CN109681602A - 一种具有直线运动功能的谐波减速装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有直线运动功能的谐波减速装置，包括直线运动单元、谐波单元和电机单元三个部分。本发明在传统谐波减速器的基础上，配以滚珠丝杆的精密传动，形成了一个复合机构，它将精密的旋转运动转变成了精密的直线运动，在有些使用场合具有独特的优势，同时本发明将带有中空编码器的伺服电机也与减速器集成在一起，进一步提高了减速器的性能指标，压缩了减速器的使用空间要求，使其具备了具有动力功能的、紧密直线运动功能的集成减速器。

Description

一种具有直线运动功能的谐波减速装置
技术领域：
本发明涉及一种具有直线运动功能的谐波减速装置。
背景技术：
谐波减速器由于其特有的特性，使其在制造业的应用范围越来越大，尤其是在一些需要精密传动的使用场合，谐波减速器成了不二的选择。由于现有的装置在回转精度以及外形体积方面均存在一定的缺陷，无法满足体积小、传动比大、回转精度高、运动平稳的要求，因此，在有些使用场合就受到了一定的限制。
发明内容：
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种具有直线运动功能的谐波减速装置。
本发明所采用的技术方案有：一种具有直线运动功能的谐波减速装置，包括：
直线运动单元，所述直线运动单元包括负载壳体、滚珠丝杆、滚珠丝杆螺母、动作机构和导柱，所述导柱固定于负载壳体上，滚珠丝杆螺母插接于导柱上，且滚珠丝杆螺母置于负载壳体内，滚珠丝杆与滚珠丝杆螺母螺纹连接，动作机构与滚珠丝杆螺母固定连接；
谐波单元，所述谐波单元包括十字交叉轴承、发生器、柔轮、下壳体、柔轮内垫块、柔性轴承和刚轮，所述刚轮设于下壳体内，在刚轮的内壁面以及柔轮的外壁面上均设有传动齿部，柔轮与刚轮之间通过所述传动齿部相啮合，柔轮、柔轮内垫块以及滚珠丝杆均固定于十字交叉轴承的内圈上，下壳体与负载壳体均固定于十字交叉轴承的外圈上，发生器的一端通过柔性轴承转动连接在柔轮内；
电机单元，所述电机单元包括中空编码器、盖板、上壳体和定子，所述上壳体与下壳体固定连接，定子固定于上壳体内，发生器的一端伸于定子内并形成转子部，盖板固定于上壳体上，中空编码器设于盖板的外侧，发生器的末端穿过盖板并伸于中空编码器内。
进一步地，所述上壳体内设有右支撑轴承，盖板内设有左支撑轴承，所述发生器支承在右支撑轴承和左支撑轴承内。
进一步地，所述发生器包括一体成型的圆盘部和转轴部，所述转轴部通过柔性轴承转动设于柔轮内，转轴部穿设于定子内并形成转子部，且转轴部的两端通过右支撑轴承和左支撑轴承对应支承在上壳体和盖板内。
进一步地，所述滚珠丝杆包括一体成型的固定盘部和螺杆部，固定盘部通过螺钉与十字交叉轴承的内圈固定连接，螺杆部与滚珠丝杆螺母螺纹连接。
进一步地，所述柔轮为杯型结构。
本发明具有如下有益效果：
本发明在传统谐波减速器的基础上，配以滚珠丝杆的精密传动，形成了一个复合机构，它将精密的旋转运动转变成了精密的直线运动，结构紧凑，运动平稳，在有些使用场合具有独特的优势，同时本发明将带有中空编码器的伺服电机也与减速器集成在一起，进一步提高了减速器的性能指标，压缩了减速器的使用空间要求，使其具备了具有动力功能的、紧密直线运动功能的集成减速器，由此产生的有益效果是：
1)结构紧凑,减速比大，实现了旋转运动与至直线运动之间的精密传递；
2)实现了伺服电机、谐波减速器、直线运动机构的一体化设计。
附图说明：
图1为本发明剖视图。
图2为本发明三维图。
图3为本发明中谐波单元的结构图。
图4为本发明中直线运动单元的剖视图。
图5为本发明中直线运动单元的三维图。
图6为本发明中电机单元的剖视图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1至图6，本发明一种具有直线运动功能的谐波减速装置，包括直线运动单元1、谐波单元2和电机单元3三个部分。
本发明中直线运动单元1包括负载壳体11、滚珠丝杆12、滚珠丝杆螺母13、动作机构14和导柱15，两导柱15沿着负载壳体11的轴向方向固定于负载壳体11上，滚珠丝杆螺母13插接于导柱15上，且滚珠丝杆螺母13置于负载壳体11内，滚珠丝杆12与滚珠丝杆螺母13螺纹连接，动作机构14与滚珠丝杆螺母13固定连接。
滚珠丝杆螺母13两侧装有导柱15，保证滚珠丝杆螺母的直线运动，滚珠丝杆螺母上固定有动作机构14，通过动作机构的上下运动完成预定的功能。
谐波单元2包括十字交叉轴承21、发生器22、柔轮24、下壳体25、柔轮内垫块26、柔性轴承27和刚轮，刚轮设于下壳体25内，在刚轮的内壁面以及柔轮24的外壁面上均设有传动齿部，柔轮24与刚轮之间通过所述传动齿部相啮合。柔轮24、柔轮内垫块26以及滚珠丝杆12均固定于十字交叉轴承21的内圈上，滚珠丝杆12的转速与柔轮24的转速相等。下壳体25与负载壳体11均固定于十字交叉轴承21的外圈上，发生器22的一端通过柔性轴承27转动连接在柔轮24内。
