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 一種搭載諧波減速機的輕型舵機

【申请公布号:  CN113404839A ;申请权利人:无锡巨蟹智能驱动科技有限公司;发明设计人: 朱小娟; 杨景源; 卜强强;】  
 
 
摘要:
 
本发明涉及超扁平非金屬諧波減速器及其球機傳動機構,采用超扁平非金属谐波减速器,空心球机旋转轴(20)穿过球机基座(16)后连接所述柔轮固定轴(7);柔轮固定轴(7)和球机旋转轴(20)的中空空间连通;球机旋转轴(20)和球机基座(16)之间设置上下分隔的主支撑轴承,上下分隔的主支撑轴承之间通过轴套间隔;在球机基座(16)旁设置驱动电机(25),主动带轮(27)通过同步帶(26)与凸轮外齿面(311)结合形成同步传动机构。在不改变传统监控云台结构的基础上,电机驱动小同步帶轮,带动同步帶,驱动谐波减速器上的具有大同步帶轮的波发生器,实现监控云台的谐波减速传动方案,提高云台的传动精度和减速比。 
 
主權項:
 
1.一種超扁平非金屬諧波減速器,包括由內至外設置的柔輪(1)、鋼輪(2)和凸輪(3);其特征在于:至少柔輪(1)爲工程塑料注塑成型;柔輪(1)爲具有底蓋(111)和底蓋上周向壁體的蓋式包圍結構,底蓋上周向壁體的外壁設置外齒面(115);鋼輪(2)爲具有內齒面(211)的環形齒圈結構,柔輪(1)底蓋朝上倒扣在環形齒圈內,使得柔輪(1)的外齒面(115)與鋼輪(2)的內齒面(211)相互配合;凸轮(3)为具有底部(314)和底部上周向包围壁体的盖式围合结构,周向包围壁体的外壁设置凸轮外齿面(311)形成外部大同步帶轮;位于盖式围合结构中心的椭圆形凸轮结构(312)凸起设置于底部(314)上并伸入柔轮(1)的盖式包围结构中,在椭圆形凸轮结构(312)外壁和柔轮(1)的底盖上周向壁体之间设置柔性轴承(4);钢轮(2)的外壁和凸轮(3)周向包围壁体的内壁之间设置同步帶轮稳定轴承(9);柔輪(1)的底蓋(111)中心設置中心孔,橢圓形凸輪結構(312)的凸起部分設置中心通孔,該中心通孔與柔輪(1)的中心孔對齊。 
 
要求:
1.一種超扁平非金屬諧波減速器,包括由內至外設置的柔輪(1)、鋼輪(2)和凸輪(3);其特征在于:
 
至少柔輪(1)爲工程塑料注塑成型;
 
柔輪(1)爲具有底蓋(111)和底蓋上周向壁體的蓋式包圍結構,底蓋上周向壁體的外壁設置外齒面(115);
 
鋼輪(2)爲具有內齒面(211)的環形齒圈結構,柔輪(1)底蓋朝上倒扣在環形齒圈內,使得柔輪(1)的外齒面(115)與鋼輪(2)的內齒面(211)相互配合;
 
凸轮(3)为具有底部(314)和底部上周向包围壁体的盖式围合结构,周向包围壁体的外壁设置凸轮外齿面(311)形成外部大同步帶轮;
 
位于盖式围合结构中心的椭圆形凸轮结构(312)凸起设置于底部(314)上并伸入柔轮(1)的盖式包围结构中,在椭圆形凸轮结构(312)外壁和柔轮(1)的底盖上周向壁体之间设置柔性轴承(4);钢轮(2)的外壁和凸轮(3)周向包围壁体的内壁之间设置同步帶轮稳定轴承(9);
 
柔輪(1)的底蓋(111)中心設置中心孔,橢圓形凸輪結構(312)的凸起部分設置中心通孔,該中心通孔與柔輪(1)的中心孔對齊。
 
2.根據權利要求1所述的超扁平非金屬諧波減速器,其特征在于:柔輪(1)底蓋上周向壁體的內壁設置有柔性軸承限位擋邊(114),柔性軸承(4)卡置于所述擋邊(114)和橢圓形凸輪結構(312)外壁的台階之間。
 
3.根據權利要求1所述的超扁平非金屬諧波減速器,其特征在于:底蓋(111)上靠近所述底蓋上周向壁體的區域設置一圈周向圍合分布的彈性螺旋筋(112),在彈性螺旋筋(112)的圍合範圍內,所述中心孔外圍周向分布設置定位孔(113)。
 
4.根據權利要求1所述的超扁平非金屬諧波減速器,其特征在于:空心的柔輪固定軸(7)穿過柔輪(1)中心孔和橢圓形凸輪結構(312)的中心通孔,並通過置于柔輪(1)的蓋式包圍結構中的柔輪固定螺栓(6)固定。
 
