CN103322993B - 用于寻北仪上的驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于寻北仪上的驱动器，包括第一输入轴、第一驱动件、第二输入轴、第二驱动件、谐波减速器、阻尼机构和输出轴。第一驱动件与第一输入轴连接以驱动第一输入轴；第二输入轴与第一输入轴同心设置且能相对第一输入轴转动；第二驱动件与第二输入轴连接以驱动第二输入轴；谐波减速器包括第一刚轮、第二刚轮和谐波发生器，第一刚轮与第二输入轴固连，谐波发生器与第一输入轴固连；阻尼机构通过摩擦力对所述第二输入轴进行阻尼；输出轴与第一输入轴同轴设置，且一端与第二刚轮固连，另一端与寻北仪连接。本发明的驱动器使寻北仪不仅能满足其应用环境的需求，而且能满足全方位寻北的需求。

Description

用于寻北仪上的驱动器

技术领域

本发明涉及一种驱动器，具体地说，是涉及一种用于寻北仪上的驱动器。

背景技术

现有技术中，大多通过蜗轮蜗杆传动来驱动寻北仪，采用蜗轮蜗杆传动作为寻北仪的驱动装置虽然结构简单，但却不能满足全方位寻北的要求。另外，随着现代自动化技术和机电产品自动化程度的不断提高，对精密机械领域内的驱动器或变速器提出了更高的要求，如何提高驱动器或变速器的自动化程度，又要保证机构的可靠性，是精密机械领域的一个研究热点问题，特别是对于寻北仪，基于其特殊的应用环境、十分有限的使用空间以及功能多样化的要求，更需要一种尺寸规格小、传动比可变、正反转双向驱动、传动平顺、无空回的驱动器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于寻北仪上的驱动器，以使寻北仪不仅能满足其应用环境的需求，而且能满足全方位寻北的需求。

为了实现上述目的，本发明的用于寻北仪上的驱动器，包括：

第一输入轴；

第一驱动件，与所述第一输入轴连接以驱动所述第一输入轴；

第二输入轴，与所述第一输入轴同心设置且能相对所述第一输入轴转动；

第二驱动件，与所述第二输入轴连接以驱动所述第二输入轴；

谐波减速器，包括第一刚轮、第二刚轮和谐波发生器，所述第一刚轮与所述第二输入轴固连，所述谐波发生器与所述第一输入轴固连；

阻尼机构，通过摩擦力对所述第二输入轴进行阻尼；以及

输出轴，与所述第一输入轴同轴设置，且一端与所述第二刚轮固连，另一端与所述寻北仪连接。

上述的用于寻北仪上的驱动器，其中，所述第二驱动件包括一驱动电机，所述驱动电机通过一限位机构与设置在所述第二输入轴上的一驱动齿轮连接。

上述的用于寻北仪上的驱动器，其中，所述限位机构为残缺齿轮限位机构，所述残缺齿轮限位机构包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮上具有残缺齿/残缺齿槽，所述第二齿轮上具有与所述残缺齿/残缺齿槽对应的残缺齿槽/残缺齿。

上述的用于寻北仪上的驱动器，其中，所述驱动电机上设置有片簧机构，所述片簧机构包括片簧、片簧压块和调整螺钉，所述片簧设置在所述驱动电机的电机轴上且具有能限制所述电机轴旋转的片簧体，所述片簧压块通过所述调整螺钉设置在所述片簧体上。

上述的用于寻北仪上的驱动器，其中，所述阻尼机构为一阻尼套，所述阻尼套呈圆柱状，且所述阻尼套的侧壁的一端均匀设置有多个沟槽以构成圆弧状簧片。

上述的用于寻北仪上的驱动器，其中，所述输出轴通过其上的输出齿轮与所述寻北仪连接，所述输出轴的轴体上设置有齿以形成所述输出齿轮。

上述的用于寻北仪上的驱动器，其中，所述输出齿轮连接有一用于消除传动间隙的消除间隙齿轮，所述消除间隙齿轮的节圆直径小于所述输出齿轮的节圆直径。

上述的用于寻北仪上的驱动器，其中，所述输出齿轮与所述消除间隙齿轮之间设置有一扭转弹簧，所述扭转弹簧向所述输出齿轮和所述消除间隙齿轮提供使所述输出齿轮与所述消除间隙齿轮之间产生相对运动趋势的扭矩。

