[發明專利]致動器布置

在審

• 申請號: 202080008545.0
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN113286957A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 詹姆斯·B·克拉森;納森·阿姆斯特朗
• 申請（專利權）人: 詹尼斯機器人移動技術有限公司;詹尼斯高級技術有限公司
• 主分類號: F16H19/00
• 分類號: F16H19/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 金旭

一種致動器，包括：電動機，上述電動機具有殼體和驅動軸，上述電動機被布置成使驅動軸繞驅動軸軸線相對于殼體旋轉；第一扭矩傳遞裝置，上述第一扭矩傳遞裝置布置成將扭矩從驅動軸傳遞到第二軸，上述第二軸能繞平行于驅動軸并與驅動軸徑向地隔開的第二軸旋轉；以及輸出扭矩傳遞裝置，上述輸出扭矩傳遞裝置布置成將扭矩從第二軸傳遞到電動機的殼體；其中，在驅動軸相對于電動機殼體旋轉時，電動機的殼體被布置成相對于第二軸軸線的位置旋轉。

技術領域

本發明涉及一種致動器和包含這種致動器的機器人臂。

背景技術

許多機器、尤其是機器人依靠緊湊輕質的致動器來移動手臂和其他構件。運動通常需要高水平的精度和高扭矩，如果不顯著地增大致動器的尺寸或重量，就很難實現這一點。

已知的致動器通常包括電動機和齒輪箱布置，該齒輪箱布置用于增加從電動電動機傳遞的扭矩量以使其可用，并降低相對于電動機的驅動軸的輸出轉速。通常，齒輪箱與電動機分開地設計和制造，這可能具有致動器的整體布置的軸向范圍過大這樣的不利缺點。

已知的致動器也可能受到低效率或高水平的慣性的影響，這可能會降低運動的精度。

本公開尋求解決上述問題中的至少一些。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供了一種致動器，包括：電動機，上述電動機具有殼體和驅動軸，上述電動機被布置成使驅動軸繞驅動軸軸線相對于殼體旋轉；第一扭矩傳遞裝置，上述第一扭矩傳遞裝置布置成將扭矩從驅動軸傳遞到第二軸，上述第二軸能繞與驅動軸軸線隔開的第二軸軸線旋轉；以及輸出扭矩傳遞裝置，上述輸出扭矩傳遞裝置布置成將扭矩從第二軸傳遞到電動機的殼體；其中，在驅動軸相對于電動機殼體旋轉時，電動機的殼體被布置成相對于第二軸軸線的位置旋轉。

根據致動器的哪些部件被認為是固定的，致動器可以被認為是通過電動機的殼體被布置成繞驅動軸軸線旋轉、或者通過第二軸被布置成繞驅動軸軸線和/或電動機的殼體而運行。這兩個概念是基本上類似的，但是可以具有相對于外部組件固定的替代部分以及用作輸出構件的替代部分。因此，第二軸軸線以及相應的第二軸是否繞電動機運行或電機殼體是否可以旋轉可能是參照系的問題。在任一情況下，都可以產生電動機殼體相對于第二軸軸線的位置的旋轉。電動機的殼體通常是供電動機的靜態部件安裝的部件，諸如任何集成控制電子設備、尤其是電動機的定子。

在根據第一方面的致動器布置的情況下，可以提供更緊湊的致動器。特別地，電動機所占用的體積可以容納在扭矩傳遞裝置內，從而減小致動器的總體積。

本文所述的扭矩傳遞裝置可以是但不限于皮帶輪和齒輪，并且扭矩傳遞裝置可以包括不同軸上的兩個齒輪，齒輪具有彼此互鎖的齒或與中間齒輪互鎖的齒、或者不同軸上的兩個皮帶輪通過至少一根線纜或帶連接。通過使用具有不同齒數的齒輪或具有不同半徑的皮帶輪，扭矩的傳遞可以保持旋轉速度和扭矩水平的恒定、或者涉及一定程度的機械優勢。在某些實施方式中，無齒滾柱可以以與有齒齒輪類似的方式使用，其中使用不同半徑或不同直徑的滾柱來產生所需的輸入扭矩及速度與輸出扭矩及速度的比率。

致動器還可以包括第二軸安裝件，上述第二軸安裝件可選地布置成固定到致動器外部的部件，并且可旋轉地聯接到電動機殼體，并布置成支承第二軸。由此，第二軸安裝件可以允許第二軸移動，使得第二軸軸線相對于電動機殼體以圓周運動平移，并且允許輸出被視為電動機殼體相對于第二軸的軌道或平移的運動。這可以提供相對于電動機的高水平的機械優勢。

第二軸安裝件可以布置成在兩個軸向間隔開的支承位置處支承第二軸。這可以允許第二軸得到更穩定的支承。

輸出扭矩傳遞裝置可以在兩個支承位置之間聯接到第二軸。由于輸出扭矩傳遞裝置可能具有比第一扭矩傳遞裝置更高的扭矩，因此，扭矩傳遞裝置的兩個部件之間具有更高的張力，優選地不支承在懸臂軸上，這可能在軸中引起不期望的彎曲應力。因此，輸出扭矩傳遞裝置的皮帶輪或齒輪可以在兩個支承位置之間安裝在第二軸上。