CN103016551B - 多接口轴承及其旋转装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多接口轴承，包括内环和外环，它们同心设置。内环上设有均布于其上的内环对外安装接口、均布于其上的内环动力源安装接口、均布于其上的位置传感器接口和制动面，制动面形成于内环的外缘表面上。外环上设有均布于其上的外环对外安装接口、均布于其上的外环动力源安装接口和均布于其上的制动器接口，制动器接口开设于外环的轴向端面上，该轴向端面与内环的制动面相垂直。本发明还提供了使用该多接口轴承的旋转装置。多接口轴承大大减少了旋转装置中机械零件和这些机械零件的机械接口的数量，简化了旋转装置结构，提高了整个旋转装置的机械刚度，降低了旋转装置的制造加工的难度和加工精度要求，极大地降低了生产成本。

Description

多接口轴承及其旋转装置

技术领域

本发明涉及轴承，尤其涉及用于伺服直驱旋转装置且带有多个连接接口的轴承。本发明还提供了使用所述轴承的旋转装置。 

背景技术

伺服控制与直接驱动技术结合而成的直驱伺服旋转装置使回转运动装置结构大为简化，同时直驱伺服旋转装置省略了传动链而让回转运动装置精度、速度、寿命等关键特性大幅度提升，用途扩展。轴承是一个回转运动装置的核心部件，通常情况下轴承只设有与外部机构连接的接口。 

图1是一种直驱伺服旋转装置的剖视结构示意图。如图所示，该直驱伺服旋转装置包括封装壳10、转子12、轴承14、动力源16、位置传感器18和制动器20，轴承14、位置传感器18和制动器20分别安装在转子12上，动力源16连接于转子12，且它们容纳在封装壳10中。旋转装置中加工有用于连接轴承的轴承接口、用于连接动力源16的动力源接口、用于连接位置传感器18的传感器接口，以及用于连接制动器20的制动器接口。旋转装置需要满足各个部件的安装连接要求，使得其结构复杂，极大地提高了加工难度；同时转子使用了很多的机械零件，导致了机械结合接口增多，机械刚度降低，且增加了直驱伺服旋转装置的加工精度要求，使组装过程变得复杂，提高了加工成本。 

发明内容

本发明的目的是提供一种多接口轴承，以简化直驱伺服旋转装置的结构，降低其加工精度要求和加工成本。 

本发明的另一个目的是提供一种使用上述多接口轴承的旋转装置。 

本发明提供了一种多接口轴承，包括内环和外环，它们同心设置。内环上设有均布于其上的内环对外安装接口、均布于其上的内环动力源安装接口、均布于其上的位置传感器接口和制动面，制动面形成于内环的外缘表面上。外环上设有均布于其上的外环对外安装接口、均布于其上的外环动力源安装接口和均布于其上的制动器接口，制动器接口开设于外环的轴向端面上，该轴向端面与内环的制动面相垂直。 

在多接口轴承的再一种示意性的实施方式中，内环和/或外环上设有均布于其上的对外安装接口。 

在多接口轴承的另一种示意性的实施方式中，包括内环和外环，它们同心设置。外环上设有均布于其上的位置传感器接口，内环的轴向端上设有均布于其上通用安装接口，外环设有一个动力源安装接口，和一个与内环的轴向端面相垂直的外环的内缘面为制动面。 

在多接口轴承的又一种示意性的实施方式中，外环设有均布于其上的对外安装接口。 

在多接口轴承的又一种示意性的实施方式中，多接口轴承可以是滚珠轴承、液浮轴承、气浮轴承或磁浮轴承。 

在多接口轴承的又一种示意性的实施方式中，外环或内环为分体结构。 

本发明还提供了一种旋转装置，它包括一个动力源、一个位置传感器、一个制动器和一个上述多接口轴承。动力源通过动力源安装接口连接于多接口轴承，位置传感器通过传感器接口连接于内环，制动器通过制动器接口连接于外环，且制动器可与制动面接触。 

在旋转装置的再一种示意性的实施方式中，动力源为电动机，电动机包括定子和转子，定子和转子经由外环和内环上的动力源安装接口分别连接至外环和内环；且制动器是外环抱紧制动器，该制动器沿内环的径向，朝向制动面运动以抱紧内环完成制动。 

