CN105680621A - 中空的力矩驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种运用于转动副的动力部件，具体涉及一种具有伺服控制的力矩驱动单元，包括减速器和电机。一种中空的力矩驱动单元，其特征是，设有隔板（10）、角度传感器（14），减速器输入轴（30）为中空结构，隔板（10）穿套在减速器输入轴（30）上，隔板端部分别与电机壳体（8）与电机后盖（12）配合连接，角度传感器（14）安装在减速器输入轴(30)的台阶轴上，通过螺母（16）实现轴向固定。本发明具有伺服控制、结构紧凑、大惯量和大力矩输出、中间为中空结构以便于动力及信号线从中间通过。

Description

中空的力矩驱动单元

技术领域

本发明涉及一种运用于转动副的动力部件，具体涉及一种具有伺服控制的力矩驱动单元，结构紧凑，其中间为中空的结构，便于动力及信号线从中间通过。下面简称中空力矩单元。

背景技术

机器人的关节是否紧凑，直接影响了机器人的性能指标。目前机器人的关节大多为转动副，常用的结构为控制电机驱动减速器运动；控制电机+减速器运动的结构，存在结构尺寸偏大，零件数目偏多的不足。如果，通过设计，将减速器和电机有机融合在一起的结构，可以减少零件数目、优化其结构尺寸，对机器人的转动关节来说，是非常需要的。本发明，将电机的转子的磁钢直接粘贴在减速器的输入轴，相比与控制电机+减速器运动的结构：1）减少了电机转子两端支撑的轴承；2）减少了电机和减少器之间的连接件，如联轴器或键等零件。

现代数控机床、机器人均需要结构紧凑、伺服控制、大惯量、大力矩输出的功能部件，目前常规的做法是伺服电机驱动减速器实现这一要求的。为进一步减小结构尺寸，需要具有伺服控制、结构紧凑、大惯量和大力矩输出、中间为中空结构以便于动力及信号线从中间通过的中空力矩单元。

发明目的

本发明的目的是提供一种中空的力矩驱动单元，具有伺服控制、结构紧凑、大惯量和大力矩输出、中间为中空结构以便于动力及信号线从中间通过。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，中空的力矩驱动单元，包括减速器和电机，其特征是，设有隔板、角度传感器，减速器输入轴为中空结构，隔板穿套在减速器输入轴上，隔板端部分别与电机壳体与电机后盖配合连接，角度传感器安装在减速器输入轴的台阶轴上，通过螺母实现轴向固定。

优选的，所述隔板上有肩，隔板上的肩和电机壳体配合，通过螺栓实现两者的连接；隔板的肩和电机后盖配合，通过螺栓实现两者的连接；减速器输入轴的台阶轴上安装调整垫片,调整垫片通过螺栓和隔板连接；角度传感器的固定端通过螺栓和调整垫片连接。

优选的，所述减速器输入轴的台阶轴上安装调整垫片，调整垫片并通过螺栓固定在电机后盖上，角度传感器通过螺栓和调整垫片连接。

优选的，电机转子的安装方式为：电机转子为磁性材料，电机转子直接粘贴在减速器输入轴的台阶轴上；或者电机转子通过键和减速器输入轴实现周向固定，并通过弹簧卡或螺母实现轴向固定。

优选的，电机定子和电机壳体做成一体。

优选的，电机壳体和隔板之间有隔热材料隔开；电机法兰和减速器后法兰之间隔热材料隔开。

优选的，所述隔板还包括隔板安装孔、刹车安装面、刹车非接触面，刹车安装面位于隔板肩径向内侧，刹车安装面的宽度大于所述隔板安装孔的宽度，刹车安装面一侧的隔板中部向内凹陷形成刹车非接触面，刹车安装在隔板刹车安装面上，并通过螺栓实现两者的连接。

优选的，电机转子和电机定子之间的远离减速器输入端安装轴承，轴承用弹簧卡或螺母实现轴向固定。

优选的，运动输出法兰和减速器壳体之间安装密封圈；减速器壳体上有减速器前法兰和减速器后法兰，减速器前法兰上有减速器前法兰孔和螺栓孔，减速器后法兰上的缺口正对减速器前法兰孔；电机法兰和减速器后法兰通过止口配合，两者的缺口对缺口，螺栓孔对螺栓孔，通过螺栓连接。

优选的，减速器输入轴和电机后盖之间为间隙配合，并通过密封圈实现密封。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，将减速器的输入端进行针对性的结构设计，以便于电机转子的矽钢片直接粘贴在减速器的输入端，电机转子可以直接驱动减速器的输入端，而无需另外的连接零件实现两者的运动传递；也减少了支撑电机两端的轴承。

第二，由于本发明所采用的减速器为高精密等级，减速器零件的精度高、之间的间隙小，如受到电机发热的影响，将改变减速器零件之间合理的间隙，造成不利影响，为此，在减速器的壳体和电机转子之间、减速器后盖和电机转子之间安装隔热材料，以减小电机定子工作时产生的热量对减速器的影响。

