CN110549362A - 一种基于带传动的可连续旋转平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于带传动的可连续旋转平台，包括：固定支架；伺服电机，固定在固定支架上且输出轴延伸至固定支架底部；主动同步轮，位于固定支架底部且与伺服电机的输出轴固定连接；交叉滚子轴承，外圈固定在所述固定支架底部且旋转轴线与伺服电机的输出轴相平行；从动同步轮，设置有中心孔，通过螺栓固定在所述交叉滚子轴承内圈的底部且与所述主动同步轮之间通过同步带驱动连接；旋转平台，与所述从动同步轮固定连接且设置有与所述从动同步轮的中心孔同轴的穿孔；帽型导电滑环，转子端向下地固定在所述固定支架上。本发明体积小、电机安装位置灵活、便于装配，在电机转速较低的情况下，适用于不便使用空心轴电机的机器人关节处。

Description

一种基于带传动的可连续旋转平台

技术领域

本发明涉及一种电动的可连续旋转平台，尤其涉及一种用平行轴传动制造空心转轴的连续转动平台，适用于机器人关节处以及有连续旋转要求的水平转动部位。

背景技术

目前在工业领域以及机器人领域，越来越多的电动系统需要用到可连续旋转的旋转运动机构。具有空心轴设计的伺服电机，价格相对更加昂贵；且由于空心轴伺服电机的种类相对较少，在电机内部轴承载荷承受能力不符合要求时，可能会出现部分场合下的选型困难。中空旋转平台，是旋转运动机构中革命性的产品。其转盘为中空结构，伺服电机连接在侧边，方便整个系统中的气管、电线安装。常见的中空旋转平台一般为伺服电机与从动轴以齿轮传动，对伺服电机的安装位置限制较大，不便于设计上的轻量化与调整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用帽型导电滑环、避免两端电动系统间电线在旋转过程中缠结的旋转运动机构。所述方法利用带传动制造出旋转轴线处的空心轴，从而利用导电滑环实现电动系统两端的连续相对旋转。有效解决了选用空心轴电机价格昂贵，以及选用常见中空旋转平台设计不灵活的问题，具有现实意义。

本发明的目的能够通过以下技术方案实现：

一种基于带传动的可连续旋转平台，包括：

固定支架；

伺服电机，固定在所述固定支架上且输出轴延伸至所述固定支架底部；

主动同步轮，位于所述固定支架底部且与所述伺服电机的输出轴固定连接；

交叉滚子轴承，外圈固定在所述固定支架底部且旋转轴线与所述伺服电机的输出轴相平行；

从动同步轮，设置有中心孔，通过螺栓固定在所述交叉滚子轴承内圈的底部且与所述主动同步轮之间通过同步带驱动连接；

旋转平台，与所述从动同步轮固定连接且设置有与所述从动同步轮的中心孔同轴的穿孔；

帽型导电滑环，转子端向下地固定在所述固定支架上，所述帽型导电滑环的转子端电线向下依次穿过固定支架、交叉滚子轴承、从动同步轮的中心通孔与旋转平台上的电路相连；所述帽型导电滑环的的定子端电线与所述固定支架上的电路相连。

进一步地，所述的固定支架包括：

上面板，设置有与所述帽型导电滑环的定子端同轴的通孔；

下面板，位于所述上面板下方，所述下面板上间隔地贯穿设置有与所述交叉滚子轴承同心的过线孔、用于安装伺服电机的电机安装孔；

若干连接柱，通过螺纹均匀支撑连接在所述上面板和下面板之间。

进一步地，所述的下面板底部通过螺钉固定设置有与所述电机安装孔同心的电机安装件，所述电机安装件的中心设置有电机输出轴通孔。

进一步地，所述电机输出轴通孔内设置有滚动轴承，所述滚动轴承的外圈与所述电机输出轴通孔过盈配合，内圈与所述伺服电机的输出轴过盈配合。滚动轴承为电机输出轴提供额外轴约束，防止摆动，提高稳定性。

