CN219086939U - 一种双刚轮中空谐波减速一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双刚轮中空谐波减速一体机，包括：动力件，其包括电机机壳、定子组件和转子轴系，所述定子组件和所述转子轴系均设置在所述电机机壳上，以提供动力；减速输出件，其设置在所述电机机壳上，其包括谐波减速件和扭矩输出件，所述谐波减速件在所述电机机壳上将所述转子轴系输入的扭矩减速后经所述扭矩输出件向外输出；驱动控制编码件，其设置在所述电机机壳上，其包括编码器码盘和编码器驱控一体板，所述编码器驱控一体板在所述电机机壳上与所述编码器码盘组成所述动力件的编码器和驱控功能部件。本实用新型结构紧凑，设计合理，轴向长度小，重量轻，集成度高和安装使用方便。

Description

一种双刚轮中空谐波减速一体机

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，本实用新型涉及一种双刚轮中空谐波减速一体机。

背景技术

双刚轮中空谐波减速一体机是系统中的执行元件，它将双刚轮谐波减速器、伺服电机组件和驱动器集成在一个模组中，作为一个独立的组件接受控制系统的命令来完成一系列要求的动作。常规的中空谐波减速一体机使用的是普通的谐波减速器，波发生器作为输入件，刚轮固定柔轮输出，或者是柔轮固定刚轮输出。一方面，在服务行业，往往对模组的长度和重量要求很严格，另一方面，服务类机器人往往有一些较大幅度的动作变化，需要模组的抗冲击能力强，这就对传统的谐波减速模组提出了针对服务类机器人行业的一些特殊的要求。双刚轮中空谐波减速一体机采用新型的双刚轮谐波减速器，在传统的谐波减速器基础上再增加一个用于输出的刚轮结构，一方面新增加的刚轮结构由于是全齿范围内与柔轮配合同步转动，抗冲击能力大大增强；另一方面，传统的谐波减速器输出都是在刚轮或者柔轮的端面加上过渡法兰进行输出，而新增加的输出刚轮则可以直接在径向将柔轮的旋转运动引出后转化为端面输出，在轴向空间上与柔轮的一部分轴向空间重叠，节省了轴向的安装空间和相应的过渡零件；再者，由于双刚轮谐波减速器在传动过程中齿和齿面的啮合接触面更多，啮合的齿数增多，因而单位面积载荷更小，承载力与刚性比传统减速器更高，使得传动更平稳，工作更稳定。

实用新型内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供一种双刚轮中空谐波减速一体机，具体采用如下的技术方案：

一种双刚轮中空谐波减速一体机，包括：

动力件，其包括电机机壳、定子组件和转子轴系，所述定子组件和所述转子轴系均设置在所述电机机壳上，以提供动力；

减速输出件，其设置在所述电机机壳上，其包括谐波减速件和扭矩输出件，所述谐波减速件在所述电机机壳上将所述转子轴系输入的扭矩减速后经所述扭矩输出件向外输出；

驱动控制编码件，其设置在所述电机机壳上，其包括编码器码盘和编码器驱控一体板，所述编码器驱控一体板在所述电机机壳上与所述编码器码盘组成所述动力件的编码器和驱控功能部件。

优选地，所述定子组件压合在所述电机机壳内腔中；所述转子轴系包括前轴承、转子、后轴承、保护管和过渡套，所述前轴承嵌装在所述电机机壳一端腔体内，并且所述前轴承外圈自由端被所述电机机壳一端口上设置的轴承压板压合；所述转子的转轴一端嵌装在所述前轴承内圈中，所述前轴承的内圈被所述转子的转轴上套装的轴上卡簧压合。

优选地，所述后轴承嵌装在所述转子的转轴另一端管内，所述保护管一端穿过所述转子的转轴后嵌装在所述后轴承内；所述过渡套紧固在所述转子的转轴另一端上，所述过渡套一端抵在所述后轴承的外圈自由端上。

优选地，所述谐波减速件包括第一刚轮、柔轮和波发生器，所述第一刚轮紧固在所述电机机壳一端面上，所述第一刚轮内侧面周向设置有第一内齿，所述第一内齿在圆周上有2个或者3个啮合区；所述柔轮一端嵌装在所述第一刚轮内圈中。

优选地，所述柔轮一端周向分布有第一外齿，所述柔轮另一端周向分布有第二外齿，所述第一外齿与所述第一内齿相比少2个或者3个齿数；所述波发生器嵌装在所述柔轮一端内腔中，并且所述波发生器紧固在所述转子的转轴一端面。

