CN214499820U - 轴端支撑结构及机械装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种轴端支撑结构及机械装置，其中，轴端支撑结构包括：芯轴、轴承以及轴承座，所述芯轴沿轴向开设有安装孔；所述轴承的内圈套设在所述芯轴的外壁上；所述芯轴贯穿所述轴承座，且所述芯轴通过所述轴承的外圈与所述轴承座的内壁连接。本实用新型技术方案能够提高转轴在径向方向上的刚度，防止转轴上的编码器因外界干扰而发生位移，有效保证编码器的检测精度。

Description

轴端支撑结构及机械装置

技术领域

本实用新型涉及转轴技术领域，特别涉及一种轴端支撑结构及机械装置。

背景技术

在一般的机器人关节特别是协作机器人关节设计中，用于动力输出的转轴内置于减速机输入中空轴内，输出转轴一端连接于谐波减速机轴承，另一端悬臂。

通常，输出轴末端安装有编码器，通过检测运动信号，用于控制关节运动。但是，悬臂支撑刚度较差，在外界扰动如振动冲击或中孔内的线缆摩擦时，容易造成轴末端偏移，从而影响编码器信号检测，最终导致运动精度变差。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种轴端支撑结构及机械装置，旨在提高转轴在径向方向上的刚度，防止转轴上的编码器因外界干扰而发生位移，有效保证编码器的检测精度。

为实现上述目的，本实用新型提出一种轴端支撑结构，包括：芯轴、轴承以及轴承座，所述芯轴沿轴向开设有安装孔；所述轴承的内圈套设在所述芯轴的外壁上；所述芯轴贯穿所述轴承座，且所述芯轴通过所述轴承的外圈与所述轴承座的内壁连接。

可选地，所述轴承的内圈与所述芯轴固定连接，所述轴承的外圈与所述轴承座的内壁接触。

可选地，所述轴承的内圈与所述芯轴过盈配合，所述轴承的外圈与所述轴承座的内壁间隙配合。

可选地，所述轴端支撑结构还包括：弹性垫片，所述弹性垫片套设在所述芯轴的周侧，所述轴承座包括垂直于所述芯轴轴向的挡板，所述弹性垫片相背的两面分别与所述挡板和所述轴承抵接。

可选地，所述安装孔包括第一安装段和第二安装段，所述第一安装段和所述第二安装段的排列方向与所述弹性垫片和所述轴承的排列方向相同，所述第一安装段和所述第二安装段连通，且所述第一安装段的孔径小于所述第二安装段的孔径。

为实现上述目的，本实用新型还提出一种机械装置，包括：壳体、转轴、支撑板以及轴端支撑结构，所述壳体具有容置腔；所述转轴设于所述容置腔内；所述支撑板固定在所述容置腔内；所述轴承座固定在所述支撑板上，所述转轴的端部固定在所述芯轴的安装孔内。

可选地，所述壳体的容置腔内壁沿周向设有多个连接座，所述连接座上开设有连接孔，所述支撑板上设有与多个所述连接孔一一对应的连接柱，且所述连接柱插接于对应的所述连接孔内；或，所述支撑板的边缘与所述壳体的容置腔内壁粘接。

可选地，所述机械装置还包括紧固件，所述芯轴的外壁开设有连通所述安装孔的过孔，所述转轴的端部开设有螺孔，所述紧固件穿经所述过孔与所述螺孔螺接；或，所述转轴的端部与所述芯轴的安装孔内壁粘接。

可选地，所述安装孔贯穿所述芯轴，所述转轴上开设有轴向贯穿所述转轴的通道，且所述通道与所述安装孔连通。

可选地，所述壳体的容置腔内装设有减速机，所述转轴连接于所述减速机的输出端。

本实用新型技术方案中，轴端支撑结构包括由内至外依次套设的芯轴、轴承以及轴承座，轴端支撑结构可应用于配置有转轴的机械装置上，机械装置的转轴安装在芯轴的安装孔内，轴承座可通过支撑板安装在机械装置的壳体内，在机械装置工作时，即在转轴的转动过程中，通过芯轴、轴承以及轴承座的配合，对转轴形成支撑作用，可以实现在转轴正常转动的情况下，提高转轴在径向方向上的刚度，从而帮助转轴抵抗外力干扰，防止转轴上的编码器因外界干扰而发生位移，有效保证编码器的检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型机械装置一实施例的分解结构示意图；

图2为本实用新型轴端支撑结构一实施例的分解结构示意图；

图3为图1机械装置中轴端支撑结构与支撑板及转轴的剖视结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	机械装置	133	连接板
10	轴端支撑结构	14	弹性垫片
				11	芯轴	20	壳体
111	安装孔	21	容置腔
				1111	第一安装段	22	连接座
1112	第二安装段	221	连接孔
				12	轴承	30	转轴
121	内圈	31	通道
				122	外圈	40	支撑板
13	轴承座	41	连接柱
				131	围壁	50	减速机
132	挡板

