CN117006204A - 致动器、关节模组及机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及机器人技术领域,公开了一种致动器,包括减速器壳、行星减速器及输出端支撑轴承,减速器壳具有连接法兰及位于内侧的连接段,行星减速器具有位于齿圈外侧的齿圈法兰;齿圈法兰设置于连接段的一侧,输出端支撑轴承设置于连接段的另一侧且通过紧固件连接;电机转子及电机输出轴;电机转子设置于电机输出轴的外延,电机输出轴与行星减速器的输入端固定连接;电机壳及电机定子,电机壳具有连接端,电机定子设置于电机壳之内;连接端与连接法兰固定连接。本申请通过同一紧固件即可将减速器、输出端支撑轴承固定连接在减速器壳之上,再将电机壳和定子套在减速器外侧、将电机壳与减速器壳固定,即可完成致动器的组装,拆装过程较为简单便捷。
Description
技术领域
本申请涉及机器人技术领域,涉及一种致动器、关节模组及机器人。
背景技术
在机器人技术中,常采用致动器为机器人各运动结构提供驱动力,支持机器人完成预定动作。电机和减速器是致动器的两大主要构件,其以电机作为驱动元件提供动力,再将减速器的输入端与电机转子连接,以减速器作为电机输出的动力进行减速调速作用的动力传达机构,通过将机器人待驱动的构件与减速器输出端连接,从而实现对机器人运动动作提供驱动。其中,常用的减速器如行星减速器,具有体积小、重量轻,承载能力高,使用寿命长、运转平稳,噪声低等优点,被广泛应用于机器人行业之中。
在机器人应用领域中,如应用在机械臂、双足机器人、四足机器人或是四轮足机器人产品之中。
其中,例如在机械臂产品之中,根据通常需求需具备五至六个关节以上,如六轴机械臂,其具备六个自由度的,需要使用至少六个致动器支持其关节运动。
再如双足机器人一般包括大腿、小腿及足,大腿需要摆腿和转腿自由度,才能实现稳定行进,即双足机器人的单腿需要具备摆腿、转腿、大腿转动、小腿转动及足转动五个自由度,单腿即需要使用五个致动器支持上述各构件的运动。
或者如四轮足机器人,其通常包括四个腿部结构,腿部结构包括腿部结构的侧向摆腿、大腿转腿、小腿转腿、行走轮转动等至少四个自由度,也即四轮足机器人单腿就需要使用四个致动器以上,整个机器人需要至少设置十六个致动器。
由此可见,在机器人产品之中,致动器需要使用的数量较多,且每个致动器均需要单独组装成型,随着行业对机器人产品的热衷,为提高生产效率、降低成本,对致动器产品的组装拆卸的便捷性提出了更高的要求,尤其是在致动器更加紧凑、小型的需求之下,致动器内可使用的组装空间和可选的紧固方式较少,如何提升致动器的组装和维护效率是行业面临的问题,但在现有致动器产品中,仍存在拆装维护困难的问题。
发明内容
本申请提供了一种致动器、关节模组及机器人,旨在解决现有技术中的致动器在紧凑性、小型化要求之下,组装、拆卸的便捷性不高的问题。
在一个方案中,提供了一种致动器,包括:
减速器壳、行星减速器及输出端支撑轴承,所述减速器壳具有连接法兰及位于内侧的连接段,所述行星减速器具有位于齿圈外侧的齿圈法兰;
其中,所述齿圈法兰设置于所述连接段的一侧,所述输出端支撑轴承设置于所述连接段的另一侧,通过紧固件使三者固定连接;
电机转子及电机输出轴;
其中,所述电机转子设置于所述电机输出轴的外延,所述电机输出轴通过紧固件与所述行星减速器的输入端固定连接;
电机壳及电机定子,所述电机壳具有连接端,所述电机定子设置于所述电机壳之内;
其中,通过紧固件使所述连接端与所述连接法兰固定连接。
在一个可选方案中,所述减速器壳还构造有分别位于所述连接段两侧的齿圈安装段和支撑轴承安装段,所述齿圈安装段和支撑轴承安装段均呈中空圆柱型,所述齿圈法兰的外壁与所述齿圈安装段的内壁抵接,所述输出端支撑轴承外圈的外壁与所述支撑轴承安装段的内壁抵接。
在一个可选方案中,所述输出端支撑轴承的外圈构造有阵列设置的若干个第一通孔,所述连接段构造有阵列设置的若干个第二通孔,所述齿圈法兰构造有阵列设置的若干个螺纹孔,第一通孔、第二通孔与螺纹孔一一对应设置,通过末端具有螺纹的螺栓依次穿过所述输出端支撑轴承的外圈与所述连接段,进而和所述齿圈法兰螺纹连接,所述螺栓的栓头与所述输出端支撑轴承的外圈抵接,通过所述螺栓产生的预紧力及限位作用,使所述输出端支撑轴承的外圈、所述连接段及所述齿圈法兰固定连接。
在一个可选方案中,所述连接段的内壁与所述齿圈与相对于所述齿圈法兰背离所述行星减速器输入端的一侧的所述齿圈抵接,或者所述连接段的内壁上构造有径向向内延伸且呈中空环形的齿圈定位部,所述齿圈定位部与相对于所述齿圈法兰背离所述行星减速器输入端的一侧的所述齿圈抵接,从而对所述齿圈径向定位。
在一个可选方案中,所述连接法兰相对于所述支撑轴承安装段的另一侧上设置有环形凸台,及若干连接法兰通孔,所述连接法兰通孔位于所述环形凸台的径向外侧,所述环形凸台与所述连接端的内壁抵接,从而形成限位密封结构。
在一个可选方案中,所述致动器在轴向上仅有所述行星减速器及所述电机输出轴。
在一个可选方案中,所述电机壳相对于所述减速器壳的另一端上构造有沿其径向向内延伸的内延部,所述内延部呈中空环状;
所述电机输出轴具有外延部、承台部和中心连轴部,所述外延部与所述电机转子固定连接,所述中心连轴部通过紧固件与所述行星减速器输入端固定连接,所述承台部朝向所述内延部的中空部分延伸;
还包括电机端轴承,所述电机端轴承嵌设在所述内延部与所述承台部之间,所述内延部的环形内壁与所述电机端轴承的外圈抵接,所述电机端轴承的内圈与所述承台部抵接。
在一个可选方案中,所述内延部上螺纹旋接有若干紧固螺钉,所述紧固螺钉的头部部分抵接所述电机端轴承的外圈相对于所述电机输出轴的一侧。
在一个可选方案中,所述行星减速器包括输入端太阳轮和输出端行星架,所述输出端行星架背离所述输入端太阳轮的一端具有输出法兰,所述输出法兰外侧壁与所述输出端支撑轴承的内圈抵接。
在一个可选方案中,所述输出端支撑轴承外圈的外壁与所述支撑轴承安装段的内壁抵接但不过盈。
在一个可选方案中,所述输出端支撑轴承的外圈包括分体设置的外上圈和外下圈,沿所述外上圈和所述外下圈的圆周方向分别均匀布置若干上通孔和下通孔,所述上通孔与所述下通孔一一对应形成所述第一通孔,所述输出端支撑轴承的内圈的内壁具有第一肩部,所述输出法兰的外周壁具有第二肩部,所述第一肩部与所述第二肩部相互配合,实现所述输出法兰的轴向定位。
在一个可选方案中,所述致动器包括:所述电机输出轴构造有外延部,所述转子为刚性结构,其中,所述电机转子嵌设于所述外延部,所述电机转子的宽度大于所述外延部的高度;其中,所述外延部的宽度低于所述电机转子的宽度的三分之二,所述外延部的宽度高于所述电机转子的宽度的五分之一;所述外延部构造为与所述电机转子同轴的环状结构;所述转子的内侧壁与所述外延部的外侧壁固定连接,或所述转子的外侧壁与所述外延部的内侧壁固定连接; 所述外延部与所述行星减速器沿所述转子的径向上的投影至少部分重叠。
