制动器结构、伺服电机及工业机器人的制作方法

本发明涉及驱动结构技术领域，特别涉及一种制动器结构、伺服电机及工业机器人。

背景技术：

驱动结构中为使运转的转轴能快速地停止转动，多采用制动结构进行转轴制动控制。

在相关技术中，制动结构一般集成于电机内部，电机内部的制动结构一般包括依次分布的制动器、轴承和端盖，其中轴承内置于端盖，并与制动器锁紧；电机转轴穿设于制动器和轴承。上述制动结构整体分布长度较长，体积较大，不利于降低制动结构的制造成本，也限制了电机的轻量化和小型化设计。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提出一种制动器结构，旨在缩减制动结构的体积和降低制动结构的制造成本。

为实现上述目的，本发明提出了一种制动器结构，所述制动器结构包括：

磁轭，所述磁轭设有容置槽，所述容置槽的底壁贯穿设置有第一轴孔，所述第一轴孔用于供轴件通过；和

轴承，所述轴承容纳并限位于所述容置槽内，所述轴承用于与所述轴件穿过所述第一轴孔的一端套接。

在本发明的一实施例中，所述制动器结构还包括设于所述磁轭的压板；

所述压板盖合于所述容置槽的槽口处，所述压板设有与所述容置槽连通的第二轴孔，所述第二轴孔用于供所述轴件通过。

在本发明的一实施例中，所述容置槽的槽口处形成有限位台阶，所述压板面向所述磁轭的一侧抵接限位于所述限位台阶。

在本发明的一实施例中，所述压板设有多个装配孔；

所述制动器结构还包括多个锁紧件，每一所述锁紧件穿过一所述装配孔与所述限位台阶螺接。

在本发明的一实施例中，所示制动器结构还包括挡圈；

所述挡圈设于所述容置槽的内周壁，所述轴承限位于所述挡圈和所述容置槽的底壁之间。

在本发明的一实施例中，所述轴承包括内圈、外圈以及多个滚珠；

所述外圈环绕所述内圈设置，并与所述内圈围合形成滚珠槽；多个所述滚珠可活动地容纳于所述滚珠槽内；

所述内圈套接于所述轴件，所述外圈与所述容置槽的侧壁粘接。

在本发明的一实施例中，所述磁轭设有多个安装孔，多个所述安装孔环绕所述容置槽设置，所述安装孔用于将所述磁轭安装固定。

在本发明的一实施例中，所述安装孔为方形孔。

在本发明的一实施例中，所述制动器结构还包括线圈；

所述磁轭背向所述轴承的一侧设有环槽，所述环槽环绕所述第一轴孔设置，所述线圈设于所述环槽内。

在本发明的一实施例中，所述制动器结构还包括衔铁、刹车片、盖板以及弹性件；

所述磁轭背向所述轴承的一侧设有多个导向件，所述盖板与每一所述导向件远离所述磁轭的一端连接，所述盖板、所述磁轭以及多个导向件围合形成活动空间；

所述衔铁和所述刹车片可活动地设于所述活动空间内，所述衔铁位于所述线圈和所述刹车片之间；

所述弹性件位于所述衔铁和所述磁轭之间，并连接所述衔铁和所述磁轭；

所述衔铁设有与所述第一轴孔对应的第三轴孔，所述刹车片设有与所述第三轴孔对应的第四轴孔，所述盖板设有与所述第四轴孔对应的第五轴孔。

在本发明的一实施例中，所述第四轴孔的孔壁设有至少一限位面，所述限位面用于限位所述轴件。

其次，本发明提出一种伺服电机，所述伺服电机包括：

壳体，所述壳体设有安装腔；

轴件，所述轴件可转动地穿设于所述安装腔的侧壁；

上述的制动器结构，所述制动器结构的磁轭设于所述安装腔内，所述轴件穿过所述第一轴孔与所述制动器结构的的轴承套接。

此外，本发明还提出一种工业机器人，包括机器人主体和上述的伺服电机，所述伺服电机设于所述机器人主体。

