一种智能消隙减速器

1.本发明涉及减速器技术领域，具体涉及一种智能消隙减速器。


背景技术：

2.谐波减速器、rv减速器等少齿差传动减速器具有大传动比、高精度等特点，是工业机器人、航空航天等领域的核心零部件，大部分多为传动系统、检测系统、控制系统串行连接。随着智能制造与机器人技术、高端材料、航空航天等产业与技术的创新发展对减速器提出了精密化、智能化、柔性化等新功能的要求。
3.但是，现有技术中的减速器存在的不足之处在于：其无法根据减速器实际使用过程中的损耗情况，进行减速器传动间隙的主动调节。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种智能消隙减速器，使之可以根据减速器的损耗情况进行减速器的传动间隙的主动调节。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种智能消隙减速器，包括：
6.输出盘，两个所述输出盘相对设置；
7.壳体，其同轴套设在两个所述输出盘外并与两个所述输出盘转动连接；
8.输入轴，其与所述输出盘同轴设置并与所述输出盘转动连接；
9.齿圈，其同轴设置在所述壳体内并与所述壳体活动连接；
10.行星齿轮，其与所述齿圈啮合，所述输入轴设置有偏心距为所述行星齿轮与所述齿圈的啮合距的偏心部，所述行星齿轮同轴套设在所述偏心部上并与所述偏心部转动连接；
11.传动轴，多个所述转动轴绕所述输入轴的旋转中心线均匀设置，且其穿过所述行星齿轮后，其两端与所述输出盘连接；
12.齿侧消隙组件，其设置在所述齿圈的外围，其用于消除所述齿圈与所述行星齿轮的齿侧间隙；以及
13.周向消隙组件，其设置在所述传动轴的一端，其用于消除所述传动轴与所述行星齿轮之间的间隙。
14.进一步地，所述齿侧消隙组件包括：
15.齿圈单体，多个所述齿圈单体通过橡胶金属合金依次首尾固定连接成所述齿圈，所述齿圈单体的中部的外侧设置有限位块，所述壳体的内侧设置有与所述限位块相配合的固定槽；以及
16.第一智能模块，第一智能模块的数量与所述齿圈单体的数量相等且一一对应，其所述固定槽内，其用于实时监测所述行星齿轮与所述齿圈的齿侧间隙信息并根据所述间隙信息驱动所述齿圈单体移动以消除所述行星齿轮与所述齿圈之间的间隙。
17.进一步地，所述周向消隙组件包括：
18.消隙轴，所述消隙轴外同轴套设有锥轴，所述消隙轴和所述锥轴共同组成所述传动轴；以及
19.第二智能模块，其与所述传动轴的数量相等且一一对应，其设置在所述锥轴的较大端，其用于实时监测所述传动轴与所述行星齿轮之间的间隙并驱动所述转动轴转动以消除所述传动轴与所述行星齿轮之间的间隙。
20.进一步地，所述第一智能模块包括：
21.第一外壳；
22.第一智能芯片，其设置在所述第一外壳内的第一端；
23.第一预紧盘，其设在所述第一外壳内的第二端，其与所述限位部抵接；
24.第一伸缩材料，其设置在所述第一外壳内，其两端分别于所述第一预紧盘和所述第一智能芯片抵接；
25.第一线圈，其设置在所述第一外壳内，其套设在所述第一伸缩材料外；以及
26.第一弹性预紧圈，其套设在所述第一预紧盘外，其两端分别与所述第一预紧盘和所述第一外壳抵接。
27.进一步地，第二智能模块：
28.第二外壳；
29.第二智能芯片，其设置在所述第二外壳内的第二端；
30.第二预紧盘，其设在所述第二外壳内的第二端，其与所述传动轴抵接；
31.第二伸缩材料，其设置在所述第二外壳内，其两端分别于所述第二预紧盘和所述第二智能芯片抵接；
32.第二线圈，其设置在所述第二外壳内，其套设在所述第二伸缩材料外；以及
33.第二弹性预紧圈，其套设在所述第二预紧盘外，其两端分别与所述第二预紧盘和所述第二外壳抵接。
34.进一步地，所述第一伸缩材料为超磁致伸缩材料、压电陶瓷或磁性材料。
35.进一步地，所述第二伸缩材料为超磁致伸缩材料、压电陶瓷或磁性材料。
