一种关节模组以及机器人的制作方法

1.本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种关节模组以及机器人。


背景技术：

2.机器人关节动力机构是机器人的核心部件，通常包括电机和减速器单元，机器人关节动力机构的性能直接影响到机器人的运动性能。现有机器人关节动力机构普遍存在有占整机重量大的问题，从而直接导致了机器人控制性能的下降。
3.关节作为动力模组，需要在其中多处设置轴承，以便维持减速器和电机的稳定运转；而轴承位、螺丝孔位、减速器腔体等构件的布置均需要占用空间，现有技术方案中，上述构件往往没有很好地进行结构排布，从而使得机器人关节模组尺寸较大，不利于整体体积和重量的控制。现有的机器人关节模组采用的减速器方案有行星减速器、谐波减速器、rv减速器等等，而行星减速器是目前最常见的一种，此类行星减速器往往布置有三个或以上绕太阳轮公转的行星轮。
4.在现有的机器人关节模组结构中，当输出端轴承外圈尺寸大于或等于减速器模组整体尺寸时，其结构能够进行正常安装。而当机器人关节模组需要配置较大减速比时，减速器模组的整体尺寸存在有增大的需求，在减速器模组整体尺寸大于输出端轴承外圈尺寸时，输出端外圈轴承则不便于设置。此时，往往需要额外设置一个壳体，向轴承提供对应的轴承位，而这会导致关节模组零件数量的增加，不便于生产和物料地管控；同时，不同壳体之间的连接固定通常还需要额外的螺丝位，这也会造成关节模组整体尺寸和重量的增加。
5.综上可知，市面上现有的机器人关节模组存在以下缺点：
6.1)市面上目前的电机，尤其是用于机器人的电机，往往扭矩较小，需要额外布置减速器，由此导致整体尺寸与重量增大，不利于整机的控制；
7.2)部分关节模组将减速器内置于动力模组内，此类一体化的结构在紧凑性方面仍存在有较大的提升空间。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种关节模组以及机器人，以解决关节模组组装难度大、结构繁琐且占用空间大的问题。
9.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
10.一种关节模组，包括主壳体管、轴承压盖和行星轮模块；所述主壳体管的内周壁凸设有限位凸块，所述限位凸块与所述限位凸块的内周壁形成了组装避让腔；所述轴承压盖扣合于所述主壳体管；所述行星轮模块包括轮系组件和输出端轴承，所述轮系组件能够绕运行轴线旋转，所述输出端轴承置于所述组装避让腔内，且所述输出端轴承的内圈套接于所述轮系组件，所述输出端轴承的外圈与所述限位凸块相接触。
11.作为关节模组的优选技术方案，所述限位凸块设有至少两个，且绕所述运行轴线间隔均布，相邻的两个所述限位凸块之间设有第一避让口，所述第一避让口连通于所述组
装避让腔；所述轴承压盖的板面凸设有压盖凸块，所述压盖凸块与所述限位凸块数量相同，所述压盖凸块绕所述运行轴线间隔均布，相邻的两个所述压盖凸块之间设有第二避让口，所述压盖凸块置于所述第一避让口内，所述限位凸块置于所述第二避让口内；所述输出端轴承的外圈与每个所述压盖凸块和每个所述限位凸块相接触。
12.作为关节模组的优选技术方案，所述限位凸块上凸设有抵压凸起，输出端轴承的外圈的两侧分别与所述抵压凸起和所述轴承压盖相贴合，所述输出端轴承的外圈的外周缘与每个所述压盖凸块的表面和每个所述限位凸块的表面相贴合。
13.作为关节模组的优选技术方案，所述行星轮模块安装于所述主壳体管内，所述主壳体管的内周壁固接有齿圈件，所述轮系组件与所述齿圈件的内齿圈相啮合。
14.作为关节模组的优选技术方案，所述轮系组件包括行星轮和行星架，所述行星架上插接有行星轴，所述行星轴的轴线平行于所述运行轴线，所述行星轮转动连接于所述行星轴并能够绕所述行星轴的轴线旋转，所述轮系组件通过所述行星轮的外齿圈与所述齿圈件的内齿圈相啮合。
15.作为关节模组的优选技术方案，一个所述行星轴与转动连接于对应的行星轴上的行星轮形成了行星组，所述行星组与所述限位凸块数量相同，且所述行星组绕所述运行轴线间隔均布。
