CN101789648B - 冗余输入驱动器 - Google Patents

Abstract

一种机械工程技术领域的冗余输入驱动器，包括：外壳、电机座、第一驱动电机、第二驱动电机、第一联轴器、第二联轴器、第一套筒、第二套筒、传动装置、第一偏心轮、第二偏心轮、第一连杆、第二连杆及输出轴，其中：第一驱动电机和第二驱动电机将功率通过传动装置分别传递到第一套筒和第二套筒，第一套筒与第二偏心轮固连，第二套筒又与第一偏心轮固连，第一连杆分别与第一偏心轮、第二偏心轮及第二连杆连接，第二连杆带动输出轴转动。本发明通过齿轮啮合传动或皮带轮传动以及二自由度七杆机构的合成，可满足大型重载装备对驱动源功率的要求，具有结构简单，输入与输出成线性关系，容易控制，合成效果比较理想的优点。

Description

冗余输入驱动器

技术领域

本发明涉及的是一种机械工程技术领域的装置，具体是一种冗余输入驱动器。

背景技术

随着人们将驱动电机用于重载设备的过程中，现有驱动电机的功率不足问题逐渐显露出来，即：驱动电机的功率不能满足大型重载设备对驱动源功率的要求。譬如，伺服压力机相比于机械压力机具有诸多优点，产品的高精度、高效率、低噪音、良好的工作环境，尤其是节能性等，其优点是传统液压和曲柄连杆机构所无法比拟的。但是由于现阶段驱动电机的功率达不到大型重载压力机的公称压力对驱动源功率的要求，在很大程度上限制了伺服压力机的推广与应用；剪切钢材的大型飞剪机用驱动电机来控制剪切力的话，对钢材的位置精度控制的比较理想，对降低废品率有很大帮助，但是，如果需要的剪切力很大，亦即所需驱动源功率较大，以现有的技术，人们就只能用大功率普通驱动电机和变频器来完成；在机床、注塑机、风力发电变浆矩控制、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等对工艺精度、加工效率和工作可靠性要求较高的设备中，一般都会采用驱动电机驱动技术，来提高加工精度及产品质量，但是大功率驱动电机的研制技术与成本又限制了驱动电机在大型重载操作设备中的推广与应用。

冗余输入驱动技术是一种两个及两个以上机械信号同步输入，而只有一个机械信号输出的驱动技术。其主要作用是采用两个或多个驱动源分担一个总驱动力的技术。冗余输入驱动技术可降低单个驱动源的功率，减少传动系统受力，为实现大型重载装备的驱动功率提供了可能。

经对现有文献检索发现，中国专利申请号为：200820128924.X，名称为：直驱式伺服压力机，该技术提供了一种可自由调整滑块运动的直驱式伺服压力机，但是在重载装备改技术对驱动源功率要求较高，结构复杂，不易控制，很多情况下一台驱动电机的功率不能满足要求，基于现阶段的驱动技术与大功率驱动电机的研制成本，有必要将多台小功率驱动电机当作一台大功率驱动电机来使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，本发明提供了一种冗余输入驱动器。本发明将两台小功率驱动电机的同步输入，通过二自由度七杆机构合成输出，达到一台大功率驱动电机的目的，具有结构简单，输入与输出成线性关系，容易控制，合成效果比较理想的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：外壳、电机座、两个驱动电机、两个联轴器、两个套筒、两个偏心轮、第一连杆、第二连杆、输出轴和传动装置，其中：第一驱动电机和第二驱动电机分别固定在电机座上，第一驱动电机和第一联轴器的一端相连，第一联轴器的另一端和传动装置相连，第二驱动电机和第二联轴器的一端相连，第二联轴器的另一端和传动装置相连，传动装置分别与第一套筒和第二套筒相连，第一套筒与第二偏心轮固连，第二套筒和第一偏心轮固连，第一连杆分别与第一偏心轮、第二偏心轮和第二连杆相连，第二连杆与输出轴相连，电机座、两个驱动电机、两个联轴器、两个套筒、两个偏心轮、第一连杆、第二连杆、传动轴及传动装置都位于外壳内，输出轴与执行机构或负载相连。

所述的第一连杆是三连杆结构。

所述的第二连杆是二连杆结构。

所述的第一偏心轮和第二偏心轮的输入同步。

所述的驱动电机是伺服电机，或者是同步电机，或者是异步电机。

所述的传动装置包括：六个齿轮及一个传动轴，其中：第一齿轮与第一联轴器相连，第一齿轮与第四齿轮啮合相连，第四齿轮的一端与传动轴相连，传动轴的另一端与第五齿轮相连，第五齿轮与第六齿轮啮合相连，第六齿轮与第二套筒相连，第三齿轮与第二联轴器相连，第三齿轮与第二齿轮啮合相连，第二齿轮与第一套筒相连。

