CN111092517A - 一种驱动装置和机械电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种驱动装置和机械电子设备，该驱动装置包括：驱动电机；传动轴，与驱动电机连接，传动轴的一端设置有第一卡接部；第一传动件，第一传动件呈环形结构设置，第一卡接部凸出设置于第一传动件的环形结构内部，第一传动件包括有向其内部延伸的第二卡接部，其中，第一卡接部能够与第二卡接部相互啮合或构成一相对偏差角；第二传动件，套设于第一传动件上，用于外接机械机构；其中，驱动电机用于驱动传动轴转动，以调节第一卡接部与第二卡接部的相对偏差角度，从而对第二传动件以及机械机构的工作状态进行调节。本申请提供的驱动装置能够有效地实现对其输出的机械机构的工作状态，在主动可控和被动无阻碍状态之间进行灵活切换。

Description

一种驱动装置和机械电子设备

技术领域

本申请涉及机械驱动技术领域，具体是涉及一种驱动装置和机械电子设备。

背景技术

目前，在自动化和机器人领域，经常存在需要能够实现间歇传动控制的场景。其中，凸轮式间歇运动机构和槽轮间歇旋转机构是较为常见的间歇旋转机构，其主要的功能便是能够将连续旋转运动转换为间歇旋转运动。

而在现行的技术方案中，虽然都是应用齿轮或者凸轮机构将电机的连续输出转矩转变为可间断的转矩，但却都存在有一个弊端，这些间歇旋转机构以及上述的凸轮式间歇运动机构和槽轮间歇旋转机构均不能灵活地随时对其工作状态进行切换，从而导致其适用的场景受限。

发明内容

本申请提供了一种驱动装置，以解决现有的机械装置的输出轴不能灵活地随时对其工作状态进行切换的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种驱动装置，其中，该驱动装置包括：驱动电机；传动轴，与驱动电机连接，传动轴的一端设置有第一卡接部；第一传动件，第一传动件呈环形结构设置，第一卡接部凸出设置于第一传动件的环形结构内部，第一传动件包括有向其内部延伸的第二卡接部，其中，第一卡接部能够与第二卡接部相互啮合或构成一相对偏差角；第二传动件，套设于第一传动件上，用于外接机械机构；其中，驱动电机用于驱动传动轴转动，以调节第一卡接部与第二卡接部的相对偏差角度，从而对第二传动件以及机械机构的工作状态进行调节。

其中，第二传动件的工作状态包括主动可控状态和被动无阻碍状态；其中，第一卡接部与第二卡接部的相对偏差角为零而相互啮合时，第二传动件为主动可控状态，第一卡接部与第二卡接部的相对偏差角不为零时，第二卡接部为被动无阻碍状态。

其中，驱动装置还包括动力输出轴，动力输出轴与驱动电机连接，并进一步连接于传动轴，驱动电机带动动力输出轴转动，动力输出轴带动传动轴转动。

其中，驱动装置还包括减速器，减速器与动力输出轴连接，并进一步连接于传动轴，驱动电机能够通过动力输出轴将动力传递减速器的输入端，并由减速器进行变速后，由减速器的输出端带动传动轴转动。

其中，驱动装置还包括电机固定架和底部支架，电机固定架固定连接于减速器上，减速器进一步固定于底部支架上，其中，电机固定架用于固定驱动电机。

其中，驱动装置还包括轴承，轴承套设于第二传动件上，驱动电机在驱动传动轴转动，以使第一卡接部与第二卡接部相互啮合时，驱动电机带动第一传动件转动，第一传动件带动轴承转动，轴承带动第二传动件转动。

其中，驱动装置还包括传动机构固定架，第一传动件、第二传动件以及轴承均固定连接于传动机构固定架上。

其中，驱动装置还包括轴承盖，轴承盖固定连接于传动机构固定架上，并贴近轴承，以限制轴承沿轴承的延伸方向运动。

其中，驱动装置还包括磁铁、磁感应绝对位置编码器以及编码器固定架，传动轴的一端还设置有凹槽；磁感应绝对位置编码器固定连接于编码器固定架，磁铁镶嵌于传动轴一端的凹槽中，以与传动轴同步转动；磁感应绝对位置编码器用于感应磁铁和传动轴的转动角度，并将转动角度转化为相应的电信号，以将电信号传输给与磁感应绝对位置编码器电连接的处理器，其中，处理器与驱动电机电连接，以用于对驱动电机进行控制。