电机单元3包括中空编码器31、盖板32、上壳体33和定子35，上壳体33与下壳体25固定连接，定子35固定于上壳体33内，发生器22的一端伸于定子35内并形成转子部，盖板32固定于上壳体33上，中空编码器31设于盖板32的外侧，发生器22的末端穿过盖板32并伸于中空编码器31内。
发生器22与伺服电机的转子复合轴为一根轴，轴上套有柔性轴承27，柔性轴承27的外表面与柔轮24的内表面相贴合，柔轮通过齿部与下壳体内表面上的刚轮齿相啮合。
上壳体33内设有右支撑轴承34，盖板32内设有左支撑轴承36，发生器22的转轴部222支承在右支撑轴承34和左支撑轴承36内。
发生器22与伺服电机的转子复合轴为一根轴，本发明中的发生器22包括一体成型的圆盘部221和转轴部222，转轴部222通过柔性轴承27转动设于柔轮24内，转轴部222穿设于定子35内并形成转子部，且转轴部222的两端通过右支撑轴承34和左支撑轴承36对应支承在上壳体33和盖板32内。
滚珠丝杆12包括一体成型的固定盘部121和螺杆部122，固定盘部121通过螺钉与十字交叉轴承21的内圈固定连接，螺杆部122与滚珠丝杆螺母13螺纹连接。
本发明中的柔轮24为杯型结构。
当电机旋转时，转子轴(发生器22的转轴部222)产生旋转，由于转子轴另一端加工有发生器，该发生器为双波椭圆发生器，发生器的外径与柔性轴承的内径相等，而柔性轴承装在柔轮的内孔上。当发生器旋转时，驱动柔性轴承产生旋转，发生器上的椭圆轮廓驱使柔轮在做周向旋转时，又使得外表上的齿做径向运动，通过与下壳体内表面中刚轮上的齿进行啮合，利用谐波啮合原理，使得柔轮产生旋转，驱使与其联成一体的滚珠丝杆产生旋转，最终实现动作机构做上下往复运动，达到旋转运动转变为直线运动的目的。
这台复合谐波减速器的运动关系如下：
设谐波单元的减速比为i，滚珠丝杆的螺距为t mm，伺服电机的转速为n rpm，则该减速器的直线运动速度为：
本发明将伺服电机、谐波减速器和滚珠丝杆的直线运动机构有机地集成在一起，形成了一个结构紧凑、减速比大、可将旋转运动转变为直线运动的新型减速器，采用了滚珠丝杆，实现了直线运动的无间隙运动。
滚珠丝杆与谐波减速器的柔轮输出端有机地联成一体，保证了两者之间的同轴度和运动的平稳性；将发生器、转子轴和转子集成成一个有机整体，提高了整个减速器的运转平稳行以及使用性能，也提高了减速器的使用寿命，将编码器设置于电机端盖的外侧，并采用了中空式旋转编码器。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有直线运动功能的谐波减速装置，其特征在于：包括：
直线运动单元(1)，所述直线运动单元(1)包括负载壳体(11)、滚珠丝杆(12)、滚珠丝杆螺母(13)、动作机构(14)和导柱(15)，所述导柱(15)固定于负载壳体(11)上，滚珠丝杆螺母(13)插接于导柱(15)上，且滚珠丝杆螺母(13)置于负载壳体(11)内，滚珠丝杆(12)与滚珠丝杆螺母(13)螺纹连接，动作机构(14)与滚珠丝杆螺母(13)固定连接；
谐波单元(2)，所述谐波单元(2)包括十字交叉轴承(21)、发生器(22)、柔轮(24)、下壳体(25)、柔轮内垫块(26)、柔性轴承(27)和刚轮，所述刚轮设于下壳体(25)内，在刚轮的内壁面以及柔轮(24)的外壁面上均设有传动齿部，柔轮(24)与刚轮之间通过所述传动齿部相啮合，柔轮(24)、柔轮内垫块(26)以及滚珠丝杆(12)均固定于十字交叉轴承(21)的内圈上，下壳体(25)与负载壳体(11)均固定于十字交叉轴承(21)的外圈上，发生器(22)的一端通过柔性轴承(27)转动连接在柔轮(24)内；
电机单元(3)，所述电机单元(3)包括中空编码器(31)、盖板(32)、上壳体(33)和定子(35)，所述上壳体(33)与下壳体(25)固定连接，定子(35)固定于上壳体(33)内，发生器(22)的一端伸于定子(35)内并形成转子部，盖板(32)固定于上壳体(33)上，中空编码器(31)设于盖板(32)的外侧，发生器(22)的末端穿过盖板(32)并伸于中空编码器(31)内。
2.如权利要求1所述的具有直线运动功能的谐波减速装置，其特征在于：所述上壳体(33)内设有右支撑轴承(34)，盖板(32)内设有左支撑轴承(36)，所述发生器(22)支承在右支撑轴承(34)和左支撑轴承(36)内。
3.如权利要求1所述的具有直线运动功能的谐波减速装置，其特征在于：所述发生器(22)包括一体成型的圆盘部(221)和转轴部(222)，所述转轴部(222)通过柔性轴承(27)置于柔轮(24)内，转轴部(222)穿置于定子(35)内并形成转子部，且转轴部(222)的两端通过右支撑轴承(34)和左支撑轴承(36)对应支承在上壳体(33)和盖板(32)内。
4.如权利要求1所述的具有直线运动功能的谐波减速装置，其特征在于：所述滚珠丝杆(12)包括一体成型的固定盘部(121)和螺杆部(122)，固定盘部(121)通过螺钉与十字交叉轴承(21)的内圈固定连接，螺杆部(122)与滚珠丝杆螺母(13)螺纹连接。
