CN105958726B - 减速控制系统及减速机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减速控制系统及减速机，其中，减速机包括电机、减速机构及检测机构；所述电机与所述控制器电连接，且所述电机的输出轴与所述减速机构的输入端连接；所述减速机构的输出端与所述检测机构连接；所述检测机构还与所述控制器电连接；所述电机用于驱动所述减速机构运行；所述检测机构用于检测所述减速机构的输出端的转动情况，并将所述转动情况发送至所述控制器；所述控制器用于根据所述转动情况控制所述电机进行相应运行。该减速控制系统及减速机通过检测机构随时监测减速机构的输出情况，并及时反馈至控制器，从而通过控制器来精确控制电机的运行，提高了传动精度，克服了传统减速方案在精确传动场合的应用方面具有局限性的问题。

Description

减速控制系统及减速机

技术领域

本发明涉及减速机技术领域，特别是涉及一种减速控制系统及减速机。

背景技术

减速机在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩，在现代机械中应用极为广泛。

传统的减速方案通常包括分立的电机、减速机及控制器。为了实现高减速比，电机通常附带有若干级行星减速机，故整个系统结构较为复杂。同时在传动精确度要求较高的场合，对减速机的制造精度要求较高，因此基于制造工艺的局限性，使得传统减速方案在精确传动场合的应用方面具有局限性。

发明内容

基于此，有必要针对传统减速方案在精确传动场合的应用方面具有局限性的问题，提供一种减速控制系统及减速机。

一种减速控制系统，包括：控制器及减速机；所述减速机包括电机、减速机构及检测机构；所述电机与所述控制器电连接，且所述电机的输出轴与所述减速机构的输入端连接；所述减速机构的输出端与所述检测机构连接；所述检测机构还与所述控制器电连接；

所述电机用于驱动所述减速机构运行；所述检测机构用于检测所述减速机构的输出端的转动情况，并将所述转动情况发送至所述控制器；所述控制器用于根据所述转动情况控制所述电机进行相应运行。

在其中一个实施例中，所述检测机构用于检测所述减速机构的输出端的转动角度，并将所述转动角度发送至所述控制器。

在其中一个实施例中，所述检测机构包括传动组件、磁铁及霍尔传感单元；所述传动组件与所述减速机构的输出端连接、并跟随所述减速机构的输出端进行转动，同时所述磁铁设于所述传动组件上；所述霍尔传感单元位于所述磁铁上方，且所述霍尔传感单元与所述控制器电连接。

在其中一个实施例中，所述传动组件包括第一齿轮及第二齿轮；所述第一齿轮套设于所述减速机构的输出端；所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合连接，且所述第二齿轮上设有用于放置所述磁铁的槽体。

在其中一个实施例中，所述减速机构包括行星减速组件及摆线减速组件；所述行星减速组件的输入端与所述电机的输出轴连接，所述行星减速组件的输出端与所述摆线减速组件的输入端连接；所述摆线减速组件的输出端与所述检测机构连接。

在其中一个实施例中，所述行星减速组件包括太阳轮、内齿圈、行星架及若干行星齿轮，且各所述行星齿轮均与所述太阳轮、内齿圈啮合；所述太阳轮与所述电机的输出轴连接；所述行星架与所述摆线减速组件连接。

在其中一个实施例中，所述行星架包括第一行星架及第二行星架；所述太阳轮与各所述行星齿轮均位于所述第一行星架及第二行星架之间；各所述行星齿轮的中心孔分别通过针销贯穿所述第一行星架及第二行星架。

在其中一个实施例中，所述摆线减速组件包括安装有双偏心套的偏心轴、两个滚柱轴承、两个摆线轮、针齿轮及摆线输出轴；所述滚柱轴承套设于所述偏心轴上；所述两个摆线轮的中心孔为所述滚柱轴承的滚道；所述摆线轮与所述针齿轮上的针齿销啮合，且所述摆线轮通过销轴带动所述摆线输出轴转动；所述摆线输出轴与所述检测机构连接。

