CN109895081A - 机电一体化的高精度舵机及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机电一体化的高精度舵机及机器人，其中，该机电一体化的高精度舵机包括：壳体，设置于壳体内的电机机构，以及位于电机机构内的减速机构；所述电机机构包括电机转子，以及位于电机转子内且与电机转子同心设置的电机定子，所述电机转子的一侧连接有转子输出轴；所述减速机构包括行星架，以及位于行星架内的行星轮组件，所述行星架的一侧连接有输出花键轴，所述转子输出轴与行星轮组件转动连接，并通过行星轮组件带动行星架及输出花键轴旋转。本发明的技术方案能够缩小舵机的尺寸，减少舵机的占空面积，有利于实现产品小型化的设计要求。

Description

机电一体化的高精度舵机及机器人

技术领域

本发明涉及舵机技术领域，尤其涉及一种机电一体化的高精度舵机及机器人。

背景技术

随着机械制造业的不断发展，舵机的应用越来越广泛。目前，市面上所用工业舵机包括电机及减速机，将独立的电机与减速机串联在一起组合形成舵机。上述结构，势必会增大组合后的舵机的整体尺寸。随着机械行业对设备小型化的设计需求，选用小尺寸的电机或者行星减速机，虽然能够缩小舵机的整体尺寸，但上述串联分体连接结构依然会占用较大的设备安装空间，整机精度不能保证，不方便安装和运输，导致延长加工工期及降低设备的生产效率。

发明内容

为解决上述至少一技术问题，本发明的主要目的是提供一种机电一体化的高精度舵机及机器人。

为实现上述目的，本发明采用的一个技术方案为：提供一种机电一体化的高精度舵机，包括：壳体，设置于壳体内的电机机构，以及位于电机机构内的减速机构；

所述电机机构包括电机转子，以及位于电机转子内且与电机转子同心设置的电机定子，所述电机转子的一侧连接有转子输出轴；

所述减速机构包括行星架，以及位于行星架内的行星轮组件，所述行星架的一侧连接有输出花键轴，所述转子输出轴与行星轮组件转动连接，并通过行星轮组件带动行星架及输出花键轴旋转。

其中，所述行星轮组件包括内齿圈、太阳轮及三个行星轮，三个所述行星轮分别与内齿圈的齿牙啮合，所述太阳轮与内齿圈同心设置且太阳轮分别啮合三个行星轮，三个所述行星轮均匀地分布于太阳轮与内齿圈之间；所述太阳轮的中心键孔与转子输出轴转动连接。

其中，所述行星轮组件还包括太阳轮轴承，所述转子输出轴通过太阳轮轴承与太阳轮的中心键孔转动连接。

其中，所述行星架包括第一行星架，以及与第一行星架配合的第二行星架，所述行星轮组件位于第一行星架与第二行星架之间，所述输出花键轴位于第二行星架远离第一行星架的一侧的中心位置。

其中，所述输出花键轴与第二行星架一体成型设置。

其中，还包括绝对值磁环，以及设置于壳体内的读数头，

所述绝对值磁环安装于转子输出轴的后端，所述读数头靠近绝对值磁环设置并与绝对值磁环磁感应连接。

其中，所述盖板，所述壳体的后端形成有开口，所述盖板封闭于壳体的开口位置，所述读数头设置于盖板内壁。

其中，还包括行星轮轴承，所述行星轮轴承设置于第二行星架的端侧。

其中，还包括刹车件及驱动器，所述转子输出轴朝盖板的方向延伸有轴段，所述刹车件套设于轴段上，所述驱动器套设于刹车件上。

为实现上述目的，本发明采用的另一个技术方案为：提供一种机器人，包括上述的机电一体化的高精度舵机。

本发明的技术方案主要包括壳体，设置于壳体内的电机机构及减速机构，减速机构设置于电机机构内部，相比于电机与减速机串接组合的舵机，本方案能够大大缩小舵机的整机尺寸，减少舵机的装配空间，有利于产品的装配；电机机构中的转子输出轴与减速机构中的行星轮组件转动连接，并通过行星轮组件带动行星架及输出花键轴旋转，整体结构紧凑，工作性能稳定。

