电磁制动器及具有其的机器人的制作方法

1.本实用新型属于机器人技术领域，尤其涉及一种电磁制动器及具有其的机器人。


背景技术：

2.电磁制动器目前广泛运用于伺服电机、机器人关节的断电保护工况，是一种将主动侧扭力传达给被动侧的连接器，可以据需要自由的结合，切离或制动，而电磁制动器结构越紧凑越薄，就能扩大其使用范围，同时也会有利于电机和机器人关节的轻量化、小型化发展。
3.如图1所示，现有技术的电磁制动器包括铁芯、动片、摩擦片、盖板、线圈和数个压簧，所述压簧内置于铁芯；铁芯上有安装孔用于安装固定在外部结构上；螺钉用于将衬套固定在盖板和铁芯之间，且保证摩擦片加上动片的总厚度小于衬套的厚度；当给线圈通电时，产生电磁力将动片吸引与铁芯端面贴合，摩擦片轴向出现间隙可自动转动，由于摩擦片的内孔与转接轮配合，转接轮与电机轴配合，因此通电时，电机轴可以和摩擦片一起转动；当断电时，压簧推动动片将摩擦片压在盖板上，从而对电机产生制动效果。
4.上述现有技术的电磁制动器，由于铁芯、动片、摩擦片、盖板轴向上依次排布，因此导致整体厚度较大，并且摩擦片在运转过程中会产生磨损而出现掉粉损坏电子元件；此外，由于电磁制动器中不能有影响摩擦片摩擦系数的物质(如油和油脂)出现，因此，为了防止上述物质的影响，则需要通过增加隔离防护的部件以避免上述物质带来不利影响，然而，如此设置，将进一步增加整体尺寸。