16.作为关节模组的优选技术方案，所述关节模组还包括电机模块，所述电机模块安装于所述主壳体管内，所述电机模块用于驱动所述轮系组件旋转；所述电机模块的输出轴同轴固接有太阳轮且能够绕所述运行轴线旋转，所述太阳轮的外周缘设有外齿圈，且所述太阳轮的外齿圈与所有的所述行星轮的外齿圈相啮合，带动所述行星架旋转。
17.作为关节模组的优选技术方案，所述主壳体管的一端安装有后支架，所述后支架通过第二转子轴承与所述电机模块的输出轴远离所述轮系组件的一端转动连接。
18.作为关节模组的优选技术方案，所述关节模组还包括后盖，所述后盖固接于所述主壳体管设有所述后支架的一端，用于阻隔所述后支架与外部环境。
19.一种机器人，包括上述的关节模组。
20.本实用新型的有益效果：
21.本关节模组通过组装避让腔限位输出端轴承的设计，取代了现有技术中额外布置前盖来提供固定位的设计方式，在关节模组组装时得以直接将输出端轴承安装于主壳体管内，在起到对输出端轴承外圈限位效果的同时，缩小了整个关节模组的尺寸，减少零件的数量，提升本关节模组工作的可靠性。通过将轮系组件的构件穿过第一避让口的方式进行组装，极大地降低了轮系组件上构件组装的难度，从而大幅提升了组装的效率。以上结构改进简单有效，简化了关节模组的结构，减少了本关节模组的零件数量，从而便于生产、管理和装配，同时还通过结构优化的方式减少了各个零件之间的直接连接，提升了整个关节模组的刚度与工作可靠性；进而提高了关节模组的内部空间利用率，降低了模组整体的重量，减少了生产的成本，使本关节模组在应用实际中便于控制和管理。
22.本关节模组通过主壳体管与轴承压盖限位输出端轴承的设计，取代了现有技术中额外布置前盖来提供固定位的设计方式，在关节模组组装时得以直接将输出端轴承安装于主壳体管内，从而缩小整个模组的尺寸，减少零件的数量，提升本关节模组工作的可靠性。
附图说明
23.图1是本实用新型实施例提供的关节模组的爆炸图；
24.图2是本实用新型实施例提供的关节模组的剖面图；
25.图3是本实用新型实施例提供的主壳体管的结构示意图；
26.图4是本实用新型实施例提供的后支架的结构示意图；
27.图5是本实用新型实施例提供的后支架的剖面图；
28.图6是本实用新型实施例提供的轮系组件、输出端轴承和第一转子轴承的结构示意图。
29.图中：
30.100、主壳体管；101、壳体避让口；102、壳体组装孔；103、壳体防滑层；110、限位凸块；111、抵压凸起；112、凸块组装孔；113、凸块镂空槽；120、止挡环；121、环组装孔；122、环镂空槽；123、环键槽；
31.200、行星轮模块；210、齿圈件；211、齿圈组装孔；212、齿圈键槽；220、轮系组件；221、行星轴；222、行星轮；223、底座架；227、行星架镂空槽；228、行星架凸起；229、行星架；230、输出端轴承；
32.300、后支架；301、后支架组装孔；302、后支架镂空槽；310、定位板；311、避让通孔；312、定位板组装孔；320、限位环；
33.400、电机模块；410、转子组件；411、太阳轮；412、连接轴；413、电机转子；414、第三转子轴承；420、电机定子；430、第二转子轴承；
34.500、轴承压盖；501、压盖组装孔；502、压盖镂空槽；510、压盖凸块；511、凸块减重槽；
35.600、后盖；601、后盖避让槽；610、后盖弯折板；620、后盖限位凸块；
36.700、第一转子轴承；810、防磨圈；820、卡箍。
具体实施方式
37.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。
38.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
41.在现有的行星减速器模组之中，其除齿圈外的外表面会因为行星减速器的构造而具有若干凸起，凸起的数量等同于行星轮的数量。行星架作为关节模组的输出端，而为了给行星架提供轴向支撑力和径向支撑力，往往需要在行星架上设置有一个或多个输出端轴承。
42.在现有技术中，当输出端轴承的外圈尺寸无法将上述凸起完全包括在轴承外圈内时，需要额外布置前盖以固定输出端轴承。
