CN117128304A - 摆线式电动旋转执行装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摆线式电动旋转执行装置，包括外壳和设置于外壳内的偏心传动机构，偏心传动机构包括曲柄轴、摆线轮和内齿圈，曲柄轴沿外壳的轴线方向设置于外壳内，摆线轮被支撑的转动安装于曲柄轴的摆线轮支撑段，曲柄轴用于驱动摆线轮摆动；内齿圈安装于壳体，摆线轮的周缘设置有外齿，内齿圈设置有与外齿向啮合的内齿；本发明的摆线式电动旋转执行装置，摆线轮与内齿圈传动配合构成一个关键啮合副，曲柄轴驱动摆线轮摆动，摆线轮与内齿圈啮合转动将动力输出，整个偏心传动机构为单偏心输入结构，采用同轴输入输出方式且有效实现装置动平衡，实现高效传动的同时还具有结构简单，具有占用空间小、体积小的优点。

Description

摆线式电动旋转执行装置

技术领域

本发明属于机电技术领域，涉及一种摆线式电动旋转执行装置。

背景技术

电动执行器是一种用于控制机械运动的设备，可以将电能转换为机械运动，并且能够以精确的方式控制机械臂、阀门、门窗等设备的运动。电动执行器广泛应用于各种领域，包括工业生产、自动化控制、建筑物自动化等。

当前市场上出现的执行器主要有电动、手动和气动三种类型。相比于手动和气动执行器，电动执行器可直接接入自动化控制系统，完成复杂危险环境下的自动化工作，且响应速度快，控制精准。现有电动执行器主要为集成蜗轮蜗杆传动、行星传动等于电机的一体化结构。如现有技术-CN215172668U-谐波减速与蜗轮蜗杆组合的电动执行器就公开了一种执行器，它包括壳体、承载在壳体上的伺服电机、轴套、蜗杆和谐波减速器；现有技术CN218564522U-多回转电动执行器也提出了一种多回转电动执行器。其中，基于蜗轮蜗杆的电动执行器，动力输入与执行输出呈交错轴线布置，占用空间较大，此外，蜗轮蜗杆传动传动效率偏低，功率密度不高，因此，产品体积较大；基于行星传动的电动执行器，动力输入与执行输出同轴布置，传动机构效率高，可有效节约空间，但其结构复杂，生产成本较高。

有鉴于此，需要一种电动执行器，精简结构的同时，可以实现高效传动，达到降本增效的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种摆线式电动旋转执行装置，通过在曲柄轴上安装摆线轮，并设置与摆线轮配合的内齿圈，以使得摆线轮与内齿圈构成一个关键啮合副，曲柄轴驱动摆线轮摆动，摆线轮与内齿圈啮合转动，将动力输出，整个偏心传动机构为单偏心输入结构，采用同轴输入输出方式且有效实现装置动平衡，实现高效传动的同时还具有结构简单，具有占用空间小、体积小的优点。

本发明公开了一种摆线式电动旋转执行装置，包括：

外壳，所述外壳为由同轴设置的壳体和端盖构成的中空的腔体结构；

偏心传动机构，包括曲柄轴、摆线轮和内齿圈，所述曲柄轴沿外壳的轴线方向设置于所述外壳内，曲柄轴具有摆线轮支撑段，所述摆线轮支撑段偏心设置，所述摆线轮被支撑的转动安装于所述曲柄轴的摆线轮支撑段，曲柄轴用于驱动所述摆线轮摆动；所述内齿圈安装于所述壳体，所述摆线轮的周缘设置有外齿，所述内齿圈设置有与所述外齿向啮合的内齿。