36.进一步地，所述齿圈的数量为多个，多个所述齿圈并列设置；
37.所述行星齿轮的数量与所述齿圈的数量相等且一一对应，多个所述行星齿轮绕所述输入轴的旋转中心线均匀设置。
38.进一步地，所述齿圈的数量为两个。
39.本发明的有益效果：
40.本发明所提供的智能消隙减速器，通过设置齿侧消隙组件，从而达到了根据行星齿轮与齿圈的损耗情况进行行星齿轮与齿圈之间的传动间隙的主动调节的目的，同时，通过设置周向消隙组件，从而达到了根据传动轴与行星齿轮之间的损耗情况进行行星齿轮与传动轴之间的传动间隙的主动调节的目的。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
42.图1为本发明一实施例提供的智能消隙减速器的四分之一剖视图；
43.图2为图1所示的智能消隙减速器的齿侧消隙组件的四分之一剖视图；
44.图3为图2所示的a处的放大视图；
45.图4为图1所示的智能消隙减速器的周向消隙组件的六分之一剖视图；
46.图5为图4所示的智能消隙减速器的周向消隙组件的剖视图；
47.图6为图1所示的智能消隙减速器的第一智能模块的剖视图；
48.图7为图1所示的智能消隙减速器的第二智能模块的剖视图；
49.图8为图1所示的智能消隙减速器的锥轴受力分析视图。
50.附图标记：
51.输出盘1、壳体2、固定槽21、输入轴3、齿圈4、齿圈单体41、限位块42、行星齿轮5、传动轴6、消隙轴61、锥轴62、第一智能模块7、第一外壳71、第一智能芯片72、第一预紧盘73、第一伸缩材料74、第一线圈75、第一弹性预紧圈76、第二智能模块8、第二外壳81、第二智能芯片82、第二预紧盘83、第二伸缩材料84、第二线圈85、第二弹性预紧圈86、螺栓9、螺母10、交叉滚子轴承11、第一轴承12、第二轴承13、固定环14、橡胶金属合金15。
具体实施方式
52.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
53.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
54.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
55.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
56.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
57.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
58.如图1-8所示，本发明提供一种智能消隙减速器，包括输出盘1、壳体2、输入轴3、齿圈4、行星齿轮5、传动轴6、齿侧消隙组件和周向消隙组件。
59.其中，输出盘1的数量为两个，上述两个输出盘1相对设置。具体地两个输出盘1通过螺栓9和螺母10连接。壳体2同轴套设在两个输出盘1外并与两个输出盘1转动连接。具体地，壳体2通过交叉滚子轴承11与输出盘1转动连接。
60.输入轴3与输出盘1同轴设置并与输出盘1转动连接。具体地，输入轴3穿过输出盘1、齿圈4、行星齿轮5，其通过第一轴承12与输出盘1转动连接。
61.齿圈4同轴设置在壳体2内并与壳体2活动连接。具体地，齿圈4为内齿圈4。行星齿轮5与齿圈4啮合，输入轴3具有偏心距为行星齿轮5与齿圈4的啮合距的偏心部，行星齿轮5同轴套设在偏心部上并与偏心部转动连接。具体地，行星齿轮5通过第二轴承13与偏心部转动连接。优选地，还包括
62.传动轴6的数量为多个，上述多个转动轴绕输入轴3的旋转中心线均匀分布，其穿过行星齿轮5，其两端与输出盘1连接。
63.使用时，输入轴3转动，输入轴3通过偏心部驱动行星齿轮转动，行星齿绕齿圈4公转的同时，绕其自身轴心线自转，行星齿轮5通过传动轴6驱动输出盘1转动。