为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种机械电子设备，其中，该机械电子设备包括有如上任一项所述的驱动装置。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请提供的驱动装置能够通过其驱动电机驱动相应的传动轴转动，以调节其第一卡接部与第二卡接部的相对偏差角度，从而对第二传动件以及外接于第二传动件的机械机构的工作状态进行调节，以能够有效地实现对其输出的机械机构的工作状态，在主动可控和被动无阻碍状态之间进行灵活切换。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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的附图。

图1是本申请驱动装置的装配结构示意图；

图2是图1的驱动装置中的传动轴和第一传动件的详细结构示意图；

图3是图2的传动轴和第一传动件的装配结构示意图；

图4是图1中驱动装置的局部结构示意图；

图5是图1中驱动装置的又一局部结构示意图；

图6是图1中驱动装置的第一视角结构示意图；

图7是图1中驱动装置的第二视角结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1-图3，其中，图1是本申请驱动装置的装配结构示意图，图2是图1的驱动装置中的传动轴和第一传动件的详细结构示意图，图3是图2的传动轴和第一传动件的装配结构示意图。在本实施方式中，驱动装置包括驱动电机13、传动轴5、第一传动件7以及第二传动件8。

其中，传动轴5连接于驱动电机13上，以能够对驱动电机13输出的动力进行传动。

可选地，如图2所示，传动轴5由多段外径不同的圆柱体结构一体构成，且传动轴5的一端还进一步设置有第一卡接部51，而该第一卡接部51由内径小于传动轴5一端最外层的一段圆柱体内径的圆柱体结构与一呈局部圆弧状的结构一体构成，且该呈局部圆弧状的结构外沿的圆弧部分与传动轴5一端最外层的一段圆柱体在传动轴5的延伸方向平齐。

其中，第一传动件7呈环形结构设置，且传动轴5的第一卡接部51凸出设置于第一传动件7的环形结构内部。而第一传动件7还包括有向其内部延伸的第二卡接部71。

可选地，第一传动件7的第二卡接部71呈局部圆弧状结构设置，且该第二卡接部71能够与传动轴5的第一卡接部51相互配合，以啮合或构成一相对偏差角。

其中，第二传动件8进一步套设于第一传动件7上，以用于外接机械机构，如机器人的关节抽或机械传动轴等，从而使驱动电机13能够通过第二传动件8对外接的机械机构输出动力，并对其工作状态进行调节。

其中，驱动电机13可用于驱动传动轴5转动，以使传动轴5的第一卡接部51抵接或远离第一传动件7的第二卡接部71，并对第一卡接部51与第二卡接部71的相对偏差角度进行调节，从而对第二传动件8以及连接于第二传动件8上的机械机构的工作状态进行调节。

可选地，传动轴5上还开设有一凹槽，且该凹槽可镶嵌第一A型平键6，以使驱动电机13在驱动传动轴5转动时，使传动轴5能够适应高速或承受冲击、变载荷的应用场景。

其中，当传动轴5的第一卡接部51与第一传动件7的第二卡接部71的相对偏差角为零而相互啮合时，可确定第二传动件8当前的工作状态为主动可控状态，此时，传动轴5以及第一传动件7与驱动电机13同步转动，从而使第二传动件8以及相应的机械机构可以由驱动电机13驱动，以实现按需求角度的精准转动；而当第一卡接部51与第二卡接部71的相对偏差角不为零时，也即第一卡接部51远离第二卡接部71而不与之接触时，则可确定第二传动件8当前的工作状态为被动无阻碍状态，此时，第二传动件8以及相应的机械机构处于非主动可控模式，其对外部只提供一个转动约束，可任由外部环境灵活地改变其转角，而不提供阻力。

可理解的是，驱动电机13能够通过驱动传动轴5正向或反向转动，以调节传动轴5的第一卡接部51与第一传动件7的第二卡接部71的相对偏差角度，从而实现对第二传动件8以及相应的机械机构的工作状态在主动可控状态和被动无阻碍状态之间灵活切换。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请提供的驱动装置能够通过其驱动电机驱动相应的传动轴转动，以调节其第一卡接部与第二卡接部的相对偏差角度，从而对第二传动件以及外接于第二传动件的机械机构的工作状态进行调节，以能够有效地实现对其输出的机械机构的工作状态，在主动可控和被动无阻碍状态之间进行灵活切换。

