一种全电控差动减速执行装置制造方法及图纸

一种全电控差动减速执行装置，它适用于做各种大功率的数控执行机构。它有转子、定子、输入齿轮、行星齿轮、固定齿圈、输出齿圈等，其特征在于：转子、定子以及其它附加装置构成数控执行电机，其转子相对固定，定子旋转带动输入齿轮，固定齿圈与输出齿圈同轴并齿数相差一齿。通过控制数控执行电机的启停和转速，满足各处数控伺服要求，使用特殊的减速器可得到很大的输出扭矩和减速比。（*该技术在2001年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一种全电控差动减速执行装置，它可用于各种机电一体化的设备中，用做各种执行机构，特别是大功率的执行机构，如轮船舵机、飞机舵面动作机构、机器人运动执行装置以及各种阀门或闸门的开闭执行动力源。在各种自动化或半自动化设备中，为完成各种动作，需要各种执行机构，而这些机构要求是可以数控的，并要求有较大的执行力或力矩，在现有设备中，使用全电控系统可以减少控制系统的设计，达到直接数控的目的。现在的全电控的数控系统中，是采用步进电机做原动机，使用减速器减速，实现数字控制输出的转动角度。但由于步进电动机结构的限制，输出功率不能很大。这使得全电控系统的执行力不大，只能用于一些小型机械，而不适应于做大型系统的执行机构，如大型管道阀门的开闭机构、大型舵机的进给机构等。同时，现在的全电控的数控系统中所用的减速器也不适应于大扭矩输出。为了得到大的减速比(如大于1100)，而又不增大减速器的结构尺寸，最先进的方法是使用谐波齿轮减速器。它使用差动的方式进行减速，可以做到单级减速的速比超过100。但由于要靠柔性齿圈的变形来工作，因而对柔性齿圈的技术要求高，而且受柔性齿圈强度的限制，输出扭矩不能过高。而用一般的减速器则需要使用多级才能达到大的减速速比，因此结构庞大。对有大的输出力或力矩要求的控制执行机构，现在的方法多是采用液压扩力执行机构，使用数控液压伺服阀的控制方式，用液压油缸或液压马达直接出力执行。虽然液压方式可以输出很大的力或力矩，且不再使用减速装置，但必须增加液压源设备，因而液压方式的体积庞大。液压装置的渗漏问题等也给维修、制造等工作造成很大的困难，该方式也不利于象管道输送等的分散控制。本技术的目的是专利技术一种全电控差动减速执行装置，它可通过数字控制的方式对输出转动角度进行控制，使用全电方式，并利用刚性齿圈差动减速来达到大的减速比和输出扭矩，结构紧凑。本技术如附附图说明图1所示。它有输出轮鼓1，输出齿圈2，固定齿圈3，行星齿轮4，输入齿轮5，行星齿轮保持架6，保持架固定块7，电动机定子8，转子9，支承芯轴10，其特征在于定子8与输入齿轮5固接，并可以绕转子9转动，转子9固定于支承芯轴10之上，有无机械接触的同步换向器11，电源变换器12，定子8、转子9、支承芯轴10、同步换向控制器11和电源变换器12组成一台定子旋转输出的数控执行电动机，在定子8上固定有转角测量盘13，并在支承芯轴10对应位置装有光电计数器14，行星齿轮4由上下两齿轮面构成，输出齿圈2固接在输出轮盘1上，行星齿轮4的两个齿轮面分别与固定齿圈3和输出齿圈2啮合，行星齿轮4的其中一个齿轮面与输入齿轮5啮合，固定齿圈3与支承芯轴10固接，固定齿圈3有Z1个齿，输出齿圈2有Z2个齿，Z1和Z2差1齿，行星齿轮4有两个或两个以上。本技术的工作原理如下定子8为稀土永磁材料制造的永磁定子，转子9为镶有线圈绕组的绕线转子。在转子9和定子8之间有无机械接触的同步换向控制器11，转子9固定于支承芯轴10之上，转子线圈通过同步换向控制器11和控制量输入线共同控制的电源变换器12得到电功率输入。该电动机的工作原理与普通受控永磁直流电动机一样，只是转子9相对固定，而由定子8输出转动扭矩。定子8带动输入齿轮5转动。输入齿轮5在转动时，由于固定齿圈3固定不动，因而使得行星齿轮4既自身旋转，也在固定齿圈3内公转。由于固齿圈3的齿数为Z1，输出齿圈2的齿数为Z2，两者相差1齿，因而在行星齿轮4公转一周时，输出齿圈2与固定齿圈3相对差动1齿。又因固定齿圈3与支承芯轴10固接，故输出齿圈2带动输出轮鼓1转动了1齿。本技术的速比关系计算如下。假定行星齿轮4的齿数为Z3，输入齿轮5的齿数为Z4，输入齿轮5的转速为n4，行星齿轮4的公转转速为n3，输出齿圈2的转速为n2，有下面的关系式n3＝n4*Z4／(Z4＋Z2)由Z1和Z2的差动关系得n2＝n3／Z2所以有n2＝n4*Z4／Z2*(Z4＋Z2)在一般情况下，可以设计使得Z2＝100，从而使减速比也大于100(因为Z4＋Z2＞Z4，所以减速比＞Z2)。