进一步地，所述滚动轴承为法兰轴承且大端朝向所述主动同步轮。

进一步地，所述电机安装件与下面板之间还设置有第一垫高件。用于调节主动同步轮上下位置，所述第一垫高件的厚度由电机输出轴长度以及主动同步轮与电机的位置关系决定。

进一步地，所述从动同步轮和旋转平台之间设置有带中心孔的第二垫高件。

进一步地，所述交叉滚子轴承的内孔、从动同步轮、第二垫高件及下面板的过线孔的直径相一致，防止磨损电路。

进一步地，还包括帽型导电滑环固定组件，所述帽型导电滑环固定组件包括：

帽型导电滑环安装板，所述帽型导电滑环安装板的中心设置有与所述帽型导电滑环的法兰部通过螺栓固定连接的通孔；

若干连接柱，通过螺纹连接设置在所述帽型导电滑环安装板和上面板之间。

进一步地，所述主动同步轮 的中心孔为与伺服电机的输出轴过盈配合的D型孔，所述主动同步轮沿径向均匀设置有若干内设紧定螺钉的螺纹孔，所述螺纹孔的中心线位于垂直同步轮轴线的同一平面上。紧定螺钉与螺纹孔配合，对电机输出轴与同步轮的连接起紧定作用。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和技术效果：

（1） 可以用非空心轴电机实现电动系统两端连续相对旋转的效果，在有连续旋转要求的电动系统关节处，电机可选型范围变广，可使相关设计更加灵活；

（2） 通过更改两旋转轴线间的距离，对同步带选型可使电机的位置在较大的范围内调节，便于对局部关节处的轻化设计；

（3） 传动精度高，运行稳定、噪声小，转轴处结构紧凑、且利用交叉滚子轴承内部滚子相互垂直排列的结构，使得转轴可以承受较大的轴向和径向载荷，同时大大减小了对电机输出轴向载荷承受能力的要求；

（4） 本发明零件数量少，且十分常见，易于购买和装配。

附图说明

图1为本发明实施例的装配示意图。

图2为本发明实施例的局部爆炸视图。

图3为本发明实施例的对称面上的局部剖视图。

图4为本发明实施例的下面板俯视图。

图5为本发明实施例的交叉滚子轴承的轴测图。

图6为本发明实施例的从动同步轮轴测图。

图中：1-固定支架；2-旋转平台；3-伺服电机；4-主动同步轮；5-从动同步轮；6-帽型导电滑环；7-帽型导电滑环固定组件；8-交叉滚子轴承；9-第一垫高件；10-电机安装板件；11-滚动轴承；12-第二垫高件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1至图2所示，一种基于带传动的可连续旋转平台，包括固定支架1、伺服电机3、主动同步轮4、交叉滚子轴承8、从动同步轮5、旋转平台2、帽型导电滑环6。

所述的固定支架1包括上面板、下面板、若干连接柱，所述上面板设置有与所述帽型导电滑环6的定子端同轴的通孔；如图4所示，所述下面板位于所述上面板下方，所述下面板上间隔地贯穿设置有与所述交叉滚子轴承8同心的过线孔、用于安装伺服电机3的电机安装孔；所述若干连接柱通过螺纹均匀支撑连接在所述上面板和下面板之间；

所述伺服电机3固定在所述固定支架1上且输出轴延伸至所述固定支架1底部；

所述主动同步轮4位于所述固定支架1底部且与所述伺服电机3的输出轴固定连接，其中，所述主动同步轮4 的中心孔为与伺服电机3的输出轴过盈配合的D型孔，所述主动同步轮4沿径向均匀设置有四个内设紧定螺钉的螺纹孔，所述螺纹孔的中心线位于垂直同步轮轴线的同一平面上。其中两个螺纹孔与电机输出轴上螺纹孔相对，可拧入螺柱锁定电机输出轴与同步轮的连接；另外两个螺纹孔用来旋入紧定螺钉，对电机输出轴与主动同步轮4的连接起紧定作用。