在其中一个实施例中，所述行星减速组件与所述摆线减速组件通过花键连接。

一种减速机，包括电机、减速机构及检测机构；所述电机与控制器电连接，且所述电机的输出轴与所述减速机构的输入端连接；所述减速机构的输出端与所述检测机构连接；所述检测机构还与所述控制器电连接；

所述电机用于驱动所述减速机构运行；所述检测机构用于检测所述减速机构的输出端的转动情况，并将所述转动情况发送至所述控制器；所述控制器用于根据所述转动情况控制所述电机运行。

上述减速控制系统及减速机具有的有益效果为：在该减速控制系统及减速机中，电机用于驱动减速机构运行。检测机构用于检测减速机构的输出轴的转动情况，并将该转动情况发送至控制器。控制器用于根据该转动情况控制电机进行相应运行。因此，该减速控制系统及减速机通过检测机构随时监测减速机构的输出情况，并及时反馈至控制器，从而通过控制器来精确控制电机的运行，提高了传动精度，克服了传统减速方案在精确传动场合的应用方面具有局限性的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为一实施例提供的减速控制系统中减速机的整体结构示意图；

图2为图1所示实施例的减速机的爆炸图；

图3为图1所示实施例的减速机中电机的爆炸图；

图4为图1所示实施例的减速机中行星减速组件的爆炸图；

图5为图1所示实施例的减速机中摆线减速组件的爆炸图；

图6为图5所示实施例的摆线减速组件内部的爆炸图；

图7为图1所示实施例的减速机中检测机构的爆炸图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施例提供了一种减速控制系统，该减速控制系统包括：控制器及减速机1000。如图1、图2所示，减速机1000包括电机1100、减速机构及检测机构1400。其中，电机1100与控制器电连接，且电机1100的输出轴与减速机构的输入端连接。减速机构的输出端与检测机构1400连接。检测机构1400还与控制器电连接。同时，电机1100、减速机构及检测机构1400同轴并相互平行。

其中，电机1100用于驱动减速机构运行。减速机构用于降低转速并增大转矩。检测机构1400用于检测减速机构的输出端的转动情况，并将该转动情况发送至控制器。具体的，检测机构1400用于检测减速机构的输出端的转动角度，并将该转动角度发送至控制器。可以理解的是，检测机构1400还可以检测减速机构的输出端的其他转动情况，例如转矩、角速度等转动情况。

控制器用于根据上述转动情况控制电机1100进行相应运行，从而实时调整电机1100的运行情况，以使减速机1000达到期望的减速比和传动精度要求。其中，控制器可以为无刷直流控制器、PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制器或其他类型控制器。

综上所述，该减速控制系统通过检测机构1400随时监测减速机构的输出情况，并及时反馈至控制器，从而通过控制器来控制电机1100的运行，使减速机1000随时保持期望的运行状态，从而提高了传动精度，克服了传统减速方案在精确传动场合的应用方面具有局限性的问题。另外，本实施例将电机1100与减速机构、检测机构1400安装为一体，且按照运行原理依次配合安装，从而减小了减速机1000的体积。

具体的，如图3所示，电机1100包括定子1110、转子1120、电机轴1130及第一壳体1140。其中，定子1110、转子1120、电机轴1130均设于第一壳体1140内，且定子1110与控制器电连接。定子1110内设有定子绕组。电机轴1130为电机1100的输出轴。

当控制器控制电机1100开始运行后，产生旋转磁场，电机1100内部通过定子绕组产生旋转磁场。在旋转磁场的作用下使得转子1120开始旋转，并带动电机轴1130旋转，进而带动减速机构运行。

可以理解的是，电机1100的结构不限于上述一种情况，只要能够驱动减速机构运行即可。

具体的，如图2所示，减速机构包括行星减速组件1200及摆线减速组件1300。行星减速组件1200的输入端与电机1100的输出轴连接，且行星减速组件1200的输出端与摆线减速组件1300的输入端连接。摆线减速组件1300的输出端与检测机构1400连接。

