CN218586981U - 中空轻量化谐波减速一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了中空轻量化谐波减速一体机，包括：动力件；减速输出件，其设置在所述动力件上，其包括谐波减速器和输出件，所述谐波减速器在所述动力件上将转速减速后传递至所述输出件；控制编码件，其设置在所述动力件上，其分别与动力件和所述输出件连接，以控制所述动力件和检测所述输出件。本实用新型结构紧凑，设计合理，由精密谐波减速器、内置扭矩传感器的输出法兰、无框力矩电机和一体式集成驱动控制编码器板等组成，具有质量轻、体积小、中空走线、智能化传感器输出、驱控一体化集成度高、使用安装便捷等优点。

Description

中空轻量化谐波减速一体机

技术领域

本实用新型涉及谐波减速一体化模组技术领域，更具体地说，本实用新型涉及中空轻量化谐波减速一体机。

背景技术

中空轻量化谐波减速一体机是服务类机器人系统中的执行元件，模组将谐波减速器、无框力矩电机组件、智能化扭矩传感器组件和驱动控制组件高度集成在一个模组中，直接接受控制单元的指令进行动作，是一种高度集成的执行元件。目前传统的工业领域机器人对模组的精度和刚性有较高的要求，由此市场上大多工业机器人多采用以十字交叉滚子轴承为主体的高精度、高刚性谐波减速器配套伺服电机制造谐波减速模组。为追求上述强度刚性和精度要求，其制作材质多采用高强度钢或铝为主，大大增加了模组本身的体积和重量。然而目前在一些服务类机器人行业中，一体化模组多用于便携展示等负载载荷不大，精度要求不高的应用场合，对模组小体积、轻量化的要求远比对其扭矩、刚性和精度的要求更高，并且在模组上集成某些特定用途的智能化传感器来满足用户端的智能化控制需求，由此对服务类机器人提出了“小体积、中空走线、轻量化，高度集成智能化”等特别的要求来满足目前对服务类机器人的新构想和新需求。在此背景下，我们设计了一款中空轻量化谐波减速一体机来满足目前行业对其需求。

实用新型内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供中空轻量化谐波减速一体机，具体采用如下的技术方案：

中空轻量化谐波减速一体机，包括：

动力件；

减速输出件，其设置在所述动力件上，其包括谐波减速器和输出件，所述谐波减速器在所述动力件上将转速减速后传递至所述输出件；

控制编码件，其设置在所述动力件上，其分别与动力件和所述输出件连接，以控制所述动力件和检测所述输出件。

优选地，所述动力件包括电机机壳、定子和转子组件，所述电机机壳一端嵌装有第一轴承，并且所述第一轴承外圈被所述电机机壳一端口上设置的第一压板轴向限位；所述定子压装在所述电机机壳另一端腔体内，所述转子组件一端嵌装在所述第一轴承内圈中；所述转子组件另一端内腔中嵌装有第二轴承，并且其被所述控制编码件压紧在所述转子组件中。

优选地，所述谐波减速器包括钢轮、柔轮和波发生器，所述钢轮紧固在所述电机机壳一端上，所述柔轮一端嵌装在所述钢轮内，所述波发生器嵌装在所述柔轮内，并且所述波发生器一端连接在所述转子组件一端上。

优选地，所述谐波减速器为多次谐波减速器。

优选地，所述输出件包括基座、第三轴承、输出法兰和第一过渡套，所述基座和所述柔轮同时紧固在所述电机机壳一端上，所述第三轴承嵌装在所述基座一端内腔中，并且所述第三轴承外圈被所述基座一端面上紧固的第二压板轴向限位。

