一种机器人关节驱动装置技术领域
本发明涉及机器人动力源领域，尤其是一种能耗小、安全性高的机器人关节驱动
装置。
背景技术
机器人关节驱动装置是为机器人关节提供动力的装置。一般机器人关节驱动装置
主要由伺服电机、减速器、基座、传动盘、钢丝绳组成，在驱动机器人关节进行重物抬升的过
程中，或重物抬升起来后将重物水平转运到其他位置的过程中，其伺服电机需要持续提供
扭矩，以免重物在重力作用下下降。这样导致以下缺点：1.伺服电机需要持续供电，能耗较
大；2.一旦伺服电机发生故障，无法提供扭矩，重物即会下落，造成危险，安全性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种机器人关节驱动装置，解决机器人驱动装置提升重物时
能耗大、安全性差的问题。
具体的，本发明提供了一种机器人关节驱动装置，包括：伺服电机(1)、减速器(2)、
轴(4)、超越离合器(5)、电磁离合器动圈(9)、电磁离合器定圈(10)、电磁离合器支座(11)、
传动盘(15)、钢丝绳(18)；
所述伺服电机(1)与减速器(2)输入端相连接；
所述减速器(2)的输出轴与轴(4)的输入端连接；
所述轴(4)外表面依次穿过超越离合器(5)、电磁离合器动圈(9)、电磁离合器支座
(11)和传动盘(15)；
所述电磁离合器定圈(10)的内圈与电磁离合器支座(11)的外圈相连接；
所述传动盘(15)外圆周面上安装钢丝绳(18)；
所述电磁离合器动圈(9)的离合作用面与电磁离合器定圈(10)的离合作用面相对
安装。
进一步地，还包括减速器支座(3)和基座(13)；
所述减速器(2)的外壳输出端与减速器支座(3)通过法兰螺钉连接；
所述减速器支座(3)安装于基座(13)上。
进一步地，还包括连接座(7)；
所述连接座(7)的内圈通过键(8)与超越离合器(5)相连接，与电磁离合器动圈(9)
法兰螺钉固定连接。
进一步地，还包括轴端挡圈(17)；
所述轴端挡圈(17)与所述轴(4)的输出端端面螺钉固定连接；
进一步地，所述轴(4)为三段式圆柱结构，中间段直径大于两端的直径；
所述轴(4)输入端内部有孔，所述减速器(2)的输出轴插入所述轴(4)的孔内，并用
键连接；
所述轴(4)外表面输入端与所述超越离合器(5)的内圈通过键(6)相连接，输出端
伸入所述传动盘(15)的内孔，并通过键(16)相连接，中间段与所述电磁离合器支座(11)的
内孔通过轴承(14)相连接；
进一步地，所述传动盘(15)外圆周面上有安装所述钢丝绳(18)的凹槽，所述钢丝
绳(18)安装于所述传动盘(15)的凹槽内。
进一步地，所述减速器支座(3)为L型结构，包括立板和底板，立板为法兰型，上开
法兰孔，立板下表面有螺纹孔，螺钉穿过所述减速器支座(3)的法兰孔，旋进所述减速器(2)
的外壳，将所述减速器(2)与所述减速器支座(3)固定连接。
进一步地，所述基座(13)为长方体板子，其上开通孔；螺钉穿过所述基座(13)的通
孔，旋入所述减速器支座(3)的螺纹孔，将减速器支座(3)固定于基座(13)上.
进一步地，所述连接座(7)为带法兰的圆环形，法兰上有法兰通孔；所述电磁离合
器动圈(9)为圆环形，一端面上有螺纹孔；螺钉穿过所述连接座(7)的法兰通孔，旋入所述电
磁离合器动圈(9)的螺纹孔，将所述连接座7与所述电磁离合器动圈(9)固定连接。
进一步地，所述电磁离合器定圈(10)为圆环形，一面为离合作用面，另一面上有螺
纹孔；所述电磁离合器支座(11)为带法兰的L型结构，包括纵板和横板，法兰位于纵板上，法
兰上有法兰通孔，横板的下端面有螺纹孔；螺钉穿过所述电磁离合器支座(11)的法兰通孔，
旋入所述电磁离合器定圈(10)的螺纹孔，将所述电磁离合器定圈(10)与所述电磁离合器支
座(11)固定连接。
本发明提供了一种机器人关节驱动装置，采用超越离合器和电磁离合器两种器
件，既能保证工作处于一般状态时能够提升重物，又能保证断电状态重物保持抬升后的高
度，既降低了能耗，又保证重物不会下落，安全性高。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图
中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1是本发明的一种机器人关节驱动装置的外观轴测图；
图2是本发明的一种机器人关节驱动装置的左侧立面图；
图3是本发明的一种机器人关节驱动装置的A-A剖视图。
图中：1-伺服电机、2-减速器、3-减速器支座、4-轴、5-超越离合器、6-键、7-连接
座、8-键、9-电磁离合器动圈、10-电磁离合器定圈、11-电磁离合器支座、12-键、13-基座、
14-轴承、15-传动盘、16-键、17-轴端挡圈、18-钢丝绳。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种机器人关节驱动装置，包括：伺服电机(1)、减速器(2)、基座
(13)、传动盘(15)、钢丝绳(18)，还包括：减速器支座(3)、轴(4)、超越离合器(5)、键(6)、连