43.如图1-图3所示，本实施例提供了一种关节模组，包括主壳体管100、轴承压盖500和行星轮模块200；主壳体管100的内周壁凸设有限位凸块110，限位凸块110与限位凸块110的内周壁形成了组装避让腔；轴承压盖500扣合于主壳体管100；行星轮模块200包括轮系组件220和输出端轴承230，轮系组件220能够绕运行轴线旋转，输出端轴承230置于组装避让腔内，且输出端轴承230的内圈套接于轮系组件220，输出端轴承230的外圈与限位凸块110相接触。
44.本关节模组通过组装避让腔限位输出端轴承230的设计，取代了现有技术中额外布置前盖来提供固定位的设计方式，在关节模组组装时得以直接将输出端轴承230安装于主壳体管100内，在起到对输出端轴承230外圈限位效果的同时，缩小了整个关节模组的尺寸，减少零件的数量，提升本关节模组工作的可靠性。通过将轮系组件220的构件穿过第一避让口的方式进行组装，极大地降低了轮系组件220上构件组装的难度，从而大幅提升了组装的效率。以上结构改进简单有效，简化了关节模组的结构，减少了本关节模组的零件数量，从而便于生产、管理和装配，同时还通过结构优化的方式减少了各个零件之间的直接连接，提升了整个关节模组的刚度与工作可靠性；进而提高了关节模组的内部空间利用率，降低了模组整体的重量，减少了生产的成本，使本关节模组在应用实际中便于控制和管理。
45.在本实施例中，限位凸块110设有至少两个，且绕运行轴线间隔均布，相邻的两个限位凸块110之间设有第一避让口，第一避让口连通于组装避让腔；轴承压盖500的板面凸设有压盖凸块510，压盖凸块510与限位凸块110数量相同，压盖凸块510绕运行轴线间隔均布，相邻的两个压盖凸块510之间设有第二避让口，压盖凸块510置于第一避让口内，限位凸块110置于第二避让口内；输出端轴承230的外圈与每个压盖凸块510和每个限位凸块110相接触。
46.本关节模组通过压盖凸块510与限位凸块110的匹配设计，确保了轴承压盖500在主壳体管100上的准确安装，通过轴承压盖500与主壳体管100的分体设计，实现了对输出端轴承230外圈的限位。压盖凸块510与限位凸块110对输出端轴承230外圈的交错贴合，既能够实现对输出端轴承230的限位目的，又能够减少主壳体管100和轴承压盖500所占用的空间。
47.具体地，限位凸块110和压盖凸块510均设有三个。
48.本实施例中，主壳体管100的外周缘上设有壳体防滑层103。壳体防滑层103的设置方便了操作人员或夹持工装的拿取与定位，降低了组装过程中主壳体管100意外脱落的风险。
49.作为优选，主壳体管100为圆柱管，且该圆柱管的轴线与运行轴线重合，圆柱管的结构简单生产方便，同时能够实现对本关节模组所占有空间的大幅度优化，从而能够实现对本关节模组体积最小化的优化设计。
50.在本实施例中，限位凸块110上凸设有抵压凸起111，输出端轴承230的外圈的两侧分别与抵压凸起111和轴承压盖500相贴合，输出端轴承230的外圈的外周缘与每个压盖凸块510的表面和每个限位凸块110的表面相贴合。利用限位凸块110与压盖凸块510的结构改进，分别实现了对输出端轴承230外圈的两侧和外周缘的限位，通过与输出端轴承230的外圈相贴合的方式，有效地规避了输出端轴承230在轴向与径向上发生位置偏移的风险。以上结构简单可靠，工作稳定且结构紧凑，在降低生产成本的同时，降低了本关节模组的组装难度。
51.具体地，限位凸块110上还贯通有凸块组装孔112，轴承压盖500上还开设有压盖组装孔501，锁紧件能够穿过压盖组装孔501并锁紧连接于凸块组装孔112内，以上设计保证了轴承压盖500与主壳体管100之间能够稳固的锁紧连接，从而确保了轴承压盖500与主壳体管100连接的稳定性。
52.作为优选，压盖凸块510上还开设有凸块减重槽511，凸块减重槽511在起到减重效果的同时，还有效的增大了压盖凸块510的表面积，进而在轻量化轴承压盖500结构的同时，提升了本关节模组的散热能力。
53.在本实施例中，行星轮模块200安装于主壳体管100内，主壳体管100的内周壁固接有齿圈件210，轮系组件220与齿圈件210的内齿圈相啮合。轮系组件220与齿圈件210啮合连接的设计，保证了轮系组件220在主壳体管100内的稳定安装，保障了行星轮模块200的工作效果。在保障本关节模组顺利运行的前提下，降低了行星轮模块200因意外而发生位置偏移的风险。
