一种机器人关节模组刹车装置的制作方法

本发明涉及协作机器人结构的技术领域，具体为一种机器人关节模组刹车装置。

背景技术：

随着工业的发展，多品种、小批量、定制化的工业生产方式成为趋势，对产线的柔性及安全性提出了更高的要求，以专机为主的自动化生产线难以满足柔性的要求，针对工位的自动化改造将成为工业自动化的主流。基于机器人技术的不断成熟，人机协作成为了可能，协作机器人应运而生。机器人关节模组作为协作机器人的硬件部分快速搭建模块，也在逐渐发挥出它巨大的优势。其包含中空力矩电机、谐波减速机、伺服驱动器、反馈装置、制动装置等，从国内外的相关产业链市场来看，相比较于电机、减速机、驱动器、编码器等标准件有不少可供选择的品牌，制动装置的配套市场显得极为薄弱，并没有一款能直接应用于机器人关节之上，体积小、重量轻的制动器。然而，制动器又是机器人关节模组必不可少的部件，其可靠性直接决定了协作机械臂的安全性能，保障了机械臂在断电或急停状态下保持某一恒定姿势而不至于坍塌，故急需能够应用于机器人关节模组的刹车装置。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种机器人关节模组刹车装置，其结构简单，可靠性好，优化了机器人关节模组整机结构，提高了由关节模组搭建成的协作机器人的安全性。

一种机器人关节模组刹车装置，其特征在于：其包括刹车发生装置和刹车执行装置，所述刹车发生装置包括常开型微型线性的电磁阀、电磁阀固定座，所述电磁阀按指定方向固定于所述电磁阀固定座，所述电磁阀固定座用于固定于关节模组外壳的内壁，所述电磁阀包括电磁阀销轴，所述电磁阀供电由关节模组电机供电装置供电；所述刹车执行装置包含刹车销柱、刹车盘、刹车盘固定座，所述刹车销柱固设于所述电磁阀销轴的前端，所述刹车盘固定于所述刹车盘固定座上，所述刹车盘固定座固定于关节模组输入轴端部，所述刹车盘、刹车盘固定座与关节模组输入轴构成一个整体，所述刹车销柱在电磁阀未通电状态下前凸于所述刹车盘的转动面域内。

其进一步特征在于：

所述刹车销柱的内端位于所述电磁阀固定座的导向孔内，所述电磁阀销轴的前端通过螺纹结构固接所述刹车销柱的内端，所述导向孔确保刹车销柱的准确行进轨迹；

所述刹车销柱具体为耐磨材料制作而成；

所述刹车销柱用耐磨性材料锡青铜制作，且内端面中心内凹形成内螺纹孔，所述电磁阀销轴的前端的外螺纹插装固接所述内螺纹孔，且所述电磁阀销轴和刹车销柱连接时需打螺纹胶固定，防止松动；

所述电磁阀固定座包括阀体连接板、安装板，所述电磁阀的阀体固接所述电磁阀阀座的安装板，所述连接板用于所述电磁阀固定座的整体定位，所述连接板上开设有导向孔，所述电磁阀销轴和刹车销柱的连接位置位于所述导向孔内，所述连接板朝向所述关节模组的外壳的内壁为仿形于所述外壳布置的弧面，所述连接板的弧面对应位置设置有至少两个定位孔，所述关节模组的外壳对应于定位孔的位置设置有对应的定位连接孔，螺栓或螺钉贯穿定位连接孔后紧固于所述定位孔，所述连接板的弧面紧贴所述关节模组的外壳的内壁布置，确保电磁阀固定座的安装稳固可靠；

所述刹车盘具体为带侧凸爪的平面薄片结构，采用韧性好、耐磨性好的材料制作，所述刹车盘固定座带有连接法兰，所述刹车盘固接于所述连接法兰，所述刹车盘固定座固设于所述关节模组输入轴端部。

采用本发明的结构后，常开型微型线性电磁阀需具备体积小、重量轻、发热量低、反应灵敏、寿命长的特点，其供电电压应保持和关节模组电机供电电压一致，并且由同一供电装置供电，常态下，所述刹车销柱在电磁阀未通电状态下前凸于所述刹车盘的转动面域内，通电时，电磁阀线圈吸合，电磁阀销轴缩入一定距离，使得刹车盘可自由转动；通过电磁阀的通断电来使电磁阀销轴做线性运动的原理来控制关节模组的刹车和放松，当关节模组处于断电状态(包含遇故障急停后的断电状态)，或通电后关节模组伺服电机未进入“伺服使能”状态时，刹车装置处于原始状态，即刹车状态，此时，刹车销柱卡入刹车盘的转动面域内，限制关节模组输入轴的转动；在此状态下，制动力完全由刹车销柱承受，刹车时电磁阀销轴不受径向力冲击；当关节模组伺服电机进入“伺服使能”状态，此时电磁阀处于通电状态，通过电磁线圈通电产生磁力来克服弹簧弹力，使电磁阀弹簧收缩，电磁阀销轴收缩，带动刹车销柱收缩，此时，刹车装置处于工作状态，刹车销柱脱离刹车盘转动平面，关节模组可正常运行；其结构简单，可靠性好，优化了机器人关节模组整机结构，提高了由关节模组搭建成的协作机器人的安全性。