所述的传动装置包括：六个皮带轮、三根皮带及一个传动轴，其中：第一皮带轮与第一联轴器相连，第一皮带轮与第二皮带相连，第二皮带与第四皮带轮相连，第四皮带轮与传动轴的一端相连，传动轴的另一端与第五皮带轮相连，第五齿轮与第三皮带相连，第三皮带与第六皮带轮相连，第六皮带轮与第二套筒相连，第三皮带轮与第二联轴器相连，第三皮带轮与第一皮带相连，第一皮带与第二皮带轮相连，第二皮带轮与第一套筒相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过齿轮啮合传动或皮带轮传动以及二自由度七杆机构的运动合成，将两个驱动电机的功率合成为一个输出，达到一台大功率驱动电机的目的，具有结构简单，输入与输出成线性关系，容易控制，合成效果比较理想的优点。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是实施例2的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的系统进一步描述：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：外壳1、电机座2、第一齿轮3、第一伺服电机4、第一联轴器5、第二齿轮6、第二联轴器7、第二伺服电机8、第三齿轮9、第四齿轮10、传动轴11、第五齿轮12、第一套筒13、第二套筒14、输出轴15、第六齿轮16、第二连杆17、第一偏心轮18、第一连杆19及第二偏心轮20，其中：第一伺服电机4和第二伺服电机8位于电机座2上，第一伺服电机4和第一联轴器5的一端相连，第一联轴器5的另一端与第一齿轮3相连，第一齿轮3与第四齿轮10啮合相连，第四齿轮10与传动轴11的一端相连，传动轴11的另一端与第五齿轮12相连，第五齿轮12与第六齿轮16啮合相连，第六齿轮16与第二套筒14相连，第二伺服电机8和第二联轴器7的一端相连，第二联轴器7的另一端与第三齿轮9相连，第三齿轮9与第二齿轮6啮合相连，第二齿轮6与第一套筒13相连，第一套筒13与第二偏心轮20固连，第二套筒14和第一偏心轮18固连，第一连杆19分别与第一偏心轮18、第二偏心轮19和第二连杆17相连，第二连杆17与输出轴15相连，电机座2、第一齿轮3、第一伺服电机4、第一联轴器5、第二齿轮6、第二联轴器7、第二伺服电机8、第三齿轮9、第四齿轮10、传动轴11、第五齿轮12、第一套筒13、第二套筒14、第六齿轮16、第二连杆17、第一偏心轮18、第一连杆19及第二偏心轮20都位于外壳1内。

所述的第一偏心轮18和第二偏心轮20的输入同步。

所述的第一连杆19是三连杆结构。

所述的第二连杆17是二连杆结构。

本实施例第一伺服电机4将功率通过第一联轴器5传递给第一齿轮3，第一齿轮3通过与第四齿轮10的啮合运动将运动传递到同轴的第五齿轮12，第五齿轮12与第六齿轮16啮合，将第一伺服电机4的运动传递到第二套筒14处，第二套筒14带动第一偏心轮18运动；第二伺服电机8将功率通过第二联轴器7传递给第三齿轮9，第三齿轮9通过与第二齿轮6的啮合运动，将功率传递给第一套筒13处，带动第二偏心轮20的运动；第一偏心轮18与第二偏心轮20通过第一连杆19的连接将功率传递给第二连杆17，第二连杆17进而驱动输出轴15，将两个伺服电机合成的功率传递给执行机构或负载。通过合理选择六个齿轮组成的三对齿轮副的传动比以及两伺服电机的输入功率与转速，使第一偏心轮18和第二偏心轮20的输入同步。

本实施例的优点：通过齿轮啮合传动以及与二自由度七杆机构的合成运动，将两个驱动电机的功率按照线性叠加的形式合成为一个输出，达到一台大功率驱动电机的目的，可满足大型重载装备对驱动源功率的要求，承载能力高，结构紧凑，传动精确，瞬时速度均匀，传动效率高，可实现大的传动比，组合驱动器整体具有机构结构简单，输入与输出成线性关系，容易控制，合成效果比较理想的优点。

实施例2

如图2所示，本实施例包括：外壳1、电机座2、第一皮带轮21、第一同步电机30、第一联轴器5、第二皮带轮22、第二联轴器7、第二同步电机31、第三皮带轮24、第四皮带轮25、传动轴11、第五皮带轮27、第一套筒13、第二套筒14、输出轴15、第六皮带轮29、第二连杆17、第一偏心轮18、第一连杆19、第二偏心轮20、第一皮带23、第二皮带26和第三皮带28，其中：第一同步电机30和第二同步电机31位于电机座2上，第一同步电机30和第一联轴器5的一端相连，第一皮带轮21与第一联轴器5的另一端连接，第一皮带轮21通过第二皮带26与第四皮带轮25连接，第四皮带轮25通过传动轴11与第五皮带轮27同轴，第五皮带轮27通过第三皮带28与第六皮带轮29相连，第六皮带轮29与第二套筒14相连，第三皮带轮24与第二联轴器7的一端相连，第三皮带轮2通过第一皮带23与第二皮带轮22相连，第二皮带轮22与第一套筒13相连，第二同步电机31和第二联轴器7的另一端相连，第一套筒13与第二偏心轮20固连，第二套筒14和第一偏心轮18固连，第一连杆19分别与第一偏心轮18、第二偏心轮19和第二连杆17相连，第二连杆17与输出轴15相连，电机座2、第一皮带轮21、第一同步电机30、第一联轴器5、第二皮带轮22、第二联轴器7、第二同步电机31、第三皮带轮24、第四皮带轮25、传动轴11、第五皮带轮27、第一套筒13、第二套筒14、第六皮带轮29、第二连杆17、第一偏心轮18、第一连杆19、第二偏心轮20、第一皮带23、第二皮带26和第三皮带28都位于外壳1内。

