緊湊型伺服力矩精確傳動單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種運(yùn)用于轉(zhuǎn)動副的動力部件，具體涉及一種具有運(yùn)動輸出末端位置檢測，大力矩、大慣量輸出，有剎車功能的高精度、緊湊型伺服力矩驅(qū)動單元，下面簡稱伺服力矩傳動單元。
【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)動副大多由移動副和轉(zhuǎn)動副組成，機(jī)器人、多軸數(shù)控機(jī)床、測量裝置等高精密設(shè)備中的轉(zhuǎn)動副，其運(yùn)動的模式一般是:1)控制電機(jī)直接驅(qū)動;2)控制電機(jī)驅(qū)動減速器運(yùn)動。
[0003]控制電機(jī)直接驅(qū)動，具有精度高、速度快的優(yōu)點(diǎn)，但其輸出力矩和轉(zhuǎn)動慣量偏小?？刂齐姍C(jī)驅(qū)動減速器運(yùn)動雖然輸出力矩較大，存在如下不足:
第一，減速器的制造誤差、傳動元件之間的彈性變形造成運(yùn)動輸出精度受限。
[0004]第二，為改善運(yùn)動輸出精度，一般在減速器的輸出端安裝角度傳感器，但這樣做，產(chǎn)生不利的影響有:在減速器的輸出端安裝角度傳感器，在結(jié)構(gòu)上不便實現(xiàn)，增加了結(jié)構(gòu)尺寸，且在某些空間受限的場合，甚至無法安裝。
[0005]第三，控制電機(jī)安裝減速器結(jié)構(gòu)，其整體尺寸偏大，零件數(shù)目多:
(I)除減速器的軸承外，還需要電機(jī)的2個軸承;而創(chuàng)新設(shè)計的緊湊型伺服力矩精確傳動單元可以減少電機(jī)所安裝的軸承。
[0006](2)創(chuàng)新設(shè)計的緊湊型伺服力矩精確傳動單元相比于控制電機(jī)安裝減速器上的結(jié)構(gòu)，其連接、密封等均得到優(yōu)化和簡化，進(jìn)一步減少了零件數(shù)目，結(jié)構(gòu)更加緊湊。
[0007]4)利用隔熱材料，降低電機(jī)定子在工作過程中產(chǎn)生的熱量傳遞至高精密的減速器，以防止高精密的減速器受熱而產(chǎn)生零件之間的間隙變化，避免造成不利影響。
[0008]現(xiàn)代高端數(shù)控裝備，需要在高精度、性價比、結(jié)構(gòu)緊湊等方面有較好的綜合指標(biāo)，為此需要創(chuàng)新設(shè)計以實現(xiàn)。
[0009]發(fā)明目的
本發(fā)明的目的是提供一種緊湊型伺服力矩精確傳動單元，能實現(xiàn)大力矩、大慣量、精確傳動、帶剎車功能、緊湊型的力矩輸出單元。
[0010]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，緊湊型伺服力矩精確傳動單元，包括減速器和電機(jī)，其特征是，設(shè)有運(yùn)動輸出傳遞桿、第一角度傳感器，運(yùn)動輸出傳遞桿安裝在運(yùn)動輸出法蘭上，運(yùn)動輸出傳遞桿穿過減速器空心輸入軸延伸到減速器空心輸入軸外端；第一角度傳感器安裝在運(yùn)動輸出傳遞桿端部。
[0011]優(yōu)選的，設(shè)有帶肩的隔板，隔板分別和電機(jī)外殼、電機(jī)后蓋通過螺栓連接，其帶肩的結(jié)構(gòu)起定位作用;墊片空套在運(yùn)動輸出傳遞桿上，并通過螺栓和帶肩的隔板連接;第一角度傳感器安裝在運(yùn)動輸出傳遞桿上，并通過螺栓和墊片連接;螺母對第一角度傳感器起軸向固定作用；電機(jī)轉(zhuǎn)子為磁性材料，電機(jī)轉(zhuǎn)子直接粘貼在減速器輸入軸的臺階軸上;剎車元件裝在減速器輸入軸的臺階軸上，并通過螺栓固定在隔板上。
[0012]優(yōu)選的，電機(jī)轉(zhuǎn)子通過安裝在減速器輸入軸的臺階軸上，通過鍵或摩擦力傳遞圓周運(yùn)動，鎖緊螺母或彈簧卡對電機(jī)轉(zhuǎn)子起軸向固定;第一角度傳感器安裝在運(yùn)動輸出傳遞桿的臺階軸上，并置于電機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部空腔，并通過螺栓和電機(jī)后蓋連接。
[0013]優(yōu)選的，第一角度傳感器安裝在運(yùn)動輸出傳遞桿的臺階軸上，并置于電機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部空腔，第一角度傳感器通過螺栓和傳感器外端固定桿連接;轉(zhuǎn)子連接件安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子上，通過其肩實現(xiàn)在電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向定位，轉(zhuǎn)子連接件通過鍵實現(xiàn)和電機(jī)轉(zhuǎn)子的周向定位，帶肩螺母和電機(jī)轉(zhuǎn)子通過螺紋連接，并對轉(zhuǎn)子連接件起軸向固定作用;傳感器外端固定桿通過轉(zhuǎn)子連接件的內(nèi)孔延伸至電機(jī)后蓋，并通過傳感器固定螺母將電機(jī)后蓋、傳感器外端固定桿連接在一起;剎車元件安裝在轉(zhuǎn)子連接件上，并通過螺栓和電機(jī)后蓋固定。
[0014]優(yōu)選的，設(shè)有第二角度傳感器，第二角度傳感器安裝在減速器輸入軸的臺階軸上，并通過螺栓固定在隔板上。
[0015]優(yōu)選的，設(shè)有第二角度傳感器，第二角度傳感器安裝在轉(zhuǎn)子連接件的臺階軸上，并通過螺栓和電機(jī)后蓋連接。
[0016]優(yōu)選的，電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子或電機(jī)外殼之間安裝軸承。