在一个可选方案中,所述致动器还包括:作为所述输入端的一级太阳轮,及若干一级行星轮,若干所述一级行星轮分别和所述一级太阳轮啮合,若干所述一级行星轮的轴端分别和所述一级行星架固定连接;具有向一端突出且中空且延其径向方向上向内延伸的第一连轴的一级行星架,所述第一连轴的中空内壁面上具有沿周向均匀分布的若干第一销槽;具有向一端突出的第二连轴的二级太阳轮,所述第二连轴的外壁上具有沿周向均匀分布的若干个第二销槽;所述第一连轴与所述第二连轴嵌套设置,所述第一销槽与所述第二销槽一一对应形成若干个销孔;若干个适配于所述销孔的插销,分别过盈装配于若干个所述销孔内,使所述一级行星架与所述二级太阳轮传动连接,且径向定位;至少一个所述第一销槽背离所述一级太阳轮的一端构造有凸缘,所述插销的一端面与所述凸缘抵接,所述凸缘相对于所述插销的另一侧与所述二级太阳轮的斜齿一侧抵接,或所述二级太阳轮构造有沿其径向向外延伸的第一卡肩,所述第一卡肩位于所述第一连轴与所述二级太阳轮的斜齿之间,所述插销和所述第一卡肩夹持所述凸缘设置,从而使所述一级行星架轴向定位;所述第一连轴一体成型的构造于所述一级行星架背离所述一级太阳轮的一侧,所述第一连轴呈中空圆柱形,所述第一连轴的内壁呈圆柱形,所述第一连轴的内壁阵列设置有若干呈半圆柱形的第一销槽,所述第一销槽相较所述第一连轴内壁向内凹陷;所述第二连轴一体成型的构造于所述二级太阳轮靠近所述一级太阳轮的一侧,所述第二连轴呈圆柱形,所述第二连轴的外壁阵列设置若干呈半圆柱型的第二销槽,所述第二销槽与所述第一销槽一一对应形成若干圆柱型的销孔,所述插销圆柱型;所述第二连轴的外壁上沿其径向延伸设置有第二卡肩,所述第二卡肩位于所述第一卡肩和所述第二连轴之间,所述第二卡肩与所述凸缘相互平齐,所述插销的一端面分别与所述凸缘和所述第二卡肩抵接,从而使所述一级行星架与所述二级太阳轮构成密封连接;所述第一销槽和所述第二销槽均为刚性结构;所述一级行星架在所述第一连轴上方构造有一中空腔体;所述一级太阳轮一设置在所述腔体内,所述一级太阳轮临近所述二级太阳轮一端的端面不与所述第一连轴、所述插销及所述第二连轴的轴向端面构成的连接结构接触,且该端面与所述连接结构的端面互相平行。
在另一方案中,提供了一种关节模组,包括前述的致动器。
在一个可选方案中,所述关节模组还包括:编码组件,包括编码转接盘、第一码盘、输出端转轴、及第二码盘; 所述编码转接盘固定在所述电机输出轴的所述承台部上,所述第一码盘安装在所述编码转接盘上;所述输出端转轴包括传动轴、止挡部及编码承接件,所述止挡部构造呈圆盘状,所述传动轴一端与所述止挡部的中心部位固定连接,所述止挡部与所述输出法兰的内侧壁抵接且相对固定,所述传动轴的另一端依次穿过所述行星减速器、所述电机输出轴及所述编码转接盘的中部延伸至另一侧,且与所述编码承接件的中心部位固定连接;所述第二码盘安装在所述编码承接件上。
在一个可选方案中,所述编码转接盘具有第三肩部,所述电机端轴承的内圈部分与所述肩部抵接,所述电机端轴承的内圈部分与所述承台部抵接。
在一个可选方案中,所述关节模组还包括:输出端定位轴承,所述太阳轮的一端构造有的连轴段,所述连轴段延伸至所述输出法兰之内;所述输出法兰内壁面上在靠近所述太阳轮的一端构造有第一卡肩,所述止挡部朝向所述太阳轮的一侧的外延处构造有环状的凸起结构;其中,所述输出端定位轴承嵌套设置于所述连轴段与所述输出法兰的内壁之间,所述输出端定位轴承的内圈与所述连轴段外壁抵接,所述输出端定位轴承的外圈与所述输出法兰的内壁抵接;所述输出端定位轴承一轴向侧面与所述第一卡肩抵接,所述凸起结构与所述输出端定位轴承的外圈相对于所述第一卡肩的另一侧抵接;在一个可选方案中,所述关节模组还包括:驱动器,所述驱动器布置在所述第一码盘和第二码盘沿所述电机壳轴向的外侧,并通过紧固件与所述内延部固定连接。
在一个可选方案中,所述输出法兰的外延长于所述连轴段的外延,所述止挡部的外侧壁与所述输出法兰长于所述连轴段的部分的内侧壁抵接,所述止挡部位于所述输出法兰轴向端面与所述太阳轮的轴向端面之间。
在一个可选方案中,所述关节模组还包括:波形垫圈,所述太阳轮的轮齿与所述连轴段之间构造有第四卡肩,所述波形垫圈嵌入设置在所述第四卡肩与所述输出端定位轴承的内圈之间,所述输出端定位轴承的内圈将所述波形垫圈压持在所述第四卡肩之上。
在一个可选方案中,所述编码转接盘上构造有沿其轴向下沉设置的腔体,所述编码承接件嵌入安装在所述腔体内,所述编码承接件与所述编码转接盘之间嵌设编码承接件支撑轴承。
在一个可选方案中,所述关节模组还包括:后盖,所述后盖围罩在所述驱动器的外侧,并通过紧固件与所述电机壳相对于所述减速器壳的另一端固定连接。
在另一方案中,提供了一种机械臂,至少一个关节采用如前述的关节模组。
在另一方案中,提供了一种双足机器人,至少一个关节采用如前述的关节模组。
在另一方案中,提供了一种点足机器人,所述点足机器人的摆腿关节、大腿关节、小腿关节中的至少一个关节采用如前述的关节模组。
在另一方案中,提供了一种四足机器人,至少一个关节采用如前述的关节模组。
在另一方案中,提供了一种四轮足机器人,至少一个关节采用如前述的关节模组。
在另一方案中,提供了一种机器人,至少一个关节采用如前述的关节模组。
本申请的有益效果:
本申请通过同一紧固件沿一安装方向即可将减速器、输出端支撑轴承固定连接在减速器壳之上,再将电机壳和定子套在减速器外侧、将电机壳与减速器壳固定,即可完成致动器的组装,因此拆装过程较为简单便捷,提高的生产和应用的便利性,从而提高了效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本申请一实施例中致动器的爆炸示及剖视意图;
图2本申请一实施例中致动器的剖视示意图;
图3是本申请一实施例中致动器的爆炸示意图;
图4是本申请一实施例中行星减速器、减速器壳及其轴承的配合示意图;
图5是图4中的A部放大示意图;
图6是本申请一实施例中的减速器壳示意图;
图7是本申请另一实施例中减速器壳示意图;
图8是本申请一实施例中致动器的剖视示意图;
图9是本申请一实施例中致动器的电机输出轴部分的爆炸示意图;
图10是本申请一实施例中致动器的剖视示意图;
图11是本申请一实施例中致动器的输出端转轴与电机转子的示意图;
图12是本申请一实施例中致动器的电机输出轴立体示意图;
图13是本申请一实施例中输出端转轴与电机转子的剖视示意图;
图14是本申请一实施例中一级行星架和二级太阳轮的爆炸示意图;
图15是本申请一实施例中一级行星架和二级太阳轮的剖视示意图;
图16是本申请一实施例中一级行星架和二级太阳轮的剖视示意图;
图17是图16中的B部放大示意图;
图18是本申请一实施例中一级行星架和二级太阳轮的剖视示意图;
图19是本申请一实施例中一级行星架和二级太阳轮的剖视示意图;
图20是本申请一实施例中的编码组件部分结构示意图;
图21是本申请一实施例中的输出端转轴部分结构示意图;
图22是图21的主视示意图;
图23是本申请一实施例中的输出端转轴爆炸示意图;
图24是本申请一实施例中的关节模组剖视示意图;
图25是本申请一实施例中的关节模组爆炸示意图;
图26是本申请一实施例中的机械臂的立体示意图;
图27是本申请一实施例中的双足机器人的立体示意图;
图28是本申请一实施例中的点足机器人的立体示意图;
图29是本申请一实施例中的四足机器人的立体示意图;
图30是本申请一实施例中的四轮足机器人的立体示意图;
图中各附图标记:
1、减速器壳;101、连接法兰;1011、连接法兰通孔;102、连接段;1021、第二通孔;1022、齿圈定位部;103、齿圈安装段;104、轴承安装段;105、环形凸台;