上述的用于寻北仪上的驱动器，其中，所述输出轴上设置有轴向孔，所述消除间隙齿轮包括与所述轴向孔配合的配合轴以及与所述输出齿轮对应的消除间隙齿轮体。

上述的用于寻北仪上的驱动器，其中，所述配合轴上设置有台阶轴体，所述扭转弹簧绕设在所述台阶轴体上，所述输出轴上设置有径向孔，一止动螺钉穿过所述径向孔和所述扭转弹簧抵靠于所述台阶轴体。

本发明的有益功效在于，驱动器具有两个驱动输入传动链，能够提供恒定的高速或低速驱动；且通过阻尼机构的设置，两种驱动模式互不影响，运转平稳；同时，借助谐波减速器的设置，使得高低速切换简单可靠，切换顺畅；从而使寻北仪不仅能满足其应用环境的需求，而且能满足全方位寻北的需求。

进一步地，通过残缺齿轮限位机构提供旋转限位功能，避免了由于旋转部件在中心轴上的旋转角度过大引起的线缆绕线和绕断。

还有，利用片簧机构的设置，能达到对电机的保护作用。

更有，本发明的驱动器输出轴通过消除间隙齿轮的设置，提高了传动精度，防止了驱动件正反转的空回行程，减小了传动死区。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的用于寻北仪上的驱动器的结构图；

图2为残缺齿轮限位示意图；

图3为一实施例的残缺齿轮结构示意图；

图4为图1中的A向视图；

图5为图1中的Ⅰ部放大图；

图6为图1中的Ⅱ部放大图。

其中，附图标记

1—第一输入轴

2—第一驱动件

21—驱动电机

22—齿轮

23—齿轮

3—第二输入轴

31—驱动齿轮

4—第二驱动件

41—驱动电机

411—电机轴

42—限位机构

421—第一齿轮

4211—残缺齿槽

422—第二齿轮

4221—残缺齿

5—谐波减速器

51—第一刚轮

52—第二刚轮

6—阻尼机构

61—沟槽

7—输出轴

71—轴体

72—输出齿轮

73—轴向孔

74—径向孔

8—消除间隙齿轮

81—配合轴

811—台阶轴体

82—消除间隙齿轮体

9—片簧机构

91—片簧

92—片簧压块

93—调整螺钉

110—扭转弹簧

1110—止动螺钉

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

本发明的驱动器主要用于寻北仪上，以使寻北仪满足全方位寻北的要求。参阅图1本发明的用于寻北仪上的驱动器的结构图，如图所示，本发明的驱动器包括第一输入轴1、第一驱动件2、第二输入轴3、第二驱动件4、谐波减速器5、阻尼机构6和输出轴7。第一驱动件2与第一输入轴1连接以驱动第一输入轴1，从而构成第一传动链(由于第一驱动件2的驱动电机21采用低速电机通过齿轮22和齿轮23将动力传递给第一输入轴1，故该第一传动链亦叫低速传动链)；第二输入轴3与第一输入轴1同心设置且能相对第一输入轴转动，第二驱动件4与第二输入轴3连接以驱动第二输入轴，从而构成第二传动链(由于第二驱动件4采用高速电机，故该第二传动链亦叫高速传动链)；谐波减速器5包括第一刚轮51、第二刚轮52和谐波发生器(图中未示出)，所述第一刚轮51与第二输入轴3固连，谐波发生器与第一输入轴1固连；阻尼机构6通过摩擦力对第二输入轴3进行阻尼；输出轴7与第一输入轴1同轴设置，且一端与所述第二刚轮52固连，另一端与寻北仪(图中未示出)连接。

通过上面的结构设置，使得驱动器中具有两个输入端(低速传动链提供的动力输入和高速传动链提供的动力输入)，一个输出端(通过输出轴7输出)；并借助阻尼机构6进行制动，将两个输入端的传动链隔离，当低速传动链工作时，高速传动链由于阻尼机构6的作用保持不动；当高速传动链工作时，高速输入端克服阻尼机构6的摩擦力保持高速传动。这样，高速和低速传动链相对独立，互不干涉。

