RU219077U1 - Servo - Google Patents

Servo Download PDF

Info

Publication number
RU219077U1
RU219077U1 RU2022117660U RU2022117660U RU219077U1 RU 219077 U1 RU219077 U1 RU 219077U1 RU 2022117660 U RU2022117660 U RU 2022117660U RU 2022117660 U RU2022117660 U RU 2022117660U RU 219077 U1 RU219077 U1 RU 219077U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gear
servo drive
rotor
servo
drive
Prior art date
Application number
RU2022117660U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Владимирович Новиков
Владимир Николаевич Герасимов
Роман Александрович Горбачев
Никита Евгеньевич Швиндт
Владимир Иванович Новиков
Андрей Евгеньевич Ефременко
Дмитрий Леонидович Шишков
Михаил Нилович Зарипов
Филипп Александрович Козин
Алексей Михайлович Старостенко
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)"
Общество С Ограниченной Ответственностью "Нейроассистивные Технологии"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)", Общество С Ограниченной Ответственностью "Нейроассистивные Технологии" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)"
Application granted granted Critical
Publication of RU219077U1 publication Critical patent/RU219077U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к робототехнике, в частности к сервоприводам для приведения в движение элементов роботизированного манипулятора. Сервопривод содержит электродвигатель, циклоидальный редуктор, датчик крутящего момента и приводное кольцо. Сервопривод выполнен с возможностью размещения в нем датчика крутящего момента, включает концентрично установленные обод и ступицу, соединенные посредством ребер, причем статор выполнен с возможностью жесткого соединения с ободом, а штифты выполнены с возможностью жесткого соединения со ступицей. Ротор электродвигателя кинематически соединен с циклоидальным редуктором посредством вала. Циклоидальный редуктор включает по меньшей мере один эксцентрик с установленной на нем шестерней, имеющей отверстия для размещения в них штифтов с зазором, и зубчатое колесо с внутренним зацеплением, находящееся в зацеплении с шестерней. Приводное кольцо соединено с зубчатым колесом и вращается при вращении ротора. Технический результат - снижение габаритов и массы сервопривода, повышение нагрузочной способности устройства.

Figure 00000001
The utility model relates to robotics, in particular to servo drives for driving the elements of a robotic arm. The servo drive contains an electric motor, a cycloidal reducer, a torque sensor and a drive ring. The servo drive is made with the possibility of placing a torque sensor in it, includes a concentrically mounted rim and a hub connected by means of ribs, and the stator is made with the possibility of rigid connection with the rim, and the pins are made with the possibility of rigid connection with the hub. The rotor of the electric motor is kinematically connected to the cycloidal reducer by means of a shaft. The cycloidal reducer includes at least one eccentric with a gear mounted on it, having holes for accommodating pins with clearance in them, and a gear wheel with internal gear meshing with the gear. The drive ring is connected to the gear wheel and rotates as the rotor rotates. The technical result is a reduction in the dimensions and weight of the servo drive, an increase in the load capacity of the device.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к области робототехники, в частности к устройствам для приведения в движение элементов роботизированного манипулятора.The utility model relates to the field of robotics, in particular to devices for driving the elements of a robotic arm.

Из патента США US9561585 известен сервопривод, используемый для многоосного приводного механизма, такого как многоосевой манипулятор, роботизированная рука и др. Сервопривод содержит двигатель, редуктор, датчик крутящего момента, приводимый во вращение относительно статора мотора и предназначенный для измерения момента после редуктора, а также кольцо выходного вала, соединенную с внешней периферийной частью датчика крутящего момента. При этом кольцо выходного вала размещено на расстоянии от датчика крутящего момента в направлении статора, так что расстояние от первой торцевой поверхности датчика крутящего момента до двигателя больше, чем расстояние от первой торцевой поверхности кольца выходного вала до двигателя. Сервопривод характеризуется тем, что после установки кольца выходного вала общая длина сервопривода в направлении выходного вала не изменяется, и пространство, занимаемое сервоприводом, не увеличивается. Однако сервопривод все равно имеет достаточно большие габариты, а также не содержит средств контроля частоты вращения двигателя и выходного вала. Кроме того, присоединение приводимого сервоприводом устройства напрямую к датчику крутящего момента не всегда желательно.A servo drive is known from US9561585 used for a multi-axis drive mechanism such as a multi-axis manipulator, a robotic arm, etc. The servo drive includes a motor, a gearbox, a torque sensor driven relative to the motor stator and designed to measure the torque after the gearbox, as well as a ring output shaft connected to the outer peripheral part of the torque sensor. In this case, the output shaft ring is located at a distance from the torque sensor in the direction of the stator, so that the distance from the first end surface of the torque sensor to the engine is greater than the distance from the first end surface of the output shaft ring to the engine. The servo drive is characterized in that after the installation of the output shaft ring, the overall length of the servo in the direction of the output shaft does not change, and the space occupied by the servo does not increase. However, the servo drive still has rather large dimensions, and also does not contain means for controlling the engine speed and output shaft. Also, connecting a servo-driven device directly to a torque sensor is not always desirable.

