至少部分装配组件110套设在双编码器120的外侧，装配组件110与双编码器120之间设有迷宫式的第一密封结构131。

本申请实施例提供的关节模组10，通过在装配组件110和双编码器120之间设置迷宫式密封，以图1中的方位为例，可以增加双编码器120左侧的粉尘和油污从装配组件110和双编码器120之间进入到双编码器120所处的空间的路径，从而使双编码器120左侧的粉尘和油污不易从装配组件110和双编码器120之间进入到双编码器120所处的空间内，尽可能避免了粉尘和油污对双编码器120的影响，保证了双编码器120的正常工作，降低了关节模组10的故障率。

需要说明的是，内周侧指靠近中心的一侧，外周侧指远离中心的一侧。

如图1所示，在本申请实施例中，关节模组10还包括电机190、减速机200、制动器210、电机轴160和输出轴170，其中，电机轴160套设在输出轴170的外侧，且电机轴160和输出轴170同心设置。具体的，电机190的输出端和电机轴160连接，减速机200的输入端和电机轴160连接，减速机200的输出端和输出轴170连接，制动器210用于对关节模组10制动。双编码器120的两个编码器分别与输出轴170和电机轴160连接。

在其中一个实施例中，如图1所示，双编码器120包括支撑件121、码盘122和读头板123。其中，码盘122位于支撑件121和读头板123之间，且设置在支撑件121上，读头板123装配在装配组件110上。支撑件121与装配组件110之间设有第一密封结构131。

通过在支撑件121与装配组件110之间设置第一密封结构131，一方面，使双编码器120靠近制动器210和电机190一侧的粉尘和油污不易从装配组件110和双编码器120之间进入到双编码器120所处的空间内，尽可能避免了粉尘和油污对双编码器120的影响；另一方面，将支撑件121的一部分结构作为第一密封结构131的构成件，可以最大程度利用支撑件121，避免额外设置其他密封件。

在其中一个实施例中，如图1所示，支撑件121包括同心设置的第一支撑件1211和第二支撑件1212，第二支撑件1212位于第一支撑件1211靠近读头板123的一侧，且部分第一支撑件1211位于第二支撑件1212的外周侧。码盘122包括第一码盘1221和第二码盘1222，其中，第一码盘1221设置在第一支撑件1211靠近读头板123的一侧，第二码盘1222设置在第二支撑件1212靠近读头板123的一侧。第一支撑件1211与装配组件110之间设有第一密封结构131。

在本申请实施例中，第一支撑件1211和第一码盘1221可以构成第一编码器，第一支撑件1211和电机轴160连接；第二支撑件1212和第二码盘1222可以构成第二编码器，第二支撑件1212和输出轴170连接；第一编码器和第二编码器共用同一个读头板123，读头板123上设置两个感应芯片，分别用于感应第一码盘1221和第二码盘1222。

从图1可知，部分第一支撑件1211位于第二支撑件1212的外侧，通过在第一支撑件1211与装配组件110之间设置第一密封结构131，不仅可以阻止粉尘和油污从装配组件110和第一支撑件1211之间向第一编码器流动，也可以阻止粉尘和油污向第二编码器流动。

参照图1、图2和图3所示，装配组件110包括装配座111以及设置在装配座111上的盖板112，装配座111套设在双编码器120的外侧，盖板112位于读头板123远离支撑件121的一侧，

具体的，第一密封结构131包括迷宫式的第一子密封结构1311。其中，装配座111靠近第一支撑件1211的一侧设有避让槽1111，第一支撑件1211靠近装配座111一侧的端部位于避让槽1111内。第一支撑件1211的端部和避让槽1111之间具有第一子密封结构1311。

在本申请的一个实施例中，请再次参照图1、图2和图3所示，第一支撑件1211的端部设有第一凸起1211a，避让槽1111的内避免设置有与第一凸起1211a适配的第一凹槽1112，第一凸起1211a位于第一凹槽1112内，并且第一凸起1211a的外壁和第一凹槽1112的内壁之间具有间隙，即：第一凸起1211a和第一凹槽1112间隙配合。这样，第一支撑件1211伸入避让槽1111的部分与避让槽1111之间形成第一子密封结构1311。

需要说明的是，第一凸起1211a的数量可以有多个，多个第一凸起1211a间隔设置，同样的，第一凹槽1112的数量也可以有多个，多个第一凹槽1112间隔设置，多个第一凸起1211a一一对应地位于多个第一凹槽1112内。

