CN111654149B - 一种轴连接结构及电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴连接结构及电机，连接结构用于实现第一轴和第二轴的固定连接，第一轴的一端形成有外轴端，外轴端的端部形成有凹槽，凹槽底部形成有内轴端，内轴端突出于凹槽底面设置；联轴器安装于所述凹槽内部，联轴器的第一端与内轴端固定连接，联轴器的第二端与第二轴的一端的连接部固定连接。本发明通过在第一轴的端部设有凹槽，将联轴器设置在凹槽内部，可减少轴向尺寸，有效地缩短了电机长度，解决电机使用联轴器后长度过长的问题。本发明通过挡盘将联轴器完全密封，可避免其他物质进入，有效的提高了联轴器的使用寿命，解决电机内部杂质会进入联轴器,降低联轴器寿命的问题。

Description

一种轴连接结构及电机
技术领域
本发明涉及传动领域，具体而言，涉及一种轴连接结构及电机。
背景技术
目前轴常采用联轴器进行联接，以实现传动，采用联轴器进行联接时，往往会增加轴的轴向尺寸，会影响传动。如伺服电机为了配合机器人等应用场合，必须做到体积小、轴向尺寸短，因而电机长度是衡量电机优劣的重要指标。而伺服电机常使用联轴器减少传递到编码器的热量，引入联轴器就会增加电机的轴向长度。
另外，电机长时间工作后，腔体内会存在大量杂质，包括从轴承上飞出的磨损金属微粒、润滑脂、水分等，这些物质会进入到联轴器中，减少联轴器的使用寿命。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种轴连接结构及电机，本发明充分利用转子轴的内部空间，将联轴器置于轴内，基本上抵消掉了联轴器的厚度，有效地缩短了电机长度，解决电机使用联轴器后长度过长的问题。优选地，本发明将联轴器完全密封，可避免其他物质进入，有效的提高了联轴器的使用寿命，解决电机内部杂质会进入联轴器,降低联轴器寿命的问题。
具体地：一种轴连接结构，所述连接结构用于实现第一轴和第二轴的固定连接，第一轴的一端形成有外轴端，外轴端的端部形成有凹槽，凹槽底部形成有内轴端，内轴端突出于凹槽底部设置；联轴器安装于所述凹槽内部，联轴器的第一端与内轴端固定连接，联轴器的第二端与第二轴的一端的连接部固定连接。
优选地，所述连接结构还包括挡盘；挡盘包括内挡环、外挡环和挡板；内挡环围成中心孔，挡板从外挡环的外周面向外延伸设置；第二轴的一端的连接部穿过内挡环后固定在联轴器的第二端；外挡环抵在凹槽的侧面的内周面上；挡板抵在外轴端的端部。
优选地，挡板与外挡环的连接处设有涂胶槽。
优选地，外挡环外径Φb与凹槽的内径相同，两者过盈配合；和/或，内挡环内径Φc与第二轴的连接部的外径相同，且二者过盈配合；和/或，挡盘外径Φa与外轴端外径相同。
优选地，挡盘厚度a、联轴器厚度X、第一轴的凹槽深度k、挡板厚度f满足：f+k-a-X≥0.5mm。优选地，联轴器包括第一连接块和第二连接块，第一连接块位于联轴器的第一端，第二连接块位于联轴器的第二端，第一连接块具有第一连接孔，第二连接块具有第二连接孔，内轴端过盈配合的安装在第一连接孔内部，第二轴的连接部过盈配合的安装在第二连接孔内部。
优选地，联轴器还包括主体部，第一连接块，第二连接块分别位于主体部的两侧；第一连接块还具有第一卡接部，第二连接块还具有第二卡接部，主体部的两侧分别具有与第一卡接部、第二卡接部配合的第一卡槽，第二卡槽，第一卡接部卡在第一卡槽内，第二卡接部卡在第二卡槽内。
优选地，第一轴包括第一本体部，外轴端位于本体部的一端，外轴端的外径小于本体部的外径；第二轴包括第二本体部，连接部位于第二本体部的一端，连接部的外径小于第二本体部的外径。
优选地，第一轴为电机转子轴，第二轴为编码器轴。
另外本发明还提供一种电机，包括本发明任一所述的轴连接结构。