附图说明

图1为本发明一实施例机电一体化的高精度舵机的立体结构示意图；

图2为图1的分解结构示意图；

图3为图1另一视角的分解结构示意图；

图4为图1的俯视图；

图5为图4中A-A处的剖视图；

图6为本发明另一实施例机电一体化的高精度舵机的立体结构示意图；

图7为图6的分解结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参照图1至图5，图1为本发明一实施例机电一体化的高精度舵机的立体结构示意图；图2为图1的分解结构示意图；图3为图1另一视角的分解结构示意图；图4为图1的俯视图；图5为图4的剖视图。在本发明实施例中，该机电一体化的高精度舵机，包括：壳体10，设置于壳体10内的电机机构，以及位于电机机构内的减速机构；

所述电机机构包括电机转子21，以及位于电机转子21内且与电机转子21同心设置的电机定子22，所述电机转子21的一侧连接有转子输出轴23；

所述减速机构包括行星架(31,32)，以及位于行星架(31,32)内的行星轮组件，所述行星架(31,32)的一侧连接有输出花键轴36，所述转子输出轴23与行星轮组件转动连接，并通过行星轮组件带动行星架(31,32)及输出花键轴36旋转。

本实施例中，上述的舵机整体呈圆柱体状。当然，舵机还可以根据实际的需求设计为其他形状。舵机主要包括壳体10，以及位于壳体10内的电机机构及减速机构。特别的，减速机构设置于电机机构内，以缩小两者配合的体积。对于电机机构而言，主要包括电机转子21与电机定子22，电机转子21与电机定子22两者同心设置。电机转子21形成有容置空间，电子转子的内侧连接有转子输出轴23，电机定子22位于电机转子21内。减速机构主要包括行星架(31,32)及行星轮组件，行星架(31,32)的一侧连接有输出花键轴36转子输出轴23与行星轮组件转动连接，进而带动行星架(31,32)及输出花键轴36旋转。

本发明的技术方案主要包括壳体10，设置于壳体10内的电机机构及减速机构，减速机构设置于电机机构内部，相比于电机与减速机串接组合的舵机，本方案能够大大缩小舵机的整机尺寸，减少舵机的装配空间，有利于产品的装配；电机机构中的转子输出轴23与减速机构中的行星轮组件转动连接，并通过行星轮组件带动行星架(31,32)及输出花键轴36旋转，整体结构紧凑，工作性能稳定。

在一具体的实施例中，所述行星轮组件包括内齿圈35、太阳轮33及三个行星轮34，三个所述行星轮34分别与内齿圈35的齿牙啮合，所述太阳轮33与内齿圈35同心设置且太阳轮33分别啮合三个行星轮34，三个所述行星轮34均匀地分布于太阳轮33与内齿圈35之间；所述太阳轮33的中心键孔与转子输出轴23转动连接。

本实施例中，上述的行星轮34组件具体包括一个太阳轮33、一个内齿圈35与三个行星轮34，其中，太阳轮33与内齿圈35同心设置，三个行星轮34均匀地分布于太阳轮33与内齿圈35之间，且三个行星轮34各自均与太阳轮33及内齿圈35啮合。上述的三个行星轮34位于等边三角形的三个顶点。

具体工作时，转子输出轴23转动带动太阳轮33转动，行星轮34可转动地安装于行星架(31,32)上，太阳轮33与行星轮34通过齿牙啮合传动，同时行星轮34与壳体10内的内齿圈35啮合，从而带动连接在行星架(31,32)及与行星架(31,32)上的输出花键轴36转动。

此外，本实施例中的内齿圈35可以与壳体10呈一体成型设置，两者构成整体结构。

进一步的，所述行星轮34组件还包括太阳轮轴承38，所述转子输出轴23通过太阳轮轴承38与太阳轮33的中心键孔转动连接。

本实施例中，转子输出轴23与太阳轮33为一体轴机构，两者通过太阳轮轴承38活动连接，能够保证转动连接的稳定性，有利于提高整机性能。

上述实施例中，行星架可以为一个整体结构，也可以为分体结构。

具体的，所述行星架(31,32)包括第一行星架31，以及与第一行星架31配合的第二行星架32，所述行星轮34组件位于第一行星架31与第二行星架32之间，所述输出花键轴36位于第二行星架32远离第一行星架31的一侧的中心位置。

本实施例中，第一行星架31与第二行星架32可以通过螺丝固定连接。由于行星轮34通过固定轴转动安装于第二行星架32上。行星轮34转动时，可带动固定的第一行星架31与第二行星架32转动。