在电机1100的驱动下，先通过行星减速组件1200进行减速，再通过摆线减速组件1300进一步执行减速操作，从而最终输出期望达到的转速。因此，本实施例中减速机构的整体减速比等于行星减速组件1200的减速比乘以摆线减速组件1300的减速比。同时，由于摆线减速组件1300能够通过改变针齿销的数量而改变减速比，且针齿销的数量越多，摆线减速组件1300的输出转速越慢，因此本实施例无需再增加行星减速组件1200的级数，而只需通过改变摆线减速组件1300中针齿销的数量即可实现高减速比，从而便于实现减速机1000的小型化，使减速机1000能应用于对力矩和安装空间均要求较高的应用场合。

具体的，如图2、图4所示，行星减速组件1200包括太阳轮1210、内齿圈1220、行星架及若干行星齿轮1240。本实施例中，包括3个行星齿轮1240。各行星齿轮1240均与太阳轮1210、内齿圈1220啮合。太阳轮1210与电机1100的输出轴连接，即与上述电机轴1130连接。行星架与摆线减速组件1300连接。

其中，行星架包括第一行星架1231及第二行星架1232。太阳轮1210与各行星齿轮1240均位于第一行星架1231及第二行星架1232之间。第一行星架1231设于靠近电机1100的一侧，第二行星架1232设于靠近摆线减速组件1300的一侧。各行星齿轮1240的中心孔分别通过针销1250贯穿第一行星架1231及第二行星架1232。

因此，在行星减速组件1200的运行过程中，通过两个行星架即第一行星架1231、第二行星架1232来共同承受针销1250的作用力，从而能够平衡扭矩，保证行星减速组件1200的载荷实现均匀分配，有效提高了行星减速组件1200传动的均载性能。

在上述行星减速组件1200中，太阳轮1210作为输入端，即太阳轮1210在电机1100的带动下进行转动。太阳轮1210则带动行星齿轮1240转动，行星齿轮1240进而通过针销1250带动第一行星架1231和第二行星架1232转动，并最终由第二行星架1232作为输出端带动摆线减速组件1300运行。

可以理解的是，行星减速组件1200的结构不限于上述一种情况，只要能够在电机1100的带动下进行降速运行并带动摆线减速组件1300运行即可。

具体的，如图5、图6所示，摆线减速组件1300包括安装有双偏心套的偏心轴1330、两个滚柱轴承1340(图中未示出另一个滚柱轴承1340)、两个摆线轮1350、针齿轮1360及摆线输出轴1370。另外，摆线减速组件1300还包括减速箱体1310及减速盖体1320，以避免摆线减速组件1300内部的其他结构遭受外力碰撞。

其中，偏心轴1330靠近行星减速组件1200的一端与行星减速组件1200连接。本实施例中，行星减速组件1200与摆线减速组件1300通过花键连接。具体的，花键包括内花键和外花键。第二行星架1232与内花键固定连接，偏心轴1330与外花键连接，且外花键套设于内花键内部，使得第二行星架1232通过内花键带动外花键旋转，进而带动偏心轴1330发生转动。

滚柱轴承1340套设于偏心轴1330上。两个摆线轮1350的中心孔为滚柱轴承1340的滚道，即两个滚柱轴承1340分别位于两个摆线轮1350的中心孔内。摆线轮1350与针齿轮1360上的针齿销啮合，以组成齿差为一齿的内啮合减速机构。摆线轮1350通过销轴带动摆线输出轴1370转动。因此，摆线轮1350在偏心轴1330的带动下进行转动，并带动摆线输出轴1370进行相应转动。摆线输出轴1370与检测机构1400连接。

本实施例中，偏心轴1330为摆线减速组件1300的输入端。当偏心轴1330带着双偏心套转动一周时，由于摆线轮1350上齿廓曲线的特点及其受针齿轮1360上针齿销的限制之故，摆线轮1350的运动成为既有公转又有自转的平面运动。在偏心轴1330正转一周时，双偏心套亦转动一周，摆线轮1350于相反方向转过一个齿差从而得到减速，再借助输出机构，将摆线轮1350的低速自转运动通过销轴，传递给摆线输出轴1370从而获得较低的输出转速。最终，检测机构1400即能检测摆线输出轴1370的运行情况。