5.如权利要求1所述的具有直线运动功能的谐波减速装置，其特征在于：所述柔轮(24)为杯型结构。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111779809A (zh) * 2020-06-01 2020-10-16 北京精密机电控制设备研究所 一种两输出行星滚柱丝杠
CN113236742A (zh) * 2021-06-10 2021-08-10 苏州悍猛传动科技有限公司 一种减速机
TWI897629B (zh) * 2024-09-18 2025-09-11 盟英科技股份有限公司 諧波減速裝置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5370011A (en) * 1991-08-20 1994-12-06 Harmonic Drive Antriebstechnik Gmbh Positioning actuator
EP0802098A2 (en) * 1996-04-15 1997-10-22 General Motors Corporation Variable screw-driven system
CN108401575B (zh) * 2009-09-10 2013-02-27 西安空间无线电技术研究所 一种天线指向调整机构直线驱动装置
CN104806669A (zh) * 2015-04-23 2015-07-29 吉林大学 一种车辆电子机械式制动执行器
CN105443947A (zh) * 2016-01-11 2016-03-30 西华大学 二级复合可伸缩支腿
CN105465242A (zh) * 2015-12-25 2016-04-06 吉林大学 带谐波减速器的新型电子机械式制动执行器
CN106300795A (zh) * 2016-11-04 2017-01-04 南京信息工程大学 一种大减速比谐波减速一体机
CN106685116A (zh) * 2017-01-22 2017-05-17 北京理工大学 一种直驱式电机装置
CN106849521A (zh) * 2015-09-30 2017-06-13 西门子公司 特别用于电或混合动力车辆的电机单元
CN206628939U (zh) * 2017-04-10 2017-11-10 南京信息工程大学 柔轮输出谐波一体机
CN108150623A (zh) * 2016-12-05 2018-06-12 住友重机械工业株式会社 减速装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5370011A (en) * 1991-08-20 1994-12-06 Harmonic Drive Antriebstechnik Gmbh Positioning actuator
EP0802098A2 (en) * 1996-04-15 1997-10-22 General Motors Corporation Variable screw-driven system
CN108401575B (zh) * 2009-09-10 2013-02-27 西安空间无线电技术研究所 一种天线指向调整机构直线驱动装置
CN104806669A (zh) * 2015-04-23 2015-07-29 吉林大学 一种车辆电子机械式制动执行器
CN106849521A (zh) * 2015-09-30 2017-06-13 西门子公司 特别用于电或混合动力车辆的电机单元
CN105465242A (zh) * 2015-12-25 2016-04-06 吉林大学 带谐波减速器的新型电子机械式制动执行器
CN105443947A (zh) * 2016-01-11 2016-03-30 西华大学 二级复合可伸缩支腿
CN106300795A (zh) * 2016-11-04 2017-01-04 南京信息工程大学 一种大减速比谐波减速一体机
CN108150623A (zh) * 2016-12-05 2018-06-12 住友重机械工业株式会社 减速装置
CN106685116A (zh) * 2017-01-22 2017-05-17 北京理工大学 一种直驱式电机装置
CN206628939U (zh) * 2017-04-10 2017-11-10 南京信息工程大学 柔轮输出谐波一体机

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111779809A (zh) * 2020-06-01 2020-10-16 北京精密机电控制设备研究所 一种两输出行星滚柱丝杠
CN111779809B (zh) * 2020-06-01 2021-11-16 北京精密机电控制设备研究所 一种两输出行星滚柱丝杠
CN113236742A (zh) * 2021-06-10 2021-08-10 苏州悍猛传动科技有限公司 一种减速机
TWI897629B (zh) * 2024-09-18 2025-09-11 盟英科技股份有限公司 諧波減速裝置

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