附图说明

图1为本发明的立体图结构示意图；

图2为本发明的去除关节模组外壳后与刹车装置相关部件的立体图结构示意图；

图中序号所对应的名称如下：

刹车发生装置1、刹车执行装置2、电磁阀3、电磁阀销轴31、电磁阀固定座4、连接板41、安装板42、弧面43、定位孔44、外壳5、刹车销柱6、刹车盘7、侧凸爪71、刹车盘固定座8、连接法兰81、关节模组输入轴9、导向孔10、内螺纹孔11、定位连接孔12。

具体实施方式

一种机器人关节模组刹车装置，见图1、图2：其包括刹车发生装置1和刹车执行装置2，刹车发生装置1包括常开型微型线性的电磁阀3、电磁阀固定座4，电磁阀3按指定方向固定于电磁阀固定座4，电磁阀固定座4用于固定于关节模组外壳5的内壁，电磁阀3包括电磁阀销轴31，电磁阀3供电由关节模组电机供电装置供电；刹车执行装置2包含刹车销柱6、刹车盘7、刹车盘固定座8，刹车销柱6固设于电磁阀销轴31的前端，刹车盘7固定于刹车盘固定座8上，刹车盘固定座8固定于关节模组输入轴9端部，刹车盘7、刹车盘固定座8与关节模组输入轴9构成一个整体，刹车销柱6在电磁阀未通电状态下前凸于刹车盘7的转动面域内。

刹车销柱6的内端位于电磁阀固定座4的导向孔10内，电磁阀销轴31的前端通过螺纹结构固接刹车销柱6的内端，导向孔10确保刹车销柱6的准确行进轨迹；

刹车销柱6具体为耐磨材料制作而成；

刹车销柱6用耐磨性材料锡青铜制作，且内端面中心内凹形成内螺纹孔11，电磁阀销轴31的前端的外螺纹插装固接内螺纹孔，且电磁阀销轴31和刹车销柱6连接时需打螺纹胶固定，防止松动；

电磁阀固定座4包括阀体连接板41、安装板42，电磁阀3的阀体固接电磁阀阀座4的安装板42，连接板41用于电磁阀固定座4的整体定位，连接板41上开设有导向孔10，电磁阀销轴31和刹车销柱6的连接位置位于导向孔10内，连接板41朝向关节模组的外壳5的内壁为仿形于外壳5布置的弧面43，连接板41的弧面43对应位置设置有至少两个定位孔44，关节模组的外壳5对应于定位孔44的位置设置有对应的定位连接孔12，螺栓或螺钉贯穿定位连接孔12后紧固于定位孔44，连接板41的弧面紧贴关节模组的外壳5的内壁布置，确保电磁阀固定座4的安装稳固可靠；

刹车盘7具体为带侧凸爪71的平面薄片结构，采用韧性好、耐磨性好的材料制作，刹车盘固定座8带有连接法兰81，刹车盘7固接于连接法兰81，刹车盘固定座8固设于关节模组输入轴9端部。

其工作原理如下：机器人关节模组的整机性能显著提升。其将卡爪式制动盘和电磁阀组合使用，满足体积小、重量轻、可靠性好的特点，且制造成本低，极易量产，解决了传统的机器人关节模组刹车结构相对薄弱的问题。其通过电磁阀的通断电来使电磁阀销轴做线性运动的原理来控制关节模组的刹车和放松，当关节模组处于断电状态(包含遇故障急停后的断电状态)，或通电后关节模组伺服电机未进入“伺服使能”状态时，刹车装置处于原始状态，即刹车状态，此时，刹车销柱卡入刹车盘的相邻卡爪内，限制关节模组输入轴的转动；在此状态下，制动力完全由刹车销柱承受，刹车时电磁阀销轴不受径向力冲击；当关节模组伺服电机进入“伺服使能”状态，此时电磁阀处于通电状态，通过电磁线圈通电产生磁力来克服弹簧弹力，使电磁阀弹簧收缩，电磁阀销轴收缩，带动刹车销柱收缩，此时，刹车装置处于工作状态，刹车销柱脱离刹车盘转动平面，关节模组可正常运行；其结构简单，可靠性好，优化了机器人关节模组整机结构，提高了由关节模组搭建成的协作机器人的安全性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。