接座(7)、键(8)、电磁离合器动圈(9)、电磁离合器定圈(10)、电磁离合器支座(11)、键(12)、
轴承(14)、键(16)、轴端挡圈(17)；
伺服电机(1)与减速器(2)输入端相连接；
减速器(2)输出端与减速器支座(3)和轴(4)的输入端相连接；减速器(2)的外壳输
出端与减速器支座(3)通过法兰螺钉连接；减速器(2)的输出轴与轴(4)的输入端通过键连
接；
减速器支座(3)为L型结构，包括立板和底板，立板为法兰型，上开法兰孔，立板下
表面有螺纹孔，螺钉穿过减速器支座(3)的法兰孔，旋进减速器(2)的外壳，将减速器(2)与
减速器支座(3)固定连接；
轴(4)为三段式圆柱结构，中间段直径大于两端的直径，轴(4)输入端内部有孔，减
速器(2)的输出轴插入轴(4)的孔内，并用键连接，使得轴(4)能与减速器(2)的输出轴同步
旋转。
减速器支座(3)安装于基座(13)上；基座(13)为长方体板子，其上开通孔；螺钉穿
过基座(13)的通孔，旋入减速器支座(3)的螺纹孔，将减速器支座(3)固定于基座(13)上；
轴(4)外表面依次穿过超越离合器(5)、电磁离合器动圈(9)、电磁离合器支座(11)
和传动盘(15)，电磁离合器定圈(10)的内圈与电磁离合器支座(11)的外圈通过键(12)相连
接。
轴(4)输入端与超越离合器(5)的内圈通过键(6)相连接，输出端伸入传动盘(15)
的内孔，并通过键(16)相连接，中间段与电磁离合器支座(11)的内孔通过轴承(14)相连接，
输出端端面与轴端挡圈(17)相连；
轴端挡圈(17)中心处开通孔，螺钉穿过通孔旋入轴(4)的输出端端面，将轴端挡圈
(17)固定连接；
超越离合器(5)为圆环状，轴(4)穿过其内圈，外圈通过键(8)与连接座(7)的内圈
相连接。
连接座(7)为带法兰的圆环形，法兰上有法兰通孔；电磁离合器动圈(9)为圆环形，
一端面上有螺纹孔；螺钉穿过连接座(7)的法兰通孔，旋入电磁离合器动圈(9)的螺纹孔，将
连接座7与电磁离合器动圈(9)固定连接；
电磁离合器动圈(9)的另一面为离合作用面，与电磁离合器定圈(10)的离合作用
面相对；
电磁离合器定圈(10)为圆环形，一面为离合作用面，另一面上有螺纹孔；电磁离合
器支座(11)为带法兰的L型结构，包括纵板和横板，纵板上有法兰和凸起，法兰上有法兰通
孔，凸起上有螺纹孔，横板的下端面有螺纹孔；螺钉穿过电磁离合器支座(11)的法兰通孔，
旋入电磁离合器定圈(10)的螺纹孔，将电磁离合器定圈(10)与电磁离合器支座(11)固定连
接；螺钉穿过基座(13)的通孔，旋入电磁离合器支座(11)的螺纹孔，将电磁离合器支座(11)
与基座(13)固定连接；电磁离合器支座(11)端面安装端盖，通过螺钉将端盖固定于电磁离
合器支座(11)的凸起上；
传动盘(15)为轮毂形，一端面与轴端挡圈(17)相对接，另一端面通过套筒与轴承
(14)相对接；
传动盘(15)外圆周面上有安装钢丝绳(18)的凹槽，钢丝绳(18)安装于传动盘(15)
的凹槽内。
该装置有两种运行状态：一般状态与单向锁止状态。一般状态时，电磁离合器定圈
(10)的线圈不通电，电磁离合器定圈(10)与电磁离合器动圈(9)处于分离状态，伺服电机
(1)通过减速器(2)输出动力，减速器(2)的输出轴带动轴(4)自由转动，轴(4)带动传动盘
(15)自由转动，根据传动盘(15)的不同转向，传动盘(15)可收紧或释放钢丝绳(18)；单向锁
止状态时，电磁离合器定圈(10)的线圈通电，电磁离合器定圈(10)与电磁离合器动圈(9)处
于结合状态，电磁离合器动圈(9)不能转动，从而超越离合器(5)的外圈不能转动，由于超越
离合器(5)的单向传动功能，超越离合器(5)的内圈只能单向转动，伺服电机(1)通过减速器
(2)输出动力，减速器(2)的输出轴仅能带动轴(4)单向转动，轴(4)带动传动盘(15)单向转
动，传动盘(15)仅能收紧钢丝绳(18)。
该机器人关节驱动装置工作于一般状态时，传动盘(15)可收紧或释放钢丝绳
(18)，钢丝绳(18)可带动机器人关节双向转动；该机器人关节驱动装置工作于单向锁止状
态时，传动盘(15)仅能收紧钢丝绳(18)，钢丝绳(18)仅能拉动机器人关节，进行重物抬升，
或将重物抬升起来后保持高度，这时伺服电机(1)停止供电，通过单向锁止功能，使重物保
持抬升后的高度，降低能耗；重物抬升过程中，伺服电机(1)发生故障，无法提供扭矩，重物
也不会下落造成危险，安全性高，无法释放钢丝绳(18)。
综上所述，本发明提供了一种机器人关节驱动装置，采用超越离合器(5)和电磁离
合器两种器件，既能保证工作处于一般状态时能够提升重物，又能保证断电状态重物保持
抬升后的高度，既降低了能耗，又保证重物不会下落，安全性高。
尽管已经结合优选的实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应
当理解的是在不违背本发明精神和实质的情况下，各种修正都是允许的，它们都落入本发
明的权利要求的保护范围之中。