优选地，所述第一轴承、所述第二轴承和所述第三轴承为深沟球轴承。

优选地，所述基座内腔壁上设置有多组密封凹槽，以增加与所述第三轴承密封性。

优选地，所述输出法兰一端嵌装在所述第三轴承中，所述输出法兰通过一端面上紧固的第三压板压接在所述第三轴承内圈上，所述第一过渡套将所述柔轮另一端紧固连接在所述输出法兰一端上；所述输出法兰另一端穿过所述波发生器、所述转子组件和所述第二轴承，并且其被所述第二轴承径向限位。

优选地，所述输出法兰为带扭矩传感器的输出法兰。

优选地，所述控制编码件包括第二过渡套、编码器码盘、编码器罩和驱动控制编码器一体板，所述第二过渡套紧固在所述转子组件另一端上，并且其压接在所述第二轴承上；所述编码器码盘紧固在所述第二过渡套另一端上，所述编码器罩配合锁定在所述电机机壳另一端面上，所述驱动控制编码器一体板安装在所述编码器罩内。

本实用新型至少包括以下有益效果：

1)本实用新型中空轻量化谐波减速一体机结构紧凑，设计合理，由精密谐波减速器、内置扭矩传感器的输出法兰、无框力矩电机和一体式集成驱动控制编码器板等组成，具有质量轻、体积小、中空走线、智能化传感器输出、驱控一体化集成度高、使用安装便捷等优点；

2)本实用新型中空轻量化谐波减速一体机采用带有中空孔的输出扭矩设计制造方式，便于客户端直接从模组内部走线、通气等贯通需求，实现模组与其他外部介质的交互简单便捷化，改善传统以实心轴伺服电机用于服务类机器人外部走线等带来的诸多线缆错综杂乱、占用过多空间的问题，为制造小体积、简单便携的服务类机器人提供保证；

3)本实用新型中空轻量化谐波减速一体机采用短小轻巧的三组件(钢轮、柔轮、波发生器)作为主要的谐波减速器元件附加深沟球轴承组成一体化模组减速单元，改善了传统以十字交叉滚子轴承为一体的谐波减速机构在轴向方向长度过长，重量过重的问题，在满足服务类机器人对力矩负载和输出精度要求不高的前提下，最大程度减小谐波减速单元轴向长度过长和自身重量过重问题；

4)本实用新型中空轻量化谐波减速一体机中输出法兰采用内置扭矩传感器的一体式结构，解决了用户端后期自主加装扭矩传感器带来的长度增加和走线困难的问题，使整机集成化程度大大提升，实现了终端客户对服务类机器人的智能化控制要求；

5)本实用新型中空轻量化谐波减速一体机中电机转子组件两端采用两组小游隙、高精度的薄壁深沟球轴承，在轴向方向以内嵌方式置于电机定子内部，节省了部分空间；一方面确保模组在承受较大径向载荷时电机转子组件高速运行平稳可靠，另一方面实现双支撑结构前提下减轻一体化模组自身重量，解决了传统服务类机器人单支撑悬臂结构带来的机器人手臂震动和运行不稳定性问题；

6)本实用新型中空轻量化谐波减速一体机中一体化模组的驱控设计采用驱动板、控制板和编码器板高度集成在一个一体化PCB板上，大大减小了传统三块板独立安装带来的轴向长度过长的问题，使其与外部通信线缆大大减少，缩减安装空间，提高了一体化模组整机装配效率和使用稳定性。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型中空轻量化谐波减速一体机主视图；

图2为本实用新型中空轻量化谐波减速一体机立体结构示意图；

图3为本实用新型中空轻量化谐波减速一体机纵向剖面主视图；

图4为本实用新型中空轻量化谐波减速一体机纵向剖面立体结构示意图；

图5为本实用新型中空轻量化谐波减速一体机爆炸图。

其中：1-电机机壳，2-定子，3-转子组件，4-第一轴承，5-第一压板，7-第二轴承，8-钢轮，9-柔轮，10-波发生器，11-基座，12-第三轴承，13-输出法兰，14-第一过渡套，15-第二压板，16-第三压板，17-第二过渡套，18-编码器码盘，19-编码器罩，20-驱动控制编码器一体板。

