CN110173551B - 具有过载保护功能的减速机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有过载保护功能的减速机构，包括偏心轴(1)、外壳(2)、收紧装置(3)、摆线轮装置、传动部件(7)以及上壳(8)，所述偏心轴(1)上设置有第一非偏心段(14)和偏心段，第一非偏心段(14)连接传动部件(7)，偏心段连接摆线轮装置，摆线轮装置周向连接收紧装置(3)，摆线轮装置连接传动部件(7)，所述外壳(2)、上壳(8)连接后形成一个容纳空间，偏心轴(1)、收紧装置(3)、摆线轮装置、传动部件(7)均位于所述容纳空间内，所述偏心轴(1)连接电机，传动部件(7)连接负载。本发明结构简单合理，通过收紧装置不仅能够实现减速结构传动比的可调节，还具备了过载保护功能。

Description

具有过载保护功能的减速机构

技术领域

本发明涉及减速装置领域，具体地涉及一种具有过载保护功能的减速机构。

背景技术

减速机构作为机械传动重要部件，被广泛应用于机器人、汽车等行业。常见的减速机构通常通过两个相互啮合，直径不同的齿轮来实现减速。当负载过大时容易造成外部电机无法转动而产生电流过载的情况，使得外部电机损坏。

公开号为的CN 109538706A专利文献公开了一种斜齿行星轮滚珠组合式减速器，其包括行星轮减速组件以及滚珠减速组件，行星轮减速组件包括第一输入轴、行星架、第一外壳、第一输出盘以及多个斜齿行星轮，滚珠减速组件包括第二输入轴、第二外壳、驱动盘、摆线盘、第二输出盘以及多个椭球滚珠。本发明利用斜齿行星轮与第一齿环的转动传递运动，实现对电机的一级减速，再利用椭球滚珠与摆线轨槽的滚动传递运动，实现对电机的二级减速，提高传动效率，椭球滚珠滚动时的滚动摩擦相较于传统的齿轮减速器中齿轮啮合时的摩擦更小，减小磨损损耗，行星轮减速组件与滚珠减速组件相较于传统的齿轮减速器的传动比误差均更小，减小传动比误差。但是该设计没有过载保护机制，容易使连接的电机损坏。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具有过载保护功能的减速机构。

根据本发明提供的一种具有过载保护功能的减速机构，包括偏心轴、外壳、收紧装置、摆线轮装置、传动部件以及上壳，所述偏心轴上设置有第一非偏心段和偏心段，第一非偏心段连接传动部件，偏心段连接摆线轮装置，摆线轮装置周向连接收紧装置，摆线轮装置连接传动部件，所述外壳、上壳连接后形成一个容纳空间，偏心轴、收紧装置、摆线轮装置、传动部件均位于所述容纳空间内，所述偏心轴连接电机，传动部件连接负载。

优选地，所述偏心轴上设置有一个或多个偏心段，多个偏心段的中心均匀分布在以偏心轴中心为圆心的周向上，多个偏心段的中心距离偏心轴中心的距离相等。

优选地，所述摆线轮装置包括一个或多个摆线轮，摆线轮与偏心段一一对应连接。

所述摆线轮包括销套、摆线轮盘以及盘轴承，所述摆线轮盘上设置有一个或多个销套，摆线轮盘通过销套连接传动部件，摆线轮盘通过盘轴承连接偏心段并能够相对偏心段自由旋转；

所述摆线轮盘边缘平滑，摆线轮盘通过边缘与收紧装置连接，摆线轮盘边缘即摆线轮边缘。

优选地，所述收紧装置包括调节螺母、箍紧面，所述箍紧面为一个或多个弧形部件，箍紧面的外侧设置有一个或多个螺栓，螺栓连接调节螺母，

箍紧面均匀分布在摆线轮装置的摆线轮周向上，箍紧面通过调节螺母调节其内侧与摆线轮装置的摆线轮边缘贴合的程度。

优选地，所述箍紧面的内侧设置有非金属材质的摩擦面；

所述摩擦面与摆线轮边缘之间的由最大静摩擦力产生的扭矩能够通过改变摩擦面和/或摆线轮边缘的摩擦系数以及摩擦面对摆线轮边缘施加的正压力来调节；

所述电机工作在摩擦面与摆线轮边缘之间的摩擦扭矩小于两者之间最大静摩擦力产生的扭矩的情形下。

优选地，所述传动部件包括受动轴承、输出轴盘、受动盘、传动销以及输出轴，所述受动盘通过传动销连接摆线轮装置的销套并能够随着摆线轮装置旋转，所述受动盘连接输出轴盘，输出轴盘通过受动轴承连接第一非偏心段，输出轴盘上设置有输出轴，输出轴连接负载。