在旋转装置的另一种示意性的实施方式中，它包括一个动力源、一个位置传感器、一个制动器和一个上述多接口轴承。动力源通过动力源安装接口和通用安装接口连接于多接口轴承，制动器通过通用安装接口连接于内环，位置传感器设置在外环和内环之间的容纳空间中，且制动器可与制动面接触。 

在旋转装置的又一种示意性的实施方式中，动力源为电动机，电动机包括定子和转子，定子经由内环上的通用安装接口连接至内环，转子经由外环上的动力源安装接口连接至内环；且制动器是内环涨紧制动器，该制动器沿内环的径向，朝向制动面移动以涨紧外环完成制动。 

多接口轴承大大减少了旋转装置中机械零件和这些机械零件的机械接口的数量，简化了旋转装置结构，提高了整个旋转装置的机械刚度，降低了旋转装置的制造加工的难度和加工精度要求，极大地降低了生产成本。 

附图说明

图1是一种现有直驱伺服旋转装置的剖视结构示意图。 

图2是多接口轴承一种示意性实施方式的剖视结构示意图。 

图3是使用图2所示多接口轴承的旋转装置一种示意性实施方式的剖视结构示意图。 

图4是多接口轴承另一种示意性实施方式的剖视结构示意图。 

图5是使用图4所示多接口轴承的旋转装置一种示意性实施方式的剖视结构示意图。 

标号说明 

10  封装壳

12  转子

14  轴承

16  动力源

18  位置传感器

20  制动器

100，200  多接口轴承

110，210  内环

120，220  外环

112，122，212  对外安装接口

114，124，224  动力源安装接口

116，226  传感器接口

118，218  制动面

126  制动器接口

130，230  动力源

132，232  定子

134，234  转子

140，240  位置传感器

142，242  信源端

144，244  信号输出端

150，250  制动器

212  通用安装接口。

下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对多接口轴承及其旋转装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。 

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同或结构相似但功能相同的部分。在表示各实施方式的附图中，相同的后两位数字表示结构相同的部件，而百位上的数字则用于代表不同的实施方式，即百位数字为“1”的表示第一实施方式中的部件，百位数字为“2”的表示第二实施方式中的部件。 

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。 

图2是多接口轴承一种示意性实施方式的剖视结构示意图。如图所示，多接口轴承100包括内环110和外环120，它们同心设置，图2中的内环110为分体结构，外环120为一体结构，或者也可以内环一体结构，而外环为分体结构，或者采用其他合适的结构。 

在图2所示的示意性实施方式中，内环110上设有均布于其上的内环对外安装接口112、均布于其上的内环动力源安装接口114、均布于其上的位置传感器接口116和制动面118，制动面118形成于内环110的外缘表面上。 

外环120上设有均布于其上的外环对外安装接口122、均布于其上的外环动力源安装接口124和均布于其上的制动器接口126，制动器接口126开设于外环120的轴向端面上，该轴向端面与内环110的制动面118相垂直。 

其中，内环对外安装接口112、位置传感器接口116和制动器接口126起到定位和固定连接的作用，它们包含起到连接固定作用的沉孔，以及轴承上与各安装部件接触的用于定位的接触端面。 

虽然在图示的实施方式中，内环110和外环120分别设有用于连接多接口轴承外部封装壳的内环对外安装接口112和外环对外安装接口122，但如果外部封装壳与多接口轴承制成一体，则不必设置这些对外安装接口，或者仅在内环或外环上设置对外安装接口。另外，对外安装接口、动力源安装接口、位置传感器接口的数量可以根据具体的需要增加。内环对外安装接口、外环对外安装接口、位置传感器接口、制动器接口、内环动力源安装接口和外环动力源安装接口均沿多接口轴承轴向延伸，但它们也可以是沿垂直于多接口轴承轴向的方向延伸。 

图3是使用图2所示多接口轴承的旋转装置一种示意性实施方式的剖视结构示意图。如图所示，旋转装置包括一个动力源130、一个位置传感器140、一个制动器150和一个如图2所示的多接口轴承100。其中，动力源130包括定子132和转子134，且定子132通过动力源安装接口124与外环120连接；转子134通过动力源安装接口114与内环110相连。 