2、行星减速器;201、齿圈;2011、齿圈法兰;2012、螺纹孔;202、输入端太阳轮;2021、连轴段;2022、第四卡肩;203、输出端行星架;2031、输出法兰;2032、第二肩部;2033、第三卡肩;
3、输出端支撑轴承;301、第一通孔;302、输出端支撑轴承外圈;303、输出端支撑轴承内圈;3021、外上圈;3022、外下圈;3023、上通孔;3024、下通孔; 3031、第一肩部;
4、电机转子;
5、电机输出轴;501、外延部;502、承台部;503、中心连轴部;
6、电机壳;601、连接端;602、内延部;
7、电机定子;
8、螺栓;
9、电机端轴承;
10、紧固螺钉;
11、一级太阳轮;
12、一级行星轮;
13、一级行星架;1301、第一连轴;1302、第一腔体;13011、第一销槽;13012、凸缘;
14、二级太阳轮;1401、第二连轴;14011、第二销槽;1402、第一卡肩;14012、第二卡肩;
15、销孔;16、插销;
17、编码组件;1701、编码转接盘;17011、第三肩部; 1702、第一码盘;1703、输出端转轴;1704、第二码盘;17031、传动轴;17032、止挡部;170321、凸起结构;17033、编码承接件;17034、编码承接件支撑轴承;17035、第二腔体;
18、输出端定位轴承;
19、波形垫圈;20、驱动器;21、后盖;100、致动器;关节模组1000;
其中,限定X为致动器和关节模组的轴向,Y是致动器和关节模组的径向。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请,但不用来限制本申请的范围。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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“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。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
致动器在机器人应用领域中,致动器需要使用的数量较多,且每个致动器均需要单独组装成型。尤其是在致动器更加紧凑、小型的需求之下,致动器内可使用的组装空间和可选的紧固方式较少。即致动器内部空间有限空间,需要连接的部件较多且具有预定的结构强度要求。由此,领域内需要探究的问题就是如何在有限空间之内,简单快速地将致动器的各部件简单快速且稳定的装配组合为一体。
具体来说,致动器组装时,至少需要将电机和减速器及相关外壳部件稳定组装为一体,形成致动器整体。结合领域内相关现有技术来看,实现组装的方式较为单一。均是将各待组装部件分别通过螺栓固定在其外壳之上,且在预定的结构强度需求之下,一个部件往往需要设置多个螺栓乃至多种不同类型的螺栓进行固定,如此,不仅拆装较为困难,也不利于致动器的小型化。
基于此,本申请进行改进创新,提出如下实施例。
在一些实施方式中,请参阅1至图3,提供了一种致动器,其包括:
减速器壳1、行星减速器2及输出端支撑轴承3,减速器壳1具有连接法兰101及位于内侧的连接段102,行星减速器2具有位于齿圈201外侧的齿圈法兰2011;其中,齿圈法兰2011设置于连接段102的一侧,输出端支撑轴承3设置于连接段102的另一侧,通过紧固件使三者固定连接;
电机转子4及电机输出轴5,电机转子4设置于电机输出轴5的外延,电机输出轴5通过紧固件与行星减速器2的输入端固定连接;
电机壳6及电机定子7,电机壳6具有连接端601,电机定子7设置于电机壳6之内,通过紧固件使连接端601与连接法兰101固定连接。
在本实施例中,减速器与输出端支撑轴承3仅需通过紧固件安装在减速器壳1之上,具体为通过紧固件将减速器的齿圈法兰2011和输出端支撑轴承3固定在连接段102的两侧,即使用同一紧固件就能够将减速器壳1、行星减速器2和输出端支撑轴承3完成固定装配。本例中的紧固件可以是螺栓、螺钉、螺柱、销钉等。
对于电机转子4的安装,仅需将电机转子4与电机输出轴5的外延固定,再将电机输出轴5与行星减速器2的输入端通过紧固件固定连接即可。
对于电机壳6及电机定子7,仅需将电机定子7设置与电机壳6之内、将电机壳6的连接端601与减速器壳1的连接法兰101通过紧固件固连。
即可实现致动器整体的装配,组装方式简单,装配过程便捷快速,组装和拆卸的效率高。
在本实施例中,如图3所示,致动器的组装过程按较为优选的次序大致分为如下三个部分:
第一部分是对于减速器壳1、行星减速器2和输出端支撑轴承3的组装。首先是通过将行星减速器2的齿圈法兰2011和输出端支撑轴承3分别抵接在连接段102两侧,再通过紧固件进行锁紧固定,紧固件的安装方向优选为从输出端支撑轴承3的一侧,依次穿输出端支撑轴承3、连接段102及齿圈法兰2011,从而将三者固定连接。
第二部分是对电机转子4和电机输出轴5的组装,首先是将电机转子4固定在电机输出轴5的外延上,在将电机输出轴5与行星减速器2的输入端通过紧固件固定连接,如图2所示,此时电机转子4呈围套在行星减速器2输出端一侧的外侧。
第三部分是将电机定子7与电机壳6固定后与减速器壳1部分进行组装,首先是将电机定子7嵌入设置在电机壳6之内,然后将电机壳6的连接端601与减速器的连接法兰101通过紧固件固定锁紧,此时,电机定子7呈围套在电机转子4外侧的状态,从而完成致动器整体的组装。
显然,本实施例中的致动器装配结构简洁,使得整个装配或者拆卸过程更加的简单和快速,由此可以提升致动器的拆装效率。
在一些实施方式中,请参阅图4、图5及图6,减速器壳1还构造有分别位于连接段102两侧的齿圈安装段103和支撑轴承安装段104,齿圈安装段103和支撑轴承安装段104均呈中空圆柱型,齿圈法兰2011的外壁与齿圈安装段103的内壁抵接,输出端支撑轴承外圈302的外壁与支撑轴承安装段104的内壁抵接。
在本实施例中,通过在减速器壳1上分别设置齿圈安装段103和支撑轴承安装段104,以供齿圈法兰2011和输出端支撑轴承3可以嵌入设置在减速器壳1之上,且可以分别对齿圈法兰2011和输出端支撑轴承3形成稳定有效的径向定位。
在本实施例中,齿圈安装段103、支撑轴承安装段104及连接段102一体成型制作,不仅结构强度高,且部件构造简洁,齿圈法兰2011和输出端支撑轴承3分别从连接段102的两侧嵌入安装即可,更加易于装配。在一些实施方式中,请参阅图3、图4及图6,输出端支撑轴承3的外圈构造有阵列设置的若干个第一通孔301,连接段102构造有阵列设置的若干个第二通孔1021,齿圈法兰2011构造有阵列设置的若干个螺纹孔2012,第一通孔301、第二通孔1021与螺纹孔2012一一对应设置,通过末端具有螺纹的螺栓8依次穿过输出端支撑轴承3的外圈与连接段102,进而和齿圈法兰2011螺纹连接。
在本实施例中,输出端支撑轴承3的外圈和连接段102上的第一通孔301和第二通孔1021均为内壁光滑不带螺纹的圆形通孔,仅在齿圈法兰2011上设置螺纹孔2012,