本技术中，动力源使用可数控执行电机，结构如专利号为CN89215089的专利，只是转子与定子功能互换，由定子输入扭矩。使用数控固态组件做电源，可以通过数字控制的方式调节它的启停和转速。电动机的数控方式可如专利号为CN89216856的专利。在电动尾部定子8上接有一转角测量盘13，并在支承芯轴10相应部位装有光电记数装置14。转角测量盘13可由明暗相间的条纹组成，也可以是由透光遮光的条纹组成。在工作时，通过光电记数装置14上的感光元件测得反射或透射光线的变化，从而记数电动机已转动角度，并可反馈给控制机构，以达到闭环控制的目的，提高控制精度。本技术由于采用稀土永磁电动机做原动机，可以有很大的输出功率，不需要液压扩力等，是全电控装置，并且稀土永磁电动机有较大的起动力矩和制动力矩，可以适应执行机构的频繁控制，可以控制调速，以得到各种执行运动曲线。本技术使用了差动原理，在行星齿轮公转时，因固定齿圈3与输出齿圈2差1齿，所以每公转一周后，这两者之间将相对转过1齿的角度。同时，在工作中没有使用柔性齿技术，全部采用刚性齿轮，有很高的强度。在传动时，行星齿轮4的公转只是作为中间过渡，因此也不存在行星轮传动效率低的问题。作为动力源的电动机放在减速器中间，简化了它们之间的连接，而且也大大缩小了整个本技术的轴向尺寸，这使得本技术的结构紧凑，机构简单。为增大传递功率，可以使用三个、四个或四个以上的行星轮。本技术中，输出齿圈2齿数Z1可以比固定齿圈3齿数Z1多1齿或少1齿。在少1齿时，输入旋转方向与输出方向相同，多1齿时，输入旋转方向与输出方向相反。由于输出齿圈2和固定齿圈3的齿数不相等，为保持两者与行星齿轮4都有相同的中心距，可使用变位齿轮技术。可以让输出齿圈2、固定齿圈3、行星齿轮4上下齿面和输入齿轮5都变位，这样，每一个齿轮的变位系数都不大，以保持运动的平稳性。也可以只对输出齿圈2和行星齿轮4与之啮合的齿面变位，进行中心距修正，使加工和装配方便。保持输出齿圈2与行星齿轮4之间的中心距及固定齿输圈3与行星齿轮4之间的中心距相等也可以采用斜齿轮螺旋角大小不同的方法加以调整，输出齿圈2和行星齿轮4上与之相啮合的齿面使用斜齿轮。中心距的调整还可以用非标准模数的方法进行调整。本技术中行星齿轮保持架6使用保持架固定块7使上下两层固定，可以用紧固件如螺钉、螺栓等，也可以铆接。要求固定牢固，上下两保持架片不能有相对转动现象。本技术中，所有的轴承，如定子8轴承、输出轮鼓1轴承、输出齿圈2与固定齿圈3间的轴承和行星齿轮4轴承，都可以使用滚动轴承或滑动轴承。可以使用脂润滑，也可以使用油润滑。在保持架6与支承芯轴10之间可以加支持轴承，以保持行星齿轮4的一定轴向位置，特别是在斜齿轮传动时，用以承受行星齿轮4的轴向力。在固定齿圈3和输出齿圈2之间采用附图1所示的悬臂结构，支承芯轴10与固定齿圈3之间可以通过壳体连接，应有较大的连接强度和刚度。固定齿圈3与输出齿圈2之间的轴承可以用滑动轴承，也可以是滚动轴承或其它轴承，以减小径向尺寸为好。本技术为增加行星齿轮4的刚度，解决行星齿轮4的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全电控差动减速执行装置，它有输出轮鼓１，输出齿圈２，固定齿圈３，行星齿轮４，输入齿轮５，行星齿轮保持架６，保持架固定块７，电动机定子８，转子９，支承芯轴１０，其特征在于：定子８与输入齿轮５固接，并可以绕转子９转动，转子９固定于支承芯轴１０之上，有无机械接触的同步换向器１１，电源变换器１２，定子８、转子９、支承芯轴１０、同步换向控制器１１和电源变换器１２组成一台定子旋转输出的数控执行电动机，在定子８上固定有转角测量盘１３，并在支承芯轴１０对应位置装有光电计数器１４，行星齿轮４由上下两齿轮面构成，输出齿圈２固接在输出轮盘１上，得星齿轮４的两个齿轮面分别与固定齿圈３和输出齿圈２啮合，行星齿轮４的其中一个齿轮面与输入齿轮５啮合，固定齿圈３与支承芯轴１０固接，固定齿圈３有Ｚ１个齿，输出齿圈２有Ｚ２个齿，Ｚ１和Ｚ２差１齿，行星齿轮４有两个或两个以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：石行，
申请(专利权)人：北京市西城区新开通用试验厂，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]