5.根据权利要求1所述的超扁平非金属谐波减速器,其特征在于:钢轮(2)环形齿圈的两个端面设置有固定螺栓孔(212),同步帶轮稳定轴承固定螺栓(8)穿过所述固定螺栓孔(212)将同步帶轮稳定轴承(9)固定在刚轮(2)上。
 
6.根據權利要求1所述的超扁平非金屬諧波減速器,其特征在于:所述工程塑料基材是尼龍、POM、PAI、PEEK中的至少一種,在基材上添加碳纖維、玻璃纖維、石墨、PTFE、二硫化钼中的其中一種。
 
7.一种球机传动机构,其特征在于采用上述的超扁平非金属谐波减速器,空心球机旋转轴(20)穿过球机基座(16)后连接所述柔轮固定轴(7);柔轮固定轴(7)和球机旋转轴(20)的中空空间连通;球机旋转轴(20)和球机基座(16)之间设置上下分隔的主支撑轴承,上下分隔的主支撑轴承之间通过轴套间隔;在球机基座(16)旁设置驱动电机(25),驱动电机(25)输出轴上安装有主动带轮(27),主动带轮(27)通过同步帶(26)与凸轮外齿面(311)结合形成同步传动机构。
 
8.根據權利要求7所述的球機傳動機構,其特征在于:上下分隔的主支撐軸承之間設置內外同軸套設的兩個軸套。
 
9.根據權利要求7所述的球機傳動機構,其特征在于:球機旋轉軸(20)的軸頸和球機基座(16)之間設置上下分隔的主支撐軸承,軸頸上部爲倒置錐台狀空心結構,軸頸上部連接柔輪固定軸(7)。
 
超扁平非金屬諧波減速器及其球機傳動機構
技術領域
 
本发明属于谐波传动技術領域,具体涉及一种用于监控云台精密传动的谐波传动减速器及球机传动机构。
 
背景技術
 
諧波減速器具有結構緊湊、體積小、質量輕、承載能力大、背隙小與傳動精度高等優點,被廣泛應用于工業機器人、航空航天、精密機床領域中。諧波減速器由鋼輪、柔輪和波發生器構成,橢圓變形的波發生器安裝在具有彈性的柔輪內部,波發生器轉動迫使柔輪齒形與鋼輪齒形周期性齧合和分離,進而實現錯齒差減速效果。但是傳統的諧波加速器屬于金屬精密儀器,工藝複雜造價昂貴無法廣泛適用。
 
传统的监控云台采用同步帶或者传统齿轮减速器传动实现传递动力和减速目的,具有结构简单和成本低的优势。但随着监控云台技术的发展,特别是球机联动技术的要求,传统齿轮减速器和同步帶传动的传动精度低和速比小的缺点就突显出来,无法适用于需要精密捕捉及需要快速响应的监控场合。同时由于现有的减速器的体积和重量限制,占据空间大使得安装场合也受限。
 
發明內容
 
本發明要解決的技術問題在于提出一種造價低、超扁平、輕量化、小背隙和高傳遞精度的超扁平非金屬諧波減速器及球機傳動機構,在不改變傳統監控雲台結構的基礎上,實現監控雲台的諧波減速傳動方案,提高雲台的傳動精度和減速比,同時擴大安裝適用場合。
 
爲解決上述技術問題,本發明采用如下技術方案:
 
一種超扁平非金屬諧波減速器,包括由內至外設置的柔輪(1)、鋼輪(2)和凸輪(3);其特征在于:
 
至少柔輪(1)爲工程塑料注塑成型;
 
柔輪(1)爲具有底蓋(111)和底蓋上周向壁體的蓋式包圍結構,底蓋上周向壁體的外壁設置外齒面(115);
 
鋼輪(2)爲具有內齒面(211)的環形齒圈結構,柔輪(1)底蓋朝上倒扣在環形齒圈內,使得柔輪(1)的外齒面(115)與鋼輪(2)的內齒面(211)相互配合;
 
凸轮(3)为具有底部(314)和底部上周向包围壁体的盖式围合结构,周向包围壁体的外壁设置凸轮外齿面(311)形成外部大同步帶轮;
 
位于盖式围合结构中心的椭圆形凸轮结构(312)凸起设置于底部(314)上并伸入柔轮(1)的盖式包围结构中,在椭圆形凸轮结构(312)外壁和柔轮(1)的底盖上周向壁体之间设置柔性轴承(4);钢轮(2)的外壁和凸轮(3)周向包围壁体的内壁之间设置同步帶轮稳定轴承(9);
 