如此,装配时螺栓8的螺头部分不与第一通孔301和第二通孔1021螺纹连接,可以直接穿过第一通孔301和第二通孔1021之后再与齿圈法兰2011上的螺纹孔2012螺纹连接,此时螺栓8的栓头与输出端支撑轴承3的外圈抵接,通过螺栓8产生的预紧力及限位作用,使输出端支撑轴承3的外圈和齿圈法兰2011分别压紧在连接段102两侧,形成连接固定,可以有效提高装配的效率。
在一些实施方式中,请参阅图2、图4及图5,输出端支撑轴承外圈302的外壁可以与支撑轴承安装段104的内壁抵接但不过盈,在输出端支撑轴承3嵌入安装之后,输出端支撑轴承外圈302的外壁仅与支撑轴承安装段104的内壁抵接,无需进行过盈配合,即支撑轴承安装段104仅对输出端支撑轴承3起到径向定位的作用,输出端支撑轴承3在轴向上的定位仅通过紧固件的预紧力进行定位。
如此,一方面是输出端支撑轴承3无需过盈安装,仅需嵌入设置后通过紧固件锁紧,安装方便快速,另一方面是输出端支撑轴承3不采用过盈安装,不会发生在装配时相关结构发生形变而情况,进而保障减速器输出端的径向位置准确性,从而保障了致动器的动力输出的精确度。
在一些实施方式中,请参阅图4和图5,齿圈201一般具有相对齿圈法兰2011凸出的部分,连接段102的内壁与齿圈201与相对于齿圈法兰2011背离行星减速器2输入端的一侧的齿圈201抵接,即连接段102的内壁与齿圈201上述的凸出部分的外壁抵接,从而对齿圈201径向定位,定位结构简洁可靠。
再如图所示图7和图24所示,在一些实施方式中,连接段102的内壁上构造有径向向内延伸且呈中空环形的齿圈定位部1022,齿圈定位部1022与相对于齿圈法兰2011背离行星减速器2输入端的一侧的齿圈201抵接,从而对齿圈201径向定位。其中,轴向上齿圈定位部1022的厚度可以小于连接段102的厚度,以降低齿圈定位部1022的质量,进而降低减速器壳1和致动器的质量。
在一些实施方式中,请参阅图3、图4、图6及图7,连接法兰101相对于支撑轴承安装段104的另一侧上设置有环形凸台105,及若干连接法兰通孔1011,连接法兰通孔1011位于环形凸台105的径向外侧,环形凸台105与连接端601的内壁抵接,从而形成限位密封结构。
在本实施例中,电机壳6的连接端601与连接法兰101通过紧固件锁紧之后,此时,该紧固件和相关连接孔的设置位置均位于环形凸台105的径向方向之外,再通过环形凸台105与电机壳6的连接端601内壁抵接,从而形成限位密封结构,起到了对电机壳6与减速器壳1之间配合位置的密封作用,可以防止外界粉尘等杂质进入。
在一些实施方式中,请参阅图8,致动器在轴向上仅有行星减速器2及电机输出轴5,即致动器在完成装配之后,致动器的轴向厚度仅包括了行星减速器2的厚度L1和电机输出轴5的厚度L2,由此可见,本申请致动器的装配结构有助于缩减致动器整体的轴向尺寸,较为紧凑,利于小型化。
在一些实施方式中,请参阅图9及图10,电机壳6相对于减速器壳1的另一端上构造有沿其径向向内延伸的内延部602,内延部602呈中空环状。电机输出轴5具有外延部501、承台部502和中心连轴部503,外延部501与电机转子4固定连接,中心连轴部503通过紧固件与行星减速器2输入端固定连接,承台部502朝向内延部602的中空部分延伸。还包括电机端轴承9,电机端轴承9嵌设在内延部602与承台部502之间,内延部602的环形内壁与电机端轴承9的外圈抵接,电机端轴承9的内圈与承台部502抵接。
在本实施例中,在电机壳6与减速器壳1完成组装锁紧之后,承台部502的外壁与内延部602的内壁之间形成一侧开口的环槽状的安装位置,从而使得电机端轴承9可以延轴向通过该开口嵌入安装在承台部502的外壁与内延部602的内壁之间,安装方便快速。
与此同时,电机端轴承9的外圈与内延部602内侧壁抵接,电机端轴承9的内圈与承台部502的外壁抵接,对电机输出轴5形成径向定位,由此确保电机输出轴5转动时维持在准确的轴向位置,不会晃动。
在一些实施方式中,请参阅图10和图20,内延部602上螺纹旋接有若干紧固螺钉10,紧固螺钉10的头部部分抵接电机端轴承9的外圈相对于电机输出轴5的一侧。组装时将电机端轴承9嵌设在承台部502的外壁与内延部602的内壁之间的位置之后,通过将紧固螺钉10旋入紧固,紧固螺钉10头部部分抵接在电机端轴承9的外圈一侧之上,进而实现对电机端轴承9的外圈实现锁紧,安装和拆卸均较为方便。
在本实施例中,紧固螺钉10呈沿内延部602周向均匀间隔布置,将电机端轴承9的外圈充分固定,而无需另设轴承盖等固定件进行固定,有利于提升装配便捷性和缩减致动器轴向尺寸。
此外,紧固螺钉10采用沉头安装方式嵌设于内延部602之上,从而无需占用致动器的轴向尺寸。
在一些实施方式中,请再次参阅图1和图2,行星减速器2包括输入端太阳轮202和输出端行星架203,输出端行星架203背离输入端太阳轮202的一端具有输出法兰2031,输出法兰2031外侧壁与输出端支撑轴承内圈303抵接。由此可以通过输出端支撑轴承3对输出法兰2031形成径向定位,保障输出法兰2031转动时维持在准确的径向位置,进而可以确保输出法兰2031与电机输出轴5的同轴度。
在本实施例中,通过前述实施例中的电机端轴承9对电机输出轴5进行径向定位,配合输出端支撑轴承3对行星减速器2的输出法兰2031的轴向定位之下,实现对致动器的输入、输出两端均形成轴向定位作用,有利于提升致动器输入端和输出端的同轴度,保障动力传递的稳定性和精度。在一些实施方式中,请参阅图5,输出端支撑轴承3的外圈包括分体设置的外上圈3021和外下圈3022,沿外上圈3021和外下圈3022的圆周方向分别均匀布置若干上通孔3023和下通孔3024,上通孔3023与下通孔3024一一对应形成第一通孔301。
在本实施例中,上通孔3023与下通孔3024均是分别沿着外上圈3021和外下圈3022的周向均匀布置,装配紧固之后有利于输出端支撑轴承3的外圈各个位置的受力平衡。
在本实施例中,输出端支撑轴承内圈303的内壁具有第一肩部3031,输出法兰2031的外周壁具有第二肩部2032,第一肩部3031与第二肩部2032相互配合,实现输出法兰2031的轴向定位,确保输出法兰2031位置稳定,不会发生窜动。在一些实施方式中,请参阅图11至图13,电机输出轴5构造有外延部501,其中,电机转子4嵌设于外延部501,在径向上外延部501的投影与电机转子4的投影仅部分重叠,或者,电机转子4的轴向厚度大于外延部501的轴向厚度,即可实现电机转子4与电机输出轴5的有效配合。
在本实施例中,通过缩短外延部501的轴向长度,降低电机输出轴5的整体质量,进而降低电机输出轴5在转动过程中所需的转动惯量,有利于电机转子4的快速启动和停止,提高致动器控制的精准性。
克服了现有技术中需要外延部501尺寸与电机转子4尺寸匹配的技术偏见。
另一方面,外延部501的轴向尺寸较小,也有利于简化外延部501与电机转子4的装配过程。
在本实施例中,电机转子4为刚性结构,制作时可以通过将电机转子4磁贴设置在刚性基材上形成刚性结构的电机转子4,保障了电机转子4的结构强度。
在本实施例中,外延部501的宽度小于电机转子4的宽度的三分之二,外延部501的宽度高于电机转子4的宽度的五分之一,能够保证在电机转子4与外延部501具有足够的接触面积的前提之下,获得最大程度的减重效果。
