一种机器人及其编码器论文和设计-于海洋

全文摘要

本实用新型公开了一种编码器，包括编码器壳体以及设于编码器壳体的中心、用以供电缆线伸出的第一中心孔，编码器壳体的内部设有用以输出脉冲信号的旋转轴以及沿旋转轴的轴向开设、用以供电缆线穿设的第二中心孔，第一中心孔的内部设有与第二中心孔同轴设置、用以支撑电缆线以防止电缆线与旋转轴接触磨损的支撑部件。本实用新型还公开了一种包括上述编码器的机器人。上述编码器通过支撑部件与编码器壳体集成化，可以节省关节轴向、径向的安装空间；同时，针对不同的用户，其电缆直径不同时，只需更换同直径的支撑部件即可，通用性可以大大提高。

主设计要求

1.一种编码器，其特征在于，包括编码器壳体(1)以及设于所述编码器壳体(1)的中心、用以供电缆线伸出的第一中心孔，所述编码器壳体(1)的内部设有用以输出脉冲信号的旋转轴(2)以及沿所述旋转轴(2)的轴向开设、用以供电缆线穿设的第二中心孔，所述第一中心孔的内部设有与所述第二中心孔同轴设置、用以支撑电缆线以防止电缆线与所述旋转轴(2)接触磨损的支撑部件(3)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，所述支撑部件(3)具体为一个柔性衬套，所述柔性衬套通过固定支架(4)固定安装于所述编码器壳体(1)。

3.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，所述支撑部件(3)具体为一个环状折边，所述环状折边垂直于所述编码器壳体(1)的上侧壁并用以向下伸入所述第二中心孔。

4.根据权利要求2所述的编码器，其特征在于，所述固定支架(4)包括用以与所述编码器壳体(1)的上侧壁固定连接的连接部以及沿所述连接部的内侧方向分布、用以与所述柔性衬套的外侧壁卡接的卡接部。

5.根据权利要求3所述的编码器，其特征在于，所述环状折边与所述第一中心孔的侧壁为一体式结构。

6.根据权利要求4所述的编码器，其特征在于，所述柔性衬套设有沿所述柔性衬套的径向开设、用以与所述卡接部配合连接的卡接槽。

7.根据权利要求1至6任一项所述的编码器，其特征在于，所述支撑部件(3)设有沿轴向开设、用以以预设长度与电缆线配合连接的通孔。

8.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的编码器。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及编码器技术领域，特别涉及一种编码器。本实用新型还涉及一种具有该编码器的机器人。

背景技术

近几年来，随着人力劳动成本的不断上升，加上国家政策的支持，国内机器人行业得到了迅猛发展，且机器人不断的朝着智能化、小型化的方向发展，机器人替代人力是未来制造业发展的趋势。

机器人关节臂作为机器人最基本的单元，它主要包括伺服电机、减速机、制动器、控制器四个部分；一直以来，如何把它们做好、做精、做小是机器人行业努力的方向。将关节臂的旋转轴做成中空的，并将电缆线布进中空轴内，这样就可以节省布线所需空间；而如何避免电缆线被旋转轴磨损，则成为需要思考的问题。目前，解决此问题常用的方案如图1所示，图1为现有技术中带有电缆线固定装置与编码器的关节结构示意图；通过在关节内增加一个或多个电缆固定架02，将电缆线01固定住，从而防止电缆线01与旋转轴接触磨损。然而，每个电缆固定架02以及其所需的支柱03等辅助固定零件会增加生产成本；同时，每个电缆固定件在轴向、径向上都会占有一部分空间，从而导致整个关节变长、变粗。

因此，如何避免由于设置电缆固定件而导致整个关节变长、变粗，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种编码器，该编码器可以解决由于设置电缆固定件而导致整个关节变长、变粗的问题，编码器通过电缆固定件与编码器壳体集成化设计，可以进一步节省关节臂轴向、径向的安装空间。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述编码器的机器人。

为实现上述目的，本实用新型提供一种编码器，包括编码器壳体以及设于所述编码器壳体的中心、用以供电缆线伸出的第一中心孔，所述编码器壳体的内部设有用以输出脉冲信号的旋转轴以及沿所述旋转轴的轴向开设、用以供电缆线穿设的第二中心孔，所述第一中心孔的内部设有与所述第二中心孔同轴设置、用以支撑电缆线以防止电缆线与所述旋转轴接触磨损的支撑部件。