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种轴端支撑结构10。

在本实用新型实施例中，如图2所示，该轴端支撑结构10，包括：芯轴11、轴承12以及轴承座13，所述芯轴11沿轴向开设有安装孔111；所述轴承12的内圈121套设在所述芯轴11的外壁上；所述芯轴11贯穿所述轴承座13，且所述芯轴11通过所述轴承12的外圈122与所述轴承座13的内壁连接。

需要说明的是，本实用新型的轴端支撑结构10可应用于任何配置有转轴30的机械装置100上，比如减速机50的输出轴上，在一种具体的应用场景中，该减速机50安装在协作机器人的关节处，用以实现机器人的动力输出，此时，减速机50的输出轴上通常固定有检测运动信号的编码器。为方便描述，下面以机器人关节处的减速机50输出轴作为本实用新型轴端支撑结构10的应用对象进行示例说明。

具体地，机械装置100的转轴30安装在芯轴11的安装孔111内，轴承座13可通过支撑板40安装在机械装置100的壳体20内，芯轴11通过轴承12与轴承座13连接。其中，轴承12可以选用深沟球轴承12，深沟球轴承12是应用最广泛的一种滚动轴承12，其特点是摩擦阻力小、转速高，主要用于承受径向负荷的机件上，也可用于承受径向负荷或径向和轴向同时作用的联合负荷的机件上，深沟球轴承12结构简单，与别的类型相比易于达到较高的制造精度，所以便于成系列大批量生产，制造成本也较低。当然，轴承12也可以选用其他类型，本实用新型对此并不进行限定，可根据实际需要进行选择。另外，轴承12一般包括内圈121、外圈122以及布设在内圈121和外圈122之间的滚珠，轴承12的具体结构属于现有技术，此处不再赘述。容易理解的是，轴承12的主要功能是支撑转轴30(机械旋转体)，能够承担转轴30的径向载荷，降低转轴30在运动过程中的摩擦系数。

本实用新型实施例中，在机械装置100工作时，即在转轴30的转动过程中，通过芯轴11、轴承12以及轴承座13的配合，对转轴30形成支撑作用，可以实现在转轴30正常转动的情况下，提高转轴30在径向方向上的刚度，从而帮助转轴30抵抗外力干扰，防止转轴30上的编码器因外界干扰而发生位移，有效保证编码器的检测精度。

在本实用新型的一实施例中，请参阅图3，所述轴承12的内圈121与所述芯轴11固定连接，所述轴承12的外圈122与所述轴承座13的内壁接触。

为了提高芯轴11与轴承12的连接强度，保证轴承12对转轴30的支撑作用，本实施例技术方案中，将轴承12的内圈121固定在芯轴11上，同时，使轴承12的外圈122与轴承座13的内壁之间保留一定间隙。如此，转轴30在转动时，轴承12的外圈122会与轴承座13的内壁之间接触，从而发挥轴承12的径向负载作用，降低转轴30在运动过程中的摩擦系数。

进一步地，请参阅图3，所述轴承12的内圈121与所述芯轴11过盈配合，所述轴承12的外圈122与所述轴承座13的内壁间隙配合。

本实施例中，轴承12内圈121与芯轴11的固定方式采用的是过盈连接，而轴承12的外圈122与轴承座13之间是间隙配合。此装配方式，无需增加其他紧固件，方便制作和安装，可提高安装效率。

在本实用新型的一实施例中，请参阅图3，所述轴端支撑结构10还包括：弹性垫片14，所述弹性垫片14套设在所述芯轴11的周侧，所述轴承座13包括垂直于所述芯轴11轴向的挡板132，所述弹性垫片14相背的两面分别与所述挡板132和所述轴承12抵接。

本实施例中，轴承座13包括围壁131、挡板132以及连接板133，围壁131沿圆周方向围合呈圆筒状，挡板132沿圆周方向围合呈圆环状，且挡板132的外环边缘与围壁131一端的开口边缘连接，芯轴11从挡板132的内环孔中穿过；连接板133沿圆周方向围合呈圆环状，且连接板133的外环边缘与围壁131另一端的开口边缘连接，连接板133用于与支撑板40固定安装，并可增大受力面积，有利于轴承座13与支撑板40的稳定连接。通常情况下，轴承12与轴承座13之间在轴向方向上存在间隙，也称为游隙。本实施例技术方案中，在轴承12和轴承座13的挡板132之间装配有弹性垫片14，通过轴承12和轴承座13的挡板132夹紧弹性垫片14，可以起到预紧效果，轴向预紧可以消除轴承12的轴向游隙，从而大幅提高轴承12的支撑刚度。