第三，减速器壳体和电机定子之间的连接固定的结构，直接影响到连接的便捷性和中空力矩单元的径向尺寸和轴向尺寸大小。为此，在减速器壳体设计了双法兰结构，减速器壳体的前法兰上有螺纹孔和通孔，便于中空力矩单元在机架上的安装；减速器壳体的后法兰有螺纹孔，实现减速器壳体和电机定子之间的连接固定；且减速器壳体的后法兰对于减速器壳体的前法兰的通孔位置开有缺口，便于安装减速器壳体前法兰的螺丝通过，实现安装固定。

第四，在减速器的输入轴上安装编码器和刹车元件，实现精准驱动和断电时的安全保护。

附图说明

图1是本发明中空的力矩驱动单元的结构示意图；

图2是本发明中空的力矩驱动单元的隔板的结构示意图；图中：密封圈1，运动输出法兰上3，减速器壳体4，减速器前法兰孔5，缺口6，隔热材料7，电机壳体8，电机转子9，隔板10，刹车11，电机后盖12，调整垫片13，角度传感器14，密封圈15，螺母16，电机转子17，电机法兰18，减速器后法兰19，减速器前法兰20，减速器输入轴30。

隔板10上的说明序号：肩101，刹车安装面102，刹车非接触面103，隔板孔104。

具体实施方式

本发明中空的力矩驱动单元的具体结构说明。

1、电机壳体和减速器壳体的连接结构

电机壳体和减速器壳体的连接结构直接影响了两者连接的便捷性和中空的力矩驱动单元的径向尺寸，为此，特在减速器部分设计了双法兰结构；减速器前法兰用于中空的力矩驱动单元的安装；减速器后法兰用于电机壳体和减速器壳体的连接：减速器壳体4上有减速器前法兰20和减速器后法兰19，减速器前法兰20上有减速器前法兰孔5和螺栓孔，减速器后法兰19上的缺口6正对减速器前法兰孔5；电机法兰18和减速器后法兰19通过止口配合，两者的缺口对缺口，螺栓孔对螺栓孔，通过螺栓连接。

2、电机转子和减速器输入轴的连接结构

电机转子和减速器输入轴有多种连接方式：

1电机转子17的磁性材料，直接粘贴在减速器输入轴30的台阶轴上；

2电机转子17通过键和减速器输入轴30实现周向固定，并通过弹簧卡或螺母实现轴向固定。

3、隔热结构

由于本发明所采用的减速器为高精密等级，减速器零件的精度高、之间的间隙小，如受到电机发热的影响，将改变减速器零件之间合理的间隙，造成不利影响，为此，在减速器的壳体和电机转子之间、减速器后盖和电机转子之间安装隔热材料，以减小电机定子工作时产生的热量对减速器的影响：电机法兰18和减速器后法兰19之间隔热材料隔开；电机壳体8和隔板10之间有隔热材料隔开。

4、隔板的结构说明

隔板的作用：1用于固定刹车11的固定法兰，2固定角度传感器14的固定端。

隔板肩101的作用：隔板和电机壳体8、电机后盖12的定位。

隔板和电机壳体8、电机后盖12的定位不限于图中所叙述结构，即定位的止口可以有多种形式。对于隔板10的刹车安装面102用于和刹车的端面法兰连接；刹车飞接触面103低于刹车安装面102，目的是避免刹车11的活动轴套被抵住。

5、力矩驱动单元的中空结构实现说明

RV减速器、spinea减速器等，其中空输入轴型号均可以实现布线从其中间穿过。当用上述类型的减速器制造中空的力矩驱动单元，需将减速器输入轴30做成中空结构，电机转子固定在中空的减速器输入轴上，减速器输入轴30和电机后盖12之间为间隙配合，并通过密封圈15实现密封。

6、角度传感器的安装说明

（1）调整垫片13安装在减速器输入轴30的台阶轴上,并通过螺栓和隔板10连接，角度传感器14安装在减速器输入轴30的台阶轴上，通过螺母16实现轴向固定，角度传感器14的固定端通过螺栓和调整垫片13连接；

（2）角度传感器14安装在减速器输入轴30的台阶轴上，调整垫片13安装在减速器输入轴30的台阶轴上，并通过螺栓固定在电机后盖12上，角度传感器14通过螺栓和调整垫片13连接。