[0017]優(yōu)選的，、電機(jī)定子和電機(jī)外殼為一體，并通過其螺栓孔中的螺栓和減速器殼體連接。
[0018]優(yōu)選的，電機(jī)法蘭和減速器后法蘭之間有隔熱材料隔開；電機(jī)殼體和電機(jī)后蓋之間有隔熱材料隔開。
[0019]優(yōu)選的，減速器殼體上有減速器前法蘭和減速器后法蘭，減速器前法蘭上有減速器前法蘭孔和螺栓孔，減速器后法蘭上的缺口正對減速器前法蘭孔，電機(jī)法蘭和減速器后法蘭通過止口配合，兩者的缺口對缺口，螺栓孔對螺栓孔，通過螺栓連接。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
第一，設(shè)計一運(yùn)動輸出傳遞桿，將末端運(yùn)動狀態(tài)傳遞至伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)部空腔，并在運(yùn)動輸出傳遞桿安裝角度傳感器，傳感器將檢測到的精準(zhǔn)的運(yùn)動輸出位置信號傳遞到驅(qū)動器，由驅(qū)動器驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動，從而實現(xiàn)運(yùn)動輸出末端的精確控制。這樣，可以避免減速器的制造誤差、傳動元件的彈性變形對運(yùn)動精度的影響。
[0021]第二，通過減速器和伺服電機(jī)有機(jī)整合，減少零件數(shù)目，減小軸向長度，結(jié)構(gòu)更加緊湊。
[0022]第三，對不同直徑的電機(jī)轉(zhuǎn)子空腔、不同的運(yùn)行精度要求，設(shè)計了多種技術(shù)方案，以確保技術(shù)的可行性。
[0023]第四，利用隔熱材料，降低電機(jī)定子工作時熱量傳遞至前端的減速器，以防止高精度減速器的零部件產(chǎn)生受熱變形，從而不利于工作。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明緊湊型伺服力矩精確傳動單元的第一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明緊湊型伺服力矩精確傳動單元的第二種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明緊湊型伺服力矩精確傳動單元的第三種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明緊湊型伺服力矩精確傳動單元的第四種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明緊湊型伺服力矩精確傳動單元的第五種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:密封圈I，運(yùn)動輸出傳遞桿2，運(yùn)動輸出法蘭上3，減速器殼體4，減速器前法蘭孔5，法蘭缺口 6，隔熱材料7，電機(jī)定子8，電機(jī)外殼9，隔板1，電機(jī)后蓋11，剎車元件12，墊片13，螺母14，第一角度傳感器15，電機(jī)轉(zhuǎn)子16，減速器輸入軸17，電機(jī)法蘭18，減速器后法蘭19，減速器前法蘭20，帶肩螺母30，鎖緊螺母31，轉(zhuǎn)子連接件32，傳感器固定螺母33，傳感器外端固定桿34，第二角度傳感器51。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明緊湊型伺服力矩精確傳動單元的方案描述一、角度傳感器的布置
(I)單角度傳感器及其布置
單角度傳感器是安裝在運(yùn)動輸出傳遞桿2的臺階軸上，以便精準(zhǔn)測量運(yùn)動輸出的位置信號。如電子轉(zhuǎn)子16的內(nèi)腔比較大，角度傳感器可以放置在電子轉(zhuǎn)子16的內(nèi)腔以便減小軸向長度;反之，則安裝在電子轉(zhuǎn)子16外側(cè)。
[0026](2)雙角度傳感器及其布置
雙角度傳感器的設(shè)置，第I角度傳感器15安裝在運(yùn)動輸出傳遞桿2的臺階軸上，第二角度傳感器51安裝在電機(jī)的轉(zhuǎn)子16上。這樣，2個角度傳感器可以構(gòu)成閉環(huán)的測試電路，精度得到進(jìn)一步的提升。
[0027]二、減小剎車和角度傳感器的安裝軸徑的方法
安裝剎車和角度傳感器的軸徑愈大，其剎車和角度傳感器的成本愈高，且徑向尺寸愈大，為此特設(shè)計了相應(yīng)的結(jié)構(gòu):轉(zhuǎn)子連接件32安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子16上，通過其肩實現(xiàn)在電機(jī)轉(zhuǎn)子16的軸向定位，轉(zhuǎn)子連接件32通過鍵實現(xiàn)和電機(jī)轉(zhuǎn)子16的周向定位，帶肩螺母30和電機(jī)轉(zhuǎn)子16通過螺紋連接，并對轉(zhuǎn)子連接件32其軸向固定作用;傳感器外端固定桿34通過轉(zhuǎn)子連接件32的內(nèi)孔延伸至電機(jī)后蓋11，并通過傳感器固定螺母33將電機(jī)后蓋11、傳感器外端固定桿34連接在一起;剎車元件12安裝在轉(zhuǎn)子連接件32上，并通過螺栓和電機(jī)后蓋11固定。
[0028]三、隔熱材料的設(shè)置
由于本發(fā)明所采用的減速器為高精密等級，減速器零件的精度高、之間的間隙小，如受到電機(jī)發(fā)熱的影響，將改變減速器零件之間合理的間隙，造成不利影響，為此，在減速器的殼體和電機(jī)轉(zhuǎn)子之間、減速器后蓋和電機(jī)轉(zhuǎn)子之間安裝隔熱材料，以減小電機(jī)定子工作時產(chǎn)生的熱量對減速器的影響:電機(jī)法蘭18和減速器后法蘭19之間隔熱材料隔