本发明技术方案中的制动器结构包括磁轭和轴承，磁轭设有容置槽，容置槽的底壁贯穿设置有第一轴孔，第一轴孔用于供轴件通过；轴承容纳并限位于容置槽内，轴承用于与轴件穿过第一轴孔的一端套接。以此，通过在制动器结构的磁轭上开设可容置轴承的容置槽，使轴承得以内置于磁轭内，避免了轴承需要先安装到端盖上再与制动器的磁轭连接，制动器结构代替了端盖可装配轴承的功能，同时制动器结构本身还兼具对轴件的制动功能，如此就省去了端盖这个部件结构，加上轴承内置于磁制动器结构磁轭内的设计，极大地缩减了上述制动结构的整体厚度和体积，有利于降低上述制动结构的制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明制动器结构的结构示意图；

图2为图1中制动器结构在另一视角下的结构示意图；

图3为图1中制动器结构在一视角下的爆炸结构图；

图4为图1中制动器结构在另一视角下的爆炸结构图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。全文中出现的“和/刻”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b为例”，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种制动器结构，应用于伺服电机和工业机器人。

本发明提出了一种制动器结构，结合图1和图3所示，制动器结构包括磁轭1和轴承2，磁轭1设有容置槽11，容置槽11的底壁贯穿设置有第一轴孔111，第一轴孔111用于供轴件通过；轴承2容纳并限位于容置槽11内，轴承2用于与轴件穿过第一轴孔111的一端套接。

在本实施例中，制动器结构用于轴件的制动，制动器结构可为电磁制动器。磁轭1用于导磁，磁轭1设置有导电线圈，导电线圈通电时产生磁场，磁场通过磁轭1导磁后，在磁轭1的周侧空间产生可作用于制动器结构内衔铁6的磁场，使衔铁6在磁场力作用下移动，并对轴件进行限位使轴件立即停止转动，或者与轴件脱离并释放轴件，使轴件恢复运转。

容置槽11可开设于磁轭1的中心部位，以使磁轭1导磁时磁轭1上各处的磁通量相当，磁轭1周侧的磁场强度分布均匀，对衔铁6的移动进行更为稳定和可靠的驱动。容置槽11的截面形状可为圆形，以与轴承2外形相适配，使轴承2可靠地限位于容置槽11内，不会在容置槽11内出现大幅的径向晃动，保证轴承2与磁轭1装配时和轴承2工作时的可靠性。第一轴孔111可为开设于容置槽11底壁的圆形孔，以使第一轴孔111的形状与轴件的形状相适配，保证轴件在第一轴孔111内转动时的可靠性。轴件可为电机等驱动装置的输出轴，轴件穿过第一轴孔111后穿设于轴承2。

轴承2用于提升轴件转动的顺畅性和稳定性，轴承2可为圆形结构，轴承2容纳并限位于容置槽11内，并套接于轴件。容置槽11的槽壁可设置有用于止挡轴承2的凸起结构，轴承2限位于该凸起结构和容置槽11的底壁之间，以防止轴承2在容置槽11内轴向移动，并从容置槽11的槽口向外滑出。

本发明实施例通过在制动器结构的磁轭1上开设可容置轴承2的容置槽11，使轴承2得以内置于磁轭1内，避免了轴承2需要先安装到端盖上再与制动器的磁轭1连接，制动器结构代替了端盖可装配轴承2的功能，同时制动器结构本身还兼具对轴件的制动功能，如此就省去了端盖这个部件结构，加上轴承2内置于磁制动器结构磁轭1内的设计，极大地缩减了上述制动结构的整体厚度和体积，有利于降低上述制动结构的制造成本。

在本发明的一实施例中，结合图1和图3所示，制动器结构还包括设于磁轭1的压板3；压板3盖合于容置槽11的槽口处，压板3设有与容置槽11连通的第二轴孔31，第二轴孔31用于供轴件通过。