可以理解的是，第一凸起1211a可以是环状凸起，第一凹槽1112可以是环状凹槽，这样，双编码器120的环向一周均设置有第一子密封结构1311，对双编码器120的保护和密封效果更好。本申请实施例对第一子密封结构1311的具体结构不做限定。

在其中一个实施例中，如图1所示，第一密封结构131包括迷宫式的第二子密封结构1312。其中，盖板112和第二支撑件1212之间设有第二子密封结构1312。

具体的，如图4和图5所示，盖板112靠近第二支撑件1212的一侧设置有第二凸起1121，第二支撑件1212靠近盖板112的一侧设置有第二凹槽1212a，第二凸起1121位于第二凹槽1212a中，并且二者之间具有间隙。这样，第二凸起1121和第二凹槽1212a形成第二子密封结构1312。

具体的，第二凹槽1212a位于第二码盘1222的内周侧，可以避免第二凸起1121和读头板123发生干涉。此外，第二凹槽1212a可以是环状凹槽，第二凸起1121可以是环状凸起，第二凹槽1212a和第二凸起1121的数量均可以为多个，本申请实施例对第二子密封结构1312的具体结构不做限定。

需要说明的是，第二支撑件1212和盖板112之间还设置有连接件140，连接件140的内圈套设在第二支撑件1212上，外圈与盖板112抵接。一方面，连接件140在第二支撑件1212和盖板112之间起支撑连接作用；另一方面，连接件140形成的机械密封结构也可以成为第二子密封结构1312的一部分，使第二子密封结构的密封性能更好。

可以理解的是，双编码器120工作时，一部分粉尘和油污易从双编码器120的内周侧进入，通过在第二码盘1222的内周侧设置第二子密封结构1312，可以阻止粉尘和油污从双编码器120的内周侧进入，防止粉尘和油污污染码盘122。

如图1所示，本申请实施例提供的一种关节模组10，通过在双编码器120的外周侧设置第一子密封结构1311，在双编码器120的内周侧设置第二子密封结构1312，能够阻止粉尘和油污从双编码器120的外周侧和内周侧进入到码盘122所在的空间内，防止粉尘和油污污染码盘122，保证了双编码器120的正常工作，降低了关节模组10的故障率。

在其中一个实施例中，如图6所示，第一支撑件1211远离第二支撑件1212的一侧还设置有密封件150，具体的，密封件150可以位于制动器210靠近装配座111一侧的表面上，其中，一部分密封件150位于制动器210和装配座111之间，另一部分密封件150位于制动器210和第一支撑件1211之间。密封件150和第一支撑件1211之间设有迷宫式的第二密封结构132。

参照图7和图8所示，第一支撑件1211靠近密封件150的一侧设置有第三凹槽1211b，密封件150靠近第一支撑件1211的一侧设置有第三凸起151，第三凸起151位于第三凹槽1211b中，并且二者之间具有间隙。第三凹槽1211b可以是环状凹槽，第三凸起151可以是环状凸起。这样，第三凸起151和第三凹槽1211b形成第二密封结构132。本申请实施例中的第三凹槽1211b和第三凸起151的数量均为两个，在其他可能的实施例中，第三凹槽1211b和第三凸起151的数量还可以为一个或多个。

参照图6和图9所示，本申请实施例还提供了另一种形式的第一密封结构131，装配座111靠近第一支撑件1211的一侧设置有避让槽1111，第一支撑件1211靠近装配座111的一端伸入避让槽1111，伸入避让槽1111的第一支撑件1211和避让槽1111之间具有间隙。这种形式的第一密封结构131制作比较简单，装配比较方便。

如图6所示，本申请实施例提供的另一种关节模组10，通过在双编码器120的外周侧设置第一子密封结构1311，在双编码器120的内周侧设置第二子密封结构1312，能够阻止粉尘和油污从双编码器120的外周侧和内周侧进入到码盘122所在的空间内。此外，通过在第一支撑件1211和密封件150之间设置第二密封结构132，能够阻止电机190侧的粉尘和油污从第一支撑件1211和制动器210之间进入到装配座111和第一支撑件1211之间，从而进一步阻止粉尘和油污从双编码器120的外周侧进入到码盘122所在的空间内，防止粉尘和油污污染码盘122，保证了双编码器120的正常工作，降低了关节模组10的故障率。

