基于谐波减速器的高功率密度集成化驱动单元制造技术

提供一种基于谐波减速器的高功率密度集成化驱动单元，包括前端驱动机构、谐波减速器机构、后端输出反馈机构；前端驱动机构包括提供动力输入的电机主轴；谐波减速器机构凸轮提供动力输入，柔轮固定，刚轮输出；后端输出反馈机构具有的输出轴连接刚轮并通过输出轴实现动力输出；前述前端驱动机构的电机主轴、谐波减速器机构的凸轮、后端输出反馈机构的输出轴均为中空孔结构。本发明专利技术实现薄型、小型、大转速比、高刚性、紧凑型、高精度集成化驱动单元设计；满足装备制造业向着更高精尖的方向发展需求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
基于谐波减速器的高功率密度集成化驱动单元


[0001]本专利技术属于机械工程传动装置
，具体涉及一种基于谐波减速器的高功率密度集成化驱动单元。

技术介绍

[0002]谐波减速器广泛应用于数控机床、机器人等领域，但随着装备制造业向着更高精尖的方向发展，需要开发出高度集成化的驱动单元，从而实现并满足大转速比、高刚性、紧凑型、高精度的要求。
[0003]现如今市场上最多的是基于行星减速器的集成化驱动单元，但由于行星减速器的一级传动速比最大为10，若需实现50、100、160、200这样的大传动比减速，则需要两级至多级传动，造成所设计的驱动单元的占用空间较大；同时，行星减速器的刚性较低，精度也大于6
′
，不能满足精密化设备的要求。为解决上述难点，现设计一种基于谐波减速器的集薄型、小型为一体的中空孔结构的集成化驱动单元，现提出如下技术方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题：提供一种基于谐波减速器的高功率密度集成化驱动单元，实现薄型、小型、大转速比、高刚性、紧凑型、高精度集成化驱动单元设计。
[0005]本专利技术采用的技术方案：基于谐波减速器的高功率密度集成化驱动单元，包括前端驱动机构、谐波减速器机构、后端输出反馈机构；前端驱动机构包括提供动力输入的电机主轴；谐波减速器机构凸轮提供动力输入，柔轮固定，刚轮输出；后端输出反馈机构具有的输出轴连接刚轮并通过输出轴实现动力输出；前述前端驱动机构的电机主轴、谐波减速器机构的凸轮、后端输出反馈机构的输出轴均为中空孔结构。
[0006]上述技术方案中，进一步地：前端驱动机构还包括电机定子铁芯及定子绕组、电机转子铁芯及转子绕组；电机转子铁芯及转子绕组固定于电机主轴；电机定子铁芯及定子绕组固定于电机壳体组件；通电后，电机定子铁芯及定子绕组产生磁场，电机转子铁芯及转子绕组受磁场作用转动，从而使电机主轴转动。
[0007]上述技术方案中，进一步地：电机定子铁芯及定子绕组通过过盈配合嵌套于电机壳体组件内；电机转子铁芯及转子绕组通过轴承Ⅰ、轴承Ⅱ、挡环、固定挡环、圆柱销、螺钉Ⅰ进行电机转子铁芯及转子绕组的轴向和径向限位固定。
[0008]上述技术方案中，进一步地：前端驱动机构还包括前端编码器和前端读数头；前端编码器固定于电机主轴；前端读数头固定于电机壳体组件；电机壳体组件与电机主轴之间设有密封件；密封件用于保证前端读数头和前端编码器的干净环境。
[0009]上述技术方案中，进一步地：电机壳体组件包括从外向内轴向固连为一体组成壳体结构的电机前端盖、电机壳体以及电机后端盖；前端读数头固定于电机壳体；前端读数头和前端编码器的轴向中心线Ⅰ同轴共线，且前端读数头和前端编码器在径向方向的距离Δ1公差为Δ1
±
0.1。
