CN203871983U

CN203871983U - 一种电机动力传输装置

Info

Publication number: CN203871983U
Application number: CN201420200799.4U
Authority: CN
Inventors: 谭伟明
Original assignee: Foshan University
Current assignee: Foshan University
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2024-04-23

Abstract

本实用新型涉及一种电机动力传输装置，包括驱动电机、控制电机和行星差动轮系，以及第一末端件和第二末端件；所述驱动电机与所述第一末端件连接；所述行星架的另外一端从所述内齿轮的中心穿出与所述第二末端件连接；所述控制电机与所述第一齿轮连接，所述内齿轮与所述驱动电机连接。本实用新型所述的电机动力传输装置通过行星差动轮系将驱动电机和控制电机的动力混合输出至第二末端件输出，从而仅仅需要改变控制电机的转速即可方便调整与驱动电机连接的第一末端件和第二末端件的速度比。

Description

一种电机动力传输装置

技术领域

本实用新型属于机械传动领域，具体涉及了一种电机动力传输装置。

背景技术

在齿轮、传动螺纹的加工机床中，电机动力传输装置更是必不可少的，它在很大程度决定了这类机床的加工精度和加工范围。在某些情况下，两个末端执行件的速度必须保证严格的比值关系，以保持两个末端执行件的传动比稳定。

在目前的机器设备中，能够保持两个末端件之间的传动比稳定的电机动力传输装置有纯机械式和数控式两种形式。纯机械式电机动力传输装置主要利用交换齿轮(通常称为挂轮)改变传动比，一般而言，由生产厂家配套提供一套交换齿轮，用户经过计算后选择几个(滚齿机的场合可选3对交换齿轮)安装在挂轮架上。一旦设置好后，工作比较可靠。其突出缺点是灵活性很差，针对每次加工都要计算、安装一次。交换齿轮的齿数都是整数，所以有些情况下无法获得严格准确的交换齿轮。而且，这种需要人工计算后设置的电机动力传输装置不可能直接应用于数控机床。

数控式电机动力传输装置在有些文献中称为电子齿轮，其利用电子信息处理系统和伺服驱动改变传动比，两个末端执行件各自分别受控于一台独立的控制电机，而两台控制电机同时由一个电子信息处理系统所控制。传动比由电子信息处理系统所决定。这种电机动力传输装置的优点是传动比可以精确设置、精细调整，特别适合于数控机床。其突出缺点是控制电机及其伺服动力传输装置的功率比较小。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种新型的电机动力传输装置，以解决现有电机动力传输装置末端件的速度比调整不方便的技术缺陷。

为此，本实用新型所述的电机动力传输装置采用的技术方案如下：

一种电机动力传输装置，包括驱动电机、控制电机和行星差动轮系，以及第一末端件和第二末端件；其中，

所述驱动电机与所述第一末端件连接；

所述行星差动轮系包括第一齿轮、第二齿轮、内齿轮和行星架，所述第一齿轮的中心轴与所述内齿轮中心轴重合，并且与所述第二齿轮啮合；所述第二齿轮与所述行星架的一端连接，并且与所述内齿轮啮合；所述行星架的另外一端从所述内齿轮的中心穿出与所述第二末端件连接；

所述控制电机与所述第一齿轮连接，所述内齿轮与所述驱动电机连接。

作为一种优选的实施方式，还包括第一换置机构，所述驱动电机通过所述第一换置机构与所述第一末端件连接。

作为一种优选的实施方式，还包括第二换置机构，所述驱动电机通过所述第二换置机构与所述内齿轮连接。

作为一种优选的实施方式，还包括第三换置机构，所述控制电机通过所述第三换置机构与所述第一齿轮连接。

作为一种优选的实施方式，还包括第四换置机构，所述行星架通过所述第四换置机构与所述第二末端件连接。

作为一种优选的实施方式，所述第一换置机构、第二换置机构、第三换置机构和第四换置机构包含交换齿轮、滑移齿轮机构、离合器变向机构和挂轮换向机构、变速箱中的一种或多种。