优选地，所述上壳包括外轴承、端盖以及连接件，所述端盖通过连接件连接外壳，端盖中部设置有外轴承安装位置并通过外轴承连接传动件的输出轴；

所述外壳的端部设置有偏心轴通过的通孔，周向上设置有收紧装置的螺栓通过的通孔，所述收紧装置的调节螺母位于外壳周向表面并连接位于外壳周向表面的收紧装置的螺栓。

优选地，还包括内齿圈部件，且所述摆线轮装置的摆线轮边缘上设置有轮齿，所述偏心轴连接电机的一端上还设置有第二非偏心段；

所述内齿圈部件包括皮带、外齿轮以及齿圈轴承，所述外齿轮通过齿圈轴承连接第二非偏心段并能够随着偏心轴旋转，所述皮带连接分别外齿轮和摆线轮装置的摆线轮。

优选地，所述皮带为弹性非金属材料皮带，皮带内圈设置轮齿，所述轮齿的数量与外齿轮的齿数相等，所述轮齿的分度圆直径与外齿轮的分度圆直径相等，皮带通过轮齿匹配连接外齿轮并能够随着外齿轮旋转。

优选地，所述摆线轮装置的摆线轮边缘上的轮齿的齿形与外齿轮的齿形相同，所述轮齿的数量小于外齿轮的齿数；

所述摆线轮装置的摆线轮通过轮齿与皮带匹配连接，所述皮带包括凸齿面，摆线轮装置的摆线轮包括凹齿面，所述凸齿面与凹齿面相啮合。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明结构简单合理，通过收紧装置不仅能够实现减速结构传动比的可调节，还具备了过载保护功能。

2、本发明采用非金属材质的皮带，不仅实现了高精度传动，还具有低噪声，无需润滑和长寿命的特点，同时还具有过载保护功能。

3、本发明通过改变箍紧面的摩擦面与摆线轮边缘之间的摩擦系数，收紧装置对摆线轮边缘施加的正压力即可改变减速结构能够承载的负载量；通过改变箍紧面与皮带之间的摩擦系数，收紧装置对皮带加的正压力即可改变减速结构能够承载的负载量。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一个实施例的爆炸结构示意图。

图2为本发明收紧装置的结构示意图。

图3为本发明另一个实施例的爆炸结构示意图。

图4为本发明另一个实施例的剖视结构示意图。

图5为本发明皮带与摆线轮的啮合关系示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

根据本发明提供的一种具有过载保护功能的减速机构，如图1-4所示，包括偏心轴1、外壳2、收紧装置3、摆线轮装置、传动部件7以及上壳8，所述偏心轴1上设置有第一非偏心段14和偏心段，第一非偏心段14连接传动部件7，偏心段连接摆线轮装置，摆线轮装置周向连接收紧装置3，摆线轮装置连接传动部件7，所述外壳2、上壳8连接后形成一个容纳空间，偏心轴1、收紧装置3、摆线轮装置、传动部件7均位于所述容纳空间内，所述偏心轴1连接电机，传动部件7连接负载。

所述偏心轴1上设置有一个或多个偏心段，多个偏心段的中心均匀分布在以偏心轴1中心为圆心的周向上，多个偏心段的中心距离偏心轴1中心的距离相等。优选地，偏心轴1上设置两个偏心段：第一偏心段12、第二偏心段13，所述第一偏心段12、第二偏心段13的中心相对偏心轴1的中心成180度夹角。

所述摆线轮装置包括一个或多个摆线轮，摆线轮与偏心段一一对应连接。所述摆线轮包括销套、摆线轮盘以及盘轴承，所述摆线轮盘上设置有一个或多个销套，摆线轮盘通过销套连接传动部件7，摆线轮盘通过盘轴承连接偏心段并能够相对偏心段自由旋转，即摆线轮能够绕其中心自由旋转(自转)；如图1所示，所述摆线轮盘边缘平滑，摆线轮盘通过边缘与收紧装置3连接，摆线轮盘边缘即摆线轮边缘。优选地，所述摆线轮装置包括两个个摆线轮：第一摆线轮5、第二摆线轮6；所述第一摆线轮5包括第一销套51、第一摆线轮盘52以及第一盘轴承53，所述第一摆线轮盘52上设置有第一销套51，第一摆线轮盘52通过第一销套51连接传动部件7，第一摆线轮盘52通过第一盘轴承53连接第一偏心段12并能够相对第一偏心段12自由旋转；所述第二摆线轮6包括第二销套61、第二摆线轮盘62以及第二盘轴承63，所述第二摆线轮盘62上设置有第二销套61，第二摆线轮盘62通过第二销套61连接传动部件7，第二摆线轮盘62通过第二盘轴承63连接第二偏心段13并能够相对第二偏心段13自由旋转。