在本实施例中,外延部501构造为与电机转子4同轴的环状结构,使两者易于相互嵌套配合。电机转子4的内侧壁与外延部501的外侧壁固定连接,或电机转子4的外侧壁与外延部501的内侧壁固定连接,本例中电机转子4的内壁与外延部501的外壁之间采用粘接连接。
在本实施例中,外延部501与行星减速器2沿转子的径向上的投影至少部分重叠,即行星减速器2的输入端在轴向上相对延伸至外延部501合围形成的空间之内,有利于缩短致动器的轴向尺寸。在一些实施方式中,请参阅图14至图19,致动器还包括:作为输入端的一级太阳轮11,及若干一级行星轮12,若干一级行星轮12分别和一级太阳轮11啮合,若干一级行星轮12的轴端分别和一级行星架13固定连接;具有向一端突出且中空且延其径向方向上向内延伸的第一连轴1301的一级行星架13,第一连轴1301的中空内壁面上具有沿周向均匀分布的若干第一销槽13011;具有向一端突出的第二连轴1401的二级太阳轮14,第二连轴1401的外壁上具有沿周向均匀分布的若干个第二销槽14011;第一连轴1301与第二连轴1401嵌套设置,第一销槽13011与第二销槽14011一一对应形成若干个销孔15;若干个适配于销孔15的插销16,分别过盈装配于若干个销孔15内,使一级行星架13与二级太阳轮14传动连接,且径向定位。
在本实施例中,通过在一级行星架13上设置第一连轴1301,在二级太阳轮14上设置第二连轴1401,及在第一连轴1301和第二连轴1401上对应设置第一销槽13011和第二销槽14011,构成均匀环绕在第一连轴1301和第二连轴1401之间配合位置上的销孔15,通过插销16与销孔15的过盈配合锁紧,实现一级行星架13与二级太阳轮14之间的轴向及径向的定位。
在本实施例中,通过配合结构对一级行星架13和二级太阳轮14之间连接部位空间尺寸要求较小,即将第一连轴1301和第二连轴1401设置为更小的轴向和径向尺寸,即可满足预定连接强度需求,或者在相同连接强度需求之下,由于无需如现有技术连接方式中预设更多的连接位置,可以将该连接结构做得更小。
如此,在相同的输出扭矩需求之下,可有效减小对行星减速器2内部空间的占用,缩小了行星减速器2的轴向和径向的尺寸,有利于减速器、致动器乃至关节模组、机器人的小型化,使产品更为紧凑。
在本实施例中,第一销槽13011和第二销槽14011均为刚性结构,即第一销槽13011和第二销槽14011对应组成的销孔15也是刚性结构。
如此,使得插销16与销孔15能够稳定的形成过盈配合,且过盈配合之后刚性结构的销孔15不易发生形变,保证了一级行星架13和二级太阳轮14的同轴度,插销16可以通过冷装工艺等方式与销孔15过盈配合,确保连接结构稳定性和可靠性,结构强度高且不会窜动。
在本实施例中,至少一个第一销槽13011背离一级太阳轮11的一端构造有凸缘13012,插销16的一端面与凸缘13012抵接,凸缘13012相对于插销16的另一侧与二级太阳轮14的斜齿一侧抵接,或二级太阳轮14构造有沿其径向向外延伸的第一卡肩1402,第一卡肩1402位于第一连轴1301与二级太阳轮14的斜齿之间,插销16和第一卡肩1402夹持凸缘13012设置,从而使一级行星架13轴向定位。
在本实施例中,在插销16与销孔15的过盈配合之后,通过插销16与销孔15内壁之间的摩擦力形成固定,此时插销16靠近二级太阳轮14一端的端面压持在凸缘13012之上。相对位于插销16对侧的二级太阳轮14上的斜齿或者预设的第一卡肩1402与凸缘13012的另一侧抵接,从而对凸缘13012形成夹持作用,及通过插销16与二级太阳轮14的配合夹持凸缘13012,对一级行星架13形成轴向上的定位,无需更多其他的紧固部件,即可实现一级行星架13与二级太阳轮14的稳固可靠连接。
在本实施例中,凸缘13012沿着第一连轴1301的径向向内延伸形成,不占用第一连轴1301外侧更多位置,相比于螺栓等紧固件连接的形式,空间占用较小,有利于行星减速器2的小型化。
在本实施例中,第一连轴1301一体成型的构造于一级行星架13背离一级太阳轮11的一侧,第一连轴1301呈中空圆柱形,第一连轴1301的内壁呈圆柱形,第一连轴1301的内壁阵列设置有若干呈半圆柱形的第一销槽13011,第一销槽13011相较第一连轴1301内壁向内凹陷。第二连轴1401一体成型的构造于二级太阳轮14靠近一级太阳轮11的一侧,第二连轴1401呈圆柱形,第二连轴1401的外壁阵列设置若干呈半圆柱型的第二销槽14011,第二销槽14011与第一销槽13011一一对应形成若干圆柱型的销孔15,插销16圆柱型。
在本实施例中,第二销槽14011与第一销槽13011一一对应形成若干圆柱型的销孔15,插销16选择圆柱型的插销16构件,无棱边、棱角结构,在传动过程中圆柱型插销16不存在应力集中的问题,不易发生磨损、形变的问题,连接结构稳定可靠。
并且,插销16和销孔15均呈圆形阵列的均匀设置,确保连接结构稳固可靠且保障了一级行星架13与二级太阳轮14的同轴度。
在本实施例中,第二连轴1401的外壁上沿其径向延伸设置有第二卡肩14012,第二卡肩14012位于第一卡肩1402和第二连轴1401之间,第二卡肩14012与凸缘13012相互平齐,插销16的一端面分别与凸缘13012和第二卡肩14012抵接,从而使一级行星架13与二级太阳轮14构成密封连接;
在本实施例中,通过设置第二卡肩14012与插销16的端面抵接,且第二卡肩14012与凸缘13012相互平齐,即使得插销16在过盈安装在销孔15内之后,插销16在靠近二级太阳轮14的一端面的一部分与凸缘13012抵接,另一部分与第二卡肩14012抵接。
在本实施例中,通过凸缘13012和第二卡肩14012的配合,对插销16与销孔15之间缝隙形成阻挡和密封作用,能够避免二级太阳轮14部分的润滑油通过插销16与销孔15之间缝隙泄露,进而提升了减速器的密封性能。
在本实施例中,一级行星架13在第一连轴1301上方构造有一中空第一腔体1302,一级太阳轮11一设置在第一腔体1302内,一级太阳轮11临近二级太阳轮14一端的端面不与第一连轴1301、插销16及第二连轴1401的轴向端面构成的连接结构接触,且该端面与连接结构的端面互相平行。
在本实施例中,第一连轴1301、插销16及第二连轴1401的轴向端面构成的连接结构向远离一级太阳轮11的方向凹陷设置,使得一级太阳轮11与完成稳定连接结构的第一连轴1301、插销16及第二连轴1401不会发生干涉,确保传动过程的安全性。
在另一实施方式中,提供了一种关节模组,包括前述实施例中的致动器。
在一些实施方式中,请参阅图20至图25,关节模组还包括:编码组件17,包括编码转接盘1701、第一码盘1702、输出端转轴1703、及第二码盘1704。
在本实施例中,编码转接盘1701固定在电机输出轴5的承台部502上,第一码盘1702安装在编码转接盘1701上。
在本实施例中,输出端转轴1703包括传动轴17031、止挡部17032及编码承接件17033,止挡部17032构造呈圆盘状,止挡部17032与行星减速器2的输出法兰2031固定连接,传动轴17031一端与止挡部17032的中心部位固定连接,止挡部17032与输出法兰2031的内侧壁抵接且相对固定,传动轴17031的另一端依次穿过行星减速器2、电机输出轴5及编码转接盘1701的中部延伸至另一侧,且与编码承接件17033的中心部位固定连接;第二码盘1704安装在编码承接件17033上。