可以理解的是，摆线减速组件1300的结构不限于上述一种情况，只要能够在行星减速组件1200的带动下进行减速运行并能供检测机构1400检测其输出端的运行情况即可。

具体的，如图7所示，本实施例中，检测机构1400是通过检测转动角度来向控制器反馈减速机100的运行情况的。检测机构1400包括传动组件1410、磁铁1420及霍尔传感单元1430。传动组件1410与减速机构的输出端连接，即传动组件1410与摆线减速组件1300的摆线输出轴1370连接。同时，传动组件1410用于跟随减速机构的输出端进行转动。磁铁1420设于传动组件1410上，因此磁铁1420能在传动组件1410的带动下进行相应转动。可以理解的是，检测机构1400也可采取其他类型的传感器来检测减速机100的输出端的转动角度，例如采用编码器。

其中，霍尔传感单元1430利用非接触式角度传感器的原理来测量减速机构输出端的转动角度。该霍尔传感单元1430包括霍尔器件及放大电路、滤波电路等相关信号处理电路。同时，霍尔传感单元1430位于磁铁1420上方，且霍尔传感单元1430与控制器电连接。因此，当磁铁1420发生转动时，磁场发生变化，霍尔器件产生的霍尔电压即会相应发生变化，霍尔传感单元1430即能根据霍尔电压的变化来检测减速机构的输出端的转动角度，进而间接检测到电机1100的转动角度。

本实施例中，霍尔传感单元1430安装于固定架1450上，且固定架1450固定安装于减速盖体1320外侧并位于磁铁1420的上方，从而保证霍尔传感单元1430位于磁铁1420上方。同时，固定架1450上设有用于放置霍尔传感单元1430的凹槽1451，且凹槽1451内设有通孔1452，以提高霍尔传感单元1430检测磁铁1420发生变化的灵敏度。

本实施例中，传动组件1410包括第一齿轮1411及第二齿轮1412。第一齿轮1411套设于减速机构的输出端，即第一齿轮1411套设于摆线输出轴1370上，进而跟随摆线输出轴1370的转动而转动。第二齿轮1412与第一齿轮1411啮合连接，且第二齿轮1412上设有用于放置磁铁1420的槽体1440。那么，当摆线输出轴1370发生转动，则会带动第一齿轮1411转动，并通过啮合连接的关系带动第二齿轮1412转动，进而带动磁铁1420发生相应转动。

同时，第一齿轮1411的面积至少大于摆线输出轴1370的截面面积。第二齿轮1412的面积至少大于磁铁1420的面积，在上述基础上，第二齿轮1412的面积小于第一齿轮1411，从而能够进一步减小减速机1000的体积。另外，第二齿轮1412安装于底板1460上。同时，底板1460与固定架1450固定连接，从而对第二齿轮1412起到稳固作用。

可以理解的是，检测机构1400的结构不限于上述一种情况，只要能够检测减速机构的输出端的转动情况，并将转动情况发送至控制器即可。例如，检测机构1400还可以通过选择相应的器件来检测减速机构的输出端的扭矩、角速度等运行情况；另外，上述传动组件1410也可采取其他类型的机械结构来感应摆线输出轴1370的转动。

接下来以图1至图7所示实施例提供的减速控制系统为例，简要说明其运行原理：控制器控制电机1100开始运行，从而使得电机轴1130开始转动。在电机轴1130的带动下，行星减速组件1200中的太阳轮1210开始转动，太阳轮1210进而带动行星齿轮1240转动。行星齿轮1240通过针销1250带动行星架转动，并通过第二行星架1232带动摆线减速组件1300的偏心轴1330转动。偏心轴1330转动时，带动摆线轮1350转动，摆线轮1350再带动摆线输出轴1370相应转动。因此减速机构的输出端，即摆线输出轴1370，最终输出经过行星减速组件1200和摆线减速组件1300进行两级减速操作后的转速。那么，摆线输出轴1370转动一个角度，第一齿轮1411则转动一个相应的角度，与第一齿轮1411啮合的第二齿轮1412也转动一个角度。同时，磁铁1420进行相应转动，从而通过霍尔传感单元1430检测出相应的角度信号，并反馈至控制器，再由控制器对电机1100进行相应控制，从而实现对电机1100的精确控制。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种减速控制系统，其特征在于，包括：控制器及减速机；所述减速机包括电机、减速机构及检测机构；所述电机与所述控制器电连接，且所述电机的输出轴与所述减速机构的输入端连接；所述减速机构的输出端与所述检测机构连接；所述检测机构还与所述控制器电连接；

