CN103899720A - 用于精密动力传递系统的可逆向驱动减速机构 - Google Patents

用于精密动力传递系统的可逆向驱动减速机构 Download PDF

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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H7/00Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/04Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members with ropes

Abstract

本发明涉及一种用于精密动力传递系统的可逆向驱动减速机构,包括第一驱动轮毂(2a)、第二驱动轮毂(2b)、第一驱动轮(5)、第二驱动轮(12)和末端执行器关节(8),所述的第一驱动轮毂(2a)通过第一驱动轮(5)与第二驱动轮毂(2b),所述的第二驱动轮毂(2b)通过第二驱动轮(12)与第一驱动轮毂(2a)连接,所述的第一驱动轮(5)的中心轴、末端执行器关节(8)和第二驱动轮(12)的中心轴依次连接。与现有技术相比,本发明具有无背隙、无转矩波动、可逆向驱动等优点。

Description

用于精密动力传递系统的可逆向驱动减速机构
技术领域
[0001] 本发明涉及一种调速机构,尤其是涉及一种用于精密动力传递系统的可逆向驱动减速机构。
背景技术
[0002] 调速机构在机械动力传递系统中应用非常普遍。常见的动力传递系统主要有:齿轮传动、腱传动、链传动、带传动以及连杆传动。为了实现速度调节、增大驱动力等功能,齿轮传动在所有上述动力传递系统中,代表了一种最为精巧的减速方式。在齿轮传动中,有两种最经典的减速方式,分别是行星轮减速器和谐波减速器。标准的行星减速器具有背隙的缺点。虽然这个缺点可以通过施加预紧力来解决,但预紧力的存在同时会带来传递系统的摩擦力的增加。另一种减速方式为谐波减速器,这种方式通常都有预紧力,因此可以提供零背隙传动。但是相对于行星轮减速方式,谐波减速器具有效率低、惯量大的缺点。使用齿轮链的齿轮减速机构的主要缺点是轮齿啮合而带来的转矩波动以及高摩擦力带来的难于逆向驱动。尤其在驱动轴高速旋转时,转矩波动的频率较高,其影响难以通过力反馈控制方法来消除。因而,齿轮减速方式本质上具有背隙、大惯量以及难于逆向驱动等缺点,使得该方式一般用于精确的运动传递系统中,而在精密的力传递系统中较少使用。
发明内容
[0003] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无背隙、无转矩波动的用于精密动力传递系统的可逆向驱动减速机构。
[0004] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0005] 一种用于精密动力传递系统的可逆向驱动减速机构,其特征在于,包括第一驱动轮毂(2a)、第二驱动轮毂(2b)、第一驱动轮(5)、第二驱动轮(12)和末端执行器关节(8),所述的第一驱动轮毂(2a)通过第一驱动轮(5)与第二驱动轮毂(2b),所述的第二驱动轮毂(2b)通过第二驱动轮(12)与第一驱动轮毂(2a)连接,所述的第一驱动轮(5)的中心轴、末端执行器关节(8)和第二驱动轮(12)的中心轴依次连接。
[0006] 所述的第一驱动轮毂(2a)和第二驱动轮毂(2b)的直径不同。
[0007] 所述的第一驱动轮(5)和第二驱动轮(12)浮动设置,其余部件均为固定设置。
[0008] 所述的第一驱动轮毂(2a)与第一驱动轮(5)之间、第一驱动轮(5)与第二驱动轮毂(2b)之间、第二驱动轮毂(2b)与第二驱动轮(12)之间、第二驱动轮(12)与第一驱动轮毂(2a)之间、第一驱动轮(5)的中心轴与末端执行器关节(8)之间、以及末端执行器关节
[8]和第二驱动轮(12)的中心轴之间均设有换向轮。
[0009] 所述的第一驱动轮(5)的中心轴与末端执行器关节(8)之间的换向轮、以及末端执行器关节(8)和第二驱动轮(12)的中心轴之间的换向轮均为两个。
[0010] 该减速机构与驱动电机进行分离式安装。
[0011] 所述的末端执行器关节(8)通过分离式安装方式分布与第一驱动轮(5)和第二驱动轮(12)连接。
[0012] 与现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0013] 1、低摩擦、小惯量、可逆向驱动;
[0014] 2、本发明的驱动电机和末端执行关节可以进行分离式安装,可实现将较为笨重的驱动电机安装在设备的基座单元,从而减低机构重量,并使设备驱动关节更加紧凑,达到人机工程学的设计要求。
[0015] 3、本发明采用具有大减速比的线轮减速机构,免去使用笨重的齿轮减速器,使得对设备末端关节的驱动可采用大功率电机实现高扭矩动力传递。
[0016] 4、本发明具有工作空间大、灵活度高、操作容易等优点,因此本发明安装在机械臂上应用于精密动力传递,可有效提闻力传递质量和效率。
附图说明
[0017] 图1为本发明精密力传递减速机构的驱动系统示意图;
[0018] 图2为驱动轮毂与驱动轮通过驱动线连接示意图。
[0019] 其中I为直流伺服电机,2a为第一驱动轮毂,2b为第二驱动轮毂,3、4、6、7、9、10、13、15均为换向轮,5为第一驱动轮,12为第二驱动轮,I la、I lb、14a、14b均为驱动线。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0021] 实施例
[0022] 如图1所示,一种用于精密动力传递系统的可逆向驱动减速机构,其特征在于,包括第一驱动轮毂2a、第二驱动轮毂2b、第一驱动轮5、第二驱动轮12和末端执行器关节8,所述的第一驱动轮毂2a通过第一驱动轮5与第二驱动轮毂2b,所述的第二驱动轮毂2b通过第二驱动轮12与第一驱动轮毂2a连接,所述的第一驱动轮5的中心轴、末端执行器关节8和第二驱动轮12的中心轴依次连接。
[0023] 所述的第一驱动轮毂2a与第一驱动轮5之间、第一驱动轮5与第二驱动轮毂2b之间、第二驱动轮毂2b与第二驱动轮12之间、第二驱动轮12与第一驱动轮毂2a之间、第一驱动轮5的中心轴与末端执行器关节8之间、以及末端执行器关节8和第二驱动轮12的中心轴之间均设有换向轮。
[0024] 所述的第一驱动轮5的中心轴与末端执行器关节8之间的换向轮、以及末端执行器关节8和第二驱动轮12的中心轴之间的换向轮均为两个。该减速机构与驱动电机进行分离式安装。所述的末端执行器关节8通过分离式安装方式分布与第一驱动轮5和第二驱动轮12连接。
[0025] 本实施例在直流伺服电机I的电机轴上安装有两个不同直径的第一驱动轮毂2a和第二驱动轮毂2b。一端固定于第二驱动轮毂2b上的钢丝绳驱动线14a通过换向轮13绕过第二驱动轮12的轮槽,最终驱动线14a通过换向轮15与电机轴上的另一小直径的第一驱动轮毂2a相连。该驱动线在第一驱动轮毂2a上缠绕数圈后拉出驱动线14b,驱动线14b绕过换向轮3,并通过第一驱动轮5的轮槽与换向轮4相连,最终驱动线14b的末端固定于第二驱动轮毂2b,形成一个完整的动力驱动回路。[0026] 驱动线Ila的一端固定于第二驱动轮12的旋转轴中心,分别绕过换向轮10和9,与末端驱动关节8旋转轮相连,随后驱动线Ilb通过换向轮7和6与第一驱动轮5的中心轴相固结。由此形成一个完整的末端关节驱动回路。图2为本发明去除换向轮和末端驱动关节旋转轮后的减速机构简化图。
[0027] 在此动力传递回路中,除了第一驱动轮5和第二驱动轮12外,其他所有换向轮和末端驱动关节旋转轮的轴都是固定在基座上,除了绕自身旋转轴旋转外,不能做其他运动;而第一驱动轮5和第二驱动轮12的旋转轴是浮动的,可以实现自由运动。当伺服直流电机轴旋转时,受驱动线14a和14b的运动长度差的作用,第一驱动轮5和第二驱动轮12将做水平方向运动。第一驱动轮5和第二驱动轮12的水平运动将带动驱动线IlaUlb做水平方向运动,最终使得末端驱动关节8旋转轮随之发生旋转运动。