优选地，所述支撑部件具体为一个柔性衬套，所述柔性衬套通过固定支架固定安装于所述编码器壳体。

优选地，所述支撑部件具体为一个环状折边，所述环状折边垂直于所述编码器壳体的上侧壁并用以向下伸入所述第二中心孔。

优选地，所述固定支架包括用以与所述编码器壳体的上侧壁固定连接的连接部以及沿所述连接部的内侧方向分布、用以与所述柔性衬套的外侧壁卡接的卡接部。

优选地，所述环状折边与所述第一中心孔的侧壁为一体式结构。

优选地，所述柔性衬套设有沿所述柔性衬套的径向开设、用以与所述卡接部配合连接的卡接槽。

优选地，所述支撑部件设有沿轴向开设、用以以预设长度与电缆线配合连接的通孔。

本实用新型还提供一种机器人，包括上述任一项所述的编码器。

相对于上述背景技术，本实用新型针对机器人关节臂的不同要求，设计了一种带电缆固定件的编码器。为了防止电缆线被旋转轴磨损，通过在关节内增加一个或多个电缆固定架，将电缆固定住，然而，电缆固定架的设置不仅增加了额外的成本，而且由于固定架无法做到小型化，这会导致机器人关节臂的安装空间增大；因此，使用一种能够实现集成化并且可以节省安装空间的编码器很有必要。

具体来说，编码器包括编码器壳体以及旋转轴，其中，位于编码器壳体的中心位置设有第一中心孔，电缆线最终可以从第一中心孔引出至编码器外部；编码器壳体的内部设有旋转轴以及设于旋转轴的第二中心孔，旋转轴的作用是通过与主轴固接并同轴旋转，进而可以输出脉冲信号；第二中心孔沿旋转轴的轴向开设，第二中心孔用来供电缆线穿设；进一步的，第一中心孔的内部设有支撑部件，支撑部件与第二中心孔同轴设置，支撑部件可以支撑电缆线，从而可以防止电缆线与旋转轴接触磨损。相对于在编码器的外部增设支柱与固定架以固定电缆线，这样的设置方式，一方面，可以省去支柱并减小固定架的尺寸，从而可以在一定程度上节约成本；另一方面，支撑部件与编码器壳体集成化，可以节省关节轴向、径向的安装空间；同时，针对不同的用户，其电缆直径不同时，只需更换同直径的支撑部件即可，通用性大大提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中带有电缆线固定装置与编码器的关节结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的安装于关节内部的编码器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所提供的编码器中的支撑部件通过固定支架与编码器壳体连接的结构示意图；

图4为本实用新型实施例所提供的编码器中的支撑部件直接安装到编码器壳体的结构示意图；

图5为本实用新型实施例所提供的编码器中通过编码器壳体的环状折边固定电缆线的结构示意图。

其中：

1-编码器壳体、2-旋转轴、3-支撑部件、4-固定支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种编码器，该编码器可以解决由于设置电缆固定件而导致整个关节变长、变粗的问题，编码器通过电缆固定件与编码器壳体集成化设计，可以进一步节省关节臂轴向、径向的安装空间。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述编码器的机器人。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。

请参考图2至图5，图2为本实用新型实施例所提供的安装于关节内部的编码器的结构示意图；图3为本实用新型实施例所提供的编码器中的支撑部件通过固定支架与编码器壳体连接的结构示意图；图4为本实用新型实施例所提供的编码器中的支撑部件直接安装到编码器壳体的结构示意图；图5为本实用新型实施例所提供的编码器中通过编码器壳体的环状折边固定电缆线的结构示意图。

本实用新型实施例所提供的编码器，包括编码器壳体1以及旋转轴2，其中，位于编码器壳体1的中心位置设置有第一中心孔，电缆线穿过旋转轴2后，最终可以从第一中心孔引出至编码器外部；旋转轴2设置于编码器壳体1的内部，旋转轴2的作用是通过与主轴固接并实现同轴旋转，进而可以输出脉冲信号；旋转轴2还设有第二中心孔，第二中心孔沿旋转轴2的轴向开设，第二中心孔用来供电缆线穿设。

进一步的，第一中心孔的内部设有支撑部件3，支撑部件3与第二中心孔同轴设置，即支撑部件3与旋转轴2同轴设置，这样的设置有利于编码器整体运行的稳定性；支撑部件3可以支撑电缆线，从而可以防止电缆线与旋转轴2接触磨损；这样一来，电缆线依次穿过旋转轴2、支撑部件3后，引出至编码器外部。