54.本实施例中，主壳体管100的内侧壁环设有止挡环120，止挡环120上贯通有环组装孔121，齿圈件210上贯通有齿圈组装孔211，锁紧件能够穿过齿圈组装孔211并锁紧连接于环组装孔121内。以上设计实现了齿圈件210在主壳体管100上的可拆卸连接，结构简单可靠。止挡环120的设置降低了齿圈件210的组装难度，降低了齿圈件210的组装位置发生偏移的风险，提高了本关节模组组装的效率。
55.具体地，止挡环120的侧壁上开设有环键槽123，齿圈件210上开设有齿圈键槽212，当齿圈件210固接于止挡环120上时，定位键能够同时穿接于环键槽123与齿圈键槽212中。
56.如图1、图2和图6所示，轮系组件220包括行星轮222和行星架229，行星架229上插接有行星轴221，行星轴221的轴线平行于运行轴线，行星轮222转动连接于行星轴221并能够绕行星轴221的轴线旋转，轮系组件220通过行星轮222的外齿圈与齿圈件210的内齿圈相啮合。轮系组件220通过设置以上结构的行星轮系的方式，降低了行星轮模块200发生意外事故的风险，保障了轮系组件220的顺利工作，提升了轮系组件220的工作稳定性，延长本关节模组的使用寿命。借助行星轮222的外齿圈与齿圈件210的内齿圈啮合连接的设计，降低了行星轮222产生位置偏移的风险，从而保障了轮系组件220的顺利运行。
57.再进一步地，一个行星轴221与转动连接于对应的行星轴221上的行星轮222形成了行星组，行星组与限位凸块110数量相同，且行星组绕运行轴线间隔均布。行星组与限位凸块110数量相同的设计，使得轮系组件220可以直接以模组的形式进行装配，由此方便了
行星轮模块200的组装操作。在降低了行星组的组装难度的同时，还减少了组装过程中组装位置偏差的风险，提升了本关节模组组装操作的效率。具体地，行星组设有三个。
58.作为优选，关节模组还包括电机模块400，电机模块400安装于主壳体管100内，电机模块400用于驱动轮系组件220旋转；电机模块400的输出轴同轴固接有太阳轮411且能够绕运行轴线旋转，太阳轮411的外周缘设有外齿圈，且太阳轮411的外齿圈与所有的行星轮222的外齿圈相啮合，带动行星架229旋转。通过太阳轮411与行星轮222啮合连接的设计，实现了对轮系组件220的驱动，确保了本关节模组的稳定有效运行。
59.本实施例中，电机模块400包括转子组件410和电机定子420，电机定子420穿接于主壳体管100的内侧壁上，转子组件410包括太阳轮411、连接轴412和电机转子413，电机转子413、连接轴412和太阳轮411依次同轴固接，电机转子413穿过电机定子420。在电机模块400的工作状态下，电机转子413能够相对电机定子420运动，使得太阳轮411绕运行轴线旋转。
60.本实施例中，电机转子413相对电机定子420运动的工作原理为本领域内的公知常识，其工作原理以及设计目的为本领域内技术人员所熟知，在此不多加赘述。具体地，电机模块400可以为内转子电机或外转子电机，二者在本实施例中的应用情景相同，对此不进行限定。
61.具体地，行星架229上固接有底座架223，所有的行星轮222均位于行星架229和底座架223之间。行星架229的侧面环设有行星架凸起228，行星架229的侧面与输出端轴承230内圈的内周面相贴合，行星架凸起228与输出端轴承230内圈远离轴承压盖500的一侧相贴合。行星架凸起228的设置有效地降低了输出端轴承230沿运行轴线方向位置偏移的风险，以上设计有效地保证了对输出端轴承230的定位能力，大幅提升了本关节模组的工作稳定性。
62.太阳轮411穿接于第三转子轴承414的内圈，第三转子轴承414的外圈穿接于底座架223上。
63.在本实施例中，太阳轮411通过第一转子轴承700与行星架229转动连接，太阳轮411的外周面与第一转子轴承700的内圈相贴合，太阳轮411穿过行星架229中部的定位孔，定位孔的内壁面与第一转子轴承700的外圈相贴合。以上结构简单可靠，确保了轮系组件220能够相对电机模块400旋转。以上设计保障了太阳轮411与行星架229的顺利转动，避免了二者之间相对摩擦的情况发生。第一转子轴承700的设置同时还起到了阻隔外部环境以及定位太阳轮411和行星架229的效果。
