CN108400676B - 二级约束式减速电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二级约束式减速电机，包括电机和减速器，减速器包括一级减速传动机构和二级减速传动机构，一级减速传动机构包括动力输入轴、一级主动齿轮和一级从动齿轮，二级减速传动机构包括动力输出轴、二级外齿轮和二级内齿盘，一级从动齿轮与二级内齿盘之间设置有用于驱动二级内齿盘绕动力输出轴公转并驱动二级外齿轮自转的偏心驱动组件；本发明消除了二级内齿盘的自转，内齿轮副通过二级内齿盘公转传递运动和动力，具有传动比大、传动刚度大的特点，通过发条弹簧使得约束轴上的偏心轴段和圆锥台与二级内齿盘圆锥孔始终紧密配合，实现了自消隙功能。本发明结构紧凑、传动比大、传动刚度大，可应用于机器人关节等领域。

Description

二级约束式减速电机

技术领域

本发明涉及一种减速电机，特别涉及一种精度较高、结构紧凑的二级少齿差减速电机。

背景技术

随着科学技术的不断进步，对动力源的性能要求越来越高，尤其是在机器人领域，结构尺寸受限、负载大、工况复杂、传动精度要求高。目前机器人关节主要通过分别选定减速器和电机再组装的形式，常用的减速器是谐波减速器和RV减速器。谐波减速器由于存在柔轮变形，易发生柔轮疲劳，刚性较差，不耐冲击，应用领域受限；RV减速器由于曲柄作偏心运动，曲柄轴承受力大，且RV减速器结构复杂，加工生产要求高。而常规减速电机普遍减速比较低，结构尺寸大，不适用于机器人关节。现有减速机均无法消除运行过程中因磨损产生的间隙，使用一段时间精度会下降。

因此需要一种减速电机，具有大减速比、结构紧凑、传动刚度高、结构简单，满足机器人关节、空间机构等装置的性能需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的提供一种二级约束式减速电机，避免无用的附加运动存在，具有大减速比，自消隙，传动刚度高，结构紧凑，满足机器人关节、空间机构等装置的性能需求。

本发明的二级约束式减速电机，包括电机和减速器，所述电机的电机轴通过锁紧环与减速器的动力输入轴连接，所述减速器包括轴向并列设置的一级减速传动机构和二级减速传动机构，一级减速传动机构包括动力输入轴、传动外套于动力输入轴的一级主动齿轮和与一级主动齿轮啮合的一级从动齿轮，二级减速传动机构包括动力输出轴、传动外套于动力输出轴的二级外齿轮和偏心内啮合于二级外齿轮的二级内齿盘，所述一级从动齿轮与二级内齿盘之间设置有用于驱动二级内齿盘绕动力输出轴公转并驱动二级外齿轮自转的偏心驱动组件，所述偏心驱动组件包括约束轴和偏心轮，所述约束轴的一端传动内套于一级从动齿轮，另一端固定外套的偏心轮，二级内齿盘上设置有驱动孔，所述偏心轮驱动内套驱动孔，所述约束轴的两端延伸并转动支撑安装于减速器的壳体，所述偏心驱动组件和一级从动齿轮沿周向均设置多个。

进一步，所述驱动孔两端的内圆均为内小外大的第一圆锥面，还包括沿轴向滑动而周向固定外套于约束轴的圆锥台，所述偏心轮和圆锥台分别位于驱动孔两内端，所述圆锥台的外圆和偏心轮的外圆形成内小外大的第二圆锥面，所述圆锥台设置有用于使圆锥台靠近偏心轮的轴向预紧力，且圆锥台在轴向预紧力驱动下使得第一圆锥面与对应的第二圆锥面之间沿轴向挤压。

进一步，还包括用于提供所述轴向预紧力的预紧机构，所述预紧机构包括固定于圆锥台的壳体转动安装于外壳的驱动套、用于驱动驱动套转动的发条弹簧和驱动内套于驱动套内的预紧螺栓，所述预紧螺栓的前端轴向穿过圆锥台并与设置于偏心轮上的螺纹孔螺纹连接。

进一步，所述锁紧环由开口圆环和螺栓构成，电机轴为轴向开槽的套体，所述减速器的动力输入轴内套于电机轴内，通过旋紧螺栓使开口圆环变径，进而驱动电机轴变径，从而使电机轴与减速器动力输入轴紧密配合，通过摩擦力实现动力传递。

