CN110701270B - 一种行星差动式自变矩电控装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种行星差动式自变矩电控装置，解决现有汽车零部件自动化工装夹具结构复杂且不便于后期维护、更改的问题。该装置包括固定底座、微型电机、行星轮组件、螺纹差动组件、压力传感器；行星轮组件包括太阳轮、轴式行星架和行星轮；螺纹差动组件包括顶罩、差动螺纹套和差动螺纹内齿圈；太阳轮与微型电机的输出轴连接，行星轮设置沿太阳轮的周向布置，分别与太阳轮和差动螺纹内齿圈啮合；差动螺纹内齿圈的内齿与行星轮啮合，顶端外螺纹与设置在差动螺纹内齿圈、轴式行星架外周的顶罩啮合，底端外螺纹与差动螺纹套啮合；轴式行星架通过螺纹与顶罩连接，且轴式行星架的顶端伸出顶罩；压力传感器设置在差动螺纹套的底端。

Description

一种行星差动式自变矩电控装置

技术领域

本发明涉及电控设备，具体涉及一种行星差动式自变矩电控装置。

背景技术

随着信息化及自动化的发展，电控设备(或装置)已经各行各业被广泛应用。汽车行业中，由于其绝大部分零部件外形尺寸＜500mm，对应的工装执行动作元器件(定位、辅助支撑、夹持等)尺寸不可能太大，尺寸的要求限制了电控设备(或装置)在此领域的发展。

目前汽车零部件自动化工装夹具多为气动或液压结构，其结构一般复杂且不便于后期维护与更改。因此，目前急需一种外形体积小，执行动作快，在额定功率下，能承受较大负载的电控装置结构，为未来的小型自动化工装设计提供基础执行元器件。

发明内容

本发明的目的是解决现有汽车零部件自动化工装夹具多为气动或液压结构，其结构复杂且不便于后期维护、更改的问题，提供一种行星差动式自变矩电控装置。该行星差动式自变矩电控装置作为基础执行元器件，代替气动或液压元器件，减轻设计难度，简化工装结构，缩短制造或改造周期，并降低成本。

本发明的技术方案如下：

一种行星差动式自变矩电控装置，包括固定底座和设置在固定底座内的微型电机、行星轮组件、螺纹差动组件、压力传感器；所述行星轮组件包括太阳轮、轴式行星架和行星轮；所述螺纹差动组件包括顶罩、差动螺纹套和差动螺纹内齿圈；所述太阳轮与微型电机的输出轴连接，作为动力的输入，多个行星轮设置在轴式行星架的下端，沿太阳轮的周向布置，分别与太阳轮和差动螺纹内齿圈啮合；所述差动螺纹内齿圈设置有内齿、顶端外螺纹和底端外螺纹，所述顶端外螺纹、底端外螺纹同旋向且螺距不同；所述差动螺纹内齿圈的内齿与行星轮啮合，所述顶端外螺纹与设置在差动螺纹内齿圈、轴式行星架外周的顶罩啮合，所述底端外螺纹与设置在差动螺纹内齿圈外周的差动螺纹套啮合；同时，所述轴式行星架通过螺纹与顶罩连接，且轴式行星架的顶端伸出顶罩，作为动力的输出；所述压力传感器设置在差动螺纹套的底端，用于测量反作用力。

进一步地，所述行星轮组件还包括行星架盖板，所述行星架盖板设置在行星轮的下方，沿轴向对行星轮进行限位。

进一步地，所述差动螺纹套的底端设置有环形限位凸台，所述固定底座内设置有与环形限位凸台止口配合的限位凹槽。

进一步地，所述固定底座与顶罩的接触面上设置有第一密封圈。

进一步地，所述轴式行星架的顶端与顶罩的接触面上设置有第二密封圈。

进一步地，所述第一密封圈为O型密封圈，所述第二密封圈为唇型密封圈。

进一步地，所述行星轮为四个，沿太阳轮的周向均布。

进一步地，所述固定底座的底端设置有底板，所述微型电机、行星轮组件、螺纹差动组件、压力传感器设置在底板与固定底座组成的安装腔体内，用于防水防尘。

进一步地，所述固定底座和底板通过四个内六角螺钉连接。

进一步地，所述固定底座上设置有与外部装置连接的安装孔。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明行星差动式自变矩电控装置的应用范围更广，能实现自动化控制，工装设计时可根据工件特点，对不同支撑点及夹持点施加不同作用力，减少装夹变形量。

2.本发明行星差动式自变矩电控装置可克服传统液压或气动夹具布管困难及制作成本高的问题，不存在管路密封问题。

3.本发明行星差动式自变矩电控装置为工装简单化、轻量化设计提供方便。

4.本发明行星差动式自变矩电控装置通过螺纹差动原理大大简化其结构，实现大速比减速，同时也实现自锁功能。

5.本发明行星差动式自变矩电控装置维护及改型方便，如液压夹具，其一旦油路加工好后，油缸等元器件位置就完全确定下来，要是产品改型或工装结构需要优化时，一般很难再变动位置，只能重新加工，不但成本高，还会影响工期。