其中，弹性垫片14具体可为波形垫片，所谓波形垫片，又称波浪垫圈，是一种有规则呈波浪形的圆形薄片，一般用于防止松动，减缓冲击，具备良好的弹性及抗冲击等性能。

作为一种实施方式，请参阅图3，所述安装孔111包括第一安装段1111和第二安装段1112，所述第一安装段1111和所述第二安装段1112的排列方向与所述弹性垫片14和所述轴承12的排列方向相同，所述第一安装段1111和所述第二安装段1112连通，且所述第一安装段1111的孔径小于所述第二安装段1112的孔径。

需要说明的是，弹性垫片14和轴承12的排列方向即沿轴承座13的轴向自外朝内的方向，安装孔111的第一安装段1111和第二安装段1112沿轴承座13的轴向自外朝内排列。本实施例中，通过设置第一安装段1111的孔径小于第二安装段1112的孔径，使得安装孔111的内壁形成有台阶位，转轴30沿轴承座13的轴向自内朝外安装在芯轴11的安装孔111内时，转轴30的端部可抵持在芯轴11安装孔111的台阶位上，使与芯轴11固定的轴承12的内圈121保持向轴承座13外运动的趋势，从而带动轴承12的外圈122压缩弹性垫片14，能够起到预紧效果，轴向预紧可以消除轴承12的轴向游隙，从而大幅提高轴承12的支撑刚度。

此外，可以理解的是，为了使弹性垫片14处于压缩状态而起到预紧效果，在设计轴承座13、转轴30、轴承12以及弹性垫片14的安装位置时，转轴30安装到芯轴11的安装孔111内后，轴承12与轴承座13挡板132之间的间隙是小于弹性垫片14未压缩时的厚度的。

为实现上述目的，请参阅图1，本实用新型还提出一种机械装置100，该机械装置100包括壳体20、转轴30、支撑板40以及轴端支撑结构10，该轴端支撑结构10的具体结构参照上述实施例，由于本机械装置100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，所述壳体20具有容置腔21；所述转轴30设于所述容置腔21内；所述支撑板40固定在所述容置腔21内；所述轴承座13固定在所述支撑板40上，所述转轴30的端部固定在所述芯轴11的安装孔111内。

本实施例中，壳体20呈圆筒状，支撑板40呈圆盘状，支撑板40垂直于壳体20的轴向安装，转轴30、芯轴11以及轴承12均平行于壳体20的轴向安装。

作为一种实施方式，请参阅图1，所述壳体20的容置腔21内壁沿周向设有多个连接座22，所述连接座22上开设有连接孔221，所述支撑板40上设有与多个所述连接孔221一一对应的连接柱41，且所述连接柱41插接于对应的所述连接孔221内。

支撑板40与壳体20的固定方式，可以采用多种手段。比如，本实施例中，支撑板40的边沿部分沿周向间隔布设有多个连接柱41，连接柱41沿壳体20的轴向延伸，连接座22上的连接孔221朝向支撑板40且沿壳体20的轴向延伸，连接孔221的尺寸与连接柱41的尺寸适配，通过连接柱41与连接孔221一一对应插接，便可实现支撑板40与壳体20的固定连接，从而完成支撑板40与壳体20的安装。

作为一种实施方式，所述支撑板40的边缘与所述壳体20的容置腔21内壁粘接。

支撑板40与壳体20的固定方式，还可以采用其他手段。比如，本实施例中，在支撑板40装配前，先在支撑板40的边缘涂抹圆柱形固持胶，所谓圆柱固持胶，是指专门适于粘连圆柱形零件的胶水，之后，再将支撑板40装入壳体20的容置腔21内，通过圆柱形固持胶的固化，使支撑板40的边缘与壳体20的容置腔21内壁粘接在一起，从而完成支撑板40与壳体20的安装。

作为一种实施方式，所述机械装置100还包括紧固件(未图示)，所述芯轴11的外壁开设有连通所述安装孔111的过孔(未图示)，所述转轴30的端部开设有螺孔(未图示)，所述紧固件穿经所述过孔与所述螺孔螺接。

转轴30与芯轴11的固定方式，可以采用多种手段。比如，本实施例中，芯轴11外壁的过孔垂直于芯轴11的轴向设置，转轴30的端部上的螺孔沿转轴30的轴向设置，紧固件具体可为螺栓或螺钉，安装时，将过孔与螺孔对准，通过紧固件比如螺钉插入过孔以及螺孔中，便可实现转轴30端部与芯轴11的固定连接，从而完成转轴30与芯轴11的安装。