优选地，所述波发生器中间的凸轮的外环周面上布置有柔性轴承，所述凸轮的外环周面上环布有2个或者3个凸起环面，相邻的凸起环面间设置有渐进的过渡环面。

优选地，所述扭矩输出件包括基座、第一轴承、第二刚轮和输出法兰，所述基座与所述第一刚轮共同紧固在所述电机机壳一端面上，所述第一轴承嵌装在所述基座内腔中，所述第二刚轮设置在所述第一轴承上，所述输出法兰设置在所述第二刚轮上。

优选地，所述第二刚轮固定嵌装在所述第一轴承内圈中，并且所述第二刚轮一端套装在所述柔轮另一端上，并且所述第二刚轮内侧面设置有第二内齿与所述第二外齿啮合，所述输出法兰紧固在所述第二刚轮另一端面上。

优选地，所述输出法兰为扭矩传感器法兰。

优选地，所述驱动控制编码件还包括编码器罩，所述编码器码盘紧固在所述过渡套上，所述编码器驱控一体板通过定高柱固定在所述电机机壳另一端面上，所述编码器罩紧固在所述电机机壳另一端面上。

本实用新型至少包括以下有益效果：

1)本实用新型双刚轮中空谐波减速一体机结构紧凑，设计合理，轴向长度小，重量轻，集成度高和安装使用方便；

2)本实用新型双刚轮中空谐波减速一体机采用双刚轮谐波减速器配合独立的交叉滚子轴承，在不损失扭矩和精度的情况下，进一步缩短整机的轴向长度，进一步简化整机的零件数量，达到长度和重量的双重优化；

3)本实用新型双刚轮中空谐波减速一体机采用双刚轮谐波减速器，由于双刚轮谐波减速器在传动过程中，第二刚轮齿和柔轮齿面的啮合接触面更多，啮合的齿数增多，因而单位面积载荷更小，承载力与刚性比传统减速器更高，使得传动更平稳，工作更稳定；

4)本实用新型双刚轮中空谐波减速一体机采用扭矩传感器预埋输出法兰一体结构，免去了使用者后期单独加装扭矩传感器带来的长度增加和走线困难的问题，方便客户的智能化控制；

5)本实用新型双刚轮中空谐波减速一体机采用驱动控制编码器一体板的设计方式，一方面缩短了整机的轴向长度，又简化了单独安装带来的线缆繁多和走线复杂的问题，提高了整机的稳定性和易安装使用性。

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为本实用新型双刚轮中空谐波减速一体机立体结构示意图；

图2为本实用新型双刚轮中空谐波减速一体机前端主视图；

图3为本实用新型双刚轮中空谐波减速一体机图2中A-A方向主视图；

图4为本实用新型双刚轮中空谐波减速一体机图2中A-A方向立体结构示意图；

图5为本实用新型双刚轮中空谐波减速一体机爆照图。

其中：1-电机机壳，2-前轴承，3-转子，4-后轴承，5-保护管，6-过渡套，9-第一刚轮，10-柔轮，11-波发生器，12-基座，13-十字交叉滚子轴承，14-第二刚轮，15-输出法兰，16-编码器码盘，17-编码器驱控一体板，18-编码器罩,19-定子组件。

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，一种双刚轮中空谐波减速一体机，包括动力件、减速输出件和驱动控制编码件，所述减速输出件和所述驱动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、定子组件19和转子轴系，所述定子组件19和所述转子轴系均设置在所述电机机壳1上。所述定子组件19通过胶水压合在所述电机机壳1内腔中。所述转子轴系包括前轴承2、转子3、后轴承4、保护管5和过渡套6，所述前轴承2设置在所述电机机壳1上，所述转子3设置在所述前轴承2上，所述后轴承4和所述过渡套6均设置在所述转子3上，所述保护管5设置在所述后轴承4上。所述前轴承2嵌装在所述电机机壳1一端腔体内，所述电机机壳1一端口上通过第一螺钉紧固有轴承压板，所述轴承压板能够抵在所述前轴承2外圈自由端上，以防止所述前轴承2轴向移动。所述转子3的转轴一端嵌装在所述前轴承2内圈中，并且所述转子3的转轴一端上套装有轴上卡簧，所述轴上卡簧抵在所述前轴承2内圈上，以提高所述前轴承2轴向稳定性。

所述后轴承4嵌装在所述转子3的转轴另一端管内，所述保护管5一端穿过所述转子3的转轴后嵌装在所述后轴承4内，以便于穿线。所述过渡套6通过第二螺钉紧固在所述转子3的转轴另一端上，所述过渡套6一端紧紧抵在所述后轴承4的外圈自由端上，以提高所述后轴承4轴向稳定性。