柔輪(1)的底蓋(111)中心設置中心孔,橢圓形凸輪結構(312)的凸起部分設置中心通孔,該中心通孔與柔輪(1)的中心孔對齊。
 
上述技術方案中,柔輪(1)底蓋上周向壁體的內壁設置有柔性軸承限位擋邊(114),柔性軸承(4)卡置于所述擋邊(114)和橢圓形凸輪結構(312)外壁的台階之間。
 
上述技術方案中,底蓋(111)上靠近所述底蓋上周向壁體的區域設置一圈周向圍合分布的彈性螺旋筋(112),在彈性螺旋筋(112)的圍合範圍內,所述中心孔外圍周向分布設置定位孔(113)。
 
上述技術方案中,空心的柔輪固定軸(7)穿過柔輪(1)中心孔和橢圓形凸輪結構(312)的中心通孔,並通過置于柔輪(1)的蓋式包圍結構中的柔輪固定螺栓(6)固定。
 
上述技术方案中,钢轮(2)环形齿圈的两个端面设置有固定螺栓孔(212),同步帶轮稳定轴承固定螺栓(8)穿过所述固定螺栓孔(212)将同步帶轮稳定轴承(9)固定在刚轮(2)上。
 
上述技術方案中,所述工程塑料基材是尼龍、POM、PAI、PEEK中的至少一種,在基材上添加碳纖維、玻璃纖維、石墨、PTFE、二硫化钼中的其中一種。
 
一种球机传动机构,其特征在于采用上述的超扁平非金属谐波减速器,空心球机旋转轴(20)穿过球机基座(16)后连接所述柔轮固定轴(7);柔轮固定轴(7)和球机旋转轴(20)的中空空间连通;球机旋转轴(20)和球机基座(16)之间设置上下分隔的主支撑轴承,上下分隔的主支撑轴承之间通过轴套间隔;在球机基座(16)旁设置驱动电机(25),驱动电机(25)输出轴上安装有主动带轮(27),主动带轮(27)通过同步帶(26)与凸轮外齿面(311)结合形成同步传动机构。
 
上述技術方案中,上下分隔的主支撐軸承之間設置內外同軸套設的兩個軸套。
 
上述技術方案中,球機旋轉軸(20)的軸頸和球機基座(16)之間設置上下分隔的主支撐軸承,軸頸上部爲倒置錐台狀空心結構,軸頸上部連接柔輪固定軸(7)。
 
驱动电机上安装有小同步帶轮,小同步帶轮带动同步帶,驱动谐波减速上的大同步帶轮转动。大同步帶轮与谐波波发生器的凸轮是一体化结构,谐波柔轮和球机的旋转部分刚性连接一体,钢轮与球机固定机架刚性连接,凸轮转动带动柔轮和钢轮的错齿差减速,从而带动球机基座和球机旋转轴之间的相对转动。这样可实现电机带动球机高精度减速转动。
 
相對于現有技術,本發明有如下有益效果:
 
凸轮的结构由内部的椭圆形凸轮和外部大同步帶轮构成。由于同步帶轮和椭圆凸轮的并列结构,从而实现了谐波减速器的超扁平化。
 
柔輪采用特種工程塑料注塑成型,內圈設置有柔性軸承限位擋邊,底部有彈性螺旋筋。從而實現諧波減速器的超短款結構。鋼輪和凸輪選擇注塑成型能夠實現輕量化。
 
柔輪固定軸采用中空結構,可以實現減速器的中空走線。
 
本發明的超扁平諧波減速器是以特種材料注塑成型的柔輪和波發生器爲基礎,扁平化結構的諧波減速器。具有扁平結構,中空走線,傳動精度高,背隙小,成本低等優點。
 
由此,本发明可以在不改变传统监控云台结构的基础上,电机驱动小同步帶轮,带动同步帶,驱动谐波减速器上的具有大同步帶轮的波发生器,实现监控云台的谐波减速传动方案,提高云台的传动精度和减速比。
 
 
附圖說明
 
一種搭載諧波減速機的輕型舵機
圖1爲本發明超扁平非金屬諧波減速器柔輪的結構示意圖。
 
一種搭載諧波減速機的輕型舵機
圖2爲本發明超扁平非金屬諧波減速器鋼輪的結構示意圖。
 
一種搭載諧波減速機的輕型舵機
圖3爲本發明超扁平非金屬諧波減速器凸輪的結構示意圖。
 
一種搭載諧波減速機的輕型舵機
圖4爲本發明超扁平非金屬諧波減速器局部視圖。
 
一種搭載諧波減速機的輕型舵機
圖5爲本發明的球機傳動機構結構剖視圖。
 
一種搭載諧波減速機的輕型舵機
圖6爲本發明的球機傳動機構結構立體示意圖。
 
附圖1-6中的附圖標對應如下:
 