在上述优选的实施方式中，所述控制电机还包括一运动控制器。

本实用新型所述的电机动力传输装置通过行星差动轮系将驱动电机和控制电机的动力混合输出至第二末端件输出，从而仅仅需要改变控制电机的转速即可方便调整与驱动电机连接的第一末端件和第二末端件的速度比。

另一方面，由于第一末端件和第二末端件同时存在驱动电机的动力输出，因此，在保持控制电机功率一定的情况下，可以提高驱动电机的功率，从而可以提高整个传动链的可控功率，为大型的数控加工机床提供一种灵活的大功率电机动力传输装置；或者在保持电机动力传输装置的可控功率的前提下，能够使用功率比较小、价格低廉的控制电机来控制速度，从而可以实现降低整个传动链的成本，为经济型数控加工机床的实现提供基础。

附图说明

图1是本实用新型所述电机动力传输装置一实施方式的结构示意图；

图中：

10：驱动电机；11：第一换置机构；12：第二换置机构；20：控制电机；21：第三换置机构；30：行星差动轮系；31：第一齿轮；32：第二齿轮；33：内齿轮；34：行星架；40：第一末端件；50：第二末端件；51：第四换置机构。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型实施例进行清楚、完整地说明。显然，所描述的实施例为本实用新型较佳的实施方式，所述描述是以说明本实用新型的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型的保护范围应当以权利要求书所界定为准。基于本实用新型涉及的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，图1是本实用新型所述电机动力传输装置一实施方式的结构示意图。在图1示出的实施方式中，该结构的电机动力传输装置包括驱动电机10和控制电机20、行星差动轮系30，以及第一末端件40和第二末端件50。在本实用新型的实施方式中，为了对控制电机20进行精确控制，所述控制电机20包括控制器，所述控制电机20可以是与所述控制器连接的伺服电机。

由于第一末端件40和第二末端件50同时存在驱动电机10的动力输出，因此，在保持控制电机20功率一定的情况下，可以提高驱动电机10的功率，从而可以提高整个传动链的可控功率，为大型的数控加工机床提供一种灵活的大功率电机动力传输装置，因此，可以使用控制精度较低、但功率较大的电机作为驱动电机10进行驱动；或者在保持控制电机20的可控功率的前提下，能够使用功率比较小、价格低廉的控制电机20，从而可以实现降低整个动力传输装置的成本，为经济型数控加工机床的实现提供基础。所述的末端件又可以称为末端执行件，例如可以是齿轮、传动螺纹等等。

所述驱动电机10的输出轴与所述第一末端件40连接，所述驱动电机10和控制电机20分别与所述行星差动轮系30连接，所述第二末端件50与所述行星差动轮系30连接。行星差动轮系30用于将驱动电机10和控制电机20的动力进行混合输出至第二末端件50，从而可以通过调节控制电机20的速度来精细调整第一末端件40和第二末端件50之间的速度关系，从而实现第一末端件40和第二末端件50之间的速度比的精细调整。

在图1示出的实施方式中，该结构的电机动力传输装置还包括第一换置机构11、第二换置机构12、第三换置机构21和第四换置机构51，所述驱动电机10通过所述第一换置机构11与所述第一末端件40连接，驱动电机10的动力经过该第一换置机构11传递至第一末端件40。所述驱动电机10通过所述第二换置机构12与所述行星差动轮系30连接。所述控制电机20通过所述第三换置机构21与所述行星差动轮系30连接，所述行星差动轮系30通过所述第四换置机构51与所述第二末端件50连接。这样，驱动电机10和控制电机20的动力分别经过第二换置机构12和第三换置机构21传递至行星差动轮系30，行星差动轮系30将驱动电机10和控制电机20的动力混合后，经第四换置机构51输出至第二末端件50。

其中，所述的换置机构是指可以变换传动比和/或传动方向的机构，例如交换齿轮、滑移齿轮机构、离合器变向机构和挂轮换向机构、变速箱，这些置换机构的传动比可以做一些有限度的改变，但并非可以任意调整。因此，所述的第一换置机构11、第二换置机构12、第三换置机构21和第四换置机构51可以包含交换齿轮、滑移齿轮机构、离合器变向机构和挂轮换向机构、变速箱中的一种或多种，本领域技术人员可以根据需要选择上述的一种或多种机构进行设置，以满足特定传动比和/或传动方向的需求。

