CN111376304A - 一种内置式实心摆线电动关节 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内置式实心摆线电动关节，包括同轴连接的实心摆线减速机、中空电机、编码器、电机固定外壳、和尾盖，中空电机和编码器设置在实心摆线减速机、电机固定外壳和尾盖构成的中空容纳腔中，中空电机的中空转子套接的固定在输入实心轴上；编码器的编码磁环套接在输入实心轴上远离中空转子的轴段上。输出端齿轮与输入实心轴同轴设置一体成型。本申请将机械式的传动机构结合改成实心摆线减速机内藏中空电机，可以减少安装的工序。让整体机构设计简洁及优化力的传递，集成化设计，降低空间占用率，提高工作效率和传动的稳定性，以延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及机械臂、机械手或机器人传动连接技术，尤其涉及一种内置式实心摆线电动关节。
背景技术
随着机加工自动化技术的发展，多轴机械手或机械臂被广泛应用，参见图1为现有的6轴机械手或机械臂的示意图。其中，现有的电动关节主要由摆线电机1、机械臂壳体2、中心齿轮3和伺服电机4组成，参见图2为现有的实心摆线减速机与摆臂及伺服电机安装示意图。
其连接方式上采用直连机构，有三道安装工艺的工序：第一程序：摆线电机主体(不含中心齿轮)与机械臂相对硬位置固定。第二工序：摆线电机的中心齿嵌入伺服电机的轴心。第三个工序：将伺服电机与中心齿轮的结合体，对准插入摆线电机的主体，同时伺服电机上的法兰4个螺丝孔也需对准机械臂本体的相对应位置，上述4个连接件对同心度的要求较高，所以对组装技术工要求高，并且需要对本体加工精确还需制做夹治具，及安装夹治具。否则整个过程会耗工耗时，精度也会出问题。造成机构噪音出现，并产生震动而使整个传动元件受损。中心齿轮原先是靠齿轮与实心摆线减速机相契合，中心齿轮末端与电机轴心连结，这样的安装确是浮动安装，因齿轮有间隙，电机轴心有偏摆连接处也有间隙，故对精度及齿轮的磨耗都会有影响。此外，整体机构的尺寸较大，机构刚性较差，整体重量大。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种内置式实心摆线电动关节，其能解决上述问题。
设计原理：将原先机械式安装之摆线减速机、标准电机、传动组件、改成将中空电机内藏在实心摆线减速机后端，提供高承载的内置电机的旋转传动减速机构，降低传动的误差，增加机构的刚性，让整体机构更加简洁，提高机构的可靠性的设计。
技术方案：本发明的目的采用以下技术方案实现。
一种内置式实心摆线电动关节，包括同轴连接的实心摆线减速机、中空电机、编码器、电机固定外壳、和尾盖，所述中空电机和编码器设置在所述实心摆线减速机、电机固定外壳和尾盖构成的中空容纳腔中，在所述实心摆线减速机包括嵌设在减速腔内的输出端齿轮、三个传动正齿轮、输入实心轴和支撑深槽后轴承；所述实心摆线减速机的机体外侧面均布的连通的设置三个齿轮沉孔腔，并在机体中心开设台阶通孔，三个传动正齿轮嵌入三个所述齿轮沉孔腔中；所述输出端齿轮与输入实心轴同轴连接，所述输出端齿轮插入所述台阶通孔并与三个所述传动正齿轮啮合，所述输入实心轴凸出于所述实心摆线减速机的机体；所述中空电机包括中空转子和中空定子，所述中空转子套接的固定在所述输入实心轴上；所述电机固定外壳为多级台阶壳，所述中空定子嵌设在所述电机固定外壳迎向实心摆线减速机一侧的台阶孔上，并与所述中空转子匹配；所述编码器包括编码磁环和编码线路板，所述编码磁环套接在所述输入实心轴上远离中空转子的轴段上，所述编码线路板固定于尾盖上；所述支撑深槽后轴承安装于尾盖的中心孔处用于支撑所述输入实心轴的尾轴端。
