用于机器人的电机、机器人关节结构和机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于机器人的电机、机器人关节结构和机器人。该电机包括一电机外壳(102)，所述电机(101)安装在所述机器人(201)内部，所述机器人(201)具有一壳体(202)，所述电机外壳(102)包括第一部分外壳(112)和第二部分外壳(122)，所述第一部分外壳(112)位于所述机器人(201)内部，所述第二部分外壳(122)同时作为所述机器人壳体(202)的一部分。本实用新型将电机的一部分壳体共用为机器人壳体的一部分，不仅可以使机器人壳体外表光滑，并有利于电机散热，减轻机器人重量，减少零件数量，而且不需要电机具有很高的防护等级，同时具有易于安装、结构简单等优点。
【专利说明】用于机器人的电机、机器人关节结构和机器人
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机器人【技术领域】，具体涉及一种用于机器人的电机和机器人关节结构，以及具有该电机或机器人关节结构的机器人。
【背景技术】
[0002]目前，紧凑的外型设计是工业机器人的发展趋势，尤其当面临有限空间和复杂的工作环境时，这一需求更加强烈。电机作为机器人的基本部件，与电机相关的机器人关节结构是机器人外形尺寸的重要影响因素。电机自身的大小和它与周围其他部分的结合，如夕卜壳的设计，将直接影响机器人关节的紧凑性。电机的基本组成部分(定子、转子和测量元件)的大小通常是由电机的能力、设计与制造技术所决定。当选定了电机的性能规格和供应商之后，电机的基本大小几乎已经确定了。因此，如何设计电机外壳、以及如何设计电机与其周围部分相关联的结构，对于工业机器人的设计非常重要。
[0003]在机器人电机结构设计中，还需要注意以下三个技术问题:第一、电机防护问题，如果机器人需要在恶劣环境中工作，电机可能需要有较高的防护等级；第二、电机在机器人上的散热问题，该问题在电机位于机器人内部时尤其突出；第三、当电机位于机器人外部时电机线缆的布置问题，即如何既能兼顾紧凑型设计，又能同时满足线缆工作寿命的要求。
[0004]因此，如何提供一种电机在机器人中的布置方案，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
[0005]以下为目前两种典型的设计方案。
[0006]方案一:电机露在机器人外部，如图1A所不,其中I为机器人壳体,2为电机,3为线缆。这种结构一定程度上利于机器人的紧凑型设计和电机散热，但裸露在外的电机和线缆使机器人很难拥有光滑连续的外表和好的内部集成性，而这一点是目前机器人设计、特别是小机器人设计的趋势。如果裸露在外的电缆是运动电缆，还会对机器人的外型紧凑性造成影响。同时，如果机器人需要在恶劣环境中工作，由于电机露在机器人外部，则电机需要有较高的防护等级。
[0007]方案二:如图1B所示，电机安装在机器人内部，被机器人的外壳包裹，其中I为机器人壳体，2为电机。采用这种结构时，线缆也可以被集成到机器人内部，可以使机器人拥有光滑连续的外表，即使工作在恶劣环境下，也不会对安装在机器人内部的电机提出较高的防护等级要求。但是这种结构需要占用较多的空间来包裹电机，影响机器人外型的紧凑性，同时也不利于电机的散热。
实用新型内容
[0008]本实用新型专利提供了一种和电机相关的机器人关节结构解决方案，可以使机器人既外型紧凑，又拥有光滑连续的外表，而且使电机具有较好的散热条件，可以减轻机器人重量，减少零件数量，且不需要电机具有很高的防护等级，同时电机外壳不会十分复杂，便于采购和维修。
[0009]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0010]一种用于机器人的电机，包括一电机外壳，所述电机安装在所述机器人内部，所述机器人具有一壳体，所述电机外壳包括第一部分外壳和第二部分外壳，所述第一部分外壳位于所述机器人内部，所述第二部分外壳同时作为所述机器人壳体的一部分。
[0011]优选地，所述第二部分外壳为电机的侧面外壳和/或电机的端部外壳。
[0012]优选地，所述电机的端部外壳为位于电机后端的编码器端外壳和/或位于电机前端的输出轴端法兰外壳。
[0013]优选地，所述电机的内部组件暴露在置于机器人内部的所述第一部分外壳之外。
[0014]优选地，还包括一定子，所述内部组件是所述定子的硅钢片。
[0015]优选地，所述电机外壳的主体部分为一圆柱体。
[0016]优选地，所述圆柱体的外径和所述定子的硅钢片的外径相同。
[0017]优选地，还包括螺钉及安装孔，所述螺钉用于安装所述电机的各个部件，所述安装孔用于将电机安装在所述机器人的内部，所述螺钉及安装孔设置在避免与所述机器人的其他部件干涉的位置上。
[0018]优选地，所述第二部分外壳通过密封件与所述机器人的其他壳体相密封。
[0019]优选地，所述密封件为垫片或密封胶。
[0020]优选地，所述机器人壳体为机器人关节壳体。
[0021]优选地，所述第二部分外壳具有利于散热的较大体积。
[0022]优选地，还包括电机线缆，所述电机线缆从线缆孔伸出到所述电机外部时没有额外的防护。
[0023]本实用新型的另一个方面，提供了一种机器人关节结构，包括所述的电机，以及一机器人关节壳体，所述电机安装在所述机器人关节壳体内部。