通过以上设置，本发明可缩短电机长度；增加联轴器使用寿命。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施方式，对于本领域的普通技术人员来讲，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现有技术的轴连接结构示意图。
图2本发明实施方式的轴连接结构示意图。
图3本发明实施方式的电机轴的主视示意图(部分剖开)。
图4本发明实施方式的电机轴的侧视示意图。
图5本发明实施方式的联轴器的立体示意图。
图6本发明实施方式的联轴器的爆炸示意图。
图7本发明实施方式的挡盘的立体示意图。
图8本发明实施方式的挡盘的侧视示意图(部分剖开)。
图9图8的A处局部放大示意图。
图10本发明实施方式的挡盘的尺寸示意图之一。
图11本发明实施方式的挡盘的尺寸示意图之一。
图12本发明实施方式的电机轴的尺寸示意图。
其中：1-第一轴，11-第一本体部，12-外轴端，13-内轴端，2-第二轴，21-第二本体部，22-连接部，3-联轴器，31-第一连接块，32-第二连接块，33-主体部，34-第一卡接部，35-第二卡接部，36-第一卡槽，37-第二卡槽，4-挡盘，41-内挡环，42-外挡环，43-挡板，44-涂胶槽，5-轴承。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种结构，但这些结构不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一结构与另一结构。因此，下文论述的第一结构可称为第二结构而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。
本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施方式的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。
下面结合附图1-12对本发明中的具体实施方式的内容进行详细描述：
如图1所示，为现有技术的轴连接结构示意图，其中，第一轴1和第二轴2通过联轴器3联接在一起，其中的联轴器3位于第一轴1与第二轴2的连接处。第一轴1可为转子轴，本发明的转子轴也称为电机轴，电机转子轴。第二轴2可为编码器轴，传统联轴器3安装机构，所需零件主要有转子轴、编码器轴、轴承5和联轴器3，其中的联轴器3位于转子轴与编码器轴的连接处，上述轴连接结构会增加轴向的尺寸。
如图2-4所示，本发明实施方式提供一种轴连接结构，连接结构用于实现第一轴1和第二轴2的固定连接，第一轴1的一端形成有外轴端12，外轴端12的端部形成有凹槽，凹槽底部形成有内轴端13，内轴端13突出于凹槽底面设置；联轴器3安装于所述凹槽内部，联轴器3的第一端与内轴端13固定连接，联轴器3的第二端与第二轴2的一端的连接部22固定连接。
第一轴1包括第一本体部11，外轴端12位于本体部的一端，外轴端12的外径小于本体部的外径；第二轴2包括第二本体部21，连接部22位于第二本体部21的一端，连接部22的直径小于第二本体部21的直径。
如图7-9所示，连接结构还包括挡盘4；挡盘4包括内挡环41、外挡环42和挡板43；内挡环41围成中心孔，挡板43从外挡环42的外周面向外延伸设置；第二轴2的一端的连接部22穿过内挡环41后固定在联轴器3的第二端；外挡环42抵在凹槽的侧面的内周面上；挡板43抵在外轴端12的端部。挡板43与外挡环42的连接处设有涂胶槽44，以使其与外轴端12连接时，实现密封。
外挡环42外径Φb与凹槽的内径相同，两者过盈配合；和/或，内挡环41内径Φc与第二轴2的连接部22的外径相同，且二者过盈配合；和/或，挡盘4外径Φa与外轴端12外径相同。
本发明实施方式的第一轴1可为转子轴，第二轴2可为编码器轴，充分利用转子轴轴内的空间，将联轴器3放入转子轴中，缩短了电机的长度。通过增加挡盘4将联轴器3密封于转子轴中，对联轴结构进行密封保护，阻止杂质进入，提高联轴器3使用寿命。