进一步参阅图1，第二驱动件4包括一驱动电机41(亦叫高速电机)，该高速电机41通过一限位机构42与设置在第二输入轴3上的一驱动齿轮31连接。结合参阅图2和图3，所述限位机构为残缺齿轮限位机构，所述残缺齿轮限位机构包括第一齿轮421和第二齿轮422，第一齿轮421上具有残缺齿槽4211，所述第二齿轮422上具有与残缺齿槽4211对应的残缺齿4221，当然，亦可以是第一齿轮421上具有残缺齿，所述第二齿轮422上具有与所述残缺齿对应的残缺齿槽。有关残缺齿轮限位机构的结构原理可以参阅《航空精密制造技术》2009年8月第45卷第4期第52页～56页“残缺齿轮限位机构”介绍。本发明通过利用残缺齿轮提供旋转限位功能，能避免由于旋转部件在中心轴上的旋转角度过大引起的线缆绕线和绕断，并且，残缺齿轮限位机构安排在驱动器的输入端，远离产品的传动链末端，减小对产品测量或使用的影响。残缺齿轮限位解决了旋转限位范围大、使用空间小的矛盾，图3是为满足某型号产品实际限位10圈的需要而制定的具体方案，其中Z1＝23，残缺齿槽数为1，Z2＝73，残缺齿数为19。

结合参阅图4，为了实现对高速电机41的保护，高速电机41上设置有片簧机构9，所述片簧机构9包括片簧91、片簧压块92和调整螺钉93，片簧91设置在高速电机41的电机轴411上且具有能限制电机轴411旋转的片簧体，片簧压块92通过调整螺钉93设置在片簧体上。这样，当负载过大或到达限位位置又需要两轴(此处的两轴是指电机轴411和作为传动轴的第二输入轴3)不同步时，能很好地达到对高速电机41的保护作用。具体而言，通过调整螺钉93来调整片簧压块92与片簧91之间的间隙，来达到调整片簧弹力的目的，当电机负载过大时，片簧发生弹性变形，它与电机轴411的接触面之间产生相对转动，将电机轴411上的负载扭矩卸载，实现对高速电机41的保护作用，正常工作状态下，片簧的压力使传动轴与电机轴同步转动。

结合参阅图5，阻尼机构6运用摩擦制动技术，将输入端的两个传动链隔离，阻尼机构6为一阻尼套，阻尼套呈圆柱状，且阻尼套的侧壁的一端均匀设置有多个沟槽61以构成圆弧状簧片。该阻尼机构6结合谐波减速器5能很好地实现高低速切换，具体而言，通过阻尼机构6在传动过程中制动和松开谐波减速器5的某一个刚轮，使谐波减速器输出不同的传动比。

结合参阅图6，为了提高传动精度，防止电机正反转的空回行程，减小传动死区，输出轴7上设置有消除传动间隙机构。该消除传动间隙机构是将驱动器输出轴设计成齿轮轴，与外部接口之间通过齿轮传动来实现。具体体现为，输出轴7通过其上的输出齿轮72与寻北仪连接，该输出齿轮72是通过在输出轴7的轴体71上设置齿来形成的，输出齿轮72连接有一用于消除传动间隙的消除间隙齿轮8，该消除间隙齿轮8的节圆直径小于输出齿轮72的节圆直径。并且，输出齿轮72与消除间隙齿轮8之间设置有一扭转弹簧110，所述扭转弹簧110向输出齿轮72和消除间隙齿轮8提供使输出齿轮72与消除间隙齿轮8之间产生相对运动趋势的扭矩。为了实现扭转弹簧110的设置，输出轴7上设置有轴向孔73，消除间隙齿轮8包括与轴向孔73配合的配合轴81以及与输出齿轮72对应的消除间隙齿轮体82，并且，配合轴81上设置有台阶轴体811，扭转弹簧110绕设在台阶轴体811上，输出轴71上设置有径向孔74，一止动螺钉1110穿过径向孔74和扭转弹簧110抵靠于台阶轴体811。

