CN219132364U - 一种结构紧凑微小型关节 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结构紧凑微小型关节，涉及机械模组技术领域，该方案包括电机、减速器和轴承外圈，所述减速器包括波发生器、柔轮和钢轮，所述电机的输出轴与波发生器的内圈固定连接，所述波发生器的外圈卡设在柔轮的筒口端内侧，所述柔轮的筒口端外侧与钢轮的内侧相互啮合，所述轴承外圈滑设在钢轮的外侧面上，且轴承外圈与柔轮的筒底端固定连接；本实用新型实现了在不改变关节体积的情况下，进一步增大了关节的输出力矩，本实用新型设计巧妙，结构之间的衔接配合精巧，整体结构体积小，成本低，输出力矩更大。

Description

一种结构紧凑微小型关节

技术领域

本实用新型涉及机械模组技术领域，尤其涉及一种结构紧凑微小型关节。

背景技术

传统的机器人关节普遍采用谐波减速器来实现减速（如图2所示，即为一种传统的机器人关节结构图），该机器人关节所采用的谐波减速器包括波发生器、柔轮和钢轮，将柔轮的筒底端与壳体、轴承的外圈同时固定连接，将轴承的内圈与钢轮通过螺丝固定连接，电机驱动波发生器转动时，在柔轮与钢轮的啮合作用下，使柔轮和钢轮二者发生相对转动，实现减速。

随着机器人的广泛应用，人们对于机器人关节的体积以及工作力矩不断地进行着探索与研究，一般来说，关节的输出力矩越大，机器人的承载能力、运行精度则越好，上述的现有机器人关节在输出力矩上仍然有进一步提升的空间，在这种背景情况下，申请人致力于研究出一种结构紧凑微小型关节，实现在不改变关节体积的情况下，进一步增大关节的输出力矩。

实用新型内容

本实用新型的目的在于实现在不改变关节体积的情况下，进一步增大关节的输出力矩。

为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案如下：

一种结构紧凑微小型关节，包括电机、减速器和轴承外圈，

所述减速器包括波发生器、柔轮和钢轮，所述电机的输出轴与波发生器的内圈固定连接，所述波发生器的外圈卡设在柔轮的筒口端内侧，所述柔轮的筒口端外侧与钢轮的内侧相互啮合，

所述轴承外圈滑设在钢轮的外侧面上，且轴承外圈与柔轮的筒底端固定连接。

还包括壳体，所述电机位于壳体内，所述壳体与柔轮的筒底端固定连接。

所述轴承外圈与钢轮之间滑设有滚柱。

还包括端盖和传动轴，所述端盖固定设置在钢轮的一端，所述传动轴固定设置在端盖的中心处。

所述电机的输出轴内部中空，所述传动轴同时穿过电机的输出轴、波发生器，且传动轴与电机的输出轴、波发生器之间均设置有间隙。

还包括第一齿轮组和第一编码组件，所述电机的输出轴驱动第一齿轮组转动，所述第一编码组件包括第一磁铁和第一编码器，所述第一齿轮组带动第一磁铁转动，所述第一磁铁与第一编码器相互配合。

还包括第二齿轮组和第二编码组件，传动轴与第二齿轮组传动连接，所述第二编码组件包括第二磁铁和第二编码器，所述第二齿轮组带动第二磁铁转动，所述第二磁铁与第二编码器相互配合。

还包括控制板，所述电机、第一编码器和第二编码器均与控制板信号连接。

所述第一编码组件和第二编码组件相互对称设置，且均位于传动轴的同一端。

所述传动轴的中心轴、减速器的中心轴、电机的输出轴的中心轴均共线。

本实用新型的有益效果为：本实用新型在结构设计上巧妙革新，直接将轴承的内圈用钢轮替代，使钢轮既可以与柔轮配合工作，又能与轴承的外圈配合工作，与传统技术中，需要将轴承的内圈与钢轮通过螺丝固定连接的结构相比，本实用新型直接摒弃了传统轴承的内圈，从而从结构上来说本实用新型的结构减少，且在整体关节外部体积不变的情况下，在减少轴承内圈所留出的空间内，直接安装更大尺寸的钢轮和柔轮，与传统结构相比，钢轮的内径和柔轮的外径相应的做大之后，减速效果更慢，输出力矩更大，在实际生产中所达到的预期效果非常的显著，从而使本实用新型实现了在不改变关节体积的情况下，进一步增大了关节的输出力矩的目的。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的整体结构剖视图；