具体实施方式

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本实用新型的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

根据图1-图5所示，中空轻量化谐波减速一体机，包括动力件、减速输出件和控制编码件，所述减速输出件和所述控制编码件均设置在所述动力件上。所述动力件包括电机机壳1、定子2和转子组件3，所述定子2和所述转子组件3均设置在所述电机机壳1上。所述电机机壳1一端内腔中嵌装有第一轴承4，并且所述电机机壳1一端口上通过第一螺钉紧固有第一压板5，所述第一压板5将第一轴承4外圈紧密压在所述电机机壳1内腔中，以防止所述第一轴承4轴向位移。所述定子2通过胶水压装在所述电机机壳1另一端腔体内，所述转子组件3一端嵌装在所述第一轴承4内圈中，并且所述转子组件3通过所套装的卡簧与所述第一轴承4内圈固定。所述转子组件3另一端内腔中嵌装有第二轴承7，所述第二轴承7被所述控制编码件压紧在所述转子组件3内腔中。所述第二轴承7用于与所述减速输出件连接。进一步的，所述第一轴承4和所述第二轴承7均为深沟球轴承。

所述减速输出件包括谐波减速器和输出件，所述谐波减速器和所述输出件均设置在动力件上。所述谐波减速器包括钢轮8、柔轮9和波发生器10，所述钢轮8设置在所述电机机壳1上，所述柔轮9设置在所述钢轮8上，所述波发生器10设置在所述柔轮9上。所述钢轮8通过第二螺钉紧固在所述电机机壳1一端上，所述柔轮9一端嵌装在所述钢轮8内，所述波发生器10嵌装在所述柔轮9内，并且所述波发生器10一端通过第三螺钉紧固在所述转子组件3一端上，使得所述转子组件3能够向所述波发生器10传动。作为一种选择，所述谐波减速器为三次谐波减速器。

所述输出件包括基座11、第三轴承12、输出法兰13和第一过渡套14，所述基座11设置在所述电机机壳1上，所述第三轴承12设置在所述基座11上，所述输出法兰13设置在所述第三轴承12上，所述第一过渡套14设置在所述谐波减速器上。所述基座11也通过所述第二螺钉紧固在所述电机机壳1一端上，所述第三轴承12嵌装在所述基座11一端内腔中，所述第三轴承12外圈被第二压板15压紧在所述基座11一端内腔中，所述第二压板15通过第四螺钉紧固在所述基座11一端面上，以防止所述第三轴承12轴向位移。进一步的，所述第三轴承12为深沟球轴承。

所述基座11内腔壁上设置有三组密封凹槽，所述密封凹槽用于涂抹密封胶以增加第三轴承12与所述基座11内腔连接密封性，进而达到减速器内腔油脂密封作用。

所述输出法兰13一端嵌装在所述第三轴承12内圈中，所述输出法兰13一端面上通过第五螺钉紧固有第三压板16，所述第三压板16压接在所述第三轴承12内圈自由端面上，以提高所述输出法兰13和所述第三轴承12稳定性。所述第一过渡套14通过第六螺钉将所述柔轮9另一端紧固连接在所述输出法兰13一端上。使得所述谐波减速器通过所述柔轮9向所述输出法兰13传动。所述输出法兰13另一端穿过所述波发生器10、所述转子组件3和所述第二轴承7，并且所述第二轴承7能够提高所述输出法兰13另一端径向稳定性，使所述输出法兰13沿轴向实现四点固定。进一步的，所述输出法兰13为带扭矩传感器的输出法兰13。