在本实施例中，压板3用于止挡和限位轴承2，以使轴承2限位于压板3和容置槽11的底壁之间，避免轴承2转动时轴向移动而从容置槽11的槽口向外滑出，保证轴承2运转的可靠性和稳定性。压板3可通过粘接、插接、卡接等方式与磁轭1连接，此处不做限定。压板3的材质可为导磁材质，比如10号钢材、纯铁材质等，压板3盖合于容置槽11的槽口，压板3为导磁材质时，可填补磁轭1在容置槽11处的空缺，并与磁轭1形成一个导磁的整体，为衔铁6移动提供更为稳定均衡的磁场环境。

第二轴孔31可供轴件穿过，以使轴件可进一步与下一级待驱动的结构连接，同时使整个制动器结构完全套接于轴件，对轴件的运转进行控制。

在本发明的一实施例中，结合图1和图3所示，容置槽11的槽口处形成有限位台阶112，压板3面向磁轭1的一侧抵接限位于限位台阶112。

在本实施例中，限位台阶112用于限位压板3，以使压板3面向磁轭1的一侧与限位台阶112抵接时，压板3背向磁轭1的一侧与容置槽11的槽口相齐平，避免压板3凸出于容置槽11的槽口，而增加制动器结构的整体厚度，同时也影响制动器结构的美观。限位台阶112可为环形结构，压板3的外周壁可与限位台阶112的内周壁抵接限位，以通过限位台阶112提升压板3与磁轭1配合的紧凑性和可靠性，使压板3不会相对于磁轭1出现径向移动或晃动。

在本发明的一实施例中，结合图1和图3所示，压板3设有多个装配孔32；制动器结构还包括多个锁紧件4，每一锁紧件4穿过一装配孔32与限位台阶112螺接。

在本实施例中，锁紧件4用于将压板3锁紧固定于磁轭1，限位台阶112可对应每一装配孔32设置一螺孔，螺孔设置有内螺纹，锁紧件4设置有外螺纹，每一锁紧件4穿过一装配孔32后，通过外螺纹与内螺纹与一螺孔连接。锁紧件4和装配孔32的设置，使压板3可通过拧动锁紧件4安装于磁轭1或从磁轭1上拆卸，实现压板3与磁轭1的便捷组装。锁紧件4可为螺丝、螺钉、螺栓、螺柱等，此处不做限定。

在本发明的一实施例中，结合图1和图3所示，所示制动器结构还包括挡圈(图未示)；挡圈设于容置槽11的内周壁，轴承2限位于挡圈和容置槽11的底壁之间。

在本实施例中，挡圈用于止挡轴承2，以使轴承2轴承2限位于挡圈和容置槽11的底壁之间，避免轴承2转动时轴向移动而从容置槽11的槽口向外滑出，保证轴承2运转的可靠性和稳定性。挡圈可通过粘接、嵌设等方式设置于容置槽11的内周壁，挡圈还可与磁轭1一体成型。挡圈可为金属材质，以使挡圈具有较高的结构强度，对轴承2进行更为可靠的止挡。挡圈具体可为孔用卡簧，挡圈可包括环形主体和设于所述环形主体内周壁的若干凸齿，环形主体的外周壁连接于容置槽11的内周壁，凸齿用于止挡轴承2滑出于容置槽11。

在本发明的一实施例中，结合图1和图3所示，轴承2包括内圈21、外圈22以及多个滚珠；外圈22环绕内圈21设置，并与内圈21围合形成滚珠槽；多个滚珠可活动地容纳于滚珠槽内；内圈21套接于轴件，外圈22与容置槽11的侧壁粘接。

在本实施例中，轴承2为滚珠轴承2，轴承2的内圈21套接于轴件，轴承2的外圈22通过粘胶与容置槽11的内周壁粘结，以使轴承2被固定于容置槽11内，而不会出现轴向或径向移动，保证轴承2与轴件配合的稳定性和可靠性。此外，因为轴承2的内圈21可在滚珠作用下相对于外圈22转动，因此轴承2的内圈21套接于轴件时，不会影响轴件的转动，兼顾满足了轴件的转动需要。