图3是本实用新型的第一齿轮组、第一编码组件、第二齿轮组、第二编码组件的结构示意图；

图4是本实用新型的部分结构示意图；

图5是图4的结构剖视图；

附图标记为：

壳体11，端盖12，

电机2，电机的输出轴21，波发生器31，柔轮32，钢轮33，

轴承外圈4，传动轴5，

第一固定齿轮61，第一传动齿轮62，

第一磁铁71，第一编码器72，

第二固定齿轮81，第二传动齿轮82，

第二磁铁91，第二编码器92，

控制板10。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行进一步说明。

如图1至图5所示的一种结构紧凑微小型关节，包括壳体11、电机2、减速器、轴承外圈4、端盖12、传动轴5、第一齿轮组、第一编码组件、第二齿轮组、第二编码组件、控制板10。

电机2位于壳体11内，传动轴5的中心轴、减速器的中心轴、电机的输出轴21的中心轴均共线。

减速器为谐波减速器，其包括波发生器31、柔轮32和钢轮33，电机的输出轴21与波发生器31的内圈固定连接，柔轮32包括筒底端和筒口端，筒底端和筒口端一体成型，筒口端的质地软，可配合波发生器31发生形变，而筒底端质地较硬，用于装配连接。

波发生器31的外圈卡设在柔轮32的筒口端内侧，筒口端的外侧绕周开设有第一齿，钢轮33的内侧绕周开设有第二齿，第一齿的总数比第二齿少两个，柔轮32的筒口端外侧的第一齿与钢轮33的内侧的第二齿相互啮合。

电机2工作时，通过电机的输出轴21带动波发生器31的内圈转动，波发生器31的外圈带动柔轮32的筒口端产生弹性变形波，引起钢轮33与柔轮32的齿间相对错齿来传递动力以及相对转动。

轴承外圈4滑设在钢轮33的外侧面上，轴承外圈4与钢轮33之间滑设有滚柱，壳体11、轴承外圈4、柔轮32的筒底端三者通过螺丝固定连接。

由于柔轮32的筒底端、轴承外圈4、壳体11三者固定在一起，所以实际工作中柔轮32并不会转动，而在波发生器31的作用下，钢轮33与柔轮32产生相对转动，故柔轮32不转，钢轮33转动。

本实用新型在结构设计上巧妙革新，直接将轴承的内圈用钢轮33替代，使钢轮33既可以与柔轮32配合工作，又能与轴承的外圈配合工作，与传统技术中，需要将轴承的内圈与钢轮33通过螺丝固定连接的结构相比，本实用新型直接摒弃了传统轴承的内圈，从而从结构上来说本实用新型的结构减少，且在整体体积不变的情况下，在减少轴承内圈所留出的空间内，直接安装更大尺寸的钢轮33和柔轮32，与传统结构相比，钢轮33的内径和柔轮32的外径相应的做大之后，减速效果更慢，输出力矩更大，在实际生产中所达到的预期效果非常的显著。

端盖12固定设置在钢轮33的一端，传动轴5固定设置在端盖12的中心处，钢轮33转动时，带动端盖12转动，端盖12又带动传动轴5转动。

电机的输出轴21内部中空，传动轴5同时穿过电机的输出轴21、波发生器31，且传动轴5与电机的输出轴21、波发生器31之间均设置有间隙，从而使传动轴5在转动时，与电机的输出轴21、波发生器31均不发生干扰。

第一齿轮组包括第一固定齿轮61和第一传动齿轮62，第一固定齿轮61固定设置在电机的输出轴21上，电机的输出轴21驱动第一固定齿轮61转动，第一固定齿轮61与第一传动齿轮62相互啮合传动；第一编码组件包括第一磁铁71和第一编码器72，第一传动齿轮62带动第一磁铁71转动，第一磁铁71与第一编码器72相互配合，第一编码器72位于第一磁铁71的正下方，第一磁铁71在转动时，通过第一编码器72检测出第一磁铁71的转速值，从而得出电机2的输入转速数据。

第二齿轮组包括第二固定齿轮81和第二传动齿轮82，第二固定齿轮81固定设置在传动轴5上，传动轴5与第二固定齿轮81传动连接，传动轴5带动第二固定齿轮81转动，第二固定齿轮81和第二传动齿轮82相互啮合传动；第二编码组件包括第二磁铁91和第二编码器92，第二传动齿轮82带动第二磁铁91转动，第二磁铁91与第二编码器92相互配合，第二编码器92位于第二磁铁91的正下方，第二磁铁91在转动时，通过第二编码器92检测出第二磁铁91的转速值，从而得出电机2的输出转速数据。