优选的，所述输出端齿轮与输入实心轴同轴设置一体成型。
优选的，中空定子的硅钢片与中空转子的磁铁间隔套接对齐。
优选的，所述实心摆线减速机与电机固定外壳的对接处采用螺栓连接，所述电机固定外壳与尾盖对接处采用螺纹和/或螺栓连接。
优选的，所述编码线路板的外周沿上等间隔的开设三个缺口，在所述尾盖上的线路板安装槽上开设固定孔，并通过螺栓将所述编码线路板固定至所述尾盖的固定孔上。
优选的，相比现有技术，本发明的有益效果在于：本申请将机械式的传动机构结合改成实心摆线减速机内藏中空电机，可以减少安装的工序。让整体机构设计简洁及优化力的传递，集成化设计，降低空间占用率，提高工作效率和传动的稳定性，以延长使用寿命。
附图说明
图1为现有机械臂或机器人六轴结构示意图；
图2为现有的摆线减速机与摆臂及伺服电机安装示意图；
图3为本发明一种内置式实心摆线电动关节的分解示意图；
图4为内置式实心摆线电动关节的组装示意图。
图中：
1、摆线电机；2、机械臂壳体；3、中心齿轮；4、伺服电机；
10、实心摆线减速机；11、输出端齿轮；12、传动正齿轮；13、输入实心轴；14、支撑深槽后轴承；
20、中空电机；21、中空转子；22、中空定子；
30、编码器；31、编码磁环；32、编码线路板；
40、电机固定外壳；
50、尾盖。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图3和图4，一种内置式实心摆线电动关节，包括同轴连接的实心摆线减速机10、中空电机20、编码器30、电机固定外壳40、和尾盖50，所述中空电机20和编码器30设置在所述实心摆线减速机10、电机固定外壳40和尾盖50构成的中空容纳腔中。
连接关系：在所述实心摆线减速机10包括嵌设在减速腔内的输出端齿轮11、三个传动正齿轮12、输入实心轴13和支撑深槽后轴承14；所述实心摆线减速机10的机体外侧面均布的连通的设置三个齿轮沉孔腔，并在机体中心开设台阶通孔，三个传动正齿轮12嵌入三个所述齿轮沉孔腔中；所述输出端齿轮11与输入实心轴13同轴连接，所述输出端齿轮11插入所述台阶通孔并与三个所述传动正齿轮12啮合，所述输入实心轴13凸出于所述实心摆线减速机10的机体；所述支撑深槽后轴承14安装于尾盖50的中心孔处用于支撑所述输入实心轴13的尾轴端。
进一步的，所述输出端齿轮11与输入实心轴13同轴设置一体成型。
其中，中空电机20包括中空转子21和中空定子22，所述中空转子21套接的固定在所述输入实心轴13上。
进一步的，所述中空电机20整体成扁平状，中空定子22的硅钢片与中空转子21的磁铁间隔套接对齐。电机轴向扁平、节省空间，且提高了稳定的力矩效益。
其中，电机固定外壳40为多级台阶壳，所述中空定子22嵌设在所述电机固定外壳40迎向实心摆线减速机10一侧的台阶孔上，并与所述中空转子21匹配。
进一步的，所述实心摆线减速机10与电机固定外壳40的对接处采用螺栓连接，所述电机固定外壳40与尾盖50对接处采用螺纹和/或螺栓连接。
其中，编码器30包括编码磁环31和编码线路板32，所述编码磁环31套接在所述输入实心轴13上远离中空转子21的轴段上，所述编码线路板32固定于尾盖50上。
进一步的，所述编码线路板32的外周沿上等间隔的开设三个缺口，在所述尾盖50上的线路板安装槽上开设固定孔，并通过螺栓将所述编码线路板32固定至所述尾盖50的固定孔上。编码线路板32通过导线与总控机电讯连接。因编码器30的旋转与输入实心轴13同步旋转，也即与中空电机20的中空转子21同步，因此能够精确的实时传输电机位置和转速，提高整体的传动精度。
一个实施例中，所述实心摆线减速机10采用带输入实心轴13的中空RV减速器。