本实施例中,通过设置跟随电机输出轴5一同转动的第一码盘1702,且在行星减速器2输出法兰2031上固连一输出端转轴1703,在输出端转轴1703上设置第二码盘1704,通过设置编码器读头读取第一码盘1702和第二码盘1704的转动,即可有效检测关节模组输入端和输出端的转动位置,便于对关节模组进行精确控制。
在一些实施方式中,如图20所示,编码转接盘1701具有第三肩部17011,电机端轴承9的内圈部分与第三肩部17011抵接,电机端轴承9的内圈部分与承台部502抵接。如此,通过电机端轴承9即可实现同时对电机输出轴5和编码转接盘1701的径向支撑定位,无需设置更多额外的定位部件,组装拆卸更为简单。
在另一方面,能够更好保证电机输出轴5和编码转接盘1701及电机转子4的同心度,在编码转接盘1701高速转动时,不会产生径向的跳动的情况,进而使第一码盘1702和编码器读头之间稳定维持有预定的安全间隙,保障关节模组的输入端和输出端位置检测精度。同时,降低了电机输出轴5在转动过程中的振动,有利于电机输出轴5与行星减速器2之间动力传递的稳定性,有利于关节模组降噪。
在一些实施方式中,请参阅图21、图22及图23,关节模组还包括:输出端定位轴承18,太阳轮的一端构造有的连轴段2021,连轴段2021延伸至输出法兰2031之内。输出法兰2031内壁面上在靠近太阳轮的一端构造有第三卡肩2033,止挡部17032朝向太阳轮的一侧的外延处构造有环状的凸起结构170321。
在本实施例中,输出端定位轴承18嵌套设置于连轴段2021与输出法兰2031的内壁之间,输出端定位轴承18的内圈与连轴段2021外壁抵接,输出端定位轴承18的外圈与输出法兰2031的内壁抵接。输出端定位轴承18一轴向侧面与第三卡肩2033抵接,凸起结构170321与输出端定位轴承18的外圈相对于第三卡肩2033的另一侧抵接。
在本实施例中,输出端转轴1703各部分均不与输出端定位轴承18内圈接触,止挡部17032与输出法兰2031相对固定设置,固定方式可以选择粘接或者过盈配合的方式进行相对固定,进而使输出端转轴1703与输出法兰2031同步转动。在此基础之上,在传动轴17031的另一端设置第一码盘1702,通过编码器读头读取第一码盘1702的位置即检测取输出端转轴1703的转动位置。
在本实施例中,通过在输出法兰2031与连轴段2021之间设置输出端定位轴承18,输出法兰2031的内壁与输出端定位轴承18的外圈抵接,连轴段2021外壁与输出端定位轴承18内圈抵接,可以保证太阳轮与输出端行星架203的同轴度。
在本实施例中,请再次参阅图22和图22,输出法兰2031上在靠近太阳轮的一端构造有第三卡肩2033,输出端定位轴承18的外圈一侧与第三卡肩2033抵接,止挡部17032朝向太阳轮的一侧的外延处构造有凸起结构170321,凸起结构170321与输出端定位轴承18的外圈相对于第三卡肩2033的另一侧抵接,即形成了止挡部17032沿关节模组的轴向将输出端定位轴承18的外圈压持在第三卡肩2033上、由第三卡肩2033和凸起结构170321共同夹持输出端定位轴承18的外圈的结构形式。
如此,只需将第三卡肩2033和止挡设置为具备一定轴向厚度设置即可满足固定连接需求,既能实现前述的提高行星架与太阳轮之间的同轴度,也能够有效缩短输出法兰2031的轴向尺寸。
在本实施例中,输出端定位轴承18通过将输出端定位轴承18的外圈与输出法兰2031和第三卡肩2033之间采用粘接等方式进行固定连接,进一步提升连接结构的稳定性。
在本实施例中,止挡部17032设置为与输出法兰2031的内壁抵接,且过盈和/或粘接固定的方式连接,止挡部17032及凸起结构170321仅需较小厚度尺寸即可实现有效连接,如此,相应的输出法兰2031的轴向厚度可以相应的减小,即缩减输出法兰2031的设置厚度,有利于关节模组轴向尺寸的缩减。
另一方面,止挡部17032与输出法兰2031之间紧密配合可以形成密封结构,对输出法兰2031的中空部分起到密封作用,有效避免行星减速器2部分的润滑油泄漏,或者避免外界环境的粉尘等杂质进入,密封能力较好。
在本实施例中,输出端转轴1703的组装优选为在行星减速器2与电机壳6组装完成之后进行。组装时,只需将输出端转轴1703的传动轴17031穿过行星减速器2的中部,将止挡部17032嵌入输出法兰2031之内并使凸起结构170321与输出端定位轴承18的外圈抵接,即可完成安装过程,安装较为方便快速。
在一些实施方式中,请参阅图22,输出法兰2031的外延长于连轴段2021的外延,止挡部17032的外侧壁与输出法兰2031长于连轴段2021的部分的内侧壁抵接,止挡部17032位于输出法兰2031轴向端面与太阳轮的轴向端面之间。即将止挡部17032相对输出法兰2031的端面沿轴向下沉设置,避免在输出法兰2031与外侧待驱动部件连接之后,止挡部17032与外界其他部件发生干涉,保障输出转轴的安全。
在一些实施方式中,请参阅图21和图22,关节模组还包括:波形垫圈19,太阳轮的轮齿与连轴段2021之间构造有第四卡肩2022,波形垫圈19嵌入设置在第四卡肩2022与输出端定位轴承18的内圈之间,输出端定位轴承18的内圈将波形垫圈19压持在第四卡肩2022之上,也即通过第四卡肩2022将波形垫圈19压持在输出端定位轴承18的内圈上,有利于消除输出端定位轴承18工作转动时的轴向游隙,进一步保障太阳轮与输出法兰2031的同轴度,也保障了输出端转轴1703的转动过程稳定性,保证检测精度。
在一些实施方式中,请参阅图20,编码转接盘1701上构造有沿其轴向下沉设置的第二腔体17035,编码承接件17033嵌入安装在第二腔体17035内,编码承接件17033与编码转接盘1701之间嵌设编码承接件支撑轴承17034。
在本实施例中,编码承接件支撑轴承17034的内圈与编码承接件一端的外壁抵接,其编码承接件支撑轴承17034的外圈与编码转接盘1701上的第二腔体17035内壁抵接,对输出端转轴1703相对于止挡部17032的另一端形成径向上的定位,确保输出端转轴1703转动时与输出法兰2031维持较好的同轴度,避免偏斜、晃动而导致对输出法兰2031转动位置的误检或者漏检的情况,保障检测精度。
在一些实施方式中,编码承接件可以与传动轴17031通过螺纹连接等方式进行可拆卸的连接,组装时,在传动轴17031从行星减速器2穿过延伸至第一码盘1702中部位置之后,将编码承接件支撑轴承17034嵌套在编码承接件之上、且将第二码盘1704安装在编码承接件上,再将编码承接件通过第一码盘1702的一侧嵌入编码转接盘1701之上的第二腔体17035内,使编码承接件支撑轴承17034与编码转接盘1701的第二腔体17035内壁抵接,最后将编码承接件与传动轴17031旋合锁紧即可完成第二码盘1704的安装,安装方便快捷。
在一些实施方式中,请参阅图24和图25,关节模组还包括:驱动器20,驱动器20布置在第一码盘1702和第二码盘1704沿电机壳6轴向的外侧,并通过紧固件与内延部602固定连接。