所述减速输出件包括谐波减速件和扭矩输出件，所述谐波减速件和所述扭矩输出件均设置在所述动力件上。所述谐波减速件包括第一刚轮9、柔轮10和波发生器11，所述第一刚轮9设置在所述电机机壳1上，所述柔轮10设置在所述第一刚轮9上，所述波发生器11设置在所述柔轮10上。所述第一刚轮9通过第三螺钉紧固在所述电机机壳1一端面上，具体的，所述第一刚轮9内侧面周向设置有第一内齿，所述第一内齿在圆周上有2个或者3个啮合区。进一步的，所述第一刚轮9与所述电机机壳1一端面之间设置有第一密封圈，以提高两者之间连接密封性。所述柔轮10一端嵌装在所述第一刚轮9内圈中，具体的，所述柔轮10一端周向分布有第一外齿，所述柔轮10另一端周向分布有第二外齿。所述波发生器11嵌装在所述柔轮10一端内腔中，并且所述波发生器11通过第四螺钉紧固在所述转子3的转轴一端面上，以被所述转子3传动。具体的，所述波发生器11中间的凸轮的外环周面上布置有柔性轴承，凸轮的外环周面上环布有2个或者3个凸起环面，相邻的凸起环面间设置有渐进的过渡环面，当波发生器11跟随转子3的转轴旋转运动时，凸轮的外环周面上环布的凸起会通过柔性轴承不断将所述柔轮10的第一外齿顶向第一刚轮9的第一内齿，由于第一刚轮9的第一内齿齿数与相配合区域的柔轮10的第一外齿有2个或者3个齿数差，在波发生器11连续运动时，第一刚轮9和柔轮10会产生所谓的错齿运动，使得柔轮10会产生减速后的旋转运动。

所述扭矩输出件包括基座12、第一轴承、第二刚轮14和输出法兰15，所述基座12设置在所述电机机壳1上，所述第一轴承设置在所述基座12上，所述第二刚轮14设置在所述第一轴承上，所述输出法兰15设置在所述第二刚轮14上。所述基座12通过所述第三螺钉与所述第一刚轮9共同紧固在所述电机机壳1一端面上。进一步的，所述基座12与所述第一刚轮9之间设置有第二密封圈，以提高两者之间连接密封性。所述第一轴承嵌装在所述基座12内腔中。具体的，所述第一轴承外圈通过胶水和径向顶丝紧固在所述基座12内腔中，以防止所述第一轴承轴向移动。所述第二刚轮14固定嵌装在所述第一轴承内圈中，并且所述第二刚轮14一端套装在所述柔轮10另一端上，所述第二刚轮14内侧面周向设置有第二内齿，所述第二内齿与所述第二外齿啮合。具体的，所述第二内齿和所述第二外齿齿数完全相同，为完全啮合状态，使得所述第二刚轮14与所述柔轮10同步运动，将柔轮10的低速高扭矩高精度的旋转运动由所述第二刚轮14传递出去。所述输出法兰15的外圈通过第五螺钉紧固在所述第二刚轮14另一端面上。所述输出法兰15上的内圈螺丝孔用于对外输出连接。进一步的，所述输出法兰15为扭矩传感器法兰。所述第一轴承为十字交叉滚子轴承13。

所述驱动控制编码件包括编码器码盘16、编码器驱控一体板17和编码器罩18，所述编码器码盘16设置在所述转子轴系上，所述编码器驱控一体板17和所述编码器罩18均设置在所述电机机壳1上。所述编码器码盘16通过第六螺钉紧固在所述过渡套6另一端面上，所述编码器驱控一体板17通过定高柱固定在所述电机机壳1另一端面上。所述编码器驱控一体板17和所述编码器码盘16组成电机的编码器和驱控功能部件。所述编码器罩18通过第八螺钉紧固在所述电机机壳1另一端面上，以为所述编码器驱控一体板17提供防护和散热功能。