1.柔轮;2.刚轮;3.凸轮;4.柔性轴承;5.同步帶外挡边;6.柔轮固定螺栓;7.柔轮固定轴;8.同步帶轮稳定轴承固定螺栓;9.同步帶轮稳定轴承;10.同步帶轮外挡边固定螺栓;11.钢轮过渡件固定螺栓;12.同步帶轮内挡边固定螺栓;13.同步帶轮内挡边;14.钢轮固定螺栓;15.钢轮过渡件;16.球机基座;17.主支撑下轴承;18.主支撑轴承挡边;19.主支撑轴承挡边固定螺栓;20.球机旋转轴;21.主支撑上轴承;22.主支撑轴承外轴套;23.主支撑轴承内轴套;24.柔轮固定轴锁定螺栓;25.驱动电机;26.同步帶;27.主动带轮。
 
 
具體實施方式
 
爲了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白,以下結合附圖及實施例,對本發明進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明,並不用于限定本發明。此外,下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
 
如附图1-4所示,本发明的超扁平非金属谐波减速器,主要由柔轮1、刚轮2和凸轮3组成;凸轮3的结构由内部的椭圆形凸轮结构312和外部大同步帶轮311构成,柔性轴承4安装在凸轮3的椭圆形凸轮结构312上,凸轮3分别与同步帶外挡边5和同步帶轮内挡边13通过同步帶轮外挡边固定螺栓10、同步帶轮内挡边固定螺栓12刚性连接在一起。
 
凸轮3和刚轮2中间安装有同步帶轮稳定轴承9,同步帶轮稳定轴承9通过同步帶轮稳定轴承固定螺栓8安装在刚轮2上,同步帶轮稳定轴承9可以平衡凸轮3上外部大同步帶轮311的径向力;刚轮2、钢轮过渡件15和球机基座16分别通过钢轮固定螺栓14和钢轮过渡件固定螺栓11刚性连接一起;柔轮1、柔轮固定轴7和球机旋转轴20通过柔轮固定螺栓6和柔轮固定轴锁定螺栓24刚性固定在一起,柔轮固定轴7采用中空结构,可以实现超扁平非金属谐波减速器的中空走线。
 
球機基座16與球機旋轉軸20之間安裝有主支撐下軸承17和主支撐上軸承21,並通過主支撐軸承擋邊18和主支撐軸承擋邊固定螺栓19固定,主支撐下軸承17和主支撐上軸承21之間安裝有主支撐軸承外軸套22和主支撐軸承內軸套23。
 
如附圖1所示,柔輪1爲具有底蓋111和底蓋上周向壁體的蓋式包圍結構,周向壁體的外壁設置外齒面115,周向壁體的內壁設置有柔性軸承限位擋邊114,底蓋111上靠近周向壁體的區域設置一圈周向圍合分布的彈性螺旋筋112,在彈性螺旋筋112的圍合範圍內,底蓋111上設置中心孔和中心孔外圍的定位孔113。
 
如附圖2所示,鋼輪2是具有內齒面211的環形齒圈結構,環形齒圈的兩個端面設置有固定螺栓孔212。內齒面211與柔輪1的外齒面115相互配合。優選內齒面211爲直齒。
 
如附图3所示,凸轮3主体为具有底部314和底部上周向包围壁体的盖式围合结构,椭圆形凸轮结构312位于周向包围壁体的内部中心,周向包围壁体的外壁设置凸轮外齿面311形成外部大同步帶轮。椭圆形凸轮结构312与周向包围壁体内壁之间分布定位孔。椭圆形凸轮结构312的凸起部分设置中心通孔,该中心通孔与柔轮1的中心孔对齐。
 
柔輪1采用特種工程塑料注塑成型,所述工程塑料可以尼龍、POM、PAI、PEEK中的至少一種,並添加碳纖維、玻璃纖維、石墨、PTFE、二硫化钼中的其中一種。鋼輪2可以采用工程塑料成型也可以爲金屬件;凸輪3也可以采用工程塑料成型也可以爲金屬件特別是鋁合金壓鑄件。
 
本发明的球机传动机构如图5和6所示,驱动电机25上安装有主动带轮27,主动带轮27带动同步帶26,驱动本发明超扁平非金属谐波减速器上的凸轮3。凸轮3转动带动柔轮1和钢轮2的错齿差减速,从而带动球机基座16和球机旋转轴20之间的相对转动。实现电机带动球机高精度减速转动。
 
需要指出,根據實施的需要,可將本申請中描述的各個步驟/部件拆分爲更多步驟/部件,也可將兩個或多個步驟/部件或者步驟/部件的部分操作組合成新的步驟/部件,以實現本發明的目的。
 
本領域的技術人員容易理解,以上所述僅爲本發明的較佳實施例而已,並不用以限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等,均應包含在本發明的保護範圍之內。
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