[发明专利]双电机驱动无空回和非线性摩擦的齿轮减速器

说明书

技术领域

本发明涉及精密机械及机电领域，具体涉及一种在双电机驱动下无空回和非线性摩擦的齿轮减速器。

背景技术

在高精度电机伺服系统中，用于传动的齿轮减速器的齿隙会导致在换向时发生空回，从而产生冲击、波动等影响伺服精度的一系列问题。传统的方法是采用消隙齿轮、预紧机构等方法消除齿轮间隙，但在电机频繁换向时消隙机构、预紧机构容易松动，从而难以保证动态伺服精度。现有专利名称为“一种双电机驱动消隙装置及消隙方法”，申请号为201010185282.9的专利，采用双电机驱动的形式，实现了动态消除换向时发生的齿轮空回。但是，这类双电机驱动的齿轮传动方案仍然存在以下两个方面的不足之处：第一，两台电机中有一台电机处于堵转（反转）状态，即施加在电机上的电压所产生的力矩方向与该电机实际转动方向相反，而普通伺服电机无法满足堵转要求，必须选择力矩电机作为动力源；第二，在换向时伺服系统会受到非线性摩擦的扰动，导致伺服精度难以进一步提高。

发明内容

本发明为解决现有双电机消隙方法由于存在其中一台电机处于反转状态、对电机有堵转的要求并存在非线性摩擦的扰动，进而导致伺服精度低的问题，提供一种双电机驱动无空回和非线性摩擦的齿轮减速器。

双电机驱动无空回和非线性摩擦的齿轮减速器，包括第一驱动电机、第二驱动电机、圆柱齿轮减速组件和行星轮系，所述圆柱齿轮减速组件包括第一齿轮组件、第二齿轮组件、第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮；行星轮系包括第一中心轮组件、第二中心轮组件、行星轮、行星架和输出轴，所述第一驱动电机的输出轴和第二驱动电机的输出轴分别与第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮连接，第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮分别与第一齿轮组件大齿轮和第二齿轮组件的大齿轮啮合，实现对两个电机输出力矩的减速和放大；所述第一中心轮组件和第二中心轮组件分别由圆柱齿轮和锥齿轮组成，第一中心轮组件的圆柱齿轮和第二中心轮组件的圆柱齿轮分别与第二齿轮组件的小齿轮和第一齿轮组件的小齿轮啮合；第一中心轮组件的锥齿轮和第二中心轮组件的锥齿轮与多个行星轮啮合；所述第一中心轮组件和第二中心轮组件的中空轴内部安装有内轴承，所述输出轴穿过内轴承与行星架固定连接，所述行星架上对称安装多个行星轮。

本发明的工作原理：本发明所述的双电机驱动无空回和非线性摩擦的齿轮减速器，包括两套圆柱齿轮减速机构和一套锥齿轮行星轮系。两台电机分别驱动各自的圆柱齿轮减速机构，降低转速、增大驱动力矩。两套圆柱齿轮减速机构分别通过一对圆柱齿轮与行星轮系的两个中心轮啮合。减速器的输出轴与行星轮系的行星架固连。行星架上对称分布式安装了若干个由锥齿轮构成的行星轮，每个行星轮均同时与两个中心轮啮合。运行时，两台电机始终处于转动状态，转动方向相反。电机的动力经过圆柱齿轮减速机构驱动行星轮系的两个中心轮向相反方向转动，当两个中心轮转速大小相等、方向相反时，输出轴转速为零；当两个中心轮转速大小不相等时，输出轴转动方向与中心轮转速快的一方相同。在运行过程中，第一驱动电机和第二驱动电机的转动方向保持不变，只调节转速大小，因此无论输出轴转动方向变化与否，减速箱内所有齿轮之间的啮合面不变，从而避免了空回的产生；在运行过程中，减速器内所有安装齿轮的轴上摩擦接触部位均处于相对运动状态，从而避免了非线性摩擦的产生。

本发明的有益效果：

一、本发明无需使用特殊的消隙齿轮、预紧机构等，体积小且易于维护。

二、本发明相比现有的双电机消隙方法避免了电机在运行过程中发生堵转，可以使用额定转速较高的伺服电机驱动，大大扩展了适用范围。

三、本发明在避免齿轮空回的同时还能消除减速器内部轴系中的非线性摩擦，从而大大提高伺服系统的低速运动精度。

附图说明

图1为本发明所述的双电机驱动无空回和非线性摩擦的齿轮减速器的原理图；

图2为本发明所述的双电机驱动无空回和非线性摩擦的齿轮减速器的结构示意图；

图3为本发明所述的双电机驱动无空回和非线性摩擦的齿轮减速器中两个中心轮组件爆炸图；

图4为本发明所述的双电机驱动无空回和非线性摩擦的齿轮减速器的输出轴组件爆炸图。

具体实施方式