所述收紧装置3包括调节螺母31、箍紧面32，所述箍紧面32为一个或多个弧形部件，箍紧面32的外侧设置有一个或多个螺栓，螺栓连接调节螺母31，箍紧面32均匀分布在摆线轮装置的摆线轮周向上，箍紧面32通过调节螺母31调节其内侧与摆线轮装置的摆线轮边缘贴合的程度。所述箍紧面32的内侧设置有非金属材质的摩擦面33；所述摩擦面33与摆线轮边缘之间的由最大静摩擦力产生的扭矩能够通过改变摩擦面33和/或摆线轮边缘的摩擦系数以及摩擦面33对摆线轮边缘施加的正压力来调节；所述电机工作在摩擦面33与摆线轮边缘之间的摩擦扭矩小于两者之间最大静摩擦力产生的扭矩的情形下。

所述传动部件7包括受动轴承71、输出轴盘72、受动盘73、传动销74以及输出轴75，所述受动盘73通过传动销74连接摆线轮装置的销套并能够随着摆线轮装置旋转，所述受动盘73连接输出轴盘72，输出轴盘72通过受动轴承71连接第一非偏心段14，输出轴盘72上设置有输出轴75，输出轴75连接负载。偏心轴1的转动不会通过受动轴承71传递到输出轴盘72，即传动部件7输出动力仅由摆线轮的自转提供。

所述上壳8包括外轴承81、端盖82以及连接件83，所述端盖82通过连接件83连接外壳2，端盖82中部设置有外轴承81安装位置并通过外轴承81连接传动件7的输出轴75；所述外壳2的端部设置有偏心轴1通过的通孔，周向上设置有收紧装置3的螺栓通过的通孔，所述收紧装置3的调节螺母31位于外壳2周向表面并连接位于外壳2周向表面的收紧装置3的螺栓。

如图3-5所示，还包括内齿圈部件4，且所述摆线轮装置的摆线轮边缘上设置有轮齿，所述偏心轴1连接电机的一端上还设置有第二非偏心段11；所述内齿圈部件4包括皮带41、外齿轮42以及齿圈轴承43，所述外齿轮42通过齿圈轴承43连接第二非偏心段11并能够随着偏心轴1旋转，所述皮带41连接分别外齿轮42和摆线轮装置的摆线轮。所述皮带41为弹性非金属材料皮带，皮带41内圈设置轮齿，所述轮齿的数量与外齿轮42的齿数相等，所述轮齿的分度圆直径与外齿轮42的分度圆直径相等，皮带41通过轮齿匹配连接外齿轮42并能够随着外齿轮42旋转。所述摆线轮装置的摆线轮边缘上的轮齿的齿形与外齿轮42的齿形相同，所述轮齿的数量小于外齿轮42的齿数；所述摆线轮装置的摆线轮通过轮齿与皮带41匹配连接，所述皮带41包括凸齿面411，摆线轮装置的摆线轮包括凹齿面621，所述凸齿面411与凹齿面621相啮合。所述皮带41与箍紧面32之间的由最大静摩擦力产生的扭矩能够通过改变皮带41的摩擦系数以及箍紧面32对皮带41施加的正压力来调节；所述电机工作在皮带41与箍紧面32之间的摩擦扭矩小于最大静摩擦力产生的扭矩的情形下。

