CN113595326B - 一种回转执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回转执行器,属于执行器技术领域。主要包括箱体、伺服电机、行星机构以及齿轮组,行星机构包括转动连接于箱体上的行星架,行星架上设有用于与负载配合相连的输出端,齿轮组用于通过齿轮传动将伺服电机与行星机构连接,以驱动输出端转动。本发明的回转执行器,能够满足高输出转速的要求。
Description
技术领域
本发明涉及执行器技术领域,具体涉及一种回转执行器。
背景技术
回转执行器是一种用于提供旋转运动的驱动装置。现有的的回转执行器,普遍利用蜗轮蜗杆传动对电机或气缸等驱动源进行减速,同时放大驱动源的输出扭矩,但是由于蜗轮蜗杆的传动效率较低,磨损较为严重、发热量大,致使现有的回转执行器无法满足高输出转速的要求。
因此有必要提供新的一种回转执行器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种回转执行器,能够满足高输出转速的要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种回转执行器,包括箱体、伺服电机、行星机构以及齿轮组,所述行星机构包括转动连接于所述箱体上的行星架,所述行星架上设有用于与负载配合相连的输出端,所述齿轮组用于通过齿轮传动将所述伺服电机与所述行星机构连接,以驱动所述输出端转动。
进一步的,所述行星机构还包括连接于所述箱体上的中心轮、多个行星轮以及蜗轮。
进一步的,所述多个行星轮沿所述行星架的周向分布设置于所述行星架上,并且多个行星轮与所述中心轮啮合配合,所述蜗轮呈圈状结构,所述多个行星轮与所述蜗轮的内侧壁啮合配合,所述回转执行器还包括转动连接于所述箱体上并与所述蜗轮配合连接的蜗杆。
进一步的,所述蜗轮的内侧壁上设置有与行星轮相对应的啮合齿,所述多个行星轮与所述蜗轮上的啮合齿啮合配合。
进一步的,所述齿轮组包括驱动轮、从动轮以及惰性轮,所述驱动轮安装于所述伺服电机的输出轴上,所述从动轮设置于所述中心轮上,所述惰性轮转动连接于所述箱体上,并且所述惰性轮与驱动轮和从动轮相啮合。
进一步的,所述回转执行器还包括控制器、电磁抱闸、第一编码器以及第二编码器。
进一步的,所述控制器与所述伺服电机电性连接。
进一步的,所述电磁抱闸用于控制所述齿轮组进行启停。
进一步的,所述电磁抱闸安装在所述箱体上并与所述惰性轮对应配合。
进一步的,所述第一编码器与所述控制器电性连接,以用于监测所述伺服电机的转角和转速并反馈至控制器,所述第二编码器与所述控制器电性连接,以用于监测所述行星架的转角和转速并反馈至所述控制器。
本发明的有益效果是:本发明的回转执行器包括箱体、伺服电机、行星机构以及齿轮组,行星机构包括转动连接于箱体上的行星架,行星架上设有用于与负载配合相连的输出端,齿轮组用于通过齿轮传动将伺服电机与行星机构连接,以驱动所输出端转动,与传统的蜗轮蜗杆传动相比,传动效率高,运行产生的热量较小,能够进行高速运转,从而能够满足高输出转速的要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图中:图1为本发明回转执行器的立体示意图。
图2为图1所示本发明回转执行器的剖视图。
图3为本发明回转执行器中行星机构与齿轮组和蜗杆的位置关系示意图。
图4为本发明的回转执行器中行星机构的分解示意图。
其中,图中各附图标记:
100、箱体;200、伺服电机。
300、行星机构;310、中心轮;320、行星架;321、输出端;322、芯轴;330、行星轮;340、蜗轮;341、啮合齿。
400、齿轮组;410、驱动轮;420、从动轮;430、惰性轮。
500、控制器;600、电磁抱闸;700、第一编码器;800、第二编码器;900、蜗杆;910、手轮。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1和2所示,本发明提供了一种回转执行器,包括箱体100、伺服电机200以及行星机构300,通过伺服电机200驱动箱体100中的行星机构300动作,以驱动负载做回转运动。