进一步，还包括动力输入机构，所述动力输入机构包括电机定子和电机转子，所述电子转子安装于曲柄轴并位于摆线轮的前侧，所述电机定子安装于端盖并套设于电机转子。

进一步，所述偏心传动机构还包括输出端盘和输出柱销组件，所述输出端盘被支撑的转动安装于曲柄轴并位于摆线轮的后侧，输出端盘与摆线轮通过输出柱销组件形成连接。

进一步，所述摆线轮和内齿圈为硬齿面或中硬齿面。

进一步，所述摆线轮的外齿的齿廓为短幅摆线等距线的修形齿廓，所述内齿圈内齿的齿廓为修形后的摆线轮的包络齿廓。

进一步，所述输出端盘与所述壳体之间设置有滑动轴承。

进一步，所述输出柱销组件包括销轴和销轴套，所述销轴套安装于输出端盘，所述销轴安装于摆动盘，所述销轴和销轴套通过插接配合的方式将输出端盘与摆线轮在圆周方向连接。

进一步，所述销轴套的内径大于销轴的外径。

进一步，所述输出端盘的末端安装有用于密封输出端盘与壳体之间径向间隙的密封件。

本发明的有益效果：

本发明公开了一种摆线式电动旋转执行装置，通过在曲柄轴上安装摆线轮，并设置与摆线轮配合的内齿圈，以使得摆线轮与内齿圈构成一个关键啮合副，曲柄轴驱动摆线轮摆动，摆线轮与内齿圈啮合转动，将动力输出，整个偏心传动机构为单偏心输入结构，采用同轴输入输出方式且有效实现装置动平衡，实现高效传动的同时还具有结构简单，具有占用空间小、体积小的优点；本发明的摆线轮与内齿圈构成的关键啮合副的齿廓均采用修形后的摆线齿廓以及修形摆线齿廓的包络内齿轮，二者皆为连续齿廓，不仅可采用硬齿面设计，还可以采用中硬齿面设计，尤其在采用中硬齿面设计的时候，可大幅简化关键零部件的精密加工工艺，有利于降低新型旋转执行装置的制造成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的摆线轮和内齿圈的啮合示意图；

图3为曲柄轴的结构示意图；

图4为图3中A处的局部放大图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的摆线轮和内齿圈的啮合示意图；图3为曲柄轴的结构示意图；图4为图3中A处的局部放大图。

需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“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。若无特殊说明，在本实施例中的前后是以传动方向为依据。

如图所示，本发明公开了一种摆线式电动旋转执行装置，包括：

外壳，所述外壳为由同轴设置的壳体5和端盖3构成的中空的腔体结构；如图所示，壳体5和端盖3通过圆柱头内六角螺钉12连接，构成了一个具有腔体结构的外壳，以形成对偏心传动机构的保护。

本实施例的偏心传动机构包括曲柄轴1、摆线轮6和内齿圈4，所述曲柄轴1沿外壳的轴线方向设置于所述外壳内，曲柄轴1具有摆线轮6支撑段，所述摆线轮6支撑段偏心设置，所述摆线轮6被支撑的转动安装于所述曲柄轴1的摆线轮6支撑段，曲柄轴1用于驱动所述摆线轮6摆动；所述内齿圈4安装于所述壳体5，所述摆线轮6的周缘设置有外齿，所述内齿圈4设置有与所述外齿向啮合的内齿。在本实施例中，如图3和图4所示，曲柄轴1为台阶轴的形制，其中有一段为摆线轮6支撑段，图中的l₁为曲柄轴1的主轴线，也是曲柄轴1的转动线，也是壳体5的中心轴线，l₂为摆线轮6支撑段的轴线；摆线轮6支撑段偏心设置，也就是指l₁与l₂不同轴，再将摆线轮6安装在曲柄轴1的摆线轮6支撑段，曲柄轴1对摆线轮6形成了单偏心支撑，如此设置使得偏心传动机构形成了一个单偏心输入结构，不仅具备如基于行星传动的电动执行器一样的高效率，还具有更为精简的结构。本实施例的摆线轮6是通过深沟球轴承2安装在摆线轮6支撑段，实现了曲柄轴1与摆线轮6的转动配合，保证曲柄轴1对摆线轮6支撑和驱动的同时，摆线轮6不会受到曲柄轴1转动的影响。

本实施例中，还包括动力输入机构，所述动力输入机构包括电机定子13和电机转子14，所述电子转子安装于曲柄轴1并位于摆线轮6的前侧，所述电机定子13安装于端盖3并套设于电机转子14。电子转子安装在曲柄轴1，相当于将动力输入轴和动力输出轴集成为一根轴，有效简化了装置的结构。电机定子13和电机转子14通电后，电机转子14便会相对电机定子13转动，进而带动曲柄轴转动，而电机定子13和电机转子14如何实现二者的相对转动为现有技术在此处的应用，故不赘述。

本实施例中，所述偏心传动机构还包括输出端盘7和输出柱销组件，所述输出端盘7被支撑的转动安装于曲柄轴1并位于摆线轮6的后侧，输出端盘7与摆线轮6通过输出柱销组件形成连接。本实施例中，所述输出柱销组件包括销轴10和销轴套11，所述销轴套11安装于输出端盘7，所述销轴10安装于摆动盘，所述销轴10和销轴套11通过插接配合的方式将输出端盘7与摆线轮6在圆周方向连接。本实施例中，摆线轮6在同一圆周上均匀分布有多个坐标孔，所述销轴10左端分别与摆线轮6上的坐标孔配合，销轴10右端与销轴套11的内圈配合，销轴套11外圈安装在输出端盘7上，销轴套11的外圈设置的位置与坐标孔一一对应且和数量于坐标孔相同。本实施例中，所述输出端盘7与所述壳体5之间设置有滑动轴承9。本实施例中，如图1所示，输出端盘7也是通过深沟球轴承2安装于曲柄轴1的端部，输出端盘7与摆线轮6通过输出柱销组件形成连接，而曲柄轴1的另一端同样是通过深沟球轴承2安装在端盖3上，并在输出端盘7与端盖3之间设置滑动轴承9，实质上就是通过两个轴承在轴线上对整个偏心传动机构形成支撑，保证安装和运行稳定性，同时通过多个轴承形成对电机转子14和曲柄轴1的支撑，可以减少装置本体滚动轴承的设计数量，简化结构；一体化设计的曲柄轴1以及多个轴承的设置有效的优化了单偏心支撑以及摆线齿轮引起的运动不平衡问题，实现了装置的动平衡。本实施例中设置滑动轴承9的内外圈可以采用自润滑材料，或采用自润滑结构设计的润滑方案；通过相对滑动的方式，使之可以承受更大的载荷和冲击力，提高了机械设备的使用寿，此为本技术领域技术人员可以理解的，在此不赘述。