附图说明

图1为本发明行星差动式自变矩电控装置结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明行星差动式自变矩电控装置中差动螺纹内齿圈的结构示意图；

图4为本发明行星差动式自变矩电控装置中行星轮组件的结构示意图；

图5为本发明行星差动式自变矩电控装置的外形图。

附图标记：1-固定底座，2-第一密封圈，3-顶罩，4-轴式行星架，5-第二密封圈，6-太阳轮，7-行星轮，8-差动螺纹内齿圈，9-差动螺纹套，10-压力传感器，11-微型电机，12-底板，13-沉头螺钉，14-行星架盖板，15-内六角螺钉，16-环形限位凸台，17-安装孔，18-出线孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。

本发明提供的行星差动式自变矩电控装置以太阳轮为电控装置动力输入端，轴式行星架与行星轮可通过本发明的巧妙结构，根据是否接触到负载，在固定与活动中自动切换状态，也就是输出不同转速与扭矩。由于电控装置尺寸限制，不可能使用复杂的行星结构，本发明通过螺纹差动原理大大简化其结构，实现大速比减速，同时也实现自锁功能。

如图1至图5所示，本发明提供的行星差动式自变矩电控装置包括固定底座1和设置在固定底座1内的微型电机11、行星轮组件、螺纹差动组件、压力传感器10；行星轮组件包括太阳轮6、轴式行星架4、行星架盖板14和行星轮7；螺纹差动组件包括顶罩3、差动螺纹套9和差动螺纹内齿圈8。

太阳轮6与微型电机11的输出轴连接，作为动力的输入，四个行星轮7设置在轴式行星架4的下端，沿太阳轮6的周向均匀布置。行星轮7分别与太阳轮6和差动螺纹内齿圈8啮合；差动螺纹内齿圈8设置有内齿、顶端外螺纹和底端外螺纹，顶端外螺纹、底端外螺纹同旋向且螺距不同；差动螺纹内齿圈8的内齿与行星轮7啮合，顶端外螺纹与设置在差动螺纹内齿圈8、轴式行星架4外周的顶罩3啮合，底端外螺纹与设置在差动螺纹内齿圈8外周的差动螺纹套9啮合；同时，轴式行星架4通过螺纹与顶罩3连接，且轴式行星架4的顶端伸出顶罩3，作为动力的输出；压力传感器10设置在差动螺纹套9的底端，用于测量反作用力。行星架盖板14设置在行星轮7的下方，沿轴向对行星轮7进行限位，行星架盖板14通过沉头螺钉13安装在轴式行星架上4。固定底座1和底板12通过四个内六角螺钉15连接，固定底座1上设置有与外部装置连接的安装孔17，可方便快速的将行星差动式自变矩电控装置安装，同时，固定底座1上设置有出线孔18，使得微型电机11或压力传感器10的线缆由此孔进入。

差动螺纹套9的底端设置有环形限位凸台16，固定底座1内设置有与环形限位凸台16止口配合的限位凹槽。

固定底座1与顶罩3的接触面上设置有第一密封圈2，轴式行星架4的顶端与顶罩3的接触面上设置有第二密封圈5，第一密封圈2可为O型密封圈，第二密封圈5可为唇型密封圈，第一密封圈2和第二密封圈5对该行星差动式自变矩电控装置密封，防止外界的灰尘或水等杂质进入装置内。

固定底座1的底端设置有底板12，微型电机11、行星轮组件、螺纹差动组件、压力传感器10设置在底板12与固定底座1组成的安装腔体内，用于防水防尘。

本发明电控装置内部结构紧凑，微型电机11与太阳轮6固连，作为动力输入。太阳轮6、轴式行星架4、行星轮7、行星架盖板14组成基本的行星轮结构。顶罩3、差动螺纹套9、差动螺纹内齿圈8组成基本的螺纹差动结构，差动螺纹套9被固定底座1限位，不能旋转，只能上下活动，其下方由微型压力传感器10支承。与差动螺纹内齿圈8上下相连的零件螺纹同旋向且螺距有微小差异，为产生差速运动的关键。其中，轴式行星架4通过螺纹与顶罩3连接，行星轮7通过渐开线齿与差动螺纹内齿圈8连接。固定底座1内孔为内六方孔，顶罩3可在一定行程内上下滑动。微型压力传感器10与微型电机11都接线控制单元上，电源选择安全电压的工作电源。

本发明电控装置的动力来源由额定功率的电机提供，本发明装置具有小型化特点，体积尺寸与现有的液压或气动工装元器件相近。在接触负载前，电机恒功率输出，电控装置快速动作，在接触负载后，电机恒功率输出，电控装置根据设定负载大小自动转变为不同速度的慢动作，提供不同作用力(扭矩)，当电控装置断电后，其能自锁，保证使用安全。