在一些实施方式中,请参阅图24和图25,关节模组还包括:后盖21,后盖21围罩在驱动器20的外侧,并通过紧固件与电机壳6相对于减速器壳1的另一端固定连接,通过后盖21将电机壳6相对于减速器壳1的另一端进行封闭和保护。
在另一实施方式中,请参阅图26,提供了一种机械臂,至少一个关节采用如前述的关节模组1000。
在另一实施方式中,请参阅图27,提供了一种双足机器人,至少一个关节采用如前述的关节模组1000。
在另一实施方式中,请参阅图28,提供了一种点足机器人,点足机器人的摆腿关节、大腿关节、小腿关节中的至少一个关节采用如前述的关节模组1000。
在另一实施方式中,请参阅图29,提供了一种四足机器人,至少一个关节采用如前述的关节模组1000。
在另一实施方式中,请参阅图30,提供了一种四轮足机器人,至少一个关节采用如前述的关节模组1000。
在另一实施方式中,提供了一种机器人,至少一个关节采用如前述的关节模组1000。
以上仅为本申请的可选的实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (26)
1.一种致动器,其特征在于,包括:
减速器壳、行星减速器及输出端支撑轴承,所述减速器壳具有连接法兰及位于内侧的连接段,所述行星减速器具有位于齿圈外侧的齿圈法兰;
其中,所述齿圈法兰设置于所述连接段的一侧,所述输出端支撑轴承设置于所述连接段的另一侧,通过紧固件使三者固定连接;
电机转子及电机输出轴;
其中,所述电机转子设置于所述电机输出轴的外延,所述电机输出轴通过紧固件与所述行星减速器的输入端固定连接;
电机壳及电机定子,所述电机壳具有连接端,所述电机定子设置于所述电机壳之内;
其中,通过紧固件使所述连接端与所述连接法兰固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种致动器,其特征在于,
所述减速器壳还构造有分别位于所述连接段两侧的齿圈安装段和支撑轴承安装段,所述齿圈安装段和支撑轴承安装段均呈中空圆柱型,所述齿圈法兰的外壁与所述齿圈安装段的内壁抵接,所述输出端支撑轴承的外圈的外壁与所述支撑轴承安装段的内壁抵接。
3.根据权利要求2所述的一种致动器,其特征在于,
所述输出端支撑轴承的外圈构造有阵列设置的若干个第一通孔,所述连接段构造有阵列设置的若干个第二通孔,所述齿圈法兰构造有阵列设置的若干个螺纹孔,第一通孔、第二通孔与螺纹孔一一对应设置,通过末端具有螺纹的螺栓依次穿过所述输出端支撑轴承的外圈与所述连接段,进而和所述齿圈法兰螺纹连接,所述螺栓的栓头与所述输出端支撑轴承的外圈抵接,通过所述螺栓产生的预紧力及限位作用,使所述输出端支撑轴承的外圈、所述连接段及所述齿圈法兰固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种致动器,其特征在于,
所述连接段的内壁与所述齿圈与相对于所述齿圈法兰背离所述行星减速器输入端的一侧的所述齿圈抵接,或者所述连接段的内壁上构造有径向向内延伸且呈中空环形的齿圈定位部,所述齿圈定位部与相对于所述齿圈法兰背离所述行星减速器输入端的一侧的所述齿圈抵接,从而对所述齿圈径向定位。
5.根据权利要求2所述的一种致动器,其特征在于,
所述连接法兰相对于所述支撑轴承安装段的另一侧上设置有环形凸台,及若干连接法兰通孔,所述连接法兰通孔位于所述环形凸台的径向外侧,所述环形凸台与所述连接端的内壁抵接,从而形成限位密封结构。
6.根据权利要求2所述的一种致动器,其特征在于,
所述致动器在轴向上仅有所述行星减速器及所述电机输出轴。
7.根据权利要求3所述的致动器,其特征在于,
所述电机壳相对于所述减速器壳的另一端上构造有沿其径向向内延伸的内延部,所述内延部呈中空环状;
所述电机输出轴具有外延部、承台部和中心连轴部,所述外延部与所述电机转子固定连接,所述中心连轴部通过紧固件与所述行星减速器输入端固定连接,所述承台部朝向所述内延部的中空部分延伸;
还包括电机端轴承,所述电机端轴承嵌设在所述内延部与所述承台部之间,所述内延部的环形内壁与所述电机端轴承的外圈抵接,所述电机端轴承的内圈与所述承台部抵接。
8.根据权利要求7所述的致动器,其特征在于,
所述内延部上螺纹旋接有若干紧固螺钉,所述紧固螺钉的头部部分抵接所述电机端轴承的外圈相对于所述电机输出轴的一侧。
9.根据权利要求7所述的致动器,其特征在于,
所述行星减速器包括输入端太阳轮和输出端行星架,所述输出端行星架背离所述输入端太阳轮的一端具有输出法兰,所述输出法兰外侧壁与所述输出端支撑轴承的内圈抵接。
10.根据权利要求9所述的致动器,其特征在于,
所述输出端支撑轴承的外圈的外壁与所述支撑轴承安装段的内壁抵接但不过盈。
11.根据权利要求9所述的致动器,其特征在于,
所述输出端支撑轴承的外圈包括分体设置的外上圈和外下圈,沿所述外上圈和所述外下圈的圆周方向分别均匀布置若干上通孔和下通孔,所述上通孔与所述下通孔一一对应形成所述第一通孔,所述输出端支撑轴承的内圈的内壁具有第一肩部,所述输出法兰的外周壁具有第二肩部,所述第一肩部与所述第二肩部相互配合,实现所述输出法兰的轴向定位。
12.根据权利要求1所述的致动器,其特征在于,包括:
所述电机输出轴构造有外延部,所述转子为刚性结构,
其中,所述电机转子嵌设于所述外延部,所述电机转子的宽度大于所述外延部的高度;
其中,所述外延部的宽度低于所述电机转子的宽度的三分之二,所述外延部的宽度高于所述电机转子的宽度的五分之一;
所述外延部构造为与所述电机转子同轴的环状结构;
所述转子的内侧壁与所述外延部的外侧壁固定连接,或所述转子的外侧壁与所述外延部的内侧壁固定连接;
所述外延部与所述行星减速器沿所述转子的径向上的投影至少部分重叠。
13.根据权利要求9所述的致动器,其特征在于:还包括:
作为所述输入端的一级太阳轮,及
具有向一端突出且中空且延其径向方向上向内延伸的第一连轴的一级行星架,所述第一连轴的中空内壁面上具有沿周向均匀分布的若干第一销槽;
若干一级行星轮,若干所述一级行星轮分别和所述一级太阳轮啮合,若干所述一级行星轮的轴端分别和所述一级行星架固定连接;
具有向一端突出的第二连轴的二级太阳轮,所述第二连轴的外壁上具有沿周向均匀分布的若干个第二销槽;
所述第一连轴与所述第二连轴嵌套设置,所述第一销槽与所述第二销槽一一对应形成若干个销孔;
若干个适配于所述销孔的插销,分别过盈装配于若干个所述销孔内,使所述一级行星架与所述二级太阳轮传动连接,且径向定位;
至少一个所述第一销槽背离所述一级太阳轮的一端构造有凸缘,所述插销的一端面与所述凸缘抵接,所述凸缘相对于所述插销的另一侧与所述二级太阳轮的斜齿一侧抵接,或
所述二级太阳轮构造有沿其径向向外延伸的第一卡肩,所述第一卡肩位于所述第一连轴与所述二级太阳轮的斜齿之间,所述插销和所述第一卡肩夹持所述凸缘设置,从而使所述一级行星架轴向定位;
所述第一连轴构造于所述一级行星架背离所述一级太阳轮的一侧,所述第一连轴呈中空圆柱形,所述第一连轴的内壁呈圆柱形,所述第一连轴的内壁阵列设置有若干呈半圆柱形的第一销槽,所述第一销槽相较所述第一连轴内壁向内凹陷;