Claims (7)

1.一种用于精密动力传递系统的可逆向驱动减速机构,其特征在于,包括第一驱动轮毂(2a)、第二驱动轮毂(2b)、第一驱动轮(5)、第二驱动轮(12)和末端执行器关节(8),所述的第一驱动轮毂(2a)通过第一驱动轮(5)与第二驱动轮毂(2b), 所述的第二驱动轮毂(2b)通过第二驱动轮(12)与第一驱动轮毂(2a)连接,所述的第一驱动轮(5)的中心轴、末端执行器关节(8)和第二驱动轮(12)的中心轴依次连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于精密动力传递系统的可逆向驱动减速机构,其特征在于,所述的第一驱动轮毂(2a)和第二驱动轮毂(2b)的直径不同。
3.根据权利要求1所述的一种用于精密动力传递系统的可逆向驱动减速机构,其特征在于,所述的第一驱动轮(5)和第二驱动轮(12)浮动设置,其余部件均为固定设置。
4.根据权利要求1所述的一种用于精密动力传递系统的可逆向驱动减速机构,其特征在于,所述的第一驱动轮毂(2a)与第一驱动轮(5)之间、第一驱动轮(5)与第二驱动轮毂(2b)之间、第二驱动轮毂(2b)与第二驱动轮(12)之间、第二驱动轮(12)与第一驱动轮毂(2a)之间、第一驱动轮(5)的中心轴与末端执行器关节(8)之间、以及末端执行器关节(8)和第二驱动轮(12)的中心轴之间均设有换向轮。
5.根据权利要求4所述的一种用于精密动力传递系统的可逆向驱动减速机构,其特征在于,所述的第一驱动轮(5)的中心轴与末端执行器关节(8)之间的换向轮、以及末端执行器关节(8)和第二驱动轮(12)的中心轴之间的换向轮均为两个。
6.根据权利要求1所述的一种用于精密动力传递系统的可逆向驱动减速机构,其特征在于,该减速机构与驱动电机进行分离式安装。
7.根据权利要求1所述的一种用于精密动力传递系统的可逆向驱动减速机构,其特征在于,所述的末端执行器关节(8)通过分离式安装方式分布与第一驱动轮(5)和第二驱动轮(12)连接。
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