Патент США US 10500734 описывает сервопривод управления роботом, который состоит из корпуса, узлов двигателя, расположенных внутри корпуса и включающих в себя полый выходной вал и волновой редуктор, а также зубчатое колесо, содержащие подшипники для их соединения с возможностью вращения. Первый чувствительный элемент и первый элемент-источник в совокупности составляют датчик вращения для обнаружения вращения выходного элемента. Сервопривод имеет компактную структуру и небольшие размеры, что влияет напрямую на его размеры и вес. Однако в данном сервоприводе используется редуктор сложной конструкции, а также отсутствуют средства контроля крутящего момента и скоростей валов двигателя и редуктора.US patent US 10500734 describes a robot control servo drive, which consists of a housing, motor units located inside the housing and including a hollow output shaft and a wave reducer, as well as a gear containing bearings for connecting them with the possibility of rotation. The first sensing element and the first source element together constitute a rotation sensor for detecting rotation of the output element. The servo drive has a compact structure and small size, which directly affects its size and weight. However, this servo drive uses a gearbox of complex design, and there are no means of controlling the torque and speeds of the motor and gearbox shafts.

Патент США US8291788 описывает варианты сервоприводов, представляющих собой узел поворотного привода, который предназначен для приведения в действие верхнего рычага робота. Узел поворотного привода включает в себя несущую раму цилиндрической формы, двигатель, установленный соосно с рамой, зубчатую передачу, соединенную с двигателем и размещенную внутри рамы, торсионную пружину, и выходной вал. Один конец торсионной пружины соединен с выходом зубчатой передачи с возможностью вращения, при этом торсионная пружина размещена внутри рамы. Узел также содержит два датчика абсолютного положения для определения соответственно углового положения зубчатой передачи относительно рамы и углового положения выходного вала относительно рамы.U.S. Patent US8291788 describes variants of servos, which are a rotary actuator assembly that is designed to actuate a robot's upper arm. The slewing drive assembly includes a cylindrical carrier frame, a motor mounted coaxially with the frame, a gear connected to the motor and placed inside the frame, a torsion spring, and an output shaft. One end of the torsion spring is rotatably connected to the output of the gear train, while the torsion spring is placed inside the frame. The assembly also contains two absolute position sensors to determine, respectively, the angular position of the gear train relative to the frame and the angular position of the output shaft relative to the frame.

Патент РФ RU185774 описывает робототехнический сервопривод, используемый в передвижной робототехнике. Робототехнический сервопривод содержит корпус с прикрепленными к нему и расположенными в нем редуктором, выходным валом, соединенным с редуктором посредством винтового соединения, абсолютным энкодером, соединенным с выходным валом редуктора через зубчатую передачу, электродвигателем с валом с зубчатым колесом, соединенным с редуктором посредством зубчатой передачи, платой управления, расположенной в корпусе со стороны электродвигателя и крепящейся посредством винтового соединения к одной из стенок корпуса. Также он содержит блокиратор вала электродвигателя, установленный возле зубчатого колеса вала и крепящийся на корпус сервопривода посредством винтового соединения со стороны редуктора. Техническим результатом является существенное энергосбережение при статических нагрузках, упрощение разработки новых робототехнических решений.RF patent RU185774 describes a robotic servo used in mobile robotics. SUBSTANCE: robotic servo drive contains a housing with a gearbox attached to it and located in it, an output shaft connected to the gearbox by means of a screw connection, an absolute encoder connected to the gearbox output shaft through a gear, an electric motor with a shaft with a gear wheel connected to the gearbox by means of a gear, a control board located in the housing on the side of the electric motor and fastened by means of a screw connection to one of the walls of the housing. It also contains an electric motor shaft blocker installed near the shaft gear wheel and fastened to the servo drive housing by means of a screw connection on the gearbox side. The technical result is a significant energy saving under static loads, simplification of the development of new robotic solutions.

Основным недостатком известных сервоприводов является обеспечение их компактности за счет исключения из конструкции средств измерения крутящего момента, а если они присутствуют - увеличенные габариты, что является существенным для использования сервопривода в роботизированных манипуляторах.The main disadvantage of the known servo drives is their compactness due to the exclusion of torque measuring instruments from the design, and if they are present, increased dimensions, which is essential for the use of a servo drive in robotic manipulators.

Таким образом, существует задача создания такого сервопривода, который обладает компактной конструкцией и при этом выполнен с возможностью размещения в нем средств контроля, такие как, прежде всего, средства измерения крутящего момента и, дополнительно, средства измерения частоты вращения ротора и выходного приводного элемента, а также обеспечивает передачу большого момента.Thus, there is a problem of providing such a servo drive which has a compact structure and at the same time is capable of accommodating monitoring means, such as, first of all, means for measuring torque and, in addition, means for measuring the rotational speed of the rotor and the output drive element, and also provides high torque transmission.