请继续参阅图4，图4是图1中驱动装置的局部结构示意图。在本实施方式中，驱动装置还包括动力输出轴14、减速器1、电机固定架12、底部支架16、轴承9、传动机构固定架11以及轴承盖10。

其中，动力输出轴14与驱动电机13连接，并进一步连接于传动轴5上，驱动电机13能够带动动力输出轴14转动，以使动力输出轴14进一步带动传动轴5转动，而在其他实施例中，动力输出轴14上还开设有凹槽，且该凹槽可镶嵌第二A型平键15，以使驱动电机13的输出动力能够通过动力输出轴14和第二A型平键15传递给传动轴5，并通过第二A型平键15使动力输出轴14能够适应高速或承受冲击、变载荷的应用场景。

可选地，在动力输出轴14与驱动电机13连接时，减速器1可与动力输出轴14连接，并进一步连接于传动轴5，以使驱动电机13能够通过动力输出轴14将动力传递给减速器1的输入端，并经由减速器1进行变速后，再由减速器1的输出端带动传动轴5转动。

可选地，电机固定架12可通过螺钉固定连接于减速器1上，减速器1可进一步通过螺钉固定连接于底部支架16上，而电机固定架12又可用于固定驱动电机13，从而对驱动电机13进行固定。

其中，轴承9可套设于第二传动件8上，而驱动电机13在驱动传动轴5转动，以使传动轴5的第一卡接部51与第一传动件7的第二卡接部71相互啮合时，驱动电机13能够带动第一传动件7转动，以使第一传动件7带动轴承9转动，从而能够通过轴承9带动第二传动件8转动。也即，驱动电机13的输出动力可由传动轴5传递给第一传动件7，再由轴承9传递给第二传动件8，从而驱动外接于第二传动件8的机械机构，而第一传动件7和第二传动件8分别构成传动机构的内环和外环。

可选地，第一传动件7、第二传动件8以及轴承9均可固定连接于一传动机构固定架11上，而该传动机构固定架11又可通过螺钉固定在减速器1上，从而对第一传动件7、第二传动件8以及轴承9进行固定。

可选地，轴承盖10可通过螺钉固定连接于传动机构固定架11上，且在轴承9的延伸方向贴近于轴承9，以能够限制轴承9在沿轴承9的延伸方向上的轴线运动，从而防止轴承9因在驱动电机13输出动力，而做轴线运动时，造成第二传动件8的偏移和磨损，并最终导致无法对输出的机械机构进行精准控制。

请继续参阅图5，图5是图1中驱动装置的又一局部结构示意图。在本实施方式中，驱动装置还包括磁铁4、磁感应绝对位置编码器2以及编码器固定架3，且传动轴5的一端还设置有一圆柱状凹槽。

其中，磁感应绝对位置编码器2固定连接于编码器固定架3上，而磁铁4镶嵌在传动轴5一端的圆柱状凹槽中，以能够与传动轴5同步转动。磁感应绝对位置编码器2可用于感应磁铁4和传动轴5的转动角度，并将感应到的磁铁4和传动轴5的转动角度转化为相应幅度的电压或电流信号，以能够将该电压或电流信号传输给通过导线与磁感应绝对位置编码器2实现电连接的处理器。其中，该处理器可理解为驱动装置对应的机械电子设备的控制中枢，而该处理器与驱动装置的驱动电机13电连接，以用于对驱动电机13进行控制。

可选地，该处理器可以是微处理控制电路或MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元)等集成有控制程序的控制芯片中的一种，本申请对此不做限定。

请参阅图6-图7，其中，图6是图1中驱动装置的第一视角结构示意图，图7是图1中驱动装置的第二视角结构示意图。

其中，驱动电机13固定连接于电机固定架12上，并由电机固定架12与减速器1固定在底部支架16上，且第二传动件8和轴承9固定在传动机构固定架11上，以固定在减速器1的一侧上，而磁感应绝对位置编码器2固定于编码器固定架3上，并进一步固定在减速器1的另一侧上。