如图5所示，所述交叉滚子轴承8的外圈固定在所述固定支架1底部且旋转轴线与所述伺服电机3的输出轴相平行。

如图6所示，所述从动同步轮5设置有中心孔，通过螺栓固定在所述交叉滚子轴承8内圈的底部且与所述主动同步轮4之间通过同步带驱动连接；

所述旋转平台2与所述从动同步轮5固定连接且设置有与所述从动同步轮5的中心孔同轴的穿孔；

所述帽型导电滑环6的转子端向下地固定在所述固定支架1上，所述帽型导电滑环6的转子端电线向下依次穿过固定支架1、交叉滚子轴承8、从动同步轮5的中心通孔与旋转平台2上的电路相连；所述帽型导电滑环6的的定子端电线与所述固定支架上的电路相连。

另外，所述的下面板底部通过螺钉固定设置有与所述电机安装孔同心的电机安装件10，所述电机安装件10的中心设置有电机输出轴通孔。所述电机输出轴通孔内设置有滚动轴承11，所述滚动轴承11的外圈与所述电机输出轴通孔过盈配合，内圈与所述伺服电机3的输出轴过盈配合。所述滚动轴承11为法兰轴承且大端朝向所述主动同步轮4。所述滚动轴承11为电机输出轴提供额外轴约束，并保证了所述主动同步轮4与电机输出轴的紧固连接，可有效解决运行过程中的晃动虚位和部分高频抖动，提高稳定性。

另外，所述电机安装件10与下面板之间还设置有第一垫高件9，所述伺服电机3依次穿过下面板和和第一垫高件9的中心孔固定在所述电机安装件10上，所述第一垫高件9可调节主动同步轮4上下位置，所述第一垫高件9的厚度由电机输出轴长度以及主动同步轮4与电机的位置关系决定。所述从动同步轮5和旋转平台2之间设置有带中心孔的第二垫高件12，用于调节所述从动同步轮5的上下位置。所述从动同步轮5和旋转平台2、第二垫高件12沿同心圆方向均匀设置有六个连接孔，由六根螺栓依次穿过旋转平台2、第二垫高件12和从动同步轮5的连接孔将各组件固定至交叉滚子轴承8的内圈上。在选用不同类型的电机、交叉滚子轴承8以及同步轮时，可以通过调整垫高板件尺寸确保从动同步轮5和主动同步轮4位于同一水平高度，防止安装误差使同步带斜向受力增大磨损。

具体而言，所述交叉滚子轴承8的内孔、从动同步轮5中心孔、第二垫高件12中心孔及下面板的过线孔的直径相一致，防止磨损，通过选择不同型号的交叉滚子轴承8，各孔直径可根据选择调整，方便上下连通的电线、气管等的布置，也可用于特殊送料机构的旋转关节处。

具体而言，上述实施例的可连续旋转平台还包括帽型导电滑环固定组件7，所述帽型导电滑环固定组件7包括：

帽型导电滑环安装板，所述帽型导电滑环安装板的中心设置有与所述帽型导电滑环的法兰部通过螺栓固定连接的通孔；

若干连接柱，通过螺纹连接设置在所述帽型导电滑环安装板和上面板之间。

如图3所示，从动同步轮5与旋转平台2固定连接在交叉滚子轴承8的内圈上，由所述主动同步轮4经同步带传动，与旋转平台2一起相对固定支架1旋转。旋转平台2上附加机构的重力主要作为交叉滚子轴承8承受的轴向荷载，对所述伺服电机3的影响大大减小；由于交叉滚子轴承8内部滚子在呈90°的V型沟槽滚动面上通过间隔保持器被相互垂直排列，可以承受较大的轴向和径向负荷，因此大大拓宽了上述实施例中旋转机构的适用场景。