所述第二连轴构造于所述二级太阳轮靠近所述一级太阳轮的一侧,所述第二连轴呈圆柱形,所述第二连轴的外壁阵列设置若干呈半圆柱型的第二销槽,所述第二销槽与所述第一销槽一一对应形成若干圆柱型的销孔,所述插销圆柱型;
所述第二连轴的外壁上沿其径向延伸设置有第二卡肩,所述第二卡肩位于所述第一卡肩和所述第二连轴之间,所述第二卡肩与所述凸缘相互平齐,所述插销的一端面分别与所述凸缘和所述第二卡肩抵接,从而使所述一级行星架与所述二级太阳轮构成密封连接;
所述第一销槽和所述第二销槽均为刚性结构;
所述一级行星架在所述第一连轴上方构造有一中空腔体;
所述一级太阳轮一设置在所述腔体内,所述一级太阳轮临近所述二级太阳轮一端的端面不与所述第一连轴、所述插销及所述第二连轴的轴向端面构成的连接结构接触,且该端面与所述连接结构的端面互相平行。
14.一种关节模组,其特征在于,包括如权利要求9所述的致动器。
15.根据权利要求14所述的关节模组,其特征在于,还包括:
编码组件,包括编码转接盘、第一码盘、输出端转轴、及第二码盘;
所述编码转接盘固定在所述电机输出轴的所述承台部上,所述第一码盘安装在所述编码转接盘上;
所述输出端转轴包括传动轴、止挡部及编码承接件,所述止挡部构造呈圆盘状,所述传动轴一端与所述止挡部的中心部位固定连接,所述止挡部与所述输出法兰的内侧壁抵接且相对固定,所述传动轴的另一端依次穿过所述行星减速器、所述电机输出轴及所述编码转接盘的中部延伸至另一侧,且与所述编码承接件的中心部位固定连接;所述第二码盘安装在所述编码承接件上;
驱动器,所述驱动器布置在所述第一码盘和第二码盘沿所述电机壳轴向的外侧,并通过紧固件与所述内延部固定连接。
16.根据权利要求15所述的关节模组,其特征在于,
所述编码转接盘具有第三肩部,所述电机端轴承的内圈部分与所述肩部抵接,所述电机端轴承的内圈部分与所述承台部抵接。
17.根据权利要求16所述的关节模组,其特征在于,还包括:
输出端定位轴承,行星减速器太阳轮的一端构造有的连轴段,所述连轴段延伸至所述输出法兰之内;
所述输出法兰内壁面上在靠近所述太阳轮的一端构造有第三卡肩,所述止挡部朝向所述太阳轮的一侧的外延处构造有环状的凸起结构;
其中,所述输出端定位轴承嵌套设置于所述连轴段与所述输出法兰的内壁之间,所述输出端定位轴承的内圈与所述连轴段外壁抵接,所述输出端定位轴承的外圈与所述输出法兰的内壁抵接;
所述输出端定位轴承一轴向侧面与所述第三卡肩抵接,所述凸起结构与所述输出端定位轴承的外圈相对于所述第三卡肩的另一侧抵接。
18.根据权利要求17所述的关节模组,其特征在于,
所述输出法兰的外延长于所述连轴段的外延,所述止挡部的外侧壁与所述输出法兰长于所述连轴段的部分的内侧壁抵接,所述止挡部位于所述输出法兰轴向端面与所述太阳轮的轴向端面之间。
19.根据权利要求18所述的关节模组,其特征在于,还包括:
波形垫圈,所述太阳轮的轮齿与所述连轴段之间构造有第四卡肩,所述波形垫圈嵌入设置在所述第四卡肩与所述输出端定位轴承的内圈之间,所述输出端定位轴承的内圈将所述波形垫圈压持在所述第四卡肩之上。
20.根据权利要求15所述的关节模组,其特征在于,
所述编码转接盘上构造有沿其轴向下沉设置的腔体,所述编码承接件嵌入安装在所述腔体内,所述编码承接件与所述编码转接盘之间嵌设编码承接件支撑轴承。
21.一种机械臂,其特征在于,至少一个驱动关节采用如权利要求14-20任一项所述的关节模组。
22.一种双足机器人,其特征在于,至少一个驱动关节采用如权利要求14-20任一项所述的关节模组。
23.一种点足机器人,其特征在于,至少一个驱动关节采用如权利要求14-20任一项所述的关节模组。
24.一种四足机器人,其特征在于,至少一个驱动关节采用如权利要求14-20任一项所述的关节模组。
25.一种四轮足机器人,其特征在于,至少一个驱动关节采用如权利要求14-20任一项所述的关节模组。
26.一种机器人,其特征在于,至少一个驱动关节采用如权利要求14-20任一项所述的关节模组。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102710059A (zh) * | 2010-09-24 | 2012-10-03 | 精工爱普生株式会社 | 电力机械装置以及使用该电力机械装置的致动器、电动机 |
WO2019124243A1 (ja) * | 2017-12-18 | 2019-06-27 | 日本電産株式会社 | インホイールモータ |
CN210733818U (zh) * | 2019-07-26 | 2020-06-12 | 武汉理工大学 | 一种集成式轮毂电机总成及电动车 |
CN112109113A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-22 | 上海微电机研究所(中国电子科技集团公司第二十一研究所) | 一体化外骨骼机器人关节组件 |
CN112720559A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-30 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 准直驱关节及机器人 |
CN113357315A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-07 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 本体驱动器、驱动关节及机器人 |
-
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102710059A (zh) * | 2010-09-24 | 2012-10-03 | 精工爱普生株式会社 | 电力机械装置以及使用该电力机械装置的致动器、电动机 |
WO2019124243A1 (ja) * | 2017-12-18 | 2019-06-27 | 日本電産株式会社 | インホイールモータ |
CN210733818U (zh) * | 2019-07-26 | 2020-06-12 | 武汉理工大学 | 一种集成式轮毂电机总成及电动车 |
CN112109113A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-22 | 上海微电机研究所(中国电子科技集团公司第二十一研究所) | 一体化外骨骼机器人关节组件 |
CN112720559A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-30 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 准直驱关节及机器人 |
CN113357315A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-07 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 本体驱动器、驱动关节及机器人 |
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