所述控制编码件包括第二过渡套17、编码器码盘18、编码器罩19和驱动控制编码器一体板20，所述第二过渡套17设置在所述转子组件3上，所述编码器码盘18设置在所述第二过渡套17上，所述编码器罩19设置在所述电机机壳1上，所述驱动控制编码器一体板20设置在所述编码器罩19上。所述第二过渡套17通过第七螺钉紧固在所述转子组件3另一端上，并且所述第二过渡套17一端压紧在所述第二轴承7外圈上，以防止所述第二轴承7在所述转子组件3内腔中位移。所述编码器码盘18通过第八螺钉紧固在所述第二过渡套17另一端面上，所述编码器罩19通过第九螺钉配合锁定紧固在所述电机机壳1另一端面上，所述驱动控制编码器一体板20安装在所述编码器罩19内。所述编码器码盘18和所述驱动控制编码器一体板20配合形成编码器和驱动器二合一的数据采集与处理的组合体。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.中空轻量化谐波减速一体机，其特征在于，包括：

动力件；

减速输出件，其设置在所述动力件上，其包括谐波减速器和输出件，所述谐波减速器在所述动力件上将转速减速后传递至所述输出件；

控制编码件，其设置在所述动力件上，其分别与动力件和所述输出件连接，以控制所述动力件和检测所述输出件。

2.根据权利要求1所述的中空轻量化谐波减速一体机，其特征在于，所述动力件包括电机机壳、定子和转子组件，所述电机机壳一端嵌装有第一轴承，并且所述第一轴承外圈被所述电机机壳一端口上设置的第一压板轴向限位；所述定子压装在所述电机机壳另一端腔体内，所述转子组件一端嵌装在所述第一轴承内圈中；所述转子组件另一端内腔中嵌装有第二轴承，并且其被所述控制编码件压紧在所述转子组件中。

3.根据权利要求2所述的中空轻量化谐波减速一体机，其特征在于，所述谐波减速器包括钢轮、柔轮和波发生器，所述钢轮紧固在所述电机机壳一端上，所述柔轮一端嵌装在所述钢轮内，所述波发生器嵌装在所述柔轮内，并且所述波发生器一端连接在所述转子组件一端上。

4.根据权利要求2或3所述的中空轻量化谐波减速一体机，其特征在于，所述谐波减速器为多次谐波减速器。

5.根据权利要求3所述的中空轻量化谐波减速一体机，其特征在于，所述输出件包括基座、第三轴承、输出法兰和第一过渡套，所述基座和所述柔轮同时紧固在所述电机机壳一端上，所述第三轴承嵌装在所述基座一端内腔中，并且所述第三轴承外圈被所述基座一端面上紧固的第二压板轴向限位。

6.根据权利要求5所述的中空轻量化谐波减速一体机，其特征在于，所述第一轴承、所述第二轴承和所述第三轴承为深沟球轴承。

7.根据权利要求6所述的中空轻量化谐波减速一体机，其特征在于，所述基座内腔壁上设置有多组密封凹槽，以增加与所述第三轴承密封性。

8.根据权利要求5所述的中空轻量化谐波减速一体机，其特征在于，所述输出法兰一端嵌装在所述第三轴承中，所述输出法兰通过一端面上紧固的第三压板压接在所述第三轴承内圈上，所述第一过渡套将所述柔轮另一端紧固连接在所述输出法兰一端上；所述输出法兰另一端穿过所述波发生器、所述转子组件和所述第二轴承，并且其被所述第二轴承径向限位。

9.根据权利要求5或8所述的中空轻量化谐波减速一体机，其特征在于，所述输出法兰为带扭矩传感器的输出法兰。

10.根据权利要求5或8所述的中空轻量化谐波减速一体机，其特征在于，所述控制编码件包括第二过渡套、编码器码盘、编码器罩和驱动控制编码器一体板，所述第二过渡套紧固在所述转子组件另一端上，并且其压接在所述第二轴承上；所述编码器码盘紧固在所述第二过渡套另一端上，所述编码器罩配合锁定在所述电机机壳另一端面上，所述驱动控制编码器一体板安装在所述编码器罩内。

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