上述实施例通过带传动为旋转平台制造出旋转轴线处的空心轴，可用于上下平台间电线的连接；借由帽型导电滑环6可实现同一电动系统不同模块间的连续旋转；通过使用交叉滚子轴承8连接发生相对转动的部分，避免了电机直接承受轴向荷载，大大增加了电动的连续旋转机构可承受的轴向、径向荷载范围。本发明适用于机器人关节处以及有连续旋转要求的水平转动部位。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于带传动的可连续旋转平台，其特征在于，包括：

固定支架(1)；

伺服电机(3)，固定在所述固定支架(1)上且输出轴延伸至所述固定支架(1)底部；

主动同步轮(4)，位于所述固定支架(1)底部且与所述伺服电机(3)的输出轴固定连接；

交叉滚子轴承(8)，外圈固定在所述固定支架(1)底部且旋转轴线与所述伺服电机(3)的输出轴相平行；

从动同步轮(5)，设置有中心孔，通过螺栓固定在所述交叉滚子轴承(8)内圈的底部且与所述主动同步轮(4)之间通过同步带驱动连接；

旋转平台(2)，与所述从动同步轮(5)固定连接且设置有与所述从动同步轮(5)的中心孔同轴的穿孔；

帽型导电滑环(6)，转子端向下地固定在所述固定支架(1)上，所述帽型导电滑环(6)的转子端电线向下依次穿过固定支架(1)、交叉滚子轴承(8)、从动同步轮(5)的中心通孔与旋转平台(2)上的电路相连；所述帽型导电滑环(6)的的定子端电线与所述固定支架上的电路相连。

2.根据权利要求1所述的基于带传动的可连续旋转平台，其特征在于，所述的固定支架(1)包括：

上面板，设置有与所述帽型导电滑环(6)的定子端同轴的通孔；

下面板，位于所述上面板下方，所述下面板间隔地贯穿设置有与所述交叉滚子轴承(8)同心的过线孔、用于安装伺服电机(3)的电机安装孔；

若干连接柱，通过螺纹均匀支撑连接在所述上面板和下面板之间。

3.根据权利要2所述的基于带传动的可连续旋转平台，其特征在于，

所述的下面板底部通过螺钉固定设置有与所述电机安装孔同心的电机安装件(10)，所述电机安装件(10)的中心设置有电机输出轴通孔。

4.根据权利要3所述的基于带传动的可连续旋转平台，其特征在于，所述电机输出轴通孔内设置有滚动轴承(11)，所述滚动轴承(11)的外圈与所述电机输出轴通孔过盈配合，内圈与所述伺服电机(3)的输出轴过盈配合。

5.根据权利要4所述的基于带传动的可连续旋转平台，其特征在于，所述滚动轴承(11)为法兰轴承且大端朝向所述主动同步轮(4)。

6.根据权利要3所述的基于带传动的可连续旋转平台，其特征在于，所述电机安装件(10)与下面板之间还设置有第一垫高件(9)。

7.根据权利要1所述的基于带传动的可连续旋转平台，其特征在于，所述从动同步轮(5)和旋转平台(2)之间设置有带中心孔的第二垫高件(12)。

8.根据权利要7所述的基于带传动的可连续旋转平台，其特征在于，所述交叉滚子轴承(8)的内孔、从动同步轮(5)、第二垫高件(12)及下面板的过线孔的直径相一致。

9.根据权利要2所述的基于带传动的可连续旋转平台，其特征在于，还包括帽型导电滑环固定组件(7)，所述帽型导电滑环固定组件(7)包括：

帽型导电滑环安装板，所述帽型导电滑环安装板的中心设置有与所述帽型导电滑环的法兰部通过螺栓固定连接的通孔。

若干连接柱，通过螺纹连接设置在所述帽型导电滑环安装板和上面板之间。

10.根据权利要1所述的基于带传动的可连续旋转平台，其特征在于，所述主动同步轮(4) 的中心孔为与伺服电机(3)的输出轴过盈配合的D型孔，所述主动同步轮(4)沿径向均匀设置有若干内设紧定螺钉的螺纹孔，所述螺纹孔的中心线位于垂直同步轮轴线的同一平面上。