Техническим результатом заявленной полезной модели является снижение габаритов и массы сервопривода при одновременном повышении нагрузочной способности устройства.The technical result of the claimed utility model is to reduce the size and weight of the servo while increasing the load capacity of the device.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается в сервоприводе, содержащем электродвигатель, циклоидальный редуктор и приводное кольцо. Сервопривод выполнен с возможностью размещения в нем датчика крутящего момента, включающий концентрично установленные обод и ступицу, соединенные посредством ребер, причем статор выполнен с возможностью жесткого соединения с ободом, а штифты выполнены с возможностью жесткого соединения со ступицей. Электродвигатель имеет статор, который выполнен с возможностью соединения с ободом датчика крутящего момента, и ротор, кинематически соединенный циклоидальным редуктором посредством вала. Циклоидальный редуктор включает по меньшей мере один эксцентрик с установленной на нем шестерней, имеющей отверстия для размещения в них штифтов с зазором, и зубчатое колесо с внутренним зацеплением, находящееся в зацеплении с шестерней. Приводное кольцо соединено с зубчатым колесом и вращается при вращении ротора. The problem is solved, and the claimed technical result is achieved in a servo drive containing an electric motor, a cycloidal gearbox and a drive ring. The servo drive is made with the possibility of placing a torque sensor in it, including a concentrically mounted rim and a hub connected by means of ribs, the stator being able to be rigidly connected to the rim, and the pins being made to be rigidly connected to the hub. The electric motor has a stator, which is configured to be connected to the rim of the torque sensor, and a rotor kinematically connected by a cycloidal reducer by means of a shaft. The cycloidal reducer includes at least one eccentric with a gear mounted on it, having holes for accommodating pins with a clearance in them, and a gear wheel with internal gear meshing with the gear. The drive ring is connected to the gear wheel and rotates as the rotor rotates.

В заявленном сервоприводе использован циклоидальный редуктор, который, с одной стороны, выдерживает большие нагрузки благодаря тому, что одновременно в зацеплении находится примерно 40% зубьев шестерни и зубчатого колеса, что в несколько раз больше этого показателя для обычных шестеренчатых, червячных и планетарных редукторов. С другой стороны, такой тип редуктора достаточно надежен и прост в сравнении с волновым редуктором, а также занимает малый объем. Уменьшение занимаемого объема и повышение величины передаваемого момента позволило разместить в сервоприводе компактный датчик крутящего момента, состоящий из обода и ступицы, соединенных ребрами, при этом не являющийся элементом сервопривода, передающим вращение внешнему устройству, приводимому сервоприводом.In the claimed servo drive, a cycloidal gearbox is used, which, on the one hand, can withstand heavy loads due to the fact that approximately 40% of the gear teeth and the gear wheel are simultaneously engaged, which is several times higher than this figure for conventional gear, worm and planetary gearboxes. On the other hand, this type of gearbox is quite reliable and simple in comparison with the wave gearbox, and also occupies a small volume. Reducing the occupied volume and increasing the value of the transmitted torque made it possible to place a compact torque sensor in the servo drive, consisting of a rim and a hub connected by ribs, while not being a servo drive element that transmits rotation to an external device driven by a servo drive.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается в также предпочтительных вариантах исполнения полезной модели, согласно одному из которых количество зубьев шестерни на единицу меньше количества зубьев зубчатого колеса, что обеспечивает максимальное передаточное отношение и максимальный передаваемый момент циклоидального редуктора без изменения его габаритов.The problem is solved, and the claimed technical result is also achieved in preferred embodiments of the utility model, according to one of which the number of gear teeth is one less than the number of gear teeth, which ensures the maximum gear ratio and the maximum transmitted torque of the cycloidal gearbox without changing its dimensions.

Предпочтительно, если циклоидальный редуктор включает два эксцентрика и две шестерни, при этом зубчатое колесо находится в зацеплении с двумя шестернями, а штифты размещены в отверстиях, выполненных в двух шестернях. Это позволяет повысить передаваемый момент, а также уравновесить динамические нагрузки и снизить изгибающие усилия, оказываемые на редуктор. При этом эксцентрики устанавливают на валу таким образом, что шестерни развернуты на 180° друг относительно друга и их эксцентриситеты диаметрально противоположны.Preferably, the cycloidal reducer includes two eccentrics and two gears, with the gear wheel meshing with the two gears and the pins placed in the holes made in the two gears. This makes it possible to increase the transmitted moment, as well as to balance the dynamic loads and reduce the bending forces exerted on the gearbox. In this case, the eccentrics are mounted on the shaft in such a way that the gears are turned 180° relative to each other and their eccentricities are diametrically opposed.