作为一种实施方式，所述转轴30的端部与所述芯轴11的安装孔111内壁粘接。

转轴30与芯轴11的固定方式，还可以采用其他手段。比如，本实施例中，在转轴30装配前，先在转轴30的端部涂抹圆柱形固持胶，所谓圆柱固持胶，是指专门适于粘连圆柱形零件的胶水，之后，再将转轴30的端部装入芯轴11的安装孔111内，通过圆柱形固持胶固化，使转轴30的端部与芯轴11的安装孔111内壁粘接在一起，从而完成转轴30与芯轴11的安装。

作为一种实施方式，请参阅图3，所述安装孔111贯穿所述芯轴11，所述转轴30上开设有轴向贯穿所述转轴30的通道31，且所述通道31与所述安装孔111连通。

本实施例中，芯轴11上的安装孔111沿轴向贯穿芯轴11，转轴30上的通道31也沿轴向贯穿转轴30，借由该贯通型的安装孔111及通道31，机械装置100的线缆可直接穿过转轴30及芯轴11与外部装置连接，因此，可以理解地，该贯通型的安装孔111及通道31结构具有以下优点：一方面，能够方便连接线的安装，便于将机械装置100内的机器与外部装置建立连接；另一方面，可避免连接线裸露，防止连接线受潮受尘及外物冲击，能够对连接线起到很好的防护作用，从而延长连接线的使用寿命。

在本实用新型的一实施例中，请参阅图1，所述壳体20的容置腔21内装设有减速机50，所述转轴30连接于所述减速机50的输出端。

本实施例中，该机械装置100为机器人的关节部件，转轴30作为减速机50的输出轴，输出转轴30的一端安装在芯轴11的安装孔111内。减速机50具体可为谐波减速机50，谐波减速机50具有传动速比大、承载能力高、传动精度高、传动效率高、运动平稳、结构简单、可向密闭空间传递运动等特点，适用于机器人的关节部件。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种轴端支撑结构，其特征在于，包括：

芯轴，所述芯轴沿轴向开设有安装孔；

轴承，所述轴承的内圈套设在所述芯轴的外壁上；

轴承座，所述芯轴贯穿所述轴承座，且所述芯轴通过所述轴承的外圈与所述轴承座的内壁连接。

2.如权利要求1所述的轴端支撑结构，其特征在于，所述轴承的内圈与所述芯轴固定连接，所述轴承的外圈与所述轴承座的内壁接触。

3.如权利要求2所述的轴端支撑结构，其特征在于，所述轴承的内圈与所述芯轴过盈配合，所述轴承的外圈与所述轴承座的内壁间隙配合。

4.如权利要求2所述的轴端支撑结构，其特征在于，所述轴端支撑结构还包括：

弹性垫片，所述弹性垫片套设在所述芯轴的周侧，所述轴承座包括垂直于所述芯轴轴向的挡板，所述弹性垫片相背的两面分别与所述挡板和所述轴承抵接。

5.如权利要求4所述的轴端支撑结构，其特征在于，所述安装孔包括第一安装段和第二安装段，所述第一安装段和所述第二安装段的排列方向与所述弹性垫片和所述轴承的排列方向相同，所述第一安装段和所述第二安装段连通，且所述第一安装段的孔径小于所述第二安装段的孔径。

6.一种机械装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体具有容置腔；

转轴，所述转轴设于所述容置腔内；

支撑板，所述支撑板固定在所述容置腔内；

如权利要求1至5中任一项所述的轴端支撑结构，其中，所述轴承座固定在所述支撑板上，所述转轴的端部固定在所述芯轴的安装孔内。

7.如权利要求6所述的机械装置，其特征在于，所述壳体的容置腔内壁沿周向设有多个连接座，所述连接座上开设有连接孔，所述支撑板上设有与多个所述连接孔一一对应的连接柱，且所述连接柱插接于对应的所述连接孔内；

或，所述支撑板的边缘与所述壳体的容置腔内壁粘接。

8.如权利要求6所述的机械装置，其特征在于，所述机械装置还包括紧固件，所述芯轴的外壁开设有连通所述安装孔的过孔，所述转轴的端部开设有螺孔，所述紧固件穿经所述过孔与所述螺孔螺接；

或，所述转轴的端部与所述芯轴的安装孔内壁粘接。

9.如权利要求6所述的机械装置，其特征在于，所述安装孔贯穿所述芯轴，所述转轴上开设有轴向贯穿所述转轴的通道，且所述通道与所述安装孔连通。

10.如权利要求6至9中任一项所述的机械装置，其特征在于，所述壳体的容置腔内装设有减速机，所述转轴连接于所述减速机的输出端。

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