[0024]优选地，所述关节壳体的一面是开放的，所述电机的第二部分外壳同时作为所述机器人关节壳体的一部分，并且所述第二部分外壳与该面共同构成一个完整的平滑过渡面。
[0025]优选地，所述关节壳体还包括可分离的盖，所述盖用于方便地安装电机或其它机器人部件。
[0026]本实用新型的另一个方面，提供了一种包括所述电机或所述机器人关节结构的机器人。
[0027]本实用新型将机器人电机的一部分外壳作为机器人壳体的一部分，从而实现了以下几个优点:
[0028]第一、由于机器人和机器人电机共用了一部分外壳，从而减少了零件数量，并且节省了空间，使机器人外型紧凑，且可以具有光滑连续的外表；
[0029]第二、利于散热:由于电机的一部分外壳直接暴露在空气中，有利于电机的散热，这也使电机的能力得到增强；同时，也可以将这部分外壳做得远大于电机自身的体积，来增强散热效果。
[0030]第三、不需要电机具有很高的防护等级:由于电机被外壳所包裹，即使机器人的应用环境对防护等级有较高的要求，也不需要对电机本身提出很高的防护等级要求；
[0031]第四、结构简单、便于米购和维修:由于仅仅将电机外壳的一部分而不是电机外壳的全部作为机器人壳体，则电机外壳结构不会十分复杂，客户定制化也没有那么严重，这将为电机的设计和采购带来方便；
[0032]第五、减轻重量:由于机器人和其内部的电机共用了一部分外壳，减少了零件数量，从而可以减轻机器人的重量。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1是【背景技术】中方案的结构示意图:其中图1A为电机露在机器人外部的示意图；图1B为电机安装在机器人内部的示意图；
[0034]图2是本实用新型的应用于机器人的紧凑型电机设计的示意图；
[0035]图3是本实用新型的应用于机器人的紧凑型电机设计的主视图；
[0036]图4是本实用新型的一实施例的机器人局部示意图；
[0037]图5是本实用新型的一实施例的机器人电机一个角度的立体图；
[0038]图6是本实用新型的一实施例的机器人电机另一角度的立体图图；
[0039]图7是本实用新型的另一实施例的机器人局部示意图；
[0040]图8是本实用新型的第三实施例的机器人局部示意图。
【具体实施方式】
[0041]以下参考附图，给出了本实用新型的可选实施方式的具体描述。
[0042]本实用新型提供一种与电机相关的机器人关节结构，如图3所示，电机101安装在机器人201内部,机器人201具有一壳体202,电机外壳102包括第一部分外壳112和第二部分外壳122,第二部分外壳122同时作为机器人壳体202的一部分,从而共同构成一个完整的平滑过渡面。应注意，本实用新型的平滑和光滑不是指机器人表面零件粗糙度意义上的平滑和光滑，而是指机器人外观造型的平滑和光滑。
[0043]如图2所示，电机101的第二部分外壳122可以作为机器人壳体，优选作为机器人关节壳体的一部分，关节壳体的一面是开放的，且第二部分外壳122与该面共同构成一个完整的平滑过渡面。关节壳体还可以进一步包括可分离的一个或多个盖109，优选为两个，盖109用于方便地安装电机101或其它机器人部件。
[0044]图4-6是本实用新型第一实施例的机器人和电机的结构示意图。将电机101的一部分外壳作为机器人的壳体的一部分，优选作为机器人关节壳体2021的一部分。这部分电机外壳可以为电机的侧面外壳或端部外壳，例如位于电机后端的编码器端外壳1221,如图6所示。机器人201不再需要额外的壳体来包裹电机101的这一部分。这将节省空间并且减轻机器人201的重量。由于电机101的这一部分外壳直接暴露在空气中，将有利于电机101的散热，这也使电机101的能力增强。同时，我们也可以将这部分外壳1221做得远大于电机101自身的体积，来增强散热效果。如果机器人201的应用环境对防护等级有较高的要求，可以将密封件108,如垫片或者密封胶放置在这一部分的外壳和机器人其他的壳体202相接触的地方，如图4所示。
[0045]这种新结构里的电机101除了这一部分外壳以外的其他部分都可以做得尽可能紧凑。为节省空间，电机外壳102的主体部分可以为一圆柱体，圆柱体的外径可以和定子的外径相同。由于其他部分均放置在机器人201内部，不需要较高的防护，在不影响正常工作的前提下，电机的内部组件可以露在电机外壳102外面，例如定子的硅钢片可以不全部被电机外壳102所包裹，电机线缆从线缆孔107走到电机101外部的时候也不需要额外的防护。电机上还具有用于安装电机101各个部件的螺钉105,和用于将电机101安装在机器人201内部的安装孔106，连接电机101各个部件的螺钉105及安装孔106被设置在避免与机器人201的其他部件干涉的位置上。
[0046]图7是本实用新型第二实施例的机器人和电机的结构示意图。电机101安装在机器人201内部,机器人201具有一壳体202,位于电机前端的输出轴端法兰外壳1222同时作为机器人壳体202的一部分。该外壳1222可以通过密封件与所述机器人的其他壳体2022相密封。因此，机器人201不再需要额外的壳体来包裹电机101的这一部分。这将节省空间并且减轻机器人201的重量。同样，由于电机101的这一部分外壳1222直接暴露在空气中，将有利于电机101的散热，这也使电机101的能力增强。同时，如图7所示，我们也可以将这部分外壳1223做得远大于电机101自身的体积，来增强散热效果。该实施例中其他结构可以与实施例一相同，在此不再赘述。