在本发明的一实施例中，结合图1和图3所示，磁轭1设有多个安装孔12，多个安装孔12环绕容置槽11设置，安装孔12用于将磁轭1安装固定。

在本实施例中，安装孔12用于与螺钉等配合将磁轭1安装固定，比如螺钉可穿过安装孔12与电机等驱动装置的外壳连接，以将磁轭1安装固定于电机上。在相关技术中，制动结构包括端盖、轴承2以及制动器，其中端盖用于安装轴承2，轴承2再与制动器装配，制动器本身仅开设有可供轴件穿过的通孔，制动器不起安装固定端盖和轴承2的作用，制动器不另设安装孔12，所以只能通过在端盖上开设安装孔12来实现端盖和整个制动结构的安装固定。本实施例中将安装孔12开设于磁轭1，即相当于集成了端盖上安装孔12的功能，而使磁轭1可代替端盖的功能，节省了端盖这一部件结构，也不需通过另设安装结构来安装本制动器结构。

在本发明的一实施例中，结合图1和图3所示，安装孔12为方形孔。

在本实施例中，安装孔12设计为方形孔，有利于使安装孔12与方形螺栓、方形螺钉等锁紧件配合，来实现磁轭1在伺服电机上的安装固定。方形孔的设计较圆形孔的设计更有利于实现磁轭1在伺服电机上的稳固定位和安装，能够有效地防止磁轭1的周向转动，有利于提升磁轭1安装固定的可靠性和稳定性，也有利于提升本制动器结构使用时的可靠性。

在本发明的一实施例中，结合图2和图4所示，制动器结构还包括线圈5；磁轭1背向轴承2的一侧设有环槽13，环槽13环绕第一轴孔111设置，线圈5设于环槽13内。

在本实施例中，环槽13用于容纳和限位线圈5，线圈5可通过粘接等方式与环槽13的侧壁或底壁连接，以使线圈5在环槽13内可靠定位。线圈5可包括绝缘体和导线，绝缘体包裹于导线外周壁。线圈5通电后将在其周围产生磁场，该磁场通过磁轭1导磁后向磁轭1周侧空间发散，并作用于制动器结构内的衔铁6，以通过磁场产生的磁吸力驱动衔铁6移动。

在本发明的一实施例中，结合图3和图4所示，制动器结构还包括衔铁6、刹车片7、盖板8以及弹性件(图未示)；磁轭1背向轴承2的一侧设有多个导向件14，盖板8与每一导向件14远离磁轭1的一端连接，盖板8、磁轭1以及多个导向件14围合形成活动空间；衔铁6和刹车片7可活动地设于活动空间内，衔铁6位于线圈5和刹车片7之间；弹性件位于衔铁6和磁轭1之间，并连接衔铁6和磁轭1；衔铁6设有与第一轴孔111对应的第三轴孔61，刹车片7设有与第三轴孔61对应的第四轴孔71，盖板8设有与第四轴孔71对应的第五轴孔81。

在本实施例中，衔铁6用于制动刹车片7，衔铁6为导磁材质，衔铁6可被磁场力作用和吸引，衔铁6边缘可设置有多个导向缺口，每一导向件14穿过每一导向缺口，衔铁6可通过多个导向缺口沿导向件14移动。刹车片7套设于轴件，并在轴件转动时随轴件转动。盖板8用于与磁轭1连接，并与磁轭1和多个导向件14配合形成活动空间，以将衔铁6和刹车片7的活动范围限制在活动空间内，如此衔铁6通过第三轴孔61可活动地套设于轴件，刹车片7通过第四轴孔71可固定套接于轴件，轴件依次穿过盖板8上的第五轴孔81、刹车片7上的第四轴孔71、衔铁6上的第三轴孔61以及磁轭1上的第一轴孔111伸入容置槽11内，并穿设于轴承2。