Также является предпочтительным, если в сервоприводе используется комбинированный конический подшипник, на котором установлено приводное кольцо. Такой подшипник включает внутренние кольца подшипника, внешние кольца подшипника и ролики, причем ролики установлены поочередно с поворотом на 90° друг относительно друга. Конический подшипник обеспечивает компактность сервопривода за счет его интегрированности в конструкцию, способность воспринимать одновременно радиальные и осевые нагрузки, позволяет легко устранять люфты.It is also preferred if the servo uses a combined tapered bearing on which the drive ring is mounted. Such a bearing includes bearing inner races, bearing outer races and rollers, the rollers being arranged alternately rotated by 90° relative to each other. The tapered bearing ensures the compactness of the servo drive due to its integration into the design, the ability to perceive both radial and axial loads, and makes it easy to eliminate backlash.

Для целей осуществления контроля частоты вращения и определения текущего положения ротора и приводного кольца сервопривод может дополнительно содержать соответственно датчик частоты вращения ротора и датчик частоты вращения приводного кольца. При этом шестерня датчика частоты вращения ротора и шестерня датчика частоты вращения приводного кольца предпочтительно установлены на задней крышке, соединенной с зубчатым колесом.For the purposes of monitoring the rotational speed and determining the current position of the rotor and the drive ring, the servo drive may further comprise, respectively, a rotor speed sensor and a drive ring speed sensor. Wherein, the rotor speed sensor gear and the drive ring speed sensor gear are preferably mounted on the rear cover connected to the gear wheel.

Далее полезная модель и некоторые возможные варианты ее осуществления более подробно поясняются со ссылками на фигуры, на которых показаны:In the following, the utility model and some possible embodiments of it are explained in more detail with reference to the figures, which show:

на фиг. 1 - общий вид варианта исполнения заявленного сервопривода;in fig. 1 - General view of the embodiment of the claimed servo;

на фиг. 2 - упрощенный вид варианта исполнения сервопривода в разрезе;in fig. 2 is a simplified sectional view of a servo drive version;

на фиг. 3 - чертеж варианта исполнения сервопривода (основной вид), область А -увеличенный вид кольцевого подшипника, сечение Б-Б - увеличенный вид роликов кольцевого подшипника.in fig. 3 - drawing of the servo drive version (main view), area A - enlarged view of the annular bearing, section B-B - enlarged view of the rollers of the annular bearing.

На фигурах ссылочными позициями отмечены:Reference numerals in the figures indicate:

1 - сервопривод;1 - servo drive;

2 - передняя крышка;2 - front cover;

3 - датчик крутящего момента;3 - torque sensor;

4 - приводное кольцо;4 - drive ring;

5 - зубчатое колесо;5 - gear wheel;

6 - задняя крышка;6 - back cover;

7, 8 - крепежные отверстия;7, 8 - mounting holes;

9 - электродвигатель;9 - electric motor;

10 - статор;10 - stator;

11 - ротор;11 - rotor;

12 - вал;12 - shaft;

13 - эксцентрик;13 - eccentric;

14 - шестерня;14 - gear;

15 - подшипник;15 - bearing;

16 - отверстия шестерни;16 - gear holes;

17 - штифт;17 - pin;

18 - кольцевой подшипник;18 - ring bearing;

19 - ступица;19 - hub;

20 - обод;20 - rim;

21.1, 21.2 - внешние кольца;21.1, 21.2 - outer rings;

22.1, 22.2 - внутренние кольца;22.1, 22.2 - inner rings;

23 - ролик;23 - roller;

24 - регулировочная шайба;24 - adjusting washer;

25 - датчик частоты вращения приводного кольца;25 - drive ring speed sensor;

26 - датчик частоты вращения ротора;26 - rotor speed sensor;

27 - приводная шестерня датчика частоты вращения приводного кольца;27 - drive gear of the speed sensor of the drive ring;

28 - шестерня датчика частоты вращения приводного кольца;28 - gear wheel of the speed sensor of the drive ring;

29 - магнит датчика частоты вращения приводного кольца;29 - magnet of the speed sensor of the drive ring;

30 - приводная шестерня датчика частоты вращения ротора;30 - drive gear of the rotor speed sensor;

31 - шестерня датчика частоты вращения ротора;31 - gear wheel of the rotor speed sensor;

32 - магнит датчика частоты вращения ротора.32 - rotor speed sensor magnet.

На фиг. 1 приведен общий вид сервопривода 1, габаритные размеры которого по существу определяются передней крышкой 2, на которой может размещаться плата питания и управления сервоприводом 1, наружной поверхностью датчика 3 крутящего момента, наружной поверхностью приводного кольца 4, посредством которого передается крутящий момент подвижным элементам внешнего приводимого устройства, наружной поверхностью зубчатого колеса 5 с внутренним зацеплением и задней крышкой 6.In FIG. 1 shows a general view of the servo drive 1, the overall dimensions of which are essentially determined by the front cover 2, on which the power supply and control board of the servo drive 1 can be placed, the outer surface of the torque sensor 3, the outer surface of the drive ring 4, through which the torque is transmitted to the moving elements of the external driven device, the outer surface of the gear wheel 5 with internal gearing and the back cover 6.

