[发明专利]一种内置力矩电机直接驱动的机器人下臂

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下臂，包括腰体、驱动电机、转子内套、编码器、下臂；所述腰体用于下臂传动部件安装，所述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，所述转子内套用于驱动电机与下臂连接，所述编码器为高精度磁栅绝对位置编码器，所述下臂为机器人下臂摆动运动部件。本发明以新颖的伺服回转轴直接驱动低转速、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，实现了机器人下臂的无间隙、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下臂。

背景技术

目前，在现有技术中，垂直串联机器人下臂的回转速度低、转矩大，而普通伺服电机的额定转速高、输出转矩小，因此，现有机器人的下臂驱动都需要使用RV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下臂，它能够很好地实现机器人下臂的无间隙、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下臂，包括：

腰体，所述腰体是机器人的腰回转运动部件，所述腰体为上方带突耳和后盖的异形中空法兰连接盘，所述腰体的上方突耳用于驱动电机安装和下臂支承，后盖用于密封与防护；所述腰体的突耳为带法兰的中空圆柱体；突耳的前侧内腔用来安装所述驱动电机，电机定子通过前后法兰与腰体连成一体；突耳的前端法兰用来固定下臂的支承轴承的内圈，支承下臂的摆动运动；突耳的后侧内孔用来安装所述转子内套的辅助支承轴承及定位挡圈，对所述转子内套进行径向定位、轴向浮动支承；所述编码器的测头固定在所述腰体的后端面。

驱动电机，设于所述腰体的突耳内腔，所述驱动电机用于下臂摆动驱动，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；所述驱动电机为中空结构，转子和定子可分离；所述驱动电机的定子通过前后法兰安装在所述腰体的突耳内腔，定子的后法兰直接固定在腰体突耳上，定子的前法兰通过定子固定圈与腰体突耳连接；中空转子安装在所述转子内套上，所述转子内套和所述下臂连成一体，从而使驱动电机可直接带动所述下臂进行摆动运动，以实现机器人下臂的无间隙直接驱动；所述驱动电机的冷却管和电枢电缆从所述腰体的突耳后盖引入；

转子内套，设于所述驱动电机转子内腔，所述转子内套是连接驱动电机转子与所述下臂的中间部件；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，前端用来固定所述下臂，后端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、机器人下臂、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下臂运动；所述转子内套的后端通过安装在所述腰体突耳后侧内孔的辅助支承轴承进行径向定位、轴向浮动支承；机器人管线可从转子内套的中空孔穿越；

编码器，设于所述转子内套后端面，所述编码器用于所述驱动电机的速度与位置检测；所述编码器采用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高精度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，磁环安装在转子内套后端面，随所述驱动电机转子一体旋转，测头固定在所述腰体的突耳后端面，编码器电缆从所述腰体的突耳后盖引入；