本实施例中，如图3所示，所述摆线轮6的外齿的齿廓为短幅摆线等距线的修形齿廓，所述内齿圈4内齿的齿廓为修形后的摆线轮6的包络齿廓；所述摆线轮6和内齿圈4为硬齿面或中硬齿面。本实施例中，摆线轮6与内齿圈4所构成的关键啮合副采用二次包络齿廓，二者皆为修形齿廓，如此设计可以提高偏心传动机构的可靠性，同时，所述关键啮合副精减了针齿组件，可大幅简化关键零部件的精密加工工艺，有利于降低新型旋转执行装置的制造成本；同时，摆线齿轮和内齿轮可以采用中硬齿面设计，应用场景更加广泛。本实施例中，若摆线齿轮和二次包络内齿轮采用硬齿面，则表面硬度HRC58-63，若采用中硬齿面，则表面硬度HRC35-50。

本实施例中，所述销轴套11的内径大于销轴10的外径。本实施例中，销轴套11的内径为销轴套11的内圈的直径，销轴10的外径就是销轴10的直径，此处的直径均为名义尺寸，也就是公称直径。由于摆线轮6是在摆动的基础上转动，而输出端盘7是单纯的转动，将销轴套11的内径设计的大于销轴10的外径是为了补偿摆线轮6的摆动运动，保证动力输出平稳顺畅。此为本技术领域技术人员可以理解的，在此不赘述。

本实施例中，如图1所示，所述输出端盘7的末端安装有用于密封输出端盘7与壳体5之间径向间隙的密封件8。密封件8可以是密封圈或密封条，其设计的目的就是提高装置密封性，此为本技术领域技术人员可以理解的，在此不赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种摆线式电动旋转执行装置，其特征在于：包括：

外壳，所述外壳为由同轴设置的壳体和端盖构成的中空的腔体结构；

偏心传动机构，包括曲柄轴、摆线轮和内齿圈，所述曲柄轴沿外壳的轴线方向设置于所述外壳内，曲柄轴具有摆线轮支撑段，所述摆线轮支撑段偏心设置，所述摆线轮被支撑的转动安装于所述曲柄轴的摆线轮支撑段，曲柄轴用于驱动所述摆线轮摆动；所述内齿圈安装于所述壳体，所述摆线轮的周缘设置有外齿，所述内齿圈设置有与所述外齿向啮合的内齿。

2.根据权利要求1所述的摆线式电动旋转执行装置，其特征在于：还包括动力输入机构，所述动力输入机构包括电机定子和电机转子，所述电子转子安装于曲柄轴并位于摆线轮的前侧，所述电机定子安装于端盖并套设于电机转子。

3.根据权利要求1所述的摆线式电动旋转执行装置，其特征在于：所述偏心传动机构还包括输出端盘和输出柱销组件，所述输出端盘被支撑的转动安装于曲柄轴并位于摆线轮的后侧，输出端盘与摆线轮通过输出柱销组件形成连接。

4.根据权利要求1所述的摆线式电动旋转执行装置，其特征在于：所述摆线轮的外齿的齿廓为短幅摆线等距线的修形齿廓，所述内齿圈内齿的齿廓为修形后的摆线轮的包络齿廓。

5.根据权利要求4所述的摆线式电动旋转执行装置，其特征在于：所述摆线轮和内齿圈为硬齿面或中硬齿面。

6.根据权利要求3所述的摆线式电动旋转执行装置，其特征在于：所述输出端盘与所述壳体之间设置有滑动轴承。

7.根据权利要求3所述的摆线式电动旋转执行装置，其特征在于：所述输出柱销组件包括销轴和销轴套，所述销轴套安装于输出端盘，所述销轴安装于摆动盘，所述销轴和销轴套通过插接配合的方式将输出端盘与摆线轮在圆周方向连接。

8.根据权利要求7所述的摆线式电动旋转执行装置，其特征在于：所述销轴套的内径大于销轴的外径。

9.根据权利要求3所述的摆线式电动旋转执行装置，其特征在于：所述输出端盘的末端安装有用于密封输出端盘与壳体之间径向间隙的密封件。