如图1所示，中空的力矩驱动单元，密封圈1安装在运动输出法兰3和减速器壳体4之间；减速器壳体4上有减速器前法兰20和减速器后法兰19，减速器前法兰20上有减速器前法兰孔5和螺栓孔，减速器后法兰19上的缺口6正对减速器前法兰孔5；电机法兰18和减速器后法兰19通过止口配合，两者的缺口对缺口，螺栓孔对螺栓孔，通过螺栓连接；电机转子17安装在减速器输入轴30的台阶轴上；电机定子9安装在电机壳体8的台阶孔内；隔板10上有肩101和电机壳体8配合，通过螺栓实现两者的连接；隔板10上有肩101和电机后盖12配合，通过螺栓实现两者的连接；调整垫片13安装在减速器输入轴30的台阶轴上,并通过螺栓和隔板10连接；角度传感器14安装在减速器输入轴30的台阶轴上，通过螺母16实现轴向固定，角度传感器14的固定端通过螺栓和调整垫片13连接；减速器输入轴30和电机后盖12之间为间隙配合，并通过密封圈15实现密封；减速器输入轴30为中空结构。

电机转子17的磁性材料，直接粘贴在减速器输入轴30的台阶轴上。

电机转子17通过键和减速器输入轴30实现周向固定，并通过弹簧卡或螺母实现轴向固定。

电机定子9和电机壳体8做成一体。

电机壳体8和隔板10之间、有隔热材料隔开；电机法兰18和减速器后法兰19之间隔热材料隔开。

刹车11安装在隔板10刹车安装面102上，并通过螺栓实现两者的连接。

角度传感器14安装在减速器输入轴30的台阶轴上，调整垫片13安装在减速器输入轴30的台阶轴上，并通过螺栓固定在电机后盖12上，角度传感器14通过螺栓和调整垫片13连接。

电机转子17和电机定子9之间的远离减速器输入端安装轴承，轴承用弹簧卡或螺母实现轴向固定。

Claims (10)

1.中空的力矩驱动单元，包括减速器和电机，其特征是，设有隔板（10）、角度传感器（14），减速器输入轴（30）为中空结构，隔板（10）穿套在减速器输入轴（30）上，隔板端部分别与电机壳体（8）与电机后盖（12）配合连接，角度传感器（14）安装在减速器输入轴(30)的台阶轴上，通过螺母（16）实现轴向固定。

2.根据权利要求1所述的中空的力矩驱动单元，其特征是，所述隔板（10）上有肩（101），隔板（10）上的肩（101）和电机壳体（8）配合，通过螺栓实现两者的连接；隔板（10）的肩（101）和电机后盖（12）配合，通过螺栓实现两者的连接；减速器输入轴(30)的台阶轴上安装调整垫片（13）,调整垫片（13）通过螺栓和隔板（10）连接；角度传感器（14）的固定端通过螺栓和调整垫片（13）连接。

3.根据权利要求1所述的中空的力矩驱动单元，其特征是，所述减速器输入轴(30)的台阶轴上安装调整垫片（13），调整垫片（13）并通过螺栓固定在电机后盖（12）上，角度传感器（14）通过螺栓和调整垫片（13）连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的中空的力矩驱动单元，其特征是，电机转子（17）的安装方式为：电机转子（17）为磁性材料，电机转子（17）直接粘贴在减速器输入轴(30)的台阶轴上；或者电机转子（17）通过键和减速器输入轴(30)实现周向固定，并通过弹簧卡或螺母实现轴向固定。

5.根据权利要求4所述的中空的力矩驱动单元，其特征是，电机定子（9）和电机壳体（8）做成一体。

6.根据权利要求5所述的中空的力矩驱动单元，其特征是，电机壳体（8）和隔板（10）之间有隔热材料隔开；电机法兰（18）和减速器后法兰（19）之间隔热材料隔开。

7.根据权利要求6所述的中空的力矩驱动单元，其特征是，所述隔板（10）还包括隔板安装孔（104）、刹车安装面（102）、刹车非接触面（103），刹车安装面（102）位于隔板肩（101）径向内侧，刹车安装面（102）的宽度大于所述隔板安装孔（104）的宽度，刹车安装面（102）一侧的隔板中部向内凹陷形成刹车非接触面（103），刹车（11）安装在隔板（10）刹车安装面（102）上，并通过螺栓实现两者的连接。

8.根据权利要求7所述的中空的力矩驱动单元，其特征是，电机转子（17）和电机定子（9）之间的远离减速器输入端安装轴承，轴承用弹簧卡或螺母实现轴向固定。

9.根据权利要求8所述的中空的力矩驱动单元，其特征是，运动输出法兰（3）和减速器壳体（4）之间安装密封圈（1）；减速器壳体（4）上有减速器前法兰（20）和减速器后法兰（19），减速器前法兰（20）上有减速器前法兰孔（5）和螺栓孔，减速器后法兰（19）上的缺口（6）正对减速器前法兰孔（5）；电机法兰（18）和减速器后法兰（19）通过止口配合，两者的缺口对缺口，螺栓孔对螺栓孔，通过螺栓连接。

10.根据权利要求9所述的中空的力矩驱动单元，其特征是，减速器输入轴(30)和电机后盖（12）之间为间隙配合，并通过密封圈（15）实现密封。