位置传感器140包括一个信源端142和一个信号输出端144，信源端142通过内环110上的位置传感器接口116连接于多接口轴承100的内环110，而信号输出端144连接于多接口轴承的封装壳，但也可以调换信源端和信号输出端的在外环和内环上的位置；制动器150通过外环120上的制动器接口126连接于多接口轴承100，同时制动器150可与内环120的制动面118摩擦，以完成对旋转装置旋转运动的制动。 

多接口轴承100的内环110可套装在旋转装置的输出轴上，且其外环120可连接于封装外壳。在实际的使用中，对外安装接口、动力源安装接口、位置传感器接口和制动面可以根据需要变更它们在外环和内环上的位置，并加工在多接口轴承的外环和内环上需要的端面上。在图3所示的实施方式中，动力源为一电机，该电机包括定子132和转子134，其中定子132与外环120的动力源安装接口124连接，转子134与内环110的动力源安装接口114连接。位置传感器为外装环形分体式位置传感器，且位置传感器接口用于安装位置传感器的运动端部件；虽然在图示的实施方式中各机械接口都是通过螺栓固定的方式实现，但还可以采用其他的连接方式。 

通过使用多接口轴承，可以将动力源、位置传感器、制动器分别定位安装于多接口轴承的外环和/或内环上，且多接口轴承还可实现与旋转装置的封装壳以及输出轴的连接，以及内环和外环可分别连接于动力源的定子和转子；同时多接口轴承本身具有很好的加工精度，可以保证整个旋转装置的稳定运行。同时，多接口轴承大大减少了旋转装置中机械零件和这些机械零件的机械接口的数量，简化了旋转装置结构，提高了整个旋转装置的机械刚度，降低了旋转装置的制造加工的难度和加工精度要求，极大地降低了生产成本。 

图4是多接口轴承另一种示意性实施方式的剖视结构示意图。如图所示，多接口轴承200包括一个内环210和一个外环220，它们同心设置。其中，内环210上设有均布于其上的通用安装接口212。外环220上设有均布于其上的对外安装接口222、均布于其上的动力源安装接口224、均布于其上的位置传感器接口226、和与内环的轴向端面相垂直的外环的内缘面为制动面218。其中，通用安装接口212可用于动力源、制动器以及与外部封装壳的连接固定，但也可以将动力源接口、制动器接口和外部安装接口分别设置。 

其中，对外安装接口222起到固定连接和定位作用，它包含起到连接固定作用的沉孔，以及轴承上与安装部件接触的用于定位的接触端面。虽然在图示的实施方式中，外环220设有用于连接多接口轴承外部封装壳的对外安装接口222，但也可以省略对外安装接口，使外部封装壳与多接口轴承合为一体。同时，对外安装接口、动力源安装接口、位置传感器接口的数量可以根据具体的需要增加。通用安装接口、外环对外安装接口和动力源安装接口均沿多接口轴承轴向延伸，但它们也可以是沿垂直于多接口轴承轴向的方向延伸。 

图5是使用图4所示多接口轴承的旋转装置一种示意性实施方式的剖视结构示意图。如图所示，旋转装置包括一个动力源230、一个位置传感器240、一个制动器250和一个多接口轴承200。其中，动力源230通过设置在多接口轴承200内环210上的通用安装接口212和外环220上的动力源安装接口224连接于多接口轴承200；位置传感器240包括一个信源端242和一个信号输出端244，它们整体容纳于位置传感器接口226中，且信源端242设置在外环220上，而信号输出端244设置在内环220上，但也可以调换信源端和信号输出端的在外环和内环上的位置；制动器250通过设置在多接口轴承200内环210上的通用安装接口212连接于多接口轴承200；制动器250还可与外环220上的制动面218摩擦以完成对旋转装置旋转运动的制动。 

多接口轴承的内环还可套装在旋转装置的输出轴上，且其外环可连接于封装外壳。在实际的使用中，通用安装接口、动力源安装接口、对外安装接口和制动面可以根据需要变更它们在外环和内环上的位置，并加工在多接口轴承的外环和内环上需要的端面上。在图5所示的实施方式中，动力源为一电机，该电机包括定子232和转子234，其中定子232通过通用安装接口212与内环210连接，转子234通过动力源安装接口224与外环220连接；位置传感器为内装环形分体式位置传感器，且位置传感器接口用于安装位置传感器的运动端部件；虽然在图示的实施方式中各机械接口都是通过螺栓固定的方式实现，但还可以采用其他的连接方式。 