[0047]图8是本实用新型第三实施例的机器人和电机的结构示意图。电机101安装在机器人201内部，机器人201具有一壳体202,位于电机后端的编码器端外壳1221和电机前端的输出轴端法兰外壳1222均作为机器人壳体202的一部分。上述电机前端和后端外壳均可以通过密封件与机器人的其他壳体相密封。因此，机器人201不再需要额外的壳体来包裹电机101的这一部分。这将节省空间并且减轻机器人201的重量。同样，由于电机101的两部分外壳1221和1222均直接暴露在空气中，将大大有利于电机101的散热。同时，和实施例二相同，我们也可将其中一部分外壳做得远大于电机101自身的体积,来增强散热效果。该实施例中其他结构可以与实施例一二相同，在此不再赘述。
[0048]尽管为说明目的公开了本实用新型的较佳实施例和附图，但是熟悉本领域技术的人员，在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，可作各种替换、变化和润饰。因此，本实用新型不应局限于较佳实施例和附图所公开的内容，本实用新型的保护范围以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【权利要求】
1.一种用于机器人的电机，包括一电机外壳(102),所述电机(101)安装在所述机器人(201)内部,所述机器人(201)具有一壳体(202),其特征在于:所述电机外壳(102)包括第一部分外壳(112)和第二部分外壳(122),所述第一部分外壳(112)位于所述机器人(201)内部，所述第二部分外壳(122)同时作为所述机器人壳体(202)的一部分。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于:所述第二部分外壳(122)为电机的侧面外壳和/或电机的端部外壳。
3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于:所述电机的端部外壳为位于电机后端的编码器端外壳(1221)和/或位于电机前端的输出轴端法兰外壳(1222)。
4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于:所述电机(101)的内部组件暴露在置于机器人内部的所述第一部分外壳(112)之外。
5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于:还包括一定子，所述内部组件是所述定子的硅钢片。
6.根据权利要求5所述的电机,其特征在于:所述电机外壳(102)的主体部分为一圆柱体。
7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于:所述圆柱体的外径和所述定子的硅钢片的外径相同。
8.根据权利要求1-5或7中任一项所述的电机，其特征在于:还包括螺钉(105)及安装孔(106)，所述螺钉(105)用于安装所述电机(101)的各个部件，所述安装孔(106)用于将电机(101)安装在所述机器人(201)的内部，所述螺钉(105)及安装孔(106)设置在避免与所述机器人(201)的其他部件干涉的位置上。
9.根据权利要求1-5或7中任一项所述的电机,其特征在于:所述第二部分外壳(122)通过密封件(108)与所述机器人(201)的其他壳体(2022)相密封。
10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于:所述密封件(108)为垫片或密封胶。
11.根据权利要求1-5或7或10中任一项所述的电机，其特征在于:所述机器人壳体(202)为机器人关节壳体(2021)。
12.根据权利要求1-5或7或10中任一项所述的电机，其特征在于:所述第二部分外壳(122)具有利于散热的较大体积。
13.根据权利要求1-5或7或10中任一项所述的电机，其特征在于:还包括电机线缆，所述电机线缆从线缆孔(107)伸出到所述电机(101)外部时没有额外的防护。
14.一种机器人关节结构，包括权利要求1-13中任一项所述的电机(101)，以及一机器人关节壳体(2021)，所述电机(101)安装在所述机器人关节壳体(2021)内部。
15.根据权利要求14所述的关节结构，其特征在于:所述关节壳体(2021)的一面是开放的，所述电机(101)的第二部分外壳(122)同时作为所述机器人关节壳体(2021)的一部分，并且所述第二部分外壳(122)与该面共同构成一个完整的平滑过渡面。
16.根据权利要求14或15所述的关节结构，其特征在于:所述关节壳体还包括可分离的盖(109)，所述盖(109)用于方便地安装电机(101)或其它机器人部件。
17.—种机器人,包括权利要求1-13中任一项所述的电机(101)或权利要求14-16中任一项所述的机器人关节结构。
【文档编号】H02K5/04GK203984124SQ201420333672
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】曹晓东, 朱珠, 冯涛 申请人:Abb技术有限公司