在其中一个实施例中，如图10所示，第一支撑件1211和第二支撑件1212之间设有迷宫式的第三密封结构133。具体的，如图11和图12所示，第一支撑件1211靠近第二支撑件1212的一侧设置有第四凹槽1211c，第二支撑件1212靠近第一支撑件1211的一侧设置有第四凸起1212b，第四凸起1212b位于第四凹槽1211c中，并且二者之间具有间隙。第四凹槽1211c可以是环状凹槽，第四凸起1212b可以是环状凸起。这样，第四凸起1212b和第四凹槽1211c形成第三密封结构133。本申请实施例中的第四凹槽1211c和第四凸起1212b的数量为一个，在其他可能的实施例中，第四凹槽1211c和第四凸起1212b的数量还可以为多个。

如图10所示，本申请实施例提供的再一种关节模组10，通过在双编码器120的外周侧设置第一子密封结构1311，在双编码器120的内周侧设置第二子密封结构1312，能够阻止粉尘和油污从双编码器120的外周侧和内周侧进入到码盘122所在的空间内。此外，通过在第一支撑件1211和第二支撑件1212之间设置第三密封结构133，能够阻止电机190侧的粉尘和油污从第一支撑件1211和第二支撑件1212之间进入到码盘122所在的空间内，防止粉尘和油污污染码盘122，保证了双编码器120的正常工作，降低了关节模组10的故障率。

在其中一个实施例中，如图14和图15所示，第一支撑件1211靠近电机轴160的一端设有环形延伸部1211d，环形延伸部1211d包裹电机轴160的部分侧壁面，环形延伸部1211d的外周侧设置有隔离环180，隔离环180与环形延伸部1211d之间设有迷宫式的第四密封结构134。具体的，隔离环180位于环形延伸部1211d和制动器210之间，并且隔离环180可以固定在制动器210上。

在其中一个实施例中，如图15和图16所示，环形延伸部1211d的外周侧设置有间隔排布的凸台组1211e，隔离环180的内周侧设置有间隔排布的凹槽组181，凸台组1211e与凹槽组181间隙配合以形成第四密封结构134。具体的，凸台组1211e可以包括多个间隔排布的凸台，凹槽组181可以包括多个间隔排布的凹槽，凸台组1211e与凹槽组181嵌合时，凸台位于凹槽内，并且二者之间具有间隙。可以理解的是，一个凹槽可以由两个间隔排布的凸起形成，其中，凹槽位于两个凸起之间。

如图17和图18所示，相邻凹槽组181之间设有第一间隙182，第一间隙182的长度W1大于凸台组1211e的弧长W3。相邻凸台组1211e之间设有第二间隙1211f，第二间隙1211f的长度W2大于凹槽组181的弧长W4。这样，在装配隔离环180和第一支撑件1211时，首先将第一间隙182与凸台组1211e正对，以及第二间隙1211f与凹槽组181正对，将隔离环180套设在第一支撑件1211的环形延伸部1211d上，然后旋转隔离环180，使隔离环180中的凸台组1211e与环形延伸部1211d上的凹槽组181相互嵌合。

如图13所示，本申请实施例提供的又一种关节模组10，通过在双编码器120的外周侧设置第一子密封结构1311，在双编码器120的内周侧设置第二子密封结构1312，能够阻止粉尘和油污从双编码器120的外周侧和内周侧进入到码盘122所在的空间内。此外，通过在第一支撑件1211和隔离环180之间设置第四密封结构134，能够在电机190侧的粉尘和油污向双编码器120扩散的路径上形成阻挡，防止粉尘和油污污染码盘122，保证了双编码器120的正常工作，降低了关节模组10的故障率。

需要说明的是，本申请实施例提供的第一密封结构131、第二密封结构132、第三密封结构133和第四密封结构134均为迷宫式密封，其中的任意一种或多种均可以应用在关节模组10中，组合方式并不限于本申请实施例提供的这几种。

本申请实施例第二方面提供一种机器人，该机器人包括上述的关节模组10。

本申请实施例提供的机器人，通过在关节模组10的装配组件110和双编码器120之间设置迷宫式密封，可以增加外部粉尘和油污从装配组件110和双编码器120之间进入到双编码器120所处的空间的路径，从而使外部粉尘和油污不易从装配组件110和双编码器120之间进入到双编码器120所处的空间内，尽可能避免了粉尘和油污对双编码器120的影响，保证了双编码器120的正常工作，降低了机器人的故障率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。