这样的设置方式，可以省去每个支柱与每个固定支架所需的辅助固定零件，总需成本投入可以得到减小；同时，通过支撑部件3与编码器壳体1集成化的设计，可以节省关节轴向、径向的安装空间；针对不同用户使用不同直径的电缆时，只需更换同直径的支撑部件3即可，通用性可以得到大大提高。

显然，将旋转轴2设置为中空结构可以将电缆线布进中空轴内，这样即可节省布线所需的空间；当然，根据实际需要，第一中心孔与第二中心孔的孔径可以根据不同用户所用电缆线的型号以及固定支撑电缆线的支撑部件3的尺寸进行相应地调整。

在这里，可以将第一中心孔的内径设置为小于第二中心孔的内径，并且支撑部件3的外径应当设置为介于第一中心孔的内径与第二中心孔的内径之间，这样一来，当支撑部件3固定安装于编码器壳体1上时，支撑部件3的外侧壁与第二中心孔的内侧壁之间具有足够的预设间隙，这样即可防止支撑部件3的外侧壁与第二中心孔的内侧壁接触，有利于旋转轴2运行的稳定性。

在本实用新型实施例中，如图3所示，支撑部件3可以设置为一个柔性衬套，该柔性衬套通过固定支架4固定安装于编码器壳体1上，也就是说，该固定支架4的一端固定连接于编码器壳体1的上侧壁上，固定支架4的另一端与支撑部件3卡接固定，并且固定支架4不与旋转轴2接触。

具体地说，固定支架4包括位于一端的连接部以及位于另一端的卡接部，连接部可以通过辅助安装零件固接在编码器壳体1的上侧壁，并且连接部设置于固定支架4的外侧，而卡接部沿着连接部的内侧方向分布，卡接部的内侧端部能够与柔性衬套的外侧壁卡接，从而可以实现柔性衬套的固定连接，此处，卡接部的厚度可以设置为小于连接部的厚度，这样有利于卡接部与柔性衬套的卡接作用。

更加具体地说，柔性衬套的外侧壁设有卡接槽，卡接槽沿柔性衬套的径向开设，固定支架4的卡接部能够伸入卡接槽中，并与卡接槽完成配合连接；此外，卡接槽的深度与高度可以分别根据固定支架4的卡接部的长度与厚度来调整，并且为了保证二者卡接的稳定性，还可以将柔性衬套上位于卡接槽上方的端部适当加长，从而可以增加卡接部的上侧端面与卡接槽的接触面积，从而可以提高卡接部与柔性衬套卡接的稳定性与牢靠性。

为了优化上述实施例，如图5所示，支撑部件3还可以设置为一个环状折边，该环状折边垂直于编码器壳体1的上侧壁并且向下设置，由于编码器壳体1的上侧壁水平设置，因此，环状折边竖直设置，并且环状折边能够竖直向下伸入第二中心孔中，这样即可在固定支撑电缆线的基础上，进一步的节省固定支架以节省安装空间、降低成本。

当然，根据实际需要，环状折边可以与第一中心孔的侧壁可以有不同的设置方式，例如，环状折边与第一中心孔的侧壁可以设置为一体式结构。

此外，如图4所示，支撑部件3也可以设置为一个直接安装到编码器壳体1上的柔性衬套，也就是说，柔性衬套可以与编码器壳体1的上侧壁直接卡接；相应地，柔性衬套设有沿柔性衬套的径向开设的安装槽，将编码器壳体1的上侧壁装入该安装槽中即可完成柔性衬套与编码器壳体1的固定连接，并且柔性衬套不与旋转轴2接触。

在上述基础上，支撑部件3还设有沿轴向开设的通孔，且该通孔以预设长度设置，通孔的预设长度即为支撑部件3的预设长度，并且通孔以预设长度与电缆线接触配合，由于该处需要避免电缆线与旋转轴2接触磨损，因此，该通孔的预设长度应当根据实际的应用状况来增加或者减少。

这样一来，支撑部件3通过通孔与电缆线接触配合以固定支撑电缆线，电缆线相继穿过旋转轴2的第二中心孔、支撑部件3的通孔，并最终引出。

此外，通孔的内径可以根据电缆线的型号来调整，前提是能够满足支撑部件3对电缆线的支撑与保护作用，此处，通孔的内径应当小于第二中心孔的内径。

本实用新型所提供的一种机器人，包括上述具体实施例所描述的编码器；机器人的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型所提供的机器人及其编码器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

设计图

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