由上所述，本实用新型双刚轮中空谐波减速一体机采用双刚轮谐波减速器配合独立的交叉滚子轴承，在不损失扭矩和精度的情况下，进一步缩短整机的轴向长度，进一步简化整机的零件数量，达到长度和重量的双重优化；同时，本实用新型双刚轮中空谐波减速一体机采用双刚轮谐波减速器，由于双刚轮谐波减速器在传动过程中，第二刚轮齿和柔轮齿面的啮合接触面更多，啮合的齿数增多，因而单位面积载荷更小，承载力与刚性比传统减速器更高，使得传动更平稳，工作更稳定；进一步的，本实用新型双刚轮中空谐波减速一体机采用扭矩传感器预埋输出法兰一体结构，免去了使用者后期单独加装扭矩传感器带来的长度增加和走线困难的问题，方便客户的智能化控制；进一步的，本实用新型双刚轮中空谐波减速一体机采用驱动控制编码器一体板的设计方式，一方面缩短了整机的轴向长度，又简化了单独安装带来的线缆繁多和走线复杂的问题，提高了整机的稳定性和易安装使用性。

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)

1.一种双刚轮中空谐波减速一体机，其特征在于，包括：

动力件，其包括电机机壳、定子组件和转子轴系，所述定子组件和所述转子轴系均设置在所述电机机壳上，以提供动力；

减速输出件，其设置在所述电机机壳上，其包括谐波减速件和扭矩输出件，所述谐波减速件在所述电机机壳上将所述转子轴系输入的扭矩减速后经所述扭矩输出件向外输出；

驱动控制编码件，其设置在所述电机机壳上，其包括编码器码盘和编码器驱控一体板，所述编码器驱控一体板在所述电机机壳上与所述编码器码盘组成所述动力件的编码器和驱控功能部件。

2.根据权利要求1所述的双刚轮中空谐波减速一体机，其特征在于，所述定子组件压合在所述电机机壳内腔中；所述转子轴系包括前轴承、转子、后轴承、保护管和过渡套，所述前轴承嵌装在所述电机机壳一端腔体内，并且所述前轴承外圈自由端被所述电机机壳一端口上设置的轴承压板压合；所述转子的转轴一端嵌装在所述前轴承内圈中，所述前轴承的内圈被所述转子的转轴上套装的轴上卡簧压合。

3.根据权利要求2所述的双刚轮中空谐波减速一体机，其特征在于，所述后轴承嵌装在所述转子的转轴另一端管内，所述保护管一端穿过所述转子的转轴后嵌装在所述后轴承内；所述过渡套紧固在所述转子的转轴另一端上，所述过渡套一端抵在所述后轴承的外圈自由端上。

4.根据权利要求3所述的双刚轮中空谐波减速一体机，其特征在于，所述谐波减速件包括第一刚轮、柔轮和波发生器，所述第一刚轮紧固在所述电机机壳一端面上，所述第一刚轮内侧面周向设置有第一内齿，所述第一内齿在圆周上有2个或者3个啮合区；所述柔轮一端嵌装在所述第一刚轮内圈中。

5.根据权利要求4所述的双刚轮中空谐波减速一体机，其特征在于，所述柔轮一端周向分布有第一外齿，所述柔轮另一端周向分布有第二外齿，所述第一外齿与所述第一内齿相比少2个或者3个齿数；所述波发生器嵌装在所述柔轮一端内腔中，并且所述波发生器紧固在所述转子的转轴一端面。

6.根据权利要求5所述的双刚轮中空谐波减速一体机，其特征在于，所述波发生器中间的凸轮的外环周面上布置有柔性轴承，所述凸轮的外环周面上环布有2个或者3个凸起环面，相邻的凸起环面间设置有渐进的过渡环面。

7.根据权利要求6所述的双刚轮中空谐波减速一体机，其特征在于，所述扭矩输出件包括基座、第一轴承、第二刚轮和输出法兰，所述基座与所述第一刚轮共同紧固在所述电机机壳一端面上，所述第一轴承嵌装在所述基座内腔中，所述第二刚轮设置在所述第一轴承上，所述输出法兰设置在所述第二刚轮上。

8.根据权利要求7所述的双刚轮中空谐波减速一体机，其特征在于，所述第二刚轮固定嵌装在所述第一轴承内圈中，并且所述第二刚轮一端套装在所述柔轮另一端上，并且所述第二刚轮内侧面设置有第二内齿与所述第二外齿啮合，所述输出法兰紧固在所述第二刚轮另一端面上。

9.根据权利要求7或8所述的双刚轮中空谐波减速一体机，其特征在于，所述输出法兰为扭矩传感器法兰。

10.根据权利要求4所述的双刚轮中空谐波减速一体机，其特征在于，所述驱动控制编码件还包括编码器罩，所述编码器码盘紧固在所述过渡套上，所述编码器驱控一体板通过定高柱固定在所述电机机壳另一端面上，所述编码器罩紧固在所述电机机壳另一端面上。

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