Согласно конструкции сервопривода 1, передняя крышка 2 и датчик 3 крутящего момента являются относительно неподвижными и могут крепиться на приводимом устройстве посредством, например, винтов, для чего на наружной поверхности датчика 3 крутящего момента могут быть выполнены крепежные отверстия 7. Приводное кольцо 4, зубчатое колесо 5 и задняя крышка 6 соединены вместе, выполнены вращающимися относительно передней крышки 2 и датчика 3 крутящего момента и могут крепиться к подвижным элементам приводимого устройства посредством, например, винтов, для чего на приводном кольце 4 могут быть выполнены ответные крепежные отверстия 8. Возможны и другие варианты реализации крепления элементов сервопривода 1 к управляемому устройству и его подвижным элементам.According to the design of the servo drive 1, the front cover 2 and the torque sensor 3 are relatively fixed and can be mounted on the driven device by means of, for example, screws, for which mounting holes 7 can be made on the outer surface of the torque sensor 3. Drive ring 4, gear wheel 5 and the back cover 6 are connected together, made rotating relative to the front cover 2 and the torque sensor 3 and can be attached to the movable elements of the driven device by means of, for example, screws, for which mating mounting holes 8 can be made on the drive ring 4. Others are possible. options for attaching the elements of the servo 1 to the controlled device and its movable elements.

На фиг. 2 представлен упрощенный вид варианта заявленного сервопривода 1 в разрезе. Сервопривод 1 выполнен с возможностью размещения в нем датчика 3 крутящего момента, электродвигатель 9 со статором 10 и ротором 11, соединенный с ротором 11 вал 12, установленный в корпусе на подшипниках и на котором, в свою очередь, установлен циклоидальный редуктор. Является предпочтительным выполнение вала 12 составным, как для примера показано на фиг. 3.In FIG. 2 shows a simplified sectional view of a variant of the claimed servo drive 1. The servo drive 1 is configured to accommodate a torque sensor 3, an electric motor 9 with a stator 10 and a rotor 11, a shaft 12 connected to the rotor 11, mounted in a housing on bearings and on which, in turn, a cycloidal gearbox is installed. It is preferable that the shaft 12 be made in a composite manner, as shown in FIG. 3.

Циклоидальный редуктор в общем случае включает следующие компоненты: по меньшей мере один эксцентрик 13, установленный на валу 12; шестерню 14, установленную на эксцентрике 13 через подшипник 15, при этом в шестерне 14 выполнены отверстия 16 шестерни (см. фиг. 3); зубчатое колесо 5, входящее своими внутренними зубьями в зацепление с внешними зубьями шестерни 14; штифты 17, которые проходят через отверстия 16 шестерни, причем диаметр отверстий 16 шестерни больше диаметра штифтов 17.The cycloidal gearbox generally includes the following components: at least one eccentric 13 mounted on the shaft 12; gear 14 mounted on the eccentric 13 through the bearing 15, while in the gear 14 holes 16 of the gear are made (see Fig. 3); a gear wheel 5, which engages with its internal teeth with the external teeth of the gear 14; pins 17 that pass through the holes 16 of the gear, and the diameter of the holes 16 of the gear is greater than the diameter of the pins 17.

При приведении ротора 11 во вращение начинает вращаться установленный на валу 12 эксцентрик 13, вызывая плоскопараллельное перемещение шестерни 14 в ее плоскости, определяемое величиной эксцентриситета эксцентрика 13. В свою очередь, такое перемещение шестерни 14 приводит к вращению зубчатого колеса 5 и соединенного с ним приводного кольца 4, установленных на кольцевом подшипнике 18, тем самым приводя во вращение подвижный элемент приводимого устройства (на фигурах не показан). Передаточное отношение такого редуктора определяется соотношением количества зубьев шестерни 14 и зубчатого колеса 5, и оно максимально, если количество зубьев шестерни 14 меньше количества зубьев зубчатого колеса 5 на единицу.When the rotor 11 is brought into rotation, the eccentric 13 mounted on the shaft 12 begins to rotate, causing a plane-parallel movement of the gear 14 in its plane, determined by the eccentricity of the eccentric 13. In turn, such a movement of the gear 14 leads to the rotation of the gear wheel 5 and the drive ring connected to it 4 mounted on an annular bearing 18, thereby rotating the movable element of the driven device (not shown in the figures). The gear ratio of such a gearbox is determined by the ratio of the number of teeth of the gear 14 and the gear wheel 5, and it is maximum if the number of teeth of the gear 14 is less than the number of teeth of the gear wheel 5 by one.