如图5，6所示，联轴器3包括第一连接块31和第二连接块32，第一连接块31位于联轴器3的第一端，第二连接块32位于联轴器3的第二端，第一连接块31具有第一连接孔，第二连接块32具有第二连接孔，内轴端13过盈配合的安装在第一连接孔内部，第二轴2的连接部22过盈配合的安装在第二连接孔内部。联轴器3还包括主体部33，第一连接块31，第二连接块32分别位于主体部33的两侧；第一连接块31还具有第一卡接部34，第二连接块32还具有第二卡接部35，主体部33的两侧分别具有与第一卡接部34、第二卡接部35配合的第一卡槽36，第二卡槽37，第一卡接部34卡在第一卡槽36内，第二卡接部35卡在第二卡槽37内。
伺服电机所用联轴器3外形如图5，6所示，伺服电机所用联轴器3一般由一个塑料块(主体部33)和两个铁制H型连接块(第一连接块31，第二连接块32)组成，两个铁制连接块有卡接部，卡接部形成有第一卡接部34、第二卡接部35和连接孔，连接孔与轴端过盈配合。两个连接块通过第一卡接部34、第二卡接部35固定在塑料块的两端，相对位置保持不变。
另外本发明还提供一种电机，包括本发明任一所述的轴连接结构。
本发明实施方式的转子轴和编码器轴可为冷拉圆钢45。轴承5可为普通深沟球轴承5。由于伺服电机的转子轴轴径一般大于联轴器3要求的轴径，传统安装结构通过减小转子轴轴端半径做成阶梯轴使之与联轴器3匹配，当电机运转时，转子轴的转速通过联轴器3传递到编码器轴上，编码器轴和转子轴同步旋转。
安装方式为先将联轴器3与转子轴轴端过盈配合，再将编码器轴压入联轴器3中与联轴器3过盈配合，两轴连接完成。
如图10-12所示，本发明的轴连接结构(联轴器3安装结构)，优选采用轴承5宽度Y≥15mm；轴承5内径ΦD≥30mm。设所选联轴器3厚度为X，直径为Z，挡盘4的尺寸如图10，11所示，进一步优化参数如下：
1、挡盘4外径Φa与转子轴外径相同；
2、外挡环42厚度d至少为5mm；
3、挡环厚度b至少5mm；
4、外挡环42直径Φb与转子轴外轴端12内径相同，两者过盈配合；
5、内挡环41内径Φc与编码器轴直径相同，且二者过盈配合；
6、挡盘4厚度a、所选联轴器3厚度X、转子轴凹槽深度k、挡板43厚度f满足：f+k-a-X≥0.5mm；
7、尺寸c是为减重所开槽的深度，根据实际情况而定；
8、挡板43厚度f至少为1mm；
9、涂胶槽44尺寸不做要求，保证密封即可。
转子轴尺寸如图12所示，进一步优化参数如下：
1、转子轴外径Φa与挡盘4外径相同；
2、转子轴外轴端12长度m要大于轴承5宽度Y；
3、转子轴凹槽深度k要大于联轴器3宽度X；
4、退刀槽宽度j要尽量减小，但要保证轴承5的安装；
5、转子轴外轴端12长度m，转子轴凹槽深度k，退刀槽宽度j，轴承5宽度Y满足：(m-k-j)≥Y/3；
6、转子轴外轴端12壁厚度g至少为4mm，且联轴器3边缘距转子轴外轴端12内径之至少1mm，转子轴外轴端12壁厚度g、转子轴外径Φa、联轴器3直径Z满足关系：
Φa-g-z≥2mm。
编码器小轴轴端(连接部22)长度要适当增加，确保安装挡盘4后仍可与联轴器3配合。
安装方式如图2所示，从左至右依次是编码器轴、挡盘4、联轴器3、转子轴，轴承5。先将联轴器3放入转子轴内并与转子轴内轴端13过盈配合，将挡盘4涂胶槽44涂上防水胶，然后与编码器轴一起压入转子轴凹槽，档盘外档环与转子轴外轴端12过盈配合，编码器轴轴端与联轴器3过盈配合，连接完成。
转子轴内轴端13截面可以是圆形也可以是正方形、矩形等其他形状。本发明的联轴器3可以是其它形式，均在本发明的保护范围之内。
有益效果：