所述电机用于驱动所述减速机构运行；所述检测机构用于检测所述减速机构的输出端的转动情况，并将所述转动情况发送至所述控制器；所述控制器用于根据所述转动情况控制所述电机进行相应运行；

其中，所述检测机构包括传动组件、磁铁、霍尔传感单元及固定架；所述传动组件与所述减速机构的输出端连接、并跟随所述减速机构的输出端进行转动；所述固定架固定安装于所述减速机构的外侧，所述固定架设有用于放置所述霍尔传感单元的凹槽，且所述凹槽设有通孔，所述霍尔传感单元与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的减速控制系统，其特征在于，所述检测机构用于检测所述减速机构的输出端的转动角度，并将所述转动角度发送至所述控制器。

3.根据权利要求2所述的减速控制系统，其特征在于，所述传动组件包括第一齿轮及第二齿轮；所述第一齿轮套设于所述减速机构的输出端；所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合连接，且所述第二齿轮上设有用于放置所述磁铁的槽体。

4.根据权利要求1所述的减速控制系统，其特征在于，所述减速机构包括行星减速组件及摆线减速组件；所述行星减速组件的输入端与所述电机的输出轴连接，所述行星减速组件的输出端与所述摆线减速组件的输入端连接；所述摆线减速组件的输出端与所述检测机构连接。

5.根据权利要求4所述的减速控制系统，其特征在于，所述行星减速组件包括太阳轮、内齿圈、行星架及若干行星齿轮，且各所述行星齿轮均与所述太阳轮、内齿圈啮合；所述太阳轮与所述电机的输出轴连接；所述行星架与所述摆线减速组件连接。

6.根据权利要求5所述的减速控制系统，其特征在于，所述行星架包括第一行星架及第二行星架；所述太阳轮与各所述行星齿轮均位于所述第一行星架及第二行星架之间；各所述行星齿轮的中心孔分别通过针销贯穿所述第一行星架及第二行星架。

7.根据权利要求4所述的减速控制系统，其特征在于，所述摆线减速组件包括安装有双偏心套的偏心轴、两个滚柱轴承、两个摆线轮、针齿轮及摆线输出轴；所述滚柱轴承套设于所述偏心轴上；所述两个摆线轮的中心孔为所述滚柱轴承的滚道；所述摆线轮与所述针齿轮上的针齿销啮合，且所述摆线轮通过销轴带动所述摆线输出轴转动；所述摆线输出轴与所述检测机构连接。

8.根据权利要求4至7中任一权利要求所述的减速控制系统，其特征在于，所述行星减速组件与所述摆线减速组件通过花键连接。

9.一种减速机，其特征在于，包括电机、减速机构及检测机构；所述电机与控制器电连接，且所述电机的输出轴与所述减速机构的输入端连接；所述减速机构的输出端与所述检测机构连接；所述检测机构还与所述控制器电连接；

所述电机用于驱动所述减速机构运行；所述检测机构用于检测所述减速机构的输出端的转动情况，并将所述转动情况发送至所述控制器；所述控制器用于根据所述转动情况控制所述电机运行；

其中，所述检测机构包括传动组件、磁铁、霍尔传感单元及固定架；所述传动组件与所述减速机构的输出端连接、并跟随所述减速机构的输出端进行转动；所述固定架固定安装于所述减速机构的外侧，所述固定架设有用于放置所述霍尔传感单元的凹槽，且所述凹槽设有通孔，所述霍尔传感单元与所述控制器电连接。