[0010]上述技术方案中，进一步地：前端读数头与电机壳体轴端安装定位面Ⅰ之间设有调整铜垫Ⅰ，并通过调整铜垫Ⅰ调节前端读数头和前端编码器的轴向中心线Ⅰ的同轴共线；前端读数头与电机壳体紧固固连的螺钉安装孔Ⅰ为豆型安装孔，并通过螺钉安装孔Ⅰ调节前端读数头和前端编码器在径向方向的距离Δ1；调整铜垫Ⅰ的厚度≤0.02mm。
[0011]上述技术方案中，进一步地：谐波减速器机构的凸轮同轴固连电机主轴并提供动力输入；凸轮为余弦凸轮并有两个高点；凸轮外部套接薄壁轴承并组成发生器结构；柔轮固定于电机壳体组件的电机后端盖；柔轮齿部外啮合刚轮；且刚轮与高承载轴承内圈固连；高承载轴承外圈与柔轮固连；基于谐波运行原理组成的谐波减速器的传动比为：(刚轮齿数
‑
柔轮齿数)/刚轮齿数；且谐波减速器的传动比至少为1:50。
[0012]上述技术方案中，进一步地：后端输出反馈机构具有输出端编码器和输出端读数头；输出端编码器与输出轴固连并随输出轴同步转动；输出端读数头与机架固连；机架与高承载轴承外圈、柔轮、电机后端盖轴向固连；输出端编码器与输出端读数头的轴向中心线Ⅱ同轴共线，且输出端编码器和输出端读数头在径向方向的距离Δ2公差为Δ2
±
0.1。
[0013]上述技术方案中，进一步地：输出端读数头与机架轴端安装定位面Ⅱ之间设有调整铜垫Ⅱ，并通过调整铜垫Ⅱ调节输出端读数头与输出端编码器的轴向中心线Ⅱ的同轴共线；输出端读数头与机架紧固固连的螺钉安装孔Ⅱ为豆型安装孔，并通过螺钉安装孔Ⅱ调节输出端读数头和输出端编码器在径向方向的距离Δ2；调整铜垫Ⅱ的厚度≤0.02mm。
[0014]上述技术方案中，进一步地：后端输出反馈机构还包括轴承盖和轴承Ⅲ；输出轴通过轴承Ⅲ转动支承安装在轴承盖内；轴承盖与后端输出反馈机构的机架固连为一体；轴承Ⅲ为双密封轴承。
[0015]上述技术方案中，进一步地：凸轮轴端面制有迷宫槽；输出轴与凸轮相对的轴端面制有轴向突出的环形台阶轴；台阶轴插入迷宫槽并与迷宫槽形成迷宫结构；台阶轴插入迷宫槽的距离L1最小为4mm；台阶轴与迷宫槽的装配间隙δ1最大为0.6mm。
[0016]本专利技术与现有技术相比的优点：
[0017]1、本专利技术前端驱动机构提供动力输入，可以采购成品高功率密度电机，该类电机的体积较小，将电机的电机主轴、电机壳体及电机前端盖进行改造，使输入部分可以安装旋转编码器前端读数头，前端编码器进行输入信号监测。
[0018]2、本专利技术前端驱动机构中内部动力原理为电机运转原理；电机定子铁芯及定子绕组通过过盈配合嵌套于电机壳体内；电机转子铁芯及转子绕组的轴向和径向固定通过轴承Ⅰ、轴承Ⅱ、挡环、固定挡环、圆柱销、螺钉Ⅰ进行电机转子铁芯及转子绕组的轴向和径向固定，并将电机转子铁芯及转子绕组固定于电机主轴上，通电后，电机定子铁芯及定子绕组产生磁场，电机转子铁芯及转子绕组受磁场的作用转动，从而使电机主轴转动；结构紧凑，实现小型化、薄型化设计。
[0019]3、本专利技术前端驱动机构中，编码器和读数头的安装控制其在径向方向上的距离Δ1
±
0.1及中心位置；后端输出反馈机构中，输出端读数头和输出端编码器安装时也需要保证径向方向的距离Δ2
±
0.1及中心位置；为高精度要求奠定基础。
[0020]4、本专利技术谐波减速器机构中，通过谐波运行原理，谐波减速器机构采用凸轮输入，柔轮固定，刚轮输出，实现大传动比减速设计；当具体应用时，谐波减速器柔轮齿数为200，刚轮齿数为202，其传动比可到1:101。
[0021]5、本专利技术轴承Ⅲ为双密封轴承，保证输出端读数头和输出端编码器的干净环境；所述电机壳体组件与电机主轴之间设有密封件，保证前端读数头和前端编码器的干净环境。