参考图2所示,回转执行器还包括设置在箱体100内的齿轮组400、控制器500、电磁抱闸600、第一编码器700、第二编码器800以及蜗杆900。
参考图2所示,伺服电机200安装于箱体100内,在本实施方式中,伺服电机200为交流伺服电机。
请参考图3和4所示,行星机构300包括中心轮310、行星架320、行星轮330以及蜗轮340;中心轮310转动连接于箱体100上,更确切的,在本实施方式中,中心轮310与伺服电机200的输出轴相平行;行星架320转动连接于箱体100上并且与中心轮310相对设置,行星架320延伸至箱体100外的一端一体设置有输出端321,输出端321用于与负载配合相连,以带动负载运转,另外,行星架320远离输出端321的一端一体设置有芯轴322;行星轮330具有多个,多个行星轮330沿行星架320的周向分布设置于行星架320靠近中心轮310的一端,多个行星轮330各自转动连接于行星架320上,并且多个行星轮330围绕在中心轮310的外侧同时与中心轮310啮合配合,在一个具体的实施方式中,中心轮310和行星轮330为相配合的直齿圆柱齿轮,可以理解的是,中心轮310与行星轮330还可以是相配合的斜齿圆柱齿轮或其他能够实现平行轴传动的齿轮。
参考图4所示,蜗轮340呈圈状结构,蜗轮340的内侧壁上沿蜗轮340的周向设置有与行星轮330相对应的啮合齿341,蜗轮340与箱体100转动配合,蜗轮340套设于多个行星轮330外,同时多个行星轮330与蜗轮340内侧的啮合齿341啮合配合,在本实施方式中,蜗轮340上的啮合齿341是与行星轮330相配合的直齿但不限于此。
参考图2和3所示,蜗杆900转动连接在箱体100上并与蜗轮340配合连接,从而当伺服电机200驱动中心轮310旋转时,由于蜗杆900与蜗轮340形成的蜗轮蜗杆结构具有反向锁死的特性,蜗轮340为固定状态,此时中心轮310旋转将通过啮合带动行星轮330做自转的同时沿蜗轮340的周向旋转,从而带动行星架320同步旋转,经行星架320减速增扭矩后输出。
在一个具体的实施方式中,蜗杆900延伸至箱体100外的位置安装有手轮910,便于操作人员在手动模式下操控蜗杆900转动。
齿轮组400用于将伺服电机200与行星机构300传动连接,参考图3所示,齿轮组400包括驱动轮410、从动轮420以及惰性轮430;驱动轮410固定安装于伺服电机200的输出轴上,从动轮420同轴设置在行星机构300的中心轮310上,惰性轮430转动连接于箱体100上,并且惰性轮430位于驱动轮410和从动轮420之间,同时惰性轮430与驱动轮410和从动轮420相啮合,更确切的,从动轮420的外径大于驱动轮410的外径,使得伺服电机200的转速经从动轮420输出后得以降低,并且扭矩增大。
通过上述方案,伺服电机200的回转运动经齿轮组400传递至行星机构300,通过行星机构300中的输出端321输出,与传统的蜗轮蜗杆传动相比,传动效率高,运行产生的热量较小,能够进行高速运转,从而满足高输出转速的要求。
电磁抱闸600用于控制齿轮组400的启停,在一个具体的实施方式中,电磁抱闸600安装在箱体100上并与惰性轮430对应配合,更确切的,电磁抱闸600断电锁死,通电释放。由此当阀门执行器通电运行时,电磁抱闸600通电释放自动释放齿轮组400中的惰性轮430,阀门执行器中伺服电机200能够正常输出扭矩至行星机构300;当阀门执行器断电时,电磁抱闸600锁死齿轮组400中的惰性轮430,致使行星机构300中的中心轮310固定,此时通过转动蜗杆900驱动蜗轮340转动,从而能够带动行星架320转动,实现手动控制输出端321转动,与传统的手驱机构相比,结构简单,并且能够防止误启动,保护人身安全。
如图2所示,控制器500安装在箱体100内,与伺服电机200电性连接,以用于通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机200进行控制。