当摆线轮边缘为平滑的情况：

摆线轮通过偏心轴1实现偏心旋转，偏心旋转时摆线轮边缘与收紧装置摩擦面33或箍紧面32摩擦产生的摩擦力(传动力)使得摆线轮发生自转，自转通过传动销74传递到传动部件7的输出轴75，所述摩擦力的大小可以通过收紧装置3提供的收紧力调整，所述收紧力通过调节螺母31调整。当然，所述摩擦力也与摆线轮边缘和收紧装置摩擦面33或箍紧面32之间的摩擦系数相关，而摩擦系数与两接触物体的材质以及接触面的粗糙程度相关，调节影响摩擦力大小的因素即可实现调节减速机构的传动比。所述电机工作在摩擦面33或箍紧面32与摆线轮边缘之间的摩擦扭矩小于两者之间最大静摩擦力产生的扭矩的情形下；当过载时，即负载转矩超过摩擦面33或箍紧面32与摆线轮边缘之间的最大静摩擦力产生的扭矩时，摆线轮就会打滑，进行过载保护，电机停止工作。

当摆线轮边缘上设置有轮齿的情况：

使用皮带41和外齿轮42构造出一种新型内齿圈结构，代替传统的金属内齿圈或针齿，使得本发明在继承了传统摆线针轮式减速机的高精度传动，双向传动等特点外，还可实现一定的过载保护功能，并具有低噪声，无需润滑和长寿命的特点。此种情况具有双重过载保护功能，并基于收紧装置3的设计实现传动比可调。

第一种保护机制为内齿圈部件4滑动保护，其工作原理为：

皮带41选择为具有一定弹性的非金属材料，通过旋转调节螺母31调节箍紧面32与皮带41接触贴合的紧密程度，当调节螺母31位置固定，则箍紧面32与皮带41收紧力(接触力)固定。由于摩擦特性，皮带41相对箍紧面32会产生一个最大静摩擦力扭矩，当皮带41上所受转矩(外部负载)小于所述最大静摩擦力扭矩时，皮带41相对箍紧面32固定，此时，减速机构输出转速比(传动比)固定，摆线轮的自转力通过皮带41的齿形提供，转速比与摆线轮的轮齿数、皮带41的轮齿数以及摆线轮的偏心量有关；当外部负载转矩过大，大于皮带41相对箍紧面32之间的最大静摩擦力扭矩时，内齿圈部件4会相对箍紧面32产生滑动，电机仅在接近所述最大静摩擦力扭矩的条件下工作，不会因为无法转动而产生电流过载的情况，从而对电机起到过载保护作用。本保护机制主要与皮带41相对箍紧面32最大静摩擦力扭矩相关，由于最大静摩擦力扭矩与皮带41表面摩擦系数和箍紧面32对皮带41表面正压力呈正比，因此可以通过合理选择皮带41的材质、旋转调节螺母31或皮带41与箍紧面32之间接触面的粗糙程度改变最大静摩擦力扭矩，所述最大静摩擦力扭矩此减速机构的最大输出负载。

第二种保护机制为摆线轮滑齿保护，其工作原理为：

此保护机制是在皮带41相对箍紧面32相对固定状态下使用。皮带41与摆线轮的传动是通过皮带41的凸齿面411与摆线轮上的凹齿面621啮合传动，如图5所示。由于皮带41为非金属材料，当负载激增引起力矩过大时，皮带41的凸齿面411与摆线轮上的凹齿面621的啮合状态会因为皮带41的变形而产生滑齿现象，使减速机构输出转速比为0；当负载恢复正常时，皮带41变形因转矩消失而恢复正常，则转速比恢复。此保护机制可以通过选择合适皮带41材质，对皮带41的凸齿面411与摆线轮上的凹齿面621的形态进行合理设计，或合理设计偏心轴1的两个偏心段12，13的偏心量，使摆线轮相对皮带41产生滑齿现象时的最大负载力矩达到预期设计值，即此减速机构的最大输出负载。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种具有过载保护功能的减速机构，其特征在于，包括偏心轴（1）、外壳（2）、收紧装置（3）、摆线轮装置、传动部件（7）以及上壳（8），所述偏心轴（1）上设置有第一非偏心段（14）和偏心段，第一非偏心段（14）连接传动部件（7），偏心段连接摆线轮装置，摆线轮装置周向连接收紧装置（3），摆线轮装置连接传动部件（7），所述外壳（2）、上壳（8）连接后形成一个容纳空间，偏心轴（1）、收紧装置（3）、摆线轮装置、传动部件（7）均位于所述容纳空间内，所述偏心轴（1）连接电机，传动部件（7）连接负载；

所述收紧装置（3）包括调节螺母（31）、箍紧面（32），所述箍紧面（32）为一个或多个弧形部件，箍紧面（32）的外侧设置有一个或多个螺栓，螺栓连接调节螺母（31），