线圈5通电时，线圈5的周围形成磁场，该磁场在磁轭1导磁作用下，在磁轭1周侧空间形成磁场，磁轭1周侧空间内的磁场作用并吸引衔铁6，使衔铁6远离刹车片7移动，并压缩弹性件，进而对刹车片7进行释放。刹车片7套接于轴件，刹车片7被释放时，轴件可带动刹车片7同步转动。线圈5断电时，线圈5和磁轭1周侧空间内的磁场消失，衔铁6在弹性件弹性作用下朝向刹车片7移动，并最终与刹车片7抵接，刹车片7可采用高摩擦系数材质制成，当衔铁6与刹车片7抵接时，刹车片7受制于衔铁6和刹车片7之间的摩擦力作用而立即停止转动，从而迫使轴件立即停止转动，实现轴件的制动。

在本发明的一实施例中，结合图2至图4所示，第四轴孔71的孔壁设有至少一限位面711，限位面711用于限位轴件。

在本实施例中，轴件可设置有与限位面711对应的定位面，轴件穿设于第四轴孔71时，限位面711与定位面抵接限位，以使轴件转动时可带动刹车片7转动，如此可防止第四轴孔71为圆形孔和轴件为圆形轴时，轴件快速转动时刹车片7无法跟随轴件同步快速转动而打滑，以及在衔铁6与刹车片7抵接时，轴件依然可在第四轴孔71内转动，无法对轴件起到制动效果。示例性地，第四轴孔71为三角孔或方形孔，第四轴件为三角孔时，第四轴件的三个侧壁同时设置有限位面711，轴件的外壁对应每一限位面711设有一定位面，以使轴件穿设于第四轴孔71内时，每一定位面与一限位面711抵接限位，在轴件转动时，轴件通过三个限位面711和三个定位面的限位配合带动刹车片7同步转动；在衔铁6与刹车片7抵接时，刹车片7通过通过三个限位面711和三个定位面的限位配合使轴件制动。同理，第四轴孔71为方形孔时，第四轴孔71的四个侧壁均设有限位面711，轴件的外壁对应每一限位面711设有一定位面，每一定位面与一限位面711抵接限位，以使轴件和刹车片7的保持同步转动或停止转动。其中，定位面和限位面711可为平面或曲面，此处不做限定。

本发明还提出一种伺服电机，结合图1和图2所示，伺服电机包括壳体(图未示)、轴件(图未示)以及上述各实施例中的制动器结构，其中壳体设有安装腔；轴件可转动地穿设于安装腔的侧壁；制动器结构的磁轭1设于安装腔内，轴件穿过第一轴孔111与制动器结构的的轴承2套接。

在本实施例中，壳体的安装腔用于安装伺服电机的定子和轴件等，轴件可贯穿设置于壳体，并至少部分容纳于安装腔内，轴件为伺服电机的输出轴。磁轭1设于安装腔内，并套设于轴件，如此整个制动器结构内置于伺服电机，可使伺服电机兼顾轴件制动功能的同时，缩减伺服电机的体积，降低伺服电机的空间占用。此外，制动器结构内置于安装腔内，还有利于通过壳体对制动器结构进行隔离保护，提升制动器结构使用时的安全性和可靠性。

该制动器结构的具体结构参照上述各实施例，由于本伺服电机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本发明还提出一种工业机器人，结合图1和图2所示，该工业机器人包括机器人主体和上述的伺服电机，伺服电机设于机器人主体。

工业机器人用于工业生产加工，该工业机器人可为多轴机器人。机器人主体可为工业机器人的肘部铸件等，伺服电机可设置于该肘部铸件内，以给肘部铸件的移动提供驱动力，比如伺服电机可用于驱动肘部铸件执行转动、平移、竖移以及抓取等动作。

该伺服电机的具体结构参照上述各实施例，由于本工业机器人采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。