所述的第一偏心轮18和第二偏心轮20的输入同步。

所述的第一连杆19是三连杆结构。

所述的第二连杆17是二连杆结构。

本实施例第一同步电机30将功率通过第一联轴器5传递给第一皮带轮21，第一皮带轮21通过第二皮带26将运动传递给第四皮带轮25，第四皮带轮25通过传动轴11带动同轴的第五皮带轮27运动，第五皮带轮27通过第三皮带28将运动传递给第六皮带轮29，从而将将第一同步电机30的运动传递到第二套筒14处，第二套筒14带动第一偏心轮18运动；第二同步电机31将功率通过第二联轴器7传递给第三皮带轮24，第三皮带轮24通过第一皮带23将运动传递给第二皮带轮22，从而将功率传递到第一套筒13处，带动第二偏心轮20运动；第一偏心轮18与第二偏心轮20通过第一连杆19的连接将功率传递给第二连杆17，第二连杆17进而驱动输出轴15，将两个同步电机合成的功率传递给执行机构或负载。通过合理选择六个皮带轮组成的三对皮带传动的传动比以及两个同步电机的输入功率与转速，使第一偏心轮18和第二偏心轮20的输入同步。

本实施例的优点：通过皮带轮传动以及与二自由度七杆机构的合成运动，将两个驱动电机的功率按照线性叠加的形式合成为一个输出，达到一台大功率驱动电机的目的，可满足大型重载装备对驱动源功率的要求，具有调整方便，可以缓和冲击、振动载荷，运行平稳，低噪音，结构简单，输入与输出成线性关系，容易控制，合成效果比较理想的优点。

Claims (6)

1.一种冗余输入驱动器，其特征在于，包括：外壳、电机座、两个驱动电机、两个联轴器、两个套筒、两个偏心轮、第一连杆、第二连杆、输出轴和传动装置，其中：第一驱动电机和第二驱动电机分别固定在电机座上，第一驱动电机和第一联轴器的一端相连，第一联轴器的另一端和传动装置相连，第二驱动电机和第二联轴器的一端相连，第二联轴器的另一端和传动装置相连，传动装置分别与第一套筒和第二套筒相连，第一套筒与第二偏心轮固连，第二套筒和第一偏心轮固连，第一连杆分别与第一偏心轮、第二偏心轮和第二连杆相连，第二连杆与输出轴相连，电机座、两个驱动电机、两个联轴器、两个套筒、两个偏心轮、第一连杆、第二连杆、传动轴及传动装置都位于外壳内，输出轴与执行机构或负载相连；

所述的第一偏心轮和第二偏心轮的输入同步。

2.根据权利要求1所述的冗余输入驱动器，其特征是，所述的驱动电机是同步伺服电机或异步伺服电机。

3.根据权利要求1所述的冗余输入驱动器，其特征是，所述的传动装置包括：六个齿轮及一个传动轴，其中：第一齿轮与第一联轴器相连，第一齿轮与第四齿轮啮合相连，第四齿轮的一端与传动轴相连，传动轴的另一端与第五齿轮相连，第五齿轮与第六齿轮啮合相连，第六齿轮与第二套筒相连，第三齿轮与第二联轴器相连，第三齿轮与第二齿轮啮合相连，第二齿轮与第一套筒相连。

4.根据权利要求1所述的冗余输入驱动器，其特征是，所述的传动装置包括：六个皮带轮、三根皮带及一个传动轴，其中：第一皮带轮与第一联轴器相连，第一皮带轮与第二皮带相连，第二皮带与第四皮带轮相连，第四皮带轮与传动轴的一端相连，传动轴的另一端与第五皮带轮相连，第五齿轮与第三皮带相连，第三皮带与第六皮带轮相连，第六皮带轮与第二套筒相连，第三皮带轮与第二联轴器相连，第三皮带轮与第一皮带相连，第一皮带与第二皮带轮相连，第二皮带轮与第一套筒相连。

5.根据权利要求1所述的冗余输入驱动器，其特征是，所述的第一连杆是三连杆结构。

6.根据权利要求1所述的冗余输入驱动器，其特征是，所述的第二连杆是二连杆结构。