技术实现要素：

5.为了解决上述至少一个技术问题，本实用新型公开了一种电磁制动器，能够避免设置摩擦片，使得整体具有较为紧凑的结构。本实用新型还公开了一种具有上述电磁制动器的机器人。本实用新型的具体技术方案如下：
6.电磁制动器，包括：
7.转动毂，所述转动毂的外缘设有第一齿部；
8.制动片，所述制动片的内缘设有与第一齿部配合的第二齿部；
9.铁芯，所述铁芯设有环形沉槽和沉孔，所述环形沉槽内设有线圈；以及
10.弹性件，所述弹性件的一端与沉孔的底部连接，另一端与制动片连接；
11.其中，所述制动片位于转动毂和铁芯之间，且所述转动毂和铁芯之间具有第二齿部脱离第一齿部的运动间隙。
12.当电磁制动器实现转动毂制动时，所述第一齿部和第二齿部啮合，因此在该结构中，转动毂和制动片之间不会设置多余的摩擦片，从而通过减少摩擦片而减小整体结构，并在此基础上确保转动毂的制动及时性。
13.优选的，还包括：
14.导向件，所述导向件的一端与铁芯固定连接，另一端与制动片滑动连接。
15.由于弹性件本身具有形变能力，因而单纯利用弹性件实现转动毂的制动具有较大不确定性，因而利用导向件的设置可以极大的增加制动片对于转动毂的制动效果，并在此基础上实现制动片在轴向的导向，确保第二齿部能够实现与第一齿部的啮合。
16.优选的，所述铁芯设有第一通孔，所述导向件在第一通孔内与铁芯固定连接；
17.所述制动片设有第二通孔，所述导向件在第二通孔内与制动片滑动连接。
18.所述第一通孔和第二通孔的设置能够很好的对导向件的安装形成装配条件，从而快速实现电磁制动器的整体装配。
19.优选的，所述第一通孔为沉头孔；所述导向件为t形销钉，其柱头位于第一通孔的沉头部。
20.由于所述第一通孔为沉头孔，所述导向件为与沉头孔相配合的t形销钉，因此在具体装配过程中，能够保证导向件不会因为电磁制动器的制动状态而使导向件产生轴向位移，由此更好的确保制动效果。
21.优选的，所述导向件的柱头的厚度小于沉头孔的沉头部的深度。
22.当柱头完全位于沉头部内，可以在保证导向件不脱离铁芯的基础上，更好的避免整体结构的厚度增加。
23.优选的，还包括：
24.限位件，所述限位件设置于制动片远离铁芯的一侧，用于限制制动片的轴向运动距离。
25.所述限位件能够保证至少一部分第二齿部实现与第一齿部的啮合，避免在制动过程中制动片脱离转动毂远离铁芯的一侧，由此避免发生制动后的转动毂仍然发生转动的情况。
26.优选的，所述转动毂、制动片和铁芯同心设置。
27.由于所述转动毂、制动片和铁芯同心设置，因此对于整体结构而言，避免了错位情况下的加工制造难度。
28.优选的，所述第一齿部和第二齿部为端齿结构。
29.由于在长期使用后，或油脂侵入等情况中，制动时，所述第一齿部和第二齿部可能产生粘连，因此，当第一齿部和第二齿部为端齿结构时，利用齿部存在的倾角，即可使第一齿部脱离第二齿部，从而解除制动。
30.优选的，所述第一齿部和第二齿部为直齿结构。
31.由于在长期使用后，或油脂侵入等情况中，制动时，所述第一齿部和第二齿部可能产生粘连，因此，当第一齿部和第二齿部为直齿结构时，只需要第一齿部和第二齿部之间产生相对运动，即可解除粘连，从而使第二齿部脱离第一齿部，最终解除制动。
32.机器人，包括如上所述的电磁制动器。
33.当机器人具有上述电磁制动器时，能够很好都满足机器人的即时制动，确保使用安全。
34.和现有技术相比，本实用新型不需要设置摩擦片，可有效减少整体厚度，同时不会出现因摩擦制动带来的掉粉问题和油脂防护问题，其具有更好的稳定性，且具有更为广泛的适用场景；本实用新型制动响应速度快、回转定位精度高，还能够避免因第一齿部和第二齿部的粘连而带来的解除制动不彻底的问题。
附图说明
35.图1为现有技术的示意图；
36.图2为本实用新型实施例的示意图；
37.图3为本实用新型实施例中其中一种第二齿部的示意图；
38.图4为本实用新型实施例中另外一种第二齿部的示意图。
39.图中：1-铁芯；2-动片；3-摩擦片；4-盖板；5-线圈；6-压簧；7-安装孔；8-螺钉；9-衬套；10-转接轮；11-转动毂；12-制动片；13-弹性件；14-第一齿部；15-第二齿部；16-外部固定件；17-导向件；18-限位件。
具体实施方式
40.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
41.如图2所示，电磁制动器，包括转动毂11、制动片12、铁芯1和弹性件13；所述转动毂11的外缘设有第一齿部14；所述制动片12的内缘设有与第一齿部14配合的第二齿部15；所述铁芯1设有环形沉槽和沉孔，所述环形沉槽内设有线圈5；所述弹性件13的一端与沉孔的底部连接，另一端与制动片12连接；所述制动片12位于转动毂11和铁芯1之间，且所述转动毂11和铁芯1之间具有第二齿部15脱离第一齿部14的运动间隙。
42.需要说明的是，所述转动毂11连接与外部转子，其为转动输出端，而电磁制动器的主要功能就是限制转动毂11的转动，从而达到制动的目的。
43.还需要说明的是，根据电磁制动器的使用情况，本实施例具有一外部固定件16，则所述制动片12、铁芯1和弹性件13均位于外部固定件16内，并与外部固定件16固定连接，因此，可以理解的是，在本实施例中，实际上产生仅转动毂11可通过外部转子实现360
°
转动，而无论转动毂11处于何种转动状态，所述外部固定件16设置于外部固定件16内的部件，均相对于转动毂11保持其转动方向的静止。
44.在本实施例中，所述环形沉槽为封闭的圆周结构，所述线圈5位于环形沉槽内，为了很好的保证整体结构的厚度较小，所述线圈5的厚度应当不大于环形沉槽的深度。当然，可以理解的是，要实现对于制动片12的轴向驱动，应当使线圈5通电或断电，因而所述线圈5电性连接于外部电源。