参考图2所示,第一编码器700对应伺服电机200安装在箱体100上,第一编码器700与控制器500电性连接,以用于监测伺服电机200的转角和转速并反馈至控制器500,具体而言,行星架320上的芯轴322穿过中心轮310与第二编码器800连接,从而通过芯轴322将行星架320的转角和转速信号传递给第二编码器800。
参考图2所示,第二编码器800对应行星机构300中的行星架320安装在箱体100上,第二编码器800与控制器500电性连接,以用于监测行星架320的转角和转速并反馈至控制器500,具体而言,行星架320上的芯轴322穿过中心轮310与第二编码器800连接,从而通过芯轴322将行星架320的转角和转速信号传递给第二编码器800。
由于零部件的磨损,以及齿间间隙的存在,伺服电机200经齿轮组400传动带动行星机构300转动时将存在一定的误差,通过采用上述方案,本发明的回转执行器中,控制器500能够对接收到的第一编码器700和第二编码器800的监测结果进行对比,得到传动误差,以用作间隙消除,在满足高转速的同时保证回转执行器的运行精度。
另外,通过控制器500从位置、速度和力矩三种方式对伺服电机200进行控制,从而能够对本发明的回转执行器进行行程控制、力矩控制,或同时进行行程控制、力矩控制,提高回转执行器的控制精准度;例如,可首先通过控制器500控制伺服电机200运转至设定圈数或位置,其次转成力矩控制,当伺服电机200继续运转至负载值达到设定要求时判定已动作到位。
并且由于通过控制器500能够监测伺服电机200的负载状态,当回转执行器在高速运行时需要急停,或者负载发生反转时,能够通过控制器500监测伺服电机200的负载值大小,对应输出一定大小的电流至电磁抱闸600,使电磁抱闸600以合适大小的阻力阻止齿轮组400转动。
因此本发明的回转执行器至少具有以下的有益效果:
本发明的回转执行器包括箱体100、伺服电机200、行星机构300以及齿轮组400,行星机构300包括转动连接于箱体100上的行星架320,行星架320上设有用于与负载配合相连的输出端321,齿轮组400用于通过齿轮传动将伺服电机200与行星机构300连接,以驱动所输出端321转动,与传统的蜗轮蜗杆传动相比,传动效率高,运行产生的热量较小,能够进行高速运转,从而能够满足高输出转速的要求。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种回转执行器,其特征在于:包括箱体、伺服电机、行星机构以及齿轮组,所述行星机构包括转动连接于所述箱体上的行星架,所述行星架上设有用于与负载配合相连的输出端,所述行星机构还包括连接于所述箱体上的中心轮、多个行星轮以及蜗轮,所述多个行星轮沿所述行星架的周向分布设置于所述行星架上,并且多个行星轮与所述中心轮啮合配合,所述蜗轮呈圈状结构,所述多个行星轮与所述蜗轮的内侧壁啮合配合,所述回转执行器还包括转动连接于所述箱体上并与所述蜗轮配合连接的蜗杆,所述齿轮组用于通过齿轮传动将所述伺服电机与所述行星机构连接,以驱动所述输出端转动,所述齿轮组包括驱动轮、从动轮以及惰性轮,所述驱动轮安装于所述伺服电机的输出轴上,所述从动轮设置于所述中心轮上,所述惰性轮转动连接于所述箱体上,并且所述惰性轮与驱动轮和从动轮相啮合,所述回转执行器还包括电磁抱闸,所述电磁抱闸用于控制所述齿轮组进行启停,所述电磁抱闸安装在所述箱体上并与所述惰性轮对应配合,所述电磁抱闸断电锁死,通电释放。
2.根据权利要求1所述的一种回转执行器,其特征在于:所述蜗轮的内侧壁上设置有与行星轮相对应的啮合齿,所述多个行星轮与所述蜗轮上的啮合齿啮合配合。
3.根据权利要求1所述的一种回转执行器,其特征在于:所述回转执行器还包括控制器、第一编码器以及第二编码器。
4.根据权利要求3所述的一种回转执行器,其特征在于:所述控制器与所述伺服电机电性连接。
5.根据权利要求3所述的一种回转执行器,其特征在于:所述第一编码器与所述控制器电性连接,以用于监测所述伺服电机的转角和转速并反馈至控制器,所述第二编码器与所述控制器电性连接,以用于监测所述行星架的转角和转速并反馈至所述控制器。
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