64.齿侧消隙组件安装在齿圈4的外围，其用于消除齿圈4与行星齿轮5的齿侧间隙。周向消隙组件安装在传动轴6的一端，其用于消除传动轴6与行星齿轮5之间的间隙。
65.本发明所提供的智能消隙减速器，通过设置齿侧消隙组件，从而达到根据行星齿轮5与齿圈4的损耗情况进行行星齿轮5与齿圈4之间的传动间隙的主动调节的目的，同时，通过设置周向消隙组件，从而达到根据传动轴6与行星齿轮5之间的损耗情况进行行星齿轮5与传动轴6之间的传动间隙的主动调节的目的。
66.优选地，还包括用于限制齿圈4的轴向位移的固定环14。
67.在一个实施例中，齿侧消隙组件包括齿圈单体41和第一智能模块7。
68.其中，齿圈单体41的数量为多个，上述多个齿圈单体41通过橡胶金属合金15依次首尾固定连接成上述齿圈4，齿圈单体41的中部的外侧设置有限位块42，壳体2的内侧设置有与限位块相配合的固定槽21。通过限位块42与固定槽21的配合从而达到限制齿圈4的转动的目的。在本实施例中齿圈单体41的数量为两个半齿圈。
69.第一智能模块7的数量与齿圈单体41的数量相等且一一对应。上述多个第一智能模块7分别设置在两个固定槽内，其用于实时监测行星齿轮5与齿圈4的齿侧间隙信息并根据间隙信息驱动齿圈单体41移动以消除行星齿轮5与齿圈4之间的间隙。
70.使用时，第一智能模块7检测出齿圈4与行星齿轮5之间因为磨损而出现间隙时，第一智能模块7驱动齿圈单体41向齿圈4的中心收缩，从而达到消除齿圈4与行星齿轮5之间的传动间隙的目的。
71.具体地，通过第一智能模块7实现减速器转速、转矩、振动的检测，以达到根据减速器转速、转矩、振动等的变化来判断减速器的行星齿轮5与齿圈4之间是否存在传动间隙，从而达到根据实际工况来调整减速器的传动间隙，以此消除高精度与高可靠的矛盾。
72.此结构的齿侧消隙组件结构简单，可以根据行星齿轮5与齿圈4的损耗情况进行行星齿轮5与齿圈4之间的传动间隙的主动调节。
73.在一个实施例中，周向消隙组件包括消隙轴61和第二智能模块8。
74.消隙轴61外同轴套设有锥轴62，具体地，锥轴62的锥度为α。消隙轴61和锥轴62共同组成传动轴6。
75.第二智能模块8的数量与传动轴6的数量相等且一一对应，其位于在锥轴62的较大端，其用于实时监测传动轴6与行星齿轮5之间的间隙并驱动转动轴转动以消除传动轴6与行星齿轮5之间的间隙。
76.使用时，当第二智能模块8检测出传动轴6与行星齿轮5之间因为磨损而产生间隙时，第二智能模块8驱动传动轴6移动，从而在锥轴62的作用下，以达到消除行星齿轮5与传动轴6之间的间隙的目的。
77.具体地，通过第二智能模块8实现减速器转速、转矩、振动的检测，以达到根据减速器转速、转矩、振动等的变化来判断减速器的行星齿轮5与传动轴6之间是否存在传动间隙，从而达到根据实际工况来调整减速器的传动间隙的目的，以此消除高精度与高可靠的矛盾。
78.此结构的周向消隙组件，结构简单，且可以根据传动轴6与行星齿轮5之间的损耗情况进行行星齿轮5与传动轴6之间的传动间隙的主动调节。
79.在一个实施例中，第一智能模块7包括第一外壳71、第一智能芯片72、第一预紧盘73、第一伸缩材料74、第一线圈75和第一弹性预紧圈76。
80.其中，第一智能芯片72安装在第一外壳71内的第一端。第一预紧盘73安装在第一外壳71内的第二端并与限位块42抵接。第一伸缩材料74安装在第一外壳71内，且其两端分别于第一预紧盘73和第一智能芯片72抵接。第一线圈75安装在第一外壳71内，且其套设在第一伸缩材料74外。第一弹性预紧圈76套设在第一预紧盘73外，其两端分别与第一预紧盘73和第一外壳71抵接。