在图2和图4所示的示意性实施方式中，多接口轴承为滚珠轴承，但还可以根据需要使用液浮轴承、气浮轴承或磁浮轴承。同时多接口轴承的外环和内环为分体结构，但它们也可以是可以相对转动的连体结构。 

在图3和图5所示的示意性实施方式中，动力源为电动机，但可以根据需要采用液压马达或气动马达。 

在图3所示的示意性实施方式中，制动器150是弹性材料与液压、气压或电磁力结合的外环抱紧制动器，该制动器沿内环110的径向，朝向制动面118运动以抱紧内环110完成制动；且在图5所示的示意性实施方式中，制动器250是弹性材料与液压、气压或电磁力结合的内环涨紧制动器，该制动器沿内环210的径向，朝向制动面218移动以涨紧外环220完成制动。但还可以根据需要采用其他形式的制动器。 

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。 

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。 

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.  多接口轴承（100），它包括：

一个外环（120），和

一个与所述外环同心设置的内环（110）；

其特征在于：

所述内环上设有均布于其上的位置传感器接口（116），

所述内环和外环中设有均布于其上的动力源安装接口（114，124），

所述外环的轴向端面上设有均布于其上的制动器接口（126），与所述外环的轴向端面相垂直的所述内环的外缘面为制动面（118）。

2.  如权利要求1所述的多接口轴承，其中所述内环和/或所述外环上设有均布于其上的对外安装接口（112，122）。

3.  多接口轴承（200），它包括：

一个外环（220），和

一个与所述外环同心设置的内环（210）；

其特征在于：

所述外环上设有均布于其上的位置传感器接口（226），

所述外环设有一个动力源安装接口（224），

所述内环的轴向端上设有均布于其上通用安装接口（212），与所述内环的轴向端面相垂直的所述外环的内缘面为制动面（218）。

4.  如权利要求3所述的多接口轴承，其中所述外环设有均布于其上的对外安装接口（222）。

5.  如权利要求1或3所述的多接口轴承，其中所述多接口轴承是滚珠轴承、液浮轴承、气浮轴承或磁浮轴承。

6.  如权利要求1或3所述的多接口轴承，其中所述外环或所述内环为分体结构。

7.  一种旋转装置，它包括一个动力源（130）、一个位置传感器（140）、一个制动器（150）和一个如权利要求1所述的多接口轴承（100），其中：

所述动力源通过所述动力源安装接口（114）连接于所述多接口轴承，

所述位置传感器通过所述传感器接口（116）连接于所述内环（110），

所述制动器通过所述制动器接口（126）连接于所述外环（120），且所述制动器可与所述制动面（118）形成摩擦制动。

8.  如权利要求7所述的旋转装置，其中：

所述制动器（150）是外环抱紧制动器，该外环抱紧制动器沿所述内环（110）的径向，朝向制动面（118）运动以抱紧所述内环（110）完成制动；且

所述动力源（130）为电动机，所述电动机包括定子（132）和转子（134），

所述定子经由所述外环上的所述动力源安装接口（124）连接至所述外环，

所述转子经由所述内环上的所述动力源安装接口（114）连接至所述内环。

9.  一种旋转装置，它包括一个动力源（230）、一个位置传感器（240）、一个制动器（250）和一个如权利要求3所述的多接口轴承（200），其中：

所述动力源通过所述动力源安装接口（224）和所述通用安装接口（212）连接于所述多接口轴承，

所述位置传感器设置在所述外环（220）和所述内环之间的容纳空间（226）中，

所述制动器通过所述通用安装接口（212）连接于所述内环（210），且所述制动器可与所述制动面（218）形成摩擦制动。

10.  如权利要求9所述的旋转装置，其中：

所述制动器（250）是内环涨紧制动器，该制动器沿所述内环（210）的径向，朝向所述制动面（218）移动以涨紧所述外环（220）完成制动；且

所述动力源（230）为电动机，所述电动机包括定子（232）和转子（234），

所述定子经由所述内环上的所述通用安装接口（212）连接至所述内环，

所述转子经由所述外环上的所述动力源安装接口（224）连接至所述内环。