64.具体地，第一转子轴承700内圈远离行星轮模块200的一侧贴合有防磨圈810，防磨圈810在运行轴线方向上止动于卡箍820，卡箍820卡套于太阳轮411上。
65.如图1、图2、图4和图5所示，主壳体管100的一端安装有后支架300，后支架300通过第二转子轴承430与电机模块400的输出轴远离轮系组件220的一端转动连接。后支架300的设置为电机模块400远离轮系组件220的一端提供了准确的定位，在保证电机模块400顺利工作的前提下，进一步地提升了对电机模块400的定位效果，降低了电机模块400的输出轴发生位置偏移的风险，从而进一步地保障了本关节模组的顺利工作。
66.作为优选，后支架300为环形件，中部固接有定位板310，朝向电机模块400的一端固接有限位环320，限位环320沿运行轴线的长度方向延伸。限位环320与定位板310的板面
形成了轴承槽。轴承槽的槽底开设有避让通孔311，转子组件410部分穿过避让通孔311。
67.具体地，定位板310上还开设有定位板组装孔312，锁紧件能够穿过定位板组装孔312并固接于电机模块400上。
68.作为优选，后支架300上设置有线路板安装腔，线路板安装腔用于固定印制线路板。
69.本实施例中，连接轴412远离行星轮模块200的一端穿接于第二转子轴承430的内圈，第二转子轴承430填充轴承槽，且第二转子轴承430的外圈与轴承槽相贴合。具体地，第二转子轴承430外圈的外周缘与限位环320的内周壁相贴合，第二转子轴承430外圈远离行星轮模块200的一侧与轴承槽的槽底相贴合。
70.进一步地，关节模组还包括后盖600，后盖600固接于主壳体管100设有后支架300的一端，用于阻隔后支架300与外部环境。后盖600的设置大幅减少了外部环境对主壳体管100内各构件的影响，降低了行星轮模块200与电机模块400损伤的风险，延长了本关节模组的使用寿命，降低了维护的频率。
71.在本实施例的其他实施方式中，综合考虑到本关节模组的工作情形后，对密封性要求不高的关节模组选取不设置后盖600的方案。
72.具体地，后盖600朝向后支架300的一侧凹设有后盖避让槽601，后盖避让槽601用于避让转子组件410穿过避让通孔311的部分。后盖600朝向后支架300一侧的边缘间隔均布有多个后盖弯折板610，后盖弯折板610能够与主壳体管100边缘开设的壳体避让口101匹配卡合。后盖弯折板610与壳体避让口101的配合确保了后盖600能够稳固安装于主壳体管100上，降低了后盖600的组装难度，提升了本关节模组的组装效率。
73.本实施例中，后盖弯折板610上开设有弯折板通孔，锁紧件能够穿过弯折板通孔并固接于后支架300侧面的后支架组装孔301内。主壳体管100上贯通有壳体组装孔102，锁紧件能够穿过壳体组装孔102并固接于后支架300侧面的后支架组装孔301内。通过同时采用以上两种锁紧连接结构的方式，能够确保后盖600、后支架300和主壳体管100三者之间任意两者的相对位置确定，以上设计保证了本关节模组各构件之间的稳固连接。
74.具体地，后盖弯折板610朝向后支架300的一侧固接有后盖限位凸块620，后支架300上开设有支架限位槽，后盖限位凸块620与支架限位槽匹配插接，从而进一步地方便了后盖600与后支架300相对位置的确定。
75.本实施例中，锁紧件为螺栓，锁紧方式为螺纹连接。螺纹连接是本领域中的常规设置，其应用方法以及生效原理为本领域内的技术人员所熟练掌握，在此不多加赘述。
76.本实施例中，限位凸块110上贯通有凸块镂空槽113，止挡环120上贯通有环镂空槽122，行星架229上贯通有行星架镂空槽227，定位板310与后支架300形成了后支架镂空槽302，轴承压盖500上贯通有压盖镂空槽502。镂空槽的开设起到了减重的效果，从而实现了本关节模组的轻量化改进，同时还增大了所在构件的表面积，提升了构件的散热能力。
77.本实施例还提供了一种机器人，包括上述的关节模组。
78.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在
本实用新型权利要求的保护范围之内。