在图1示出的行星差动轮系30包括一个运动自由度为2的差动齿轮系结构。该行星差动轮系30包括三个齿轮：第一齿轮31、第二齿轮32、内齿轮33和行星架34，构成具有2个自由度的行星差动轮系30。在本实施方式中，所述第一齿轮31的中心轴与所述内齿轮33中心轴重合，并且与所述第二齿轮32啮合；所述第二齿轮32与所述行星架34的一端连接，并且与所述内齿轮33啮合；所述行星架34的另外一端从所述内齿轮33的中心穿出经第四换置机构51与所述第二末端件50连接。其中，控制电机20的输出轴与第一齿轮31的中心轴连接，驱动电机10与内齿轮33连接。

假定第一、第二、第三和第四换置机构的传动比分别为u₀、u_A、u_B、u_H，驱动电机10的运动速度为n₀、控制电机20的运动速度为n_s、第一末端件40的运动速度为n₁，第二末端件50的运动速度为n₂。结合图1可以看出，第一末端件40的运动是由驱动电机10仅经第一换置机构11传输，因此，第一末端件40的速度n₁为：

n₁＝u₀n₀

第二末端件50的运动经由驱动电机10和控制电机20共同通过行星差动轮系30驱动，其速度n₂为：

n₂＝u_H(k₁u_Bn₀+k₂u_An_s)；

可以看出，行星差动轮系30的作用就是将运动量相加(减)，其中，k₁、k₂是与行星差动轮系30结构有关的参数。在行星差动轮系30为图1示出的行星齿轮系的实施方式下，如果第一齿轮31和第二齿轮32的齿数分别为z_A、z_B，则：

k_{1} = \frac{z_{B}}{z_{A} + z_{B}}

k_{2} = \frac{z_{A}}{z_{A} + z_{B}}

因此，第一末端件40与第二末端件50之间的传动比为：

i_{12} = \frac{n_{1}}{n_{2}} = \frac{u_{0}}{u_{H} (k_{1} u_{B} + k_{2} u_{A} \cdot n_{s} / n_{0})} .

由上述表达式可知，控制电机20运行速度n_s的加入改变了电机动力传输装置的传动比。当n_s的方向与n₀的方向相同，n₂会随着n_s数值的增大而增大，则传动比随之相应地减小；反之，当n_s的方向与n₀的方向相反，n₂会随着n_s数值的增大而减小，则传动比随之相应地增大。

在一些优选的实施方式中，控制电机20可以使用可以精密控制运动控制器进行控制，控制电机20也可以是与该控制器配合的伺服电机，使得运行速度n_s数值由电子信息系统设置并精确地控制，因此动力传输装置的传动比就能够按照机器使用的要求精确地实现，并且随着使用要求的改变而随时改变。

应该理解，本实用新型并不局限于上述实施方式，凡是对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意味着包含这些改动和变型。

Claims

1.一种电机动力传输装置，其特征在于，包括驱动电机、控制电机和行星差动轮系，以及第一末端件和第二末端件；其中，

所述驱动电机与所述第一末端件连接；

2.如权利要求1所述的电机动力传输装置，其特征在于，还包括第一换置机构，所述驱动电机通过所述第一换置机构与所述第一末端件连接。

3.如权利要求2所述的电机动力传输装置，其特征在于，还包括第二换置机构，所述驱动电机通过所述第二换置机构与所述内齿轮连接。

4.如权利要求3所述的电机动力传输装置，其特征在于，还包括第三换置机构，所述控制电机通过所述第三换置机构与所述第一齿轮连接。

5.如权利要求4所述的电机动力传输装置，其特征在于，还包括第四换置机构，所述行星架通过所述第四换置机构与所述第二末端件连接。

6.如权利要求5所述的电机动力传输装置，其特征在于，所述第一换置机构、第二换置机构、第三换置机构和第四换置机构包含交换齿轮、滑移齿轮机构、离合器变向机构和挂轮换向机构、变速箱中的一种或多种。

7.如权利要求1-6任一项所述的电机动力传输装置，其特征在于，所述控制电机还包括一运动控制器。