箍紧面（32）均匀分布在摆线轮装置的摆线轮周向上，箍紧面（32）通过调节螺母（31）调节其内侧与摆线轮装置的摆线轮边缘贴合的程度；

还包括内齿圈部件（4），且所述摆线轮装置的摆线轮边缘上设置有轮齿，所述偏心轴（1）连接电机的一端上还设置有第二非偏心段（11）；

所述内齿圈部件（4）包括皮带（41）、外齿轮（42）以及齿圈轴承（43），所述外齿轮（42）通过齿圈轴承（43）连接第二非偏心段（11）并能够随着偏心轴（1）旋转，所述皮带（41）连接分别外齿轮（42）和摆线轮装置的摆线轮；

所述皮带（41）为弹性非金属材料皮带，皮带（41）内圈设置轮齿，所述轮齿的数量与外齿轮（42）的齿数相等，所述轮齿的分度圆直径与外齿轮（42）的分度圆直径相等，皮带（41）通过轮齿匹配连接外齿轮（42）并能够随着外齿轮（42）旋转；

所述摆线轮装置的摆线轮边缘上的轮齿的齿形与外齿轮（42）的齿形相同，所述轮齿的数量小于外齿轮（42）的齿数；

所述摆线轮装置的摆线轮通过轮齿与皮带（41）匹配连接，所述皮带（41）包括凸齿面（411），摆线轮装置的摆线轮包括凹齿面（621），所述凸齿面（411）与凹齿面（621）相啮合；

当负载激增引起力矩过大时，皮带（41）的凸齿面（411）与摆线轮上的凹齿面（621）的啮合状态会因为皮带（41）的变形而产生滑齿现象，使减速机构输出转速比为0；当负载恢复正常时，皮带（41）变形因转矩消失而恢复正常，则转速比恢复。

2.根据权利要求1所述的具有过载保护功能的减速机构，其特征在于，所述偏心轴（1）上设置有一个或多个偏心段，多个偏心段的中心均匀分布在以偏心轴（1）中心为圆心的周向上，多个偏心段的中心距离偏心轴（1）中心的距离相等。

3.根据权利要求1所述的具有过载保护功能的减速机构，其特征在于，所述摆线轮装置包括一个或多个摆线轮，摆线轮与偏心段一一对应连接，

所述摆线轮包括销套、摆线轮盘以及盘轴承，所述摆线轮盘上设置有一个或多个销套，摆线轮盘通过销套连接传动部件（7），摆线轮盘通过盘轴承连接偏心段并能够相对偏心段自由旋转；

所述摆线轮盘边缘平滑，摆线轮盘通过边缘与收紧装置（3）连接，摆线轮盘边缘即摆线轮边缘。

4.根据权利要求1所述的具有过载保护功能的减速机构，其特征在于，所述箍紧面（32）的内侧设置有非金属材质的摩擦面（33）；

所述摩擦面（33）与摆线轮边缘之间的由最大静摩擦力产生的扭矩能够通过改变摩擦面（33）和/或摆线轮边缘的摩擦系数以及摩擦面（33）对摆线轮边缘施加的正压力来调节；

所述电机工作在摩擦面（33）与摆线轮边缘之间的摩擦扭矩小于两者之间最大静摩擦力产生的扭矩的情形下。

5.根据权利要求1所述的具有过载保护功能的减速机构，其特征在于，所述传动部件（7）包括受动轴承（71）、输出轴盘（72）、受动盘（73）、传动销（74）以及输出轴（75），所述受动盘（73）通过传动销（74）连接摆线轮装置的销套并能够随着摆线轮装置旋转，所述受动盘（73）连接输出轴盘（72），输出轴盘（72）通过受动轴承（71）连接第一非偏心段（14），输出轴盘（72）上设置有输出轴（75），输出轴（75）连接负载。

6.根据权利要求1所述的具有过载保护功能的减速机构，其特征在于，所述上壳（8）包括外轴承（81）、端盖（82）以及连接件（83），所述端盖（82）通过连接件（83）连接外壳（2），端盖（82）中部设置有外轴承（81）安装位置并通过外轴承（81）连接传动件（7）的输出轴（75）；

所述外壳（2）的端部设置有偏心轴（1）通过的通孔，周向上设置有收紧装置（3）的螺栓通过的通孔，所述收紧装置（3）的调节螺母（31）位于外壳（2）周向表面并连接位于外壳（2）周向表面的收紧装置（3）的螺栓。