[0022]6、本专利技术集成化驱动单元为中空孔结构，可将配线、配管、激光束等贯穿于驱动单元中央的中空孔中，简化设备整体结构。
[0023]7、本专利技术凸轮上设有迷宫槽，输出轴上设有台阶轴且安装时形成迷宫，保证中空孔部分形成封闭部分，避免齿部的润滑脂污染中空孔部分安装的配线等附件。
附图说明
[0024]图1为本专利技术结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于谐波减速器的高功率密度集成化驱动单元，其特征在于：包括前端驱动机构、谐波减速器机构、后端输出反馈机构；所述前端驱动机构包括提供动力输入的电机主轴(8)；所述谐波减速器机构凸轮(13)提供动力输入，柔轮(11)固定，刚轮(16)输出；所述后端输出反馈机构具有的输出轴(23)连接刚轮(16)并通过输出轴(23)实现动力输出；前述前端驱动机构的电机主轴(8)、谐波减速器机构的凸轮(13)、后端输出反馈机构的输出轴(23)均为中空孔结构。2.根据权利要求1所述基于谐波减速器的高功率密度集成化驱动单元，其特征在于：所述前端驱动机构还包括电机定子铁芯及定子绕组(29)、电机转子铁芯及转子绕组(9)；电机转子铁芯及转子绕组(9)固定于电机主轴(8)；电机定子铁芯及定子绕组(29)固定于电机壳体组件；通电后，电机定子铁芯及定子绕组(29)产生磁场，电机转子铁芯及转子绕组(9)受磁场作用转动，从而使电机主轴(8)转动。3.根据权利要求2所述基于谐波减速器的高功率密度集成化驱动单元，其特征在于：所述电机定子铁芯及定子绕组(29)通过过盈配合嵌套于电机壳体组件内；所述电机转子铁芯及转子绕组(9)通过轴承Ⅰ(32)、轴承Ⅱ(39)、挡环(33)、固定挡环(35)、圆柱销(34)、螺钉Ⅰ(36)进行电机转子铁芯及转子绕组(9)的轴向和径向限位固定。4.根据权利要求1或2所述基于谐波减速器的高功率密度集成化驱动单元，其特征在于：所述前端驱动机构还包括前端编码器(5)和前端读数头(4)；所述前端编码器(5)固定于电机主轴(8)；所述前端读数头(4)固定于电机壳体组件；所述电机壳体组件与电机主轴(8)之间设有密封件(10)；所述密封件(10)用于保证前端读数头(4)和前端编码器(5)的干净环境。5.根据权利要求4所述基于谐波减速器的高功率密度集成化驱动单元，其特征在于：所述电机壳体组件包括从外向内轴向固连为一体组成壳体结构的电机前端盖(1)、电机壳体(3)以及电机后端盖(30)；所述前端读数头(4)固定于电机壳体(3)；所述前端读数头(4)和前端编码器(5)的轴向中心线Ⅰ(40)同轴共线，且前端读数头(4)和前端编码器(5)在径向方向的距离Δ1公差为Δ1
±
0.1。6.根据权利要求5所述基于谐波减速器的高功率密度集成化驱动单元，其特征在于：所述前端读数头(4)与电机壳体(3)轴端安装定位面Ⅰ(4a)之间设有调整铜垫Ⅰ(37)，并通过所述调整铜垫Ⅰ(37)调节前端读数头(4)和前端编码器(5)的轴向中心线Ⅰ(40)的同轴共线；所述前端读数头(4)与电机壳体(3)紧固固连的螺钉安装孔Ⅰ(4b)为豆型安装孔，并通过所述螺钉安装孔Ⅰ(4b)调节前端读数头(4)和前端编码器(5)在径向方向的距离Δ1；所述调整铜垫Ⅰ(37)的厚度≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：周改梅，李剑敏，金永锋，胡彩侠，李蕊，张彦君，张维，朱海浪，师少青，
申请(专利权)人：陕西渭河工模具有限公司，
类型：发明
国别省市：