В кольцевом подшипнике 18 жестко закреплены штифты 17. При этом сам кольцевой подшипник 18 соединен со ступицей 19 датчика 3 крутящего момента, а обод 20 указанного датчика 3 соединен с передней крышкой 2 (см. фиг. 3). Между собой ступица 19 и обод 20 соединены ребрами (на фигурах не показаны). Размещенные на ребрах датчики деформации, например, тензорезисторы или емкостные датчики (на фигурах не показаны), могут определять величину деформации ребер. Такая конструкция датчика 3 крутящего момента является достаточно компактной, а его размещение согласно настоящему изобретению позволяет легко контролировать величину передаваемого сервоприводом крутящего момента. Крутящий момент передается через шестерню 14 на штифты 17, а от штифтов 17 - на ступицу 19. При этом происходит деформация имеющих определенную гибкость ребер, которая фиксируется датчиками деформации, и по ее величине определяется передаваемый крутящий момент.Pins 17 are rigidly fixed in the annular bearing 18. In this case, the annular bearing 18 itself is connected to the hub 19 of the torque sensor 3, and the rim 20 of the specified sensor 3 is connected to the front cover 2 (see Fig. 3). Between themselves, the hub 19 and the rim 20 are connected by ribs (not shown in the figures). Deformation sensors placed on the ribs, such as strain gauges or capacitive sensors (not shown in the figures), can determine the amount of deformation of the ribs. This design of the torque sensor 3 is quite compact, and its placement according to the present invention allows you to easily control the amount of torque transmitted by the servo. The torque is transmitted through the gear 14 to the pins 17, and from the pins 17 to the hub 19. In this case, the deformation of the ribs with a certain flexibility occurs, which is fixed by strain sensors, and the transmitted torque is determined by its value.

В предпочтительном варианте исполнения полезной модели используются два эксцентрика 13 и, соответственно, установленные на них через два подшипника 15 две шестерни 14, как для примера показано на фиг. 2, 3. При этом эксцентрики 13 устанавливаются на валу 12 таким образом, что шестерни 14 развернуты на 180° друг относительно друга, а их эксцентриситеты диаметрально противоположны. Это позволяет дополнительно повысить максимальную величину передаваемого крутящего момента, уравновесить динамические нагрузки и снизить изгибающие усилия, оказываемые на элементы циклоидального редуктора.In the preferred embodiment of the utility model, two eccentrics 13 are used and, accordingly, two gears 14 mounted on them through two bearings 15, as shown in FIG. 2, 3. In this case, the eccentrics 13 are mounted on the shaft 12 in such a way that the gears 14 are turned 180° relative to each other, and their eccentricities are diametrically opposed. This allows you to further increase the maximum value of the transmitted torque, balance the dynamic loads and reduce the bending forces exerted on the elements of the cycloidal gearbox.

Согласно еще одному предпочтительному варианту исполнения заявленного сервопривода 1, подробно показанному на фиг. 3, кольцевой подшипник 18 выполняют в виде комбинированного конического подшипника, который включает внешние кольца 21.1, 21.2, внутренние кольца 22.1,22.2 и размещенные между ними ролики 23 (см. увеличенный вид А на фиг. 3). При этом ролики 23 устанавливают поочередно с поворотом на 90° друг относительно друга (см. сечение Б-Б на фиг. 3). Такой кольцевой подшипник 18 одновременно может воспринимать радиальные и осевые нагрузки, что обычно требует использования двух подшипников, приводя к увеличению веса и размеров устройства. Кроме того, кольцевой подшипник 18 может содержать регулировочные шайбы 24, которые при такой конструкции позволяют легко устранять люфты. Таким образом, использование подобного кольцевого подшипника 18 позволяет снизить габариты и массу сервопривода 1 при сохранении или даже повышении его нагрузочной способности.According to another preferred embodiment of the inventive servo drive 1, shown in detail in FIG. 3, the annular bearing 18 is made in the form of a combined tapered bearing, which includes outer rings 21.1, 21.2, inner rings 22.1, 22.2 and rollers 23 placed between them (see enlarged view A in Fig. 3). In this case, the rollers 23 are installed alternately with a rotation of 90° relative to each other (see section B-B in Fig. 3). Such an annular bearing 18 can accommodate radial and axial loads simultaneously, which typically requires the use of two bearings, resulting in an increase in the weight and dimensions of the device. In addition, the annular bearing 18 may include shims 24, which, with this design, can easily eliminate backlash. Thus, the use of such an annular bearing 18 makes it possible to reduce the dimensions and weight of the servo drive 1 while maintaining or even increasing its load capacity.

Кроме того, сервопривод 1 может содержать датчик 25 частоты вращения приводного кольца и/или датчик 26 частоты вращения ротора для контроля частоты вращения и текущего положения соответственно приводного кольца 4 и ротора 11.In addition, the servo drive 1 may include a drive ring speed sensor 25 and/or a rotor speed sensor 26 for monitoring the speed and current position of the drive ring 4 and rotor 11, respectively.