进一步的，所述输出花键轴36与第二行星架32一体成型设置。通过上述的一体成型结构设计，有利于简化连接结构，便于快速装配。

在一具体的实施例中，还包括绝对值磁环40，以及设置于壳体10内的读数头50；

所述绝对值磁环40安装于转子输出轴23的后端，所述读数头50靠近绝对值磁环40设置并与绝对值磁环40磁感应连接。

本实施例中，绝对值磁环40可以随转子输出轴23的转动而旋转，绝对值磁环40的旋转数据可由读数头50读出，进而得出电机转子21的准确转速，有利于提高舵机整机的控制精度。

具体的，所述盖板11，所述壳体10的后端形成有开口，所述盖板11封闭于壳体10的开口位置，所述读数头50设置于盖板11内壁。

本实施例中，壳体10的后端形成有开口，便于内部部件的装配。盖板11可以封闭于壳体10的开口。具体的，盖板11可以通过螺接固定于壳体10上。

进一步的，还包括行星轮轴承37，所述行星轮轴承37设置于第二行星架32的端侧。通过行星轮轴承37提高第二行星架32及第一行星架31转动的稳定性。

请参照图6和图7，图6为本发明另一实施例机电一体化的高精度舵机的立体结构示意图；图7为图6的分解结构示意图。在一具体的实施方式中，还包括刹车件60及驱动器70，所述转子输出轴23朝盖板11的方向延伸有轴段，所述刹车件60套设于轴段上，所述驱动器70套设于刹车件60上。本实施例中，该行星架30为一体成型结构。转子输出轴23朝盖板11的方向延伸有轴段，刹车件60套接固定于轴段上，驱动器70套设于刹车件60上。刹车件60可以对转子输出轴23的进行制动。驱动器70能够保证驱动刹车件60及其他部件工作，以保证整个设备的正常运行。

本发明的实施例中，该机器人，包括上述的机电一体化的高精度舵机。该机电一体化的高精度舵机的具体结构请参照上述的实施例，此处不再赘述。由于本方案的机器人应用了机电一体化的高精度舵机，故具有机电一体化的高精度舵机的所有优点及效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种机电一体化的高精度舵机，其特征在于，所述机电一体化的高精度舵机包括：壳体，设置于壳体内的电机机构，以及位于电机机构内的减速机构；

所述电机机构包括电机转子，以及位于电机转子内且与电机转子同心设置的电机定子，所述电机转子的一侧连接有转子输出轴；

所述减速机构包括行星架，以及位于行星架内的行星轮组件，所述行星架的一侧连接有输出花键轴，所述转子输出轴与行星轮组件转动连接，并通过行星轮组件带动行星架及输出花键轴旋转。

2.如权利要求1所述的机电一体化的高精度舵机，其特征在于，所述行星轮组件包括内齿圈、太阳轮及三个行星轮，三个所述行星轮分别与内齿圈的齿牙啮合，所述太阳轮与内齿圈同心设置且太阳轮分别啮合三个行星轮，三个所述行星轮均匀地分布于太阳轮与内齿圈之间；所述太阳轮的中心键孔与转子输出轴转动连接。

3.如权利要求2所述的机电一体化的高精度舵机，其特征在于，所述行星轮组件还包括太阳轮轴承，所述转子输出轴通过太阳轮轴承与太阳轮的中心键孔转动连接。

4.如权利要求3所述的机电一体化的高精度舵机，其特征在于，所述行星架包括第一行星架，以及与第一行星架配合的第二行星架，所述行星轮组件位于第一行星架与第二行星架之间，所述输出花键轴位于第二行星架远离第一行星架的一侧的中心位置。

5.如权利要求4所述的机电一体化的高精度舵机，其特征在于，所述输出花键轴与第二行星架一体成型设置。

6.如权利要求5所述的机电一体化的高精度舵机，其特征在于，还包括绝对值磁环，以及设置于壳体内的读数头，

所述绝对值磁环安装于转子输出轴的后端，所述读数头靠近绝对值磁环设置并与绝对值磁环磁感应连接。

7.如权利要求6所述的机电一体化的高精度舵机，其特征在于，所述盖板，所述壳体的后端形成有开口，所述盖板封闭于壳体的开口位置，所述读数头设置于盖板内壁。

8.如权利要求7所述的机电一体化的高精度舵机，其特征在于，还包括行星轮轴承，所述行星轮轴承设置于第二行星架的端侧。

9.如权利要求8所述的机电一体化的高精度舵机，其特征在于，还包括刹车件及驱动器，所述转子输出轴朝盖板的方向延伸有轴段，所述刹车件套设于轴段上，所述驱动器套设于刹车件上。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括如权利要求1至9任一项所述的机电一体化的高精度舵机。