[发明专利]一种关节力矩电机模组及自检测方法

说明书

本发明提供一种关节力矩电机模组及自检测方法，该电机模组包括：电机模块、制动器模块和编码器模块和电机轴。其中，电机轴通过轴承固定在电机壳体内，且电机模块、制动器模块和编码器模块均设置在电机壳体内部。电机轴位于电机模块的中心位置，且电机模块用于带动电机轴进行转动。制动器模块设置在电机模块的下位，且电机轴穿过制动器模块并与制动器模块连接，制动器模块用于控制电机轴的转动。编码器模块设置在制动器模块的下位，用于检测电机轴(4)的位置、速度信息。该电机模组集成度高，体积小巧，模块化设计使得安装和维修更加简单，且制动器密封效果好，避免发生粉尘污染内部元件。

技术领域

本发明涉及协作机器人模块化关节技术领域，具体为一种关节力矩电机模组及自检测方法。

背景技术

协作机器人技术的快速发展及其应用领域的不断拓展，促使其核心部件模块化关节朝着高集成度、高精度、高安全性、轻量化、安装简单方便等方向发展，目前协作机器人的模块化关节基本都包括谐波减速机、电机、制动器、编码器、驱动器等元件，但其结构相对分散，多采用串级装配，零部件多，关节空间资源利用率低，导致关节质量体积大，特别是轴向长度较长；尽管有些企业已开始将编码器读头集成在驱动器上缩短关节尺寸，但其安装复杂，难度较高。

另外，目前模块化关节内部的制动器大多开始采用电磁制动器，这在制动作业时通常会产生粉尘，粉尘会对编码器和驱动器造成污染和短路。然而由于关节大多采用串级装配，目前关于密封，通常是在关节内部单独设置密封结构，但是这种解决方法往往增加了关节机械结构设计的复杂程度和体积，不利于模块化关节的高集成度和轻量化。

因此本领域技术人员亟需一种模块化、轻量化、制动效果好且密封效果好的电机模组。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种关节力矩电机模组及自检测方法。该电机模组集成度高，模块化设计使得安装更加简单，体积小巧，制动效果好且制动器密封效果好，不会发生粉尘污染。

本发明提供了一种关节力矩电机模组，该电机模组包括：电机模块、制动器模块和编码器模块和电机轴，其中，电机轴通过轴承固定在电机壳体内，且电机模块、制动器模块和编码器模块均设置在电机壳体内部；电机轴位于电机模块的中心位置，且电机模块用于带动电机轴进行转动；制动器模块设置在电机模块的下位，且电机轴穿过制动器模块并与制动器模块连接，制动器模块用于控制电机轴的转动；编码器模块设置在制动器模块的下位，用于检测电机轴的位置、速度信息。

本发明的实施方式中，电机壳体包括：第一壳体、第二壳体和第三壳体，其中，第一壳体设置在电机模块外侧，并为电机模组提供安装位置；第二壳体设置在制动器模块外侧，并为制动器模块提供安装位置；第三壳体设置在编码器模块外侧，并为编码器模块提供安装位置；第一壳体、第二壳体和第三壳体之间通过固定件进行固定连接。

本发明的实施方式中，电机模块包括：电机转子和电机定子，其中，电机转子固定在电机轴上，电机定子固定在第一壳体内壁上，电机转子与电机定子之间具有转动空隙；电机转子与电机定子相互作用发生相对转动，并带动电机轴进行转动。

本发明的实施方式中，制动器模块包括：连接平键、制动器转子毂、电磁制动器，其中，连接平键设置在电机轴的键槽内，制动器转子毂通过连接平键与电机轴连接；电磁制动器固定连接在第二壳体的内壁上，且电磁制动器与制动器转子毂连接配合，用于控制电机轴的转动。

本发明的实施方式中，编码器模块包括：编码器磁环镶件、编码器磁环、编码器读头和读头安装架，其中，编码器磁环镶件固定在电机轴上，且编码器磁环镶件位于制动器转子毂下方，用于限制制动器转子毂的轴向位移；编码器磁环固定在编码器磁环镶件上，编码器读头通过读头安装架固定安装在第三壳体上，编码器磁环与编码器读头共同作用，用于记录并输出电机轴的位置及速度信息。

进一步的，制动器模块和编码器模块之间设置有密封结构，密封结构用于防止粉尘污染电机元件。