本发明可广泛运用高扭矩之各种旋转机构，如抓取10---500公斤之机械手臂或各种5轴加工机之A、B、C轴的转台，或半导体设备晶圆研磨设备，或输送设备的滚轮传动高承载之电动车轮等。
本发明的优点。
本发明最主要是机电集成化，将减速机、伺服电机形成一体机的结构。采用中空电机，输入实心轴、编码磁环等同轴集成设置，能将整体机构的长度缩小，有效降低机构重量，降低传动的误差，增加机构的刚性，让整体机构更加简洁，提高机构的可靠性，具体如下。
A、在中心齿轮的中后端都加装轴承来支撑，确保中心齿轮可以固定同心旋转减少跳动(因原先是靠齿轮与电机轴心连结的浮动安装，因齿轮有间隙，电机轴心有偏摆)。
B、利用扁平中空电机来取代瘦长标准伺服电机，让整体机构更加简洁，传动方向长度变短，且同轴连接，提高了传动稳定性。
C、减少两道传动连结，让安装工艺变得简易，尤其少掉同心度的调校(4个变1个)。。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种内置式实心摆线电动关节，包括同轴连接的实心摆线减速机(10)、中空电机(20)、编码器(30)、电机固定外壳(40)、和尾盖(50)，所述中空电机(20)和编码器(30)设置在所述实心摆线减速机(10)、电机固定外壳(40)和尾盖(50)构成的中空容纳腔中，其特征在于：
在所述实心摆线减速机(10)包括嵌设在减速腔内的输出端齿轮(11)、三个传动正齿轮(12)、输入实心轴(13)和支撑深槽后轴承(14)；所述实心摆线减速机(10)的机体外侧面均布的连通的设置三个齿轮沉孔腔，并在机体中心开设台阶通孔，三个传动正齿轮(12)嵌入三个所述齿轮沉孔腔中；所述输出端齿轮(11)与输入实心轴(13)同轴连接，所述输出端齿轮(11)插入所述台阶通孔并与三个所述传动正齿轮(12)啮合，所述输入实心轴(13)凸出于所述实心摆线减速机(10)的机体；
所述中空电机(20)包括中空转子(21)和中空定子(22)，所述中空转子(21)套接的固定在所述输入实心轴(13)上；
所述电机固定外壳(40)为多级台阶壳，所述中空定子(22)嵌设在所述电机固定外壳(40)迎向实心摆线减速机(10)一侧的台阶孔上，并与所述中空转子(21)匹配；
所述编码器(30)包括编码磁环(31)和编码线路板(32)，所述编码磁环(31)套接在所述输入实心轴(13)上远离中空转子(21)的轴段上，所述编码线路板(32)固定于尾盖(50)上；
所述支撑深槽后轴承(14)安装于尾盖(50)的中心孔处用于支撑所述输入实心轴(13)的尾轴端。
2.根据权利要求1所述的集成式电动关节，其特征在于：所述输出端齿轮(11)与输入实心轴(13)同轴设置一体成型。
3.根据权利要求1所述的集成式电动关节，其特征在于：中空定子(22)的硅钢片与中空转子(21)的磁铁间隔套接对齐。
4.根据权利要求1所述的集成式电动关节，其特征在于：所述实心摆线减速机(10)与电机固定外壳(40)的对接处采用螺栓连接，所述电机固定外壳(40)与尾盖(50)对接处采用螺纹和/或螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的集成式电动关节，其特征在于：所述编码线路板(32)的外周沿上等间隔的开设三个缺口，在所述尾盖(50)上的线路板安装槽上开设固定孔，并通过螺栓将所述编码线路板(32)固定至所述尾盖(50)的固定孔上。
6.根据权利要求1所述的集成式电动关节，其特征在于：所述实心摆线减速机(10)采用带输入实心轴(13)的中空RV减速器。
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