从上面的描述可以看出，本发明的驱动器的输入端，设计了两个同心的输入轴，两输入轴之间可以相对转动。当低速传动链动作时，首先将动力传递给第一输入轴1(亦叫中心轴)，中心轴再带动谐波减速器5上的谐波发生器运转，由于谐波减速器上面的第一刚轮51受到阻尼套6提供的摩擦力作用而静止不动，运动便通过第二刚轮52传递到输出轴7上，此时的传动比即为谐波减速器的减速比。当高速传动链动作时，扭矩直接传递到谐波减速器的第一刚轮51上，第一刚轮51运动同时克服阻尼套6提供的摩擦力，第一刚轮51运转将会使谐波发生器失效，运动会通过第二刚轮52传递到输出轴7上，此时的传动比为1：1。阻尼套6可以提供相对恒定的摩擦力，该摩擦力将两种动力输入隔离开来，使其相对独立，互不干涉。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于寻北仪上的驱动器，其特征在于，包括：

第一输入轴；

第一驱动件，与所述第一输入轴连接以驱动所述第一输入轴；

第二输入轴，与所述第一输入轴同心设置且能相对所述第一输入轴转动；

第二驱动件，与所述第二输入轴连接以驱动所述第二输入轴；

谐波减速器，包括第一刚轮、第二刚轮和谐波发生器，所述第一刚轮与所述第二输入轴固连，所述谐波发生器所述第一输入轴固连；

阻尼机构，通过摩擦力对所述第二输入轴进行阻尼；以及

输出轴，与所述第一输入轴同轴设置，且一端与所述第二刚轮固连，另一端与所述寻北仪连接。

2.根据权利要求1所述的用于寻北仪上的驱动器，其特征在于，所述第二驱动件包括一驱动电机，所述驱动电机通过一限位机构与设置在所述第二输入轴上的一驱动齿轮连接。

3.根据权利要求2所述的用于寻北仪上的驱动器，其特征在于，所述限位机构为残缺齿轮限位机构，所述残缺齿轮限位机构包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮上具有残缺齿/残缺齿槽，所述第二齿轮上具有与所述残缺齿/残缺齿槽对应的残缺齿槽/残缺齿。

4.根据权利要求2所述的用于寻北仪上的驱动器，其特征在于，所述驱动电机上设置有片簧机构，所述片簧机构包括片簧、片簧压块和调整螺钉，所述片簧设置在所述驱动电机的电机轴上且具有能限制所述电机轴旋转的片簧体，所述片簧压块通过所述调整螺钉设置在所述片簧体上。

5.根据权利要求1所述的用于寻北仪上的驱动器，其特征在于，所述阻尼机构为一阻尼套，所述阻尼套呈圆柱状，且所述阻尼套的侧壁的一端均匀设置有多个沟槽以构成圆弧状簧片。

6.根据权利要求1所述的用于寻北仪上的驱动器，其特征在于，所述输出轴通过其上的输出齿轮与所述寻北仪连接，所述输出轴的轴体上设置有齿以形成所述输出齿轮。

7.根据权利要求6所述的用于寻北仪上的驱动器，其特征在于，所述输出齿轮连接有一用于消除传动间隙的消除间隙齿轮，所述消除间隙齿轮的节圆直径小于所述输出齿轮的节圆直径。

8.根据权利要求7所述的用于寻北仪上的驱动器，其特征在于，所述输出齿轮与所述消除间隙齿轮之间设置有一扭转弹簧，所述扭转弹簧向所述输出齿轮和所述消除间隙齿轮提供使所述输出齿轮与所述消除间隙齿轮之间产生相对运动趋势的扭矩。

9.根据权利要求8所述的用于寻北仪上的驱动器，其特征在于，所述输出轴上设置有轴向孔，所述消除间隙齿轮包括与所述轴向孔配合的配合轴以及与所述输出齿轮对应的消除间隙齿轮体。

10.根据权利要求9所述的用于寻北仪上的驱动器，其特征在于，所述配合轴上设置有台阶轴体，所述扭转弹簧绕设在所述台阶轴体上，所述输出轴上设置有径向孔，一止动螺钉穿过所述径向孔和所述扭转弹簧抵靠于所述台阶轴体。