本发明装置工作原理：本发明中电控装置的作用类似于可调支撑力的浮动支撑元器件，根据工件受力需要，先在电源控制单元中设定负载值。通电后，微型电机11最大功率恒速输出带动太阳轮6，由于顶罩3受摩擦阻力影响，与之相连的差动螺纹内齿圈8固定不动，轴式行星架4在一定减速比下快速螺旋上升，直至接触到工件，即产生接触负载。此时工件会微小变形，轴式行星架4逐渐停止螺旋上升，随着负载增大，行星轮7会带动差动螺纹内齿圈8转动，扭矩转变。由于顶罩3与差动螺纹套9都不能旋转，且差动螺纹套9下方由微型压力传感器10支承。在螺纹差动原理下，差动螺纹内齿圈8的旋转扭矩转变为顶罩3极慢的向上滑动动作和极大的作用力。因为轴式行星架4通过螺纹与顶罩3连接，其有跟着向上微动的趋势。在工件接触面上产生逐步增大的支撑力，所有负载都反作用在微型压力传感器10上，通过与控制单元内部设定的负载对比，判断电机是否停止运作。

若微型电机11反转，由于轴式行星架4承受的阻力较差动螺纹内齿圈8小，其会先快速螺旋下降至初始位置，顶罩3再缓慢复位。若运行中途断电，所有螺纹接触副都会产生自锁，以保证足够的安全。

本电控装置为全防水防尘结构，外部只需连接电源及控制线。

Claims (10)

1.一种行星差动式自变矩电控装置，其特征在于：包括固定底座(1)和设置在固定底座(1)内的微型电机(11)、行星轮组件、螺纹差动组件、压力传感器(10)；

所述行星轮组件包括太阳轮(6)、轴式行星架(4)和行星轮(7)；

所述螺纹差动组件包括顶罩(3)、差动螺纹套(9)和差动螺纹内齿圈(8)；

所述太阳轮(6)与微型电机(11)的输出轴连接，作为动力的输入，多个行星轮(7)设置在轴式行星架(4)的底端，沿太阳轮(6)的周向布置，分别与太阳轮(6)和差动螺纹内齿圈(8)啮合；

所述差动螺纹内齿圈(8)设置有内齿、顶端外螺纹和底端外螺纹，所述顶端外螺纹、底端外螺纹同旋向且螺距不同；所述差动螺纹内齿圈(8)的内齿与行星轮(7)啮合，所述顶端外螺纹与设置在差动螺纹内齿圈(8)、轴式行星架(4)外周的顶罩(3)啮合，所述底端外螺纹与设置在差动螺纹内齿圈(8)外周的差动螺纹套(9)啮合；同时，所述轴式行星架(4)通过螺纹与顶罩(3)连接，且轴式行星架(4)的顶端伸出顶罩(3)，作为动力的输出；

所述压力传感器(10)设置在差动螺纹套(9)的底端，用于测量反作用力。

2.根据权利要求1所述的行星差动式自变矩电控装置，其特征在于：所述行星轮组件还包括行星架盖板(14)，所述行星架盖板(14)设置在行星轮(7)的下方，沿轴向对行星轮(7)进行限位。

3.根据权利要求1或2所述的行星差动式自变矩电控装置，其特征在于：所述差动螺纹套(9)的底端设置有环形限位凸台(16)，所述固定底座(1)内设置有与环形限位凸台(16)止口配合的限位凹槽。

4.根据权利要求3所述的行星差动式自变矩电控装置，其特征在于：所述固定底座(1)与顶罩(3)的接触面上设置有第一密封圈(2)。

5.根据权利要求4所述的行星差动式自变矩电控装置，其特征在于：所述轴式行星架(4)的顶端与顶罩(3)的接触面上设置有第二密封圈(5)。

6.根据权利要求5所述的行星差动式自变矩电控装置，其特征在于：所述第一密封圈(2)为O型密封圈，所述第二密封圈(5)为唇型密封圈。

7.根据权利要求6所述的行星差动式自变矩电控装置，其特征在于：所述行星轮(7)为四个，沿太阳轮(6)的周向均布。

8.根据权利要求7所述的行星差动式自变矩电控装置，其特征在于：所述固定底座(1)的底端设置有底板(12)，所述微型电机(11)、行星轮组件、螺纹差动组件、压力传感器(10)设置在底板(12)与固定底座(1)组成的安装腔体内，用于防水防尘。

9.根据权利要求8所述的行星差动式自变矩电控装置，其特征在于：所述固定底座(1)和底板(12)通过四个内六角螺钉(15)连接。

10.根据权利要求9所述的行星差动式自变矩电控装置，其特征在于：所述固定底座(1)上设置有与外部装置连接的安装孔(17)。

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