[发明专利]一种外转子电机直接驱动的机器人手腕

说明书

本发明公开了一种外转子电机直接驱动的机器人手腕，包括上臂、驱动电机、过渡盘、手腕，所述上臂用来安装手腕驱动电机和连接机器人下臂，所述驱动电机为内置高精度绝对位置编码器的低转速、大转矩外转子结构伺服回转轴直接驱动电机，所述过渡盘用于驱动电机与手腕连接，所述手腕用于上臂与机器人前端部件连接。本发明以内置高精度绝对位置编码器的新颖低转速、大转矩外转子结构伺服回转轴直接驱动电机替代了传统的伺服电机，取消了减速器等传动部件，实现了机器人手腕回转的无间隙、无磨损、无噪音电机直接驱动，其结构十分简洁，运动精度大幅度提高，零部件无需维修更换，使用寿命大大延长，运行噪音大幅度下降。

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，尤其是一种外转子电机直接驱动的机器人手腕。

背景技术

目前，在现有技术中，垂直串联机器人手腕的回转速度低、转矩大，而普通伺服电机的额定转速高、输出转矩小，因此，现有机器人几乎都需要使用RV减速器或谐波减速器，进行大比例减速。这种结构的缺点是：传动系统结构复杂、零部件多、装配要求高、维修工作量大，而且，减速器的传动间隙、零部件磨损和运行噪音将直接影响机器人的运动精度、使用寿命和运行环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种电机直接驱动的机器人手腕，它能够很好地实现机器人手腕回转的无间隙、无磨损、无噪音电机直接驱动，大幅度提高运动精度和延长使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种外转子电机直接驱动的机器人手腕，包括：

上臂，设于机器人下臂之上，可绕下臂回转，所述上臂用于机器人下臂连接和驱动电机安装，所述上臂为带后盖的杯形零件，杯柄为绕下臂回转的摆动臂，摆动臂设有安装机器人下臂驱动部件的定位孔、定位面和固定螺孔，后盖用于密封与防护，内腔用来安装驱动电机；所述上臂的后侧底面设有固定驱动电机定子的法兰定位孔、定位面和固定螺孔，用来固定驱动电机定子；所述上臂的后侧内腔设有安装驱动电机转子辅助支承轴承的定位孔和轴向挡圈的安装槽，用于辅助支承轴承的径向定位、轴向浮动支承；所述上臂前侧外口设有固定支承轴承内圈的法兰，所述支承轴承的外圈通过过渡盘与手腕连成一体，可为手腕提供回转支承；

驱动电机，设于所述上臂内腔，所述驱动电机用于手腕回转驱动，所述驱动电机为内置高精度绝对位置编码器的新颖低转速、大转矩伺服回转轴直接驱动电机，内置编码器可直接与机器人控制系统进行串行数据通信，绝对位置数据利用后备电池保存；所述驱动电机采用外转子中空结构，中空定子固定在所述上臂的后侧底面、与上臂连为一体，外置转子与所述过渡盘连为一体，使过渡盘及固定在过渡盘上的手腕可绕上臂回转，以实现手腕回转的无间隙、无磨损、无噪音电机直接驱动；

过渡盘，设于所述上臂前端，所述过渡盘是连接所述驱动电机转子和带动所述手腕回转的中间部件，通过过渡盘，可使所述驱动电机转子和所述手腕连为一体，使所述驱动电机直接驱动所述手腕回转；所述过渡盘为异形中空法兰连接盘，所述过渡盘的后侧设有连接支承轴承外圈的定位孔、定位面和固定螺孔，前侧设有连接手腕的法兰，内侧设有连接所述驱动电机转子的法兰定位孔、定位面和固定螺孔，机器人管线可从中空孔穿越；

手腕，设于所述过渡盘前侧，所述手腕用于机器人前端部件连接，所述手腕为中空圆柱体，所述手腕的后端设有连接所述过渡盘的法兰定位孔、定位面和固定螺孔，所述手腕可与所述过渡盘连成一体，在所述驱动电机转子的带动下回转，机器人管线可从中空孔穿越。

进一步，所述驱动电机为永磁式交流同步电机，所述驱动电机的定子安装有绕组和高精度绝对位置编码器，转子布置有多极永磁体；所述驱动电机的定子后侧设有电机安装法兰，转子前侧设有连接负载的法兰。

进一步，所述驱动电机的定子通过后侧法兰固定在所述上臂的后侧底面，转子通过前侧法兰与所述过渡盘连为一体，转子后侧利用辅助支承轴承进行径向定位、轴向浮动支承，电枢及编码器电缆从上臂的后盖引入。