进一步，所述减速器的动力输入轴通过深沟球轴承内嵌于一体成型于动力输出轴后端的同轴座套中，动力输入、输出轴通过单个深沟球轴承布置在箱体上，从而构成两端支撑。

进一步，所述偏心轮与约束轴之间一体成型。

进一步，所述约束轴通过两端布置深沟球轴承安装在减速器壳体上。

进一步，所述约束轴在圆周方向均匀布置为4根。

进一步，所述驱动套外圆形成轴向限位槽，所述驱动套通过轴向限位槽转动内套于壳体，驱动套的端部形成适形外套于预紧螺钉的六角螺帽的驱动槽。

进一步，所述电机通过螺栓连接布置在减速器壳体上。

本发明的有益效果：本发明的二级约束式减速电机，将二级约束式减速箱和电机集成在一起，简化设计、节省空间，消除了减速器二级内齿盘的自转，内齿轮副通过二级内齿盘公转传递运动和动力，具有传动比大、传动刚度大的特点，通过发条弹簧使得约束轴上的偏心轴段和圆锥台与二级内齿盘圆锥孔始终紧密配合，实现了自消隙功能，设计成二级传动，使得齿轮副参数选择更加灵活，约束轴载荷分布更加均匀。本发明结构紧凑、传动比大、传动刚度大，可应用于机器人关节、空间机构等领域。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构剖视图；

图2为图1右视图；

图3为图1沿A-A向剖视图；

图4为图1沿B-B向剖视图；

图5为图1沿C方向局部视图；

图6为发条弹簧剖视图；

图7为图6沿A-A向剖视图；

图8为发条弹簧轴侧图；

图9为电机轴与减速器动力输入轴锁紧环连接图；

图10为图8轴侧图；

图11为电机轴局部视图。

具体实施方式

如图1所示：本实例的二级约束式减速电机，包括电机15和减速器，所述电机的电机轴通过锁紧环16与减速器的动力输入轴17连接，所述减速器包括轴向并列设置的一级减速传动机构和二级减速传动机构，一级减速传动机构包括动力输入轴17、传动外套于动力输入轴的一级主动齿轮13和与一级主动齿轮啮合的一级从动齿轮9，二级减速传动机构包括动力输出轴1、传动外套于动力输出轴的二级外齿轮4和偏心内啮合于二级外齿轮的二级内齿盘7，所述一级从动齿轮9与二级内齿盘7之间设置有用于驱动二级内齿盘绕动力输出轴公转并驱动二级外齿轮自转的偏心驱动组件，所述偏心驱动组件包括约束轴5和偏心轮5a，所述约束轴5的一端传动内套于一级从动齿轮9，另一端固定外套的偏心轮5a，二级内齿盘7上设置有驱动孔，所述偏心轮5a驱动内套驱动孔，所述约束轴5的两端延伸并转动支撑安装于减速器的壳体，所述偏心驱动组件和一级从动齿轮沿周向均设置多个；减速器壳体包括左箱体3、和右箱体10，所述左箱体3、和右箱体10通过螺栓连接固定；如图10所示电机轴15a通过锁紧环16与动力输入轴连接17，减速器为二级，动力输入轴17上安装一级主动齿轮13，与安装在约束轴5上的一级从动齿轮9外啮合构成第一级，约束轴5按圆周方向布置，约束轴5上偏心轮5a(偏心轮也可为约束轴的偏心轴段形成)和圆锥台7中心线向下偏置相同距离，使布置在约束轴5上的二级内齿盘7中心线较与其啮合的二级外齿轮4向下偏置一段距离，二级外齿轮4安装在动力输出轴1上，二级内齿盘7与二级外齿轮4内啮合构成第二级，约束轴5在圆周方向最少布置2根。

本实施例中，所述驱动孔两端的内圆均为内小外大的第一圆锥面，还包括沿轴向滑动而周向固定外套于约束轴的圆锥台，所述偏心轮和圆锥台分别位于驱动孔两内端，所述圆锥台的外圆和偏心轮的外圆形成内小外大的第二圆锥面，所述圆锥台设置有用于使圆锥台靠近偏心轮的轴向预紧力，且圆锥台在轴向预紧力驱动下使得第一圆锥面与对应的第二圆锥面之间沿轴向挤压；约束轴偏心轴段5a外表面锥度和高度与圆锥台8外表面完全相同；当运行过程中圆锥台8和约束轴偏心轴段5a外表面与二级内齿盘7配合面产生磨损时，圆锥台8和约束轴偏心轴段5a在轴向预紧力作用下相互靠近，最终保证圆锥台8和约束轴偏心轴段5a外表面与二级内齿盘7的驱动孔配合面始终紧密贴合，实现自消隙；

本实施例中，还包括用于提供所述轴向预紧力的预紧机构，所述预紧机构包括固定于圆锥台的壳体转动安装于外壳的驱动套、用于驱动驱动套转动的发条弹簧和驱动内套于驱动套内的预紧螺栓，所述预紧螺栓的前端轴向穿过圆锥台并与设置于偏心轮上的螺纹孔螺纹连接；发条弹簧11安装在壳体内，对预紧螺栓11d通过驱动套施加一个拧紧力，其结构如图6-8所示，预紧机构包括外壳11a、销11b、发条弹簧11c、预紧螺栓11d、驱动套11e，预紧螺栓11d为六角螺栓，螺栓11d螺栓头内嵌在转动轴11e的驱动槽内，发条弹簧11用于拧紧预紧螺栓11d；该结构利于预紧力稳定，保证传动配合精度高。