本发明的轴连接结构及电机，通过在第一轴的端部设有凹槽，将联轴器设置在凹槽内部，可减少轴向尺寸，本发明可缩短电机长度，解决电机使用联轴器后长度过长的问题。本发明通过挡盘将将联轴器完全密封，可避免其他物质进入，有效的提高了联轴器的使用寿命，解决电机内部杂质会进入联轴器,降低联轴器寿命的问题。
以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施方式。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (9)

1.一种轴连接结构，所述连接结构用于实现第一轴(1)和第二轴(2)的固定连接，其特征在于：第一轴(1)的一端形成有外轴端(12)，外轴端(12)的端部形成有凹槽，凹槽底部形成有内轴端(13)，内轴端(13)突出于凹槽底部设置；联轴器(3)安装于所述凹槽内部，联轴器(3)的第一端与内轴端(13)固定连接，联轴器(3)的第二端与第二轴(2)的一端的连接部(22)固定连接；
所述连接结构还包括挡盘(4)；挡盘(4)包括内挡环(41)、外挡环(42)和挡板(43)；内挡环(41)围成中心孔，挡板(43)从外挡环(42)的外周面向外延伸设置；第二轴(2)的一端的连接部(22)穿过内挡环(41)后固定在联轴器(3)的第二端；外挡环(42)抵在凹槽的侧面的内周面上；挡板(43)抵在外轴端(12)的端部。
2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于：挡板(43)与外挡环(42)的连接处设有涂胶槽(44)。
3.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于：外挡环(42)外径Φb与凹槽的内径相同，两者过盈配合；和/或，内挡环(41)内径Φc与第二轴(2)的连接部(22)的外径相同，且二者过盈配合；和/或，挡盘(4)外径Φa与外轴端(12)外径相同。
4.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于：挡盘(4)厚度为a、联轴器(3)厚度为X、第一轴(1)的凹槽深度为k、挡板(43)厚度为f，满足：f+k-a-X≥0.5mm。
5.根据权利要求1-4任一所述的连接结构，其特征在于：联轴器(3)包括第一连接块(31)和第二连接块(32)，第一连接块(31)位于联轴器(3)的第一端，第二连接块(32)位于联轴器(3)的第二端第一连接块(31)具有第一连接孔，第二连接块(32)具有第二连接孔，内轴端(13)过盈配合的安装在第一连接孔内部，第二轴(2)的连接部(22)过盈配合的安装在第二连接孔内部。
6.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于：联轴器(3)还包括主体部(33)，第一连接块(31)，第二连接块(32)分别位于主体部(33)的两侧；第一连接块(31)还具有第一卡接部(34)，第二连接块(32)还具有第二卡接部(35)，主体部(33)的两侧分别具有与第一卡接部(34)、第二卡接部(35)配合的第一卡槽(36)，第二卡槽(37)，第一卡接部(34)卡在第一卡槽(36)内，第二卡接部(35)卡在第二卡槽(37)内。
7.根据权利要求1-4或6任一所述的连接结构，其特征在于：第一轴(1)包括第一本体部(11)，外轴端(12)位于第一本体部(11)的一端，外轴端(12)的外径小于本体部的外径；第二轴(2)包括第二本体部(21)，连接部(22)位于第二本体部(21)的一端，连接部(22)的外径小于第二本体部(21)的外径。
8.根据权利要求1-4或6任一所述的连接结构，其特征在于：第一轴(1)为电机轴，第二轴(2)为编码器轴。
9.一种电机，其特征在于：包括权利要求1-8任一所述的轴连接结构。
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