其中，驱动装置的驱动电机13的输出动力能够通过动力输出轴14和第二A型平键15传递给减速器1，并经由减速器1进行变速后，再由减速器1的输出端带动传动轴5转动，以在使传动轴5的第一卡接部51与第一传动件7的第二卡接部71相互啮合时，驱动电机13能够带动第一传动件7转动，以使第一传动件7带动轴承9转动，从而能够通过轴承9带动第二传动件8转动；且在使传动轴5的第一卡接部51远离第一传动件7的第二卡接部71而构成一相对偏差角度时，能够使第二传动件8处于被动无阻碍状态，从而实现对第二传动件8以及相应的机械机构的工作状态在主动可控状态和被动无阻碍状态之间灵活切换。

基于总的发明构思，本申请还提供了一种机械电子设备，其中，该机械电子设备包括有如上任一项所述的驱动装置。

可选地，该机械电子设备可以是机器人、玩具汽车以及自动化机械装置等需要安装驱动装置的机械电子设备中的一种，且该驱动装置能够实现对其输出的机械机构的工作状态，在主动可控状态和被动无阻碍状态之间灵活切换。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请提供的驱动装置能够通过其驱动电机驱动相应的传动轴转动，以调节其第一卡接部与第二卡接部的相对偏差角度，从而对第二传动件以及外接于第二传动件的机械机构的工作状态进行调节，以能够有效地实现对其输出的机械机构的工作状态，在主动可控和被动无阻碍状态之间进行灵活切换。

以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括：

驱动电机；

传动轴，与所述驱动电机连接，所述传动轴的一端设置有第一卡接部；

第一传动件，所述第一传动件呈环形结构设置，所述第一卡接部凸出设置于所述第一传动件的环形结构内部，所述第一传动件包括有向其内部延伸的第二卡接部，其中，所述第一卡接部能够与所述第二卡接部相互啮合或构成一相对偏差角；

第二传动件，套设于所述第一传动件上，用于外接机械机构；

其中，所述驱动电机用于驱动所述传动轴转动，以调节所述第一卡接部与所述第二卡接部的相对偏差角度，从而对所述第二传动件以及所述机械机构的工作状态进行调节。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述第二传动件的工作状态包括主动可控状态和被动无阻碍状态；

其中，所述第一卡接部与所述第二卡接部的相对偏差角为零而相互啮合时，所述第二传动件为所述主动可控状态，所述第一卡接部与所述第二卡接部的相对偏差角不为零时，所述第二卡接部为所述被动无阻碍状态。

3.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，

所述驱动装置还包括动力输出轴，所述动力输出轴与所述驱动电机连接，并进一步连接于所述传动轴，所述驱动电机带动所述动力输出轴转动，所述动力输出轴带动所述传动轴转动。

4.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，

所述驱动装置还包括减速器，所述减速器与所述动力输出轴连接，并进一步连接于所述传动轴，所述驱动电机能够通过所述动力输出轴将动力传递所述减速器的输入端，并由所述减速器进行变速后，由所述减速器的输出端带动所述传动轴转动。

5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，

所述驱动装置还包括电机固定架和底部支架，所述电机固定架固定连接于所述减速器上，所述减速器进一步固定于所述底部支架上，其中，所述电机固定架用于固定所述驱动电机。

6.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，

所述驱动装置还包括轴承，所述轴承套设于所述第二传动件上，所述驱动电机在驱动所述传动轴转动，以使所述第一卡接部与所述第二卡接部相互啮合时，所述驱动电机带动所述第一传动件转动，所述第一传动件带动所述轴承转动，所述轴承带动所述第二传动件转动。

7.根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，

所述驱动装置还包括传动机构固定架，所述第一传动件、所述第二传动件以及所述轴承均固定连接于所述传动机构固定架上。

8.根据权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，

所述驱动装置还包括轴承盖，所述轴承盖固定连接于所述传动机构固定架上，并贴近所述轴承，以限制所述轴承沿所述轴承的延伸方向运动。

9.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，

所述驱动装置还包括磁铁、磁感应绝对位置编码器以及编码器固定架，所述传动轴的一端还设置有凹槽；

所述磁感应绝对位置编码器固定连接于所述编码器固定架，所述磁铁镶嵌于所述传动轴一端的凹槽中，以与所述传动轴同步转动；

所述磁感应绝对位置编码器用于感应所述磁铁和所述传动轴的转动角度，并将所述转动角度转化为相应的电信号，以将所述电信号传输给与所述磁感应绝对位置编码器电连接的处理器，其中，所述处理器与所述驱动电机电连接，以用于对所述驱动电机进行控制。

10.一种机械电子设备，其特征在于，所述机械电子设备包括有如权利要求1-9任一项所述的驱动装置。

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