Для измерения частоты вращения и определения положения приводного кольца 4 на штифтах 17 закрепляется приводная шестерня 27 датчика частоты вращения приводного кольца, с которой своими зубьями сцеплена шестерня 28 датчика частоты вращения приводного кольца. В свою очередь, указанная шестерня 28 установлена на задней крышке 6 через подшипники с возможностью вращения и содержит магнит 29 датчика частоты вращения приводного кольца. Как было указано выше, приводное кольцо 4, зубчатое кольцо 5 и задняя крышка 6 соединены, так что вращение приводного кольца 4 вызывает вращение задней крышки 6. При этом шестерня 28, обкатываясь по приводной шестерне 27, вращается вместе с установленным в ней магнитом 29 вокруг своей оси, совершая тем самым планетарное движение. Перемещение магнита 29 датчика фиксируется датчиком 25 частоты вращения приводного кольца, и таким способом определяется частота вращения и положение приводного кольца 4.To measure the speed and determine the position of the drive ring 4, the drive gear 27 of the drive ring speed sensor is fixed on the pins 17, with which the gear 28 of the drive ring speed sensor is engaged with its teeth. In turn, the specified gear 28 is mounted on the back cover 6 through bearings with the possibility of rotation and contains a magnet 29 of the drive ring speed sensor. As mentioned above, the drive ring 4, the gear ring 5 and the back cover 6 are connected, so that the rotation of the drive ring 4 causes the back cover 6 to rotate. its axis, thereby making planetary motion. The movement of the magnet 29 of the sensor is fixed by the sensor 25 of the speed of the drive ring, and in this way the speed and position of the drive ring 4 is determined.

Для измерения частоты вращения и определения положения ротора 11 на валу 12 установлена приводная шестерня 30 датчика частоты вращения ротора, с которой своими зубьями сцеплена шестерня 31 датчика частоты вращения ротора. В свою очередь, указанная шестерня 31 установлена на задней крышке 6 через подшипники с возможностью вращения и содержит магнит 32 датчика частоты вращения ротора. Вращение установленной на валу 12 приводной шестерни 30 приводит к вращению шестерни 31 и, соответственно, вращению магнита 32 относительно датчика 26 частоты вращения ротора. Таким способом определяется частота вращения и положение ротора 11.To measure the speed and determine the position of the rotor 11, a drive gear 30 of the rotor speed sensor is installed on the shaft 12, with which the gear 31 of the rotor speed sensor is engaged with its teeth. In turn, the specified gear 31 is mounted on the back cover 6 through bearings with the possibility of rotation and contains a magnet 32 of the rotor speed sensor. The rotation of the drive gear 30 mounted on the shaft 12 leads to the rotation of the gear 31 and, accordingly, the rotation of the magnet 32 relative to the rotor speed sensor 26. In this way, the rotational speed and position of the rotor 11 are determined.

Заявленный сервопривод характеризуется компактной и легкой конструкцией, повышенной нагрузочной способностью. The claimed servo drive is characterized by a compact and lightweight design, increased load capacity.

Claims (6)