81.使用时，当齿圈4与行星齿轮5之间产生间隙时，齿圈4通过限位块42传递给第一预紧盘73的力发生变化，第一预紧盘73传递给第一伸缩材料74的力发生变化，第一伸缩材料74传递给第一智能芯片72的发生变化，从而达到实时监测齿圈4与行星齿路之间是否产生间隙的目的。当行星齿轮5与齿圈4之间产生间隙时，第一线圈75启动，从而使得第一伸缩材料74伸长，第一伸缩材料74驱动第一预紧盘73克服第一弹性预紧圈76的弹力而驱动齿圈单体41向齿圈4的中心收缩，从而达到消除齿圈4与齿轮之间的传动间隙的目的。
82.此结构的第一智能模块7，结构简单，设计合理。
83.在一个实施例中，第二智能模块8包括第二外壳81、第二智能芯片82、第二预紧盘83、第二伸缩材料84、第二线圈85和第二弹性预紧圈86。
84.其中，第二智能芯片82安装在第二外壳81内的第二端。第二预紧盘83安装在第二外壳81内的第二端并与传动轴6抵接。第二伸缩材料84安装在第二外壳81内，且其两端分别于第二预紧盘83和第二智能芯片82抵接。第二线圈85安装在第二外壳81内，且其套设在第二伸缩材料84外。第二弹性预紧圈86套设在第二预紧盘83外，其两端分别与第二预紧盘83和第二外壳81抵接。
85.使用时，当传动轴6与行星齿轮5之间产生间隙时，传动轴6传递给第二预紧盘83的力发生变化，第二预紧盘83传递给第二伸缩材料84的力发生变化，第二伸缩材料84传递给第二智能芯片82的发生变化，从而达到实时监测齿圈4与行星齿路之间是否产生间隙的目的。具体地，如图8所示，设双锥轴13的转动直径为d，减速器受到一个转矩t，双锥轴13与正
圆锥轴孔91之间通过挤压力传动动力，设正圆锥轴孔91对双锥轴13的作用力为f，垂直与圆锥面，根据受力分析可知：
86.f
t
＝f cosα，fa＝f sinα
87.单个双锥轴13对转动中心的扭矩为：
88.t0＝f
t
×
d/2
89.f
t
的大小通过智能模块检测，所以：
[0090][0091]
同理，可以对与反圆锥轴孔92配合的双锥轴13进行同样分析，只是fa的方向相反，但仍为挤压力。
[0092]
设减速器共有n个双锥轴13，则：
[0093][0094]
当减速器确定后，参数n、d、α也相应的确定，通过智能模块的检测可以确定fa的大小，根据上述公式可以计算出对应的转矩t。因为减速器在圆周的不同相位均布置有智能模块，可以根据各自采集的信号来修正上述计算结果，同时可以确认减速器的实时转速和振动情况。
[0095]
当减速器存在卡涩、卡死的状况时，减速器的转速、转矩、振动等信号存在异常，相应的智能模块会实时调节消隙组件的间隙，以缓解减速器的卡涩与卡死情况，进而保护整个系统。
[0096]
当行星齿轮5与传动轴6之间产生间隙时，第二线圈85启动，从而使得第二伸缩材料84伸长，第二伸缩材料84驱动第二预紧盘83克服第二弹性预紧圈86的弹力而驱动齿圈单体41向齿圈4的中心收缩，从而达到消除齿圈4与齿轮之间的传动间隙的目的。
[0097]
此结构的第二智能模块8，结构简单，设计合理。
[0098]
在一个实施例中，第一伸缩材料74为超磁致伸缩材料、压电陶瓷或磁性材料。
[0099]
在一个实施例中，第二伸缩材料84为超磁致伸缩材料、压电陶瓷或磁性材料。
[0100]
在一个实施例中，齿圈4的数量为多个，多个齿圈4并列设置。
[0101]
行星齿轮5的数量与齿圈4的数量相等且一一对应，多个行星齿轮5绕输入轴3的旋转中心线均匀设置。
[0102]
在本实施中齿圈4和行星齿轮5的数量为两个，上述锥轴62为双锥轴62即由两个锥度相同连接段连接而成，上述两个连接段分别与上述两个行星齿轮5连接。优选地，上述两个行星齿轮上设置有作用方向相反的周向消隙组件，已达到提高消隙效果的目的。
[0103]
在一个实施例中，齿圈4的数量为两个。
[0104]
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
[0105]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。