45.令具体使用时，常规状态为转动毂11的制动状态，因而此时第一齿部14和第二齿部15啮合。当需要解除制动时，线圈5通电，此时其对制动片12产生的吸引力大于弹性件13的弹力，因而能够使制动片12朝向铁芯1运动，从而使第二齿部15脱离第一齿部14，以最终实现转动毂11的转动要求。
46.在需要制动时，所述线圈5断电，此时弹性件13推动制动片12朝向远离铁芯1的一侧运动，最终使第二齿部15和第一齿部14啮合。
47.在另外的一些实施例中，常规状态为转动毂11的可转动状态，因而此时第一齿部14和第二齿部15相互远离。此时，所述制动片12受弹性件13的拉力而靠近铁芯1。需要制动时，所述线圈5通电，其对制动片12提供的排斥力大于弹性件13的拉力，从而使制动片12朝向转动毂11运动，最终使第二齿部15与第一齿部14啮合，从而实现转动毂11制动。
48.需要说明，且可以理解的是，为了保证线圈5对制动片12具有良好的作用力，所述
制动片12在铁芯1上的垂直投影至少具有一部分覆盖线圈5，在最优的方案中，所述制动片12的投影应完全覆盖线圈5。
49.可以理解的是，所述运动间隙即为保证制动片12的轴向厚度小于转动毂11与铁芯1轴向间的距离，从而使制动片12能够实现与转动毂11的啮合，且能够脱离转动毂11。
50.为了更好的使用本实施例，还包括导向件17，所述导向件17的一端与铁芯1固定连接，另一端与制动片12滑动连接。
51.为了避免外部固定件16和/或外部固定件16内的部件在制动状态下跟随转动毂11转动，所述弹性件13的两端分别固定连接于铁芯1和制动片12，然而，由于弹性件13本身的形变能力和强度等原因，在一些情况下无法完全实现制动，因而，本实施例利用导向件17进一步提高制动效果，此时，弹性件13的两端无需固定连接，仅分别实现与沉孔和制动片12的接触即可。
52.在此基础上，所述导向件17不仅能够在制动状态下限制转动，还能够为制动片12的轴向运动提供导向。
53.为了更好的使用本实施例，所述铁芯1设有第一通孔，所述导向件17在第一通孔内与铁芯1固定连接；所述制动片12设有第二通孔，所述导向件17在第二通孔内与制动片12滑动连接。
54.在本实施例中，所述导向件17和铁芯1可拆卸连接，其一端位于铁芯1内，另一端始终与制动片12滑动连接，即无论制动片12位于何种位置，导向件17均可与第二通孔产生滑动。此时，为了避免导向件17在第一通孔内产生位移，而造成导向件17脱离铁芯1导致的制动失败，所述导向件17应与第一通孔过盈配合，例如螺纹连接。
55.为了更好的使用本实施例，所述第一通孔为沉头孔；所述导向件17为t形销钉，其柱头位于第一通孔的沉头部，且柱头的厚度小于沉头部的深度。
56.在本实施例中，所述沉头孔为阶梯结构，其包括相互连通的第一空间和第二空间；所述第一空间的直径大于第二空间的直径，且第一空间的位置相对于第二空间远离制动片12。由此，所述导向件17的柱头位于第一空间内，而导向件17的中间部分位于第二空间内。因而通过第一空间和第二空间之间的台阶，可实现导向件17的轴向限位。
57.为了更好的使用本实施例，所述导向件17的柱头的厚度小于沉头孔的沉头部的深度。
58.由于所述导向件17的柱头的厚度小于沉头孔的沉头部的深度，因此，当铁芯1安装至外部固定件16时，能够确保铁芯1和外部固定件16平整的平面接触，从而避免铁芯1安装歪斜而导致的制动效果不佳，并更好的确保了不增加整体结构的厚度。
59.需要说明的是，在本实施例中，所述沉孔的数量，以及导向件17的数量均不作限定，即均可以是一个或二个或三个或更多个，可以由实际情况决定。对本实施例来说，上述数量最佳的应不少于二个且均匀分布，以实现对制动片12的受力平衡。
60.为了更好的使用本实施例，还包括限位件18，所述限位件18设置于制动片12远离铁芯1的一侧，用于限制制动片12的轴向运动距离。
61.在一些实施例中，所述第一齿部14贯穿转动毂11，因而，在该实施例中，应当设置限位件18以限制制动片12的轴向运动距离。
62.一般来说，所述限位件18通过螺钉8或螺栓固定连接在外部固定件16上，且位于外
部固定件16的靠近制动片12的一端。可以说明的是，外部固定件16和限位件18可以根据实际情况设置相互位置或结构。
63.为了更好的使用本实施例，所述转动毂11、制动片12和铁芯1同心设置。
64.在本实施例中，所述转动毂11、制动片12和铁芯1同心设置，即所述转动毂11、制动片12和铁芯1同轴心，由此减小制动片12的制造难度，并有效实现与转动毂11的啮合。
65.为了更好的使用本实施例，所述第一齿部14和第二齿部15为端齿结构。
66.如图4所示，在本实施例中，当制动片12和转动毂11采用端齿结构发生啮合粘连时，可使转子持续正转或反转，使转子动力传递至转动毂11，由于转动毂11的齿面和制动片12的齿面都存在一定倾角，因此转动毂11转动的力产生轴向相互排斥的分力，使得制动片12和转动毂11强行脱开，此时粘连被解除，再操作线圈5通电或断电，即可使制动片12和转动毂11相互脱离。一般来说，此时第一齿部14设置于转动毂11的端面，而第二齿部15设置于制动片12的端面，可以理解的是，上述两个端面相对。
67.如图3所示，在另外一些实施例中，所述第一齿部14和第二齿部15为直齿结构。
68.当制动片12和转动毂11采用直齿结构发生啮合粘连时，可使转子以一定频率进行正反转，在该过程中，转动毂11和制动片12会产生相对运动，此时粘连被解除，再操作线圈5通电或断电，即可使制动片12和转动毂11相互脱离。此时，一般来说，所述第一齿部14贯穿转动毂11。
69.在上述电磁制动器的基础上，本实施例还公开了一种具有上述电磁制动器的机器人。
70.对于该机器人来说，所述电磁制动器不仅能够应用于机器人的关节，还能够应用于不同部位的驱动装置、传动装置等，具有较大的市场前景。
71.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。