本实施例中，所述锁紧环16由开口圆环16a和螺栓16b构成，电机轴15a为轴向开槽15b的套体，所述减速器的动力输入轴内套于电机轴内，通过旋紧螺栓使开口圆环变径，进而驱动电机轴变径，从而使电机轴与减速器动力输入轴紧密配合，通过摩擦力实现动力传递。

本实施例中，所述动力输入轴17通过深沟球轴承19内嵌在动力输出轴1上，动力输入轴17通过单个深沟球轴18承布置在右箱体10上、动力输出轴1通过单个深沟球轴承2布置在左箱体3上，从而使动力输入轴17和动力输出轴1构成两端支撑。

本实施例中，所述偏心轮与约束轴之间一体成型；即偏心轮5a为约束轴5的偏心轴段5a。

本实施例中，约束轴5左端安装深沟球轴承6布置在左箱体3上，约束轴5右端安装深沟球轴承12布置在右箱体10上；

本实施例中，圆锥台8安装在约束轴5上，圆锥台8安装孔与圆锥台8回转中心偏置距离等于约束轴偏心轴段5a与约束轴5回转中心偏置距离，约束轴偏心轴段5a和圆锥台8通过螺栓11d连接，使圆锥台8和约束轴偏心轴段5a外表面与二级内齿盘7配合面紧密贴合实现二级内齿盘7的轴向定位；

本实施例中，约束轴5在圆周方向均匀布置4根；

本实施例中，电机5通过螺栓20连接布置在减速器壳体上；所述减速器壳上沿径向设置有径向通孔14，方便对锁紧环16锁紧操作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种二级约束式减速电机，包括电机和减速器，所述电机的电机轴通过锁紧环与减速器的动力输入轴连接，其特征在于：所述减速器包括轴向并列设置的一级减速传动机构和二级减速传动机构，一级减速传动机构包括动力输入轴、传动外套于动力输入轴的一级主动齿轮和与一级主动齿轮啮合的一级从动齿轮，二级减速传动机构包括动力输出轴、传动外套于动力输出轴的二级外齿轮和偏心内啮合于二级外齿轮的二级内齿盘，所述一级从动齿轮与二级内齿盘之间设置有用于驱动二级内齿盘绕动力输出轴公转并驱动二级外齿轮自转的偏心驱动组件，所述偏心驱动组件包括约束轴和偏心轮，所述约束轴的一端传动内套于一级从动齿轮，另一端固定外套的偏心轮，二级内齿盘上设置有驱动孔，所述偏心轮驱动内套驱动孔，所述约束轴的两端延伸并转动支撑安装于减速器的壳体，所述偏心驱动组件和一级从动齿轮沿周向均设置多个；

所述驱动孔两端的内圆均为内小外大的第一圆锥面，还包括沿轴向滑动而周向固定外套于约束轴的圆锥台，所述偏心轮和圆锥台分别位于驱动孔两内端，所述圆锥台的外圆和偏心轮的外圆形成内小外大的第二圆锥面，所述圆锥台设置有用于使圆锥台靠近偏心轮的轴向预紧力，且圆锥台在轴向预紧力驱动下使得第一圆锥面与对应的第二圆锥面之间沿轴向挤压。

2.根据权利要求1所述的二级约束式减速电机，其特征在于：还包括用于提供所述轴向预紧力的预紧机构，所述预紧机构包括固定于圆锥台的壳体转动安装于外壳的驱动套、用于驱动驱动套转动的发条弹簧和驱动内套于驱动套内的预紧螺栓，所述预紧螺栓的前端轴向穿过圆锥台并与设置于偏心轮上的螺纹孔螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的二级约束式减速电机，其特征在于：所述锁紧环由开口圆环和螺栓构成，电机轴为轴向开槽的套体，所述减速器的动力输入轴内套于电机轴内，通过旋紧螺栓使开口圆环变径，进而驱动电机轴变径，从而使电机轴与减速器动力输入轴紧密配合，通过摩擦力实现动力传递。

4.根据权利要求1所述的二级约束式减速电机，其特征在于：所述减速器的动力输入轴通过深沟球轴承内嵌于一体成型于动力输出轴后端的同轴座套中，动力输入、输出轴通过单个深沟球轴承布置在箱体上，从而构成两端支撑。

5.根据权利要求1所述的二级约束式减速电机，其特征在于：所述偏心轮与约束轴之间一体成型。

6.根据权利要求1所述的二级约束式减速电机，其特征在于：所述约束轴通过两端布置深沟球轴承安装在减速器壳体上。

7.根据权利要求1所述的二级约束式减速电机，其特征在于：所述约束轴在圆周方向均匀布置为4根。

8.根据权利要求2所述的二级约束式减速电机，其特征在于：所述驱动套外圆形成轴向限位槽，所述驱动套通过轴向限位槽转动内套于壳体，驱动套的端部形成适形外套于预紧螺钉的六角螺帽的驱动槽。

9.根据权利要求1所述的二级约束式减速电机，其特征在于：所述电机通过螺栓连接布置在减速器壳体上。

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