电机2、第一编码器72和第二编码器92均与控制板10信号连接，控制板10控制电机2的转速，第一编码器72将检测得出的电机2的输入转速数据传输至控制板10进行数据分析与处理，第二编码器92将检测得出的电机2的输出转速数据传输至控制板10进行数据分析与处理。

第一编码组件和第二编码组件相互对称设置，且均位于传动轴5的同一端，这样的设计使第一编码组件和第二编码组件的距离足够远，避免相互干扰。

本实用新型所设计的结构新颖、设计巧妙，结构之间的衔接配合精巧，从而使整体结构体积小，且成本低。

本实用新型的工作原理为：电机2工作时，电机的输出轴21驱动第一固定齿轮61转动，第一固定齿轮61带动第一传动齿轮62转动，第一传动齿轮62带动第一磁铁71转动，通过第一编码器72检测出第一磁铁71的转速值，从而得出电机2的输入转速数据；

电机的输出轴21带动波发生器31的内圈转动，波发生器31的外圈带动柔轮32的筒口端产生弹性变形波，引起钢轮33与柔轮32的齿间相对错齿来传递动力以及相对转动；柔轮32与轴承外圈4、壳体11固定在一起，并不转动，钢轮33与柔轮32产生相对转动时，只有钢轮33转动，钢轮33转动时，带动端盖12转动，端盖12又带动传动轴5转动，传动轴5带动第二固定齿轮81转动，第二固定齿轮81带动第二传动齿轮82转动，第二传动齿轮82带动第二磁铁91转动，通过第二编码器92检测出第二磁铁91的转速值，从而得出电机2的输出转速数据；

第一编码器72将检测得出的电机2的输入转速数据传输至控制板10进行数据分析与处理，第二编码器92将检测得出的电机2的输出转速数据传输至控制板10进行数据分析与处理。

以上并非对本实用新型的技术范围作任何限制，凡依据本实用新型技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种结构紧凑微小型关节，其特征在于：包括电机、减速器和轴承外圈，

所述减速器包括波发生器、柔轮和钢轮，所述电机的输出轴与波发生器的内圈固定连接，所述波发生器的外圈卡设在柔轮的筒口端内侧，所述柔轮的筒口端外侧与钢轮的内侧相互啮合，

所述轴承外圈滑设在钢轮的外侧面上，且轴承外圈与柔轮的筒底端固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种结构紧凑微小型关节，其特征在于：还包括壳体，所述电机位于壳体内，所述壳体与柔轮的筒底端固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种结构紧凑微小型关节，其特征在于：所述轴承外圈与钢轮之间滑设有滚柱。

4.根据权利要求1所述的一种结构紧凑微小型关节，其特征在于：还包括端盖和传动轴，所述端盖固定设置在钢轮的一端，所述传动轴固定设置在端盖的中心处。

5.根据权利要求4所述的一种结构紧凑微小型关节，其特征在于：所述电机的输出轴内部中空，所述传动轴同时穿过电机的输出轴、波发生器，且传动轴与电机的输出轴、波发生器之间均设置有间隙。

6.根据权利要求5所述的一种结构紧凑微小型关节，其特征在于：还包括第一齿轮组和第一编码组件，所述电机的输出轴驱动第一齿轮组转动，所述第一编码组件包括第一磁铁和第一编码器，所述第一齿轮组带动第一磁铁转动，所述第一磁铁与第一编码器相互配合。

7.根据权利要求6所述的一种结构紧凑微小型关节，其特征在于：还包括第二齿轮组和第二编码组件，传动轴与第二齿轮组传动连接，所述第二编码组件包括第二磁铁和第二编码器，所述第二齿轮组带动第二磁铁转动，所述第二磁铁与第二编码器相互配合。

8.根据权利要求7所述的一种结构紧凑微小型关节，其特征在于：还包括控制板，所述电机、第一编码器和第二编码器均与控制板信号连接。

9.根据权利要求7所述的一种结构紧凑微小型关节，其特征在于：所述第一编码组件和第二编码组件相互对称设置，且均位于传动轴的同一端。

10.根据权利要求4-9任意一项所述的一种结构紧凑微小型关节，其特征在于：所述传动轴的中心轴、减速器的中心轴、电机的输出轴的中心轴均共线。

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