1. Сервопривод, содержащий электродвигатель, имеющий статор и ротор, циклоидальный редуктор, кинематически соединенный с ротором посредством вала и включающий установленный на валу по меньшей мере один эксцентрик, установленную на эксцентрике шестерню, имеющую отверстия для размещения в них штифтов с зазором, и зубчатое колесо с внутренним зацеплением, находящееся в зацеплении с шестерней, приводное кольцо, соединенное с зубчатым колесом и выполненное с возможностью вращения при вращении ротора, сервопривод выполнен с возможностью размещения в нем датчика крутящего момента, включающий концентрично установленные обод и ступицу, соединенные посредством ребер, причем статор выполнен с возможностью жесткого соединения с ободом, а штифты выполнены с возможностью жесткого соединения со ступицей.1. A servo drive containing an electric motor having a stator and a rotor, a cycloidal gearbox kinematically connected to the rotor by means of a shaft and including at least one eccentric mounted on the shaft, a gear mounted on the eccentric, having holes for accommodating pins with clearance in them, and a gear wheel with internal gear, engaged with the gear, drive ring connected to the gear wheel and configured to rotate when the rotor rotates, the servo drive is configured to accommodate a torque sensor, including a concentrically mounted rim and a hub connected by means of ribs, and the stator made with the possibility of rigid connection with the rim, and the pins are made with the possibility of rigid connection with the hub. 2. Сервопривод по п. 1, в котором количество зубьев шестерни на единицу меньше количества зубьев зубчатого колеса.2. The servo drive according to claim 1, wherein the number of gear teeth is one less than the number of gear teeth. 3. Сервопривод по п. 1 или 2, в котором циклоидальный редуктор включает два эксцентрика и две шестерни, при этом зубчатое колесо находится в зацеплении с двумя шестернями, а штифты размещены в отверстиях, выполненных в двух шестернях, причем эксцентрики установлены на валу таким образом, что шестерни развернуты на 180° друг относительно друга и их эксцентриситеты диаметрально противоположны.3. The servo drive according to claim 1 or 2, in which the cycloidal gearbox includes two eccentrics and two gears, while the gear is engaged with two gears, and the pins are placed in holes made in two gears, and the eccentrics are mounted on the shaft in this way that the gears are rotated 180° relative to each other and their eccentricities are diametrically opposed. 4. Сервопривод по п. 1, в котором приводное кольцо установлено на комбинированном коническом подшипнике, включающем внутренние кольца подшипника, внешние кольца подшипника и ролики, причем ролики установлены поочередно с поворотом на 90° друг относительно друга.4. The servo drive according to claim 1, in which the drive ring is mounted on a combined tapered bearing, including inner bearing rings, outer bearing rings and rollers, and the rollers are installed alternately with a rotation of 90 ° relative to each other. 5. Сервопривод по п. 1, дополнительно содержащий датчик частоты вращения ротора, при этом шестерня датчика частоты вращения ротора установлена с возможностью вращения на задней крышке, соединенной с зубчатым колесом.5. The servo drive according to claim 1, further comprising a rotor speed sensor, wherein the rotor speed sensor gear is rotatably mounted on a back cover connected to the gear. 6. Сервопривод по п. 1, дополнительно содержащий датчик частоты вращения приводного кольца, при этом шестерня датчика частоты вращения приводного кольца установлена с возможностью вращения на задней крышке, соединенной с зубчатым колесом.6. The servo drive according to claim 1, further comprising a drive ring speed sensor, wherein the drive ring speed sensor gear is rotatably mounted on a back cover coupled to the gear.
RU2022117660U 2019-12-23 Servo RU219077U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU219077U1 true RU219077U1 (en) 2023-06-28

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1418343A1 (en) * 2002-11-07 2004-05-12 Ksb S.A.S Control means for an integrated electrohydraulic actuator
RU2643782C1 (en) * 2016-09-19 2018-02-06 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Servo
RU185774U1 (en) * 2018-06-04 2018-12-18 Алла Ханифовна Мухаметзянова ROBOTIC SERVO DRIVE
CN112454419A (en) * 2020-11-13 2021-03-09 中国船舶重工集团公司第七一六研究所 Cooperative robot joint with single encoder
RU211477U1 (en) * 2022-02-04 2022-06-07 Общество с ограниченной ответственностью "КОБОТОВ" Collaborative servo

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1418343A1 (en) * 2002-11-07 2004-05-12 Ksb S.A.S Control means for an integrated electrohydraulic actuator
RU2643782C1 (en) * 2016-09-19 2018-02-06 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Servo
RU185774U1 (en) * 2018-06-04 2018-12-18 Алла Ханифовна Мухаметзянова ROBOTIC SERVO DRIVE
CN112454419A (en) * 2020-11-13 2021-03-09 中国船舶重工集团公司第七一六研究所 Cooperative robot joint with single encoder
RU211477U1 (en) * 2022-02-04 2022-06-07 Общество с ограниченной ответственностью "КОБОТОВ" Collaborative servo

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4898065A (en) Planetary reduction gear
US9850996B2 (en) Motor incorporating reducer
US9005065B2 (en) Two-stage differential cycloidal speed reducer with a high reduction ratio
US5697868A (en) Planetary speed reduction gear
EP2476931A1 (en) Power trasmission device
EP2169263A1 (en) Reduction gear device with motors, and industrial machine
CN109551513B (en) Multifunctional high-integration modularized robot joint
KR20100039365A (en) Gear device and rotation section structure adapted for industrial robot and using the gear device
JP2001221298A (en) Eccentric rotary reduction gear
WO2014046049A1 (en) Transmission device
KR101171810B1 (en) Manipulator with an external rotor motor
RU2422699C2 (en) Actuating drive with planetary gear for accessories
RU219077U1 (en) Servo
JP2011229393A (en) Motor with speed reducer
WO2021133187A1 (en) Servomotor
CN113199503A (en) High-rigidity high-efficiency integrated precise driving unit, joint assembly and robot
CN110094465B (en) Speed reducer
CN114043523B (en) Modular robot joint
CN115750686A (en) High-rigidity large-load precise speed reduction closed-loop transmission device
JPH082518Y2 (en) Support structure of low-speed shaft or internal gear of internal meshing planetary gear mechanism
RU2733447C1 (en) Two-stage cycloidal reducer
JP4831319B2 (en) Motor with reduction gear
RU185563U1 (en) ELECTROMECHANICAL DRIVE
CN208519125U (en) A kind of speed reducer and its cycloid reduction mechanism
CN108044645B (en) Variable-thickness robot joint transmission structure