[发明专利]一种内置力矩电机直接驱动的机器人腰

说明书

本发明公开了一种内置力矩电机直接驱动的机器人腰，包括底座、支承体、驱动电机、转子内套、编码器、腰体；底座用于机器人安装和支承体固定，支承体用于驱动电机安装、底座连接及腰体支承，驱动电机为伺服回转轴直接驱动的低转速、大转矩内置力矩电机，转子内套用于电机转子与腰体连接，编码器为高精度磁栅绝对位置编码器，腰体用于腰回转和下臂摆动传动部件安装。本发明以新颖的低转速、大转矩内置力矩电机和高精度磁栅绝对位置编码器替代了传统的伺服电机，取消了减速器等传动部件，实现了机器人腰回转的无间隙、无磨损、无噪音电机直接驱动，其结构十分简洁，运动精度大幅度提高，零部件无需维修更换，使用寿命大大延长，运行噪音大幅度下降。

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，尤其是一种内置力矩电机直接驱动的机器人腰。

背景技术

目前，在现有技术中，垂直串联机器人腰的回转速度低、转矩大，而普通伺服电机的额定转速高、输出转矩小，因此，现有机器人几乎都需要R V减速器或谐波减速器进行大比例减速。这种结构的缺点是：传动系统结构复杂、零部件多、装配要求高、维修工作量大，而且，减速器的传动间隙、零部件磨损和运行噪音将直接影响机器人的运动精度、使用寿命和运行环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种电机直接驱动的机器人腰，它能够很好地实现机器人腰的无间隙、无磨损、无噪音电机直接驱动，大幅度提高运动精度和延长使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种内置力矩电机直接驱动的机器人腰，包括：

底座，所述底座用于机器人安装和支承体固定，所述底座为带正方形安装底板和管线引入窗口的中空圆柱体，底板设有机器人安装固定用的地脚螺栓安装孔，底座上部设有连接支承体的法兰定位孔、定位面和固定螺孔；中空内腔用来布置机器人管线，侧面窗口用于机器人管线引入；

支承体，设于所述底座上方，所述支承体用于驱动电机安装和腰体支承；所述支承体为带上下法兰的中空圆柱体；所述支承体的底面法兰用来连接所述底座，使支承体固定在所述底座上；所述支承体的内腔用来安装所述驱动电机，电机定子可通过上下法兰与支承体连成一体；所述支承体的下部内孔用来安装转子内套的辅助支承轴承和定位挡圈，对安装转子内套进行径向定位、轴向浮动支承；所述支承体的上部法兰用来固定腰体的支承轴承内圈，支承腰体的回转运动；所述编码器的测头固定在所述支承体的底面；

驱动电机，设于所述支承体内腔，所述驱动电机用于腰体回转驱动，所述驱动电机采用专门用于伺服回转轴直接驱动的低转速、大转矩新颖带冷却内置力矩电机，所述驱动电机包括可分离的转子和定子；所述驱动电机的定子通过上下法兰固定安装在所述支承体的内腔，定子的下法兰直接固定在所述支承体上，定子的上法兰通过定子固定圈与所述支承体连接；中空转子安装在所述转子内套上；所述转子内套和所述腰体连成一体，从而使驱动电机可直接带动所述腰体进行回转运动，以实现机器人腰体的无间隙直接驱动；电枢电缆和冷却管从所述底座的侧面窗口引入；

转子内套，设于所述驱动电机的转子内腔，所述转子内套是连接驱动电机转子与所述腰体的中间部件，所述转子内套为中空圆柱体；所述转子内套的外侧用来固定所述驱动电机的转子，上端用来固定所述腰体，底面用来固定所述编码器的磁环；通过所述转子内套，可使驱动电机转子、机器人腰体、编码器成为一体，从而实现三者的无间隙刚性连接，使驱动电机直接驱动腰体回转；所述转子内套的下端通过安装在所述支承体下方内孔的辅助支承轴承进行径向定位、轴向浮动支承；机器人管线可从中空孔穿越；

编码器，设于所述转子内套底面，所述编码器用于所述驱动电机的速度与位置检测，所述编码器为可直接与机器人控制系统进行串行数据通信、利用后备电池保存绝对位置数据的磁栅绝对位置编码器，所述编码器为中空圆环结构，所述编码器包括磁环和测头，所述磁环安装在所述转子内套底面，可随驱动电机转子旋转，所述测头固定在所述支承体上；编码器电缆可从所述底座的侧面窗口引入；