用于转动关节的传动结构的制作方法

1.本发明涉及自动化机械技术领域，特别是涉及一种用于转动关节的传动结构。


背景技术：

2.转动关节是机器人、机械臂、多层回转体转动系统等自动化机械中的常用部件。转动关节的传动结构的主要零件一般是从右往左沿轴向呈线性分布。例如，输入端编码器、输入转轴、电机/减速器系统、输出转轴和输出端编码器从右至左沿轴向设置。但是，这种安装结构也存在明显的弊端，例如占用较多的轴向空间、径向空间利用率低等。


技术实现要素：

3.基于此，有必要提供一种用于转动关节的传动结构，该传动结构能充分利用径向空间、节省轴向空间。
4.本发明一方面提出一种用于转动关节的传动结构，包括：
5.驱动件，具有驱动端；
6.传动件，具有输出端和输入端；
7.第一传动轴，与所述输出端驱动连接；
8.第二传动轴，与所述驱动端和所述输入端均驱动连接，且套设于所述第一传动轴外；及
9.外壳，套设于所述第二传动轴外。
10.上述用于转动关节的传动结构中，第二传动轴与驱动端、输入端驱动连接，从而将驱动件的驱动端输出的动能通过第二传动轴传递至传动件的输入端；第一传动轴与输出端驱动连接，从而将传动件的动能输出，从而实现动能从驱动件到传动件的传递。其中，外壳、第二传动轴和第一传动轴呈三层套合的结构，相比于传统的从右往左沿轴向呈线性分布的布置方式，能在满足良好的装配同轴度的同时，压缩关节总长度，节省轴向空间，充分利用径向空间。
11.在其中一个实施例中，所述第一传动轴具有第一端和第二端，所述第二传动轴具有第三端和第四端，所述外壳具有第五端和第六端，所述第一端、所述第三端和所述第五端同位于一侧，所述第二端、所述第四端和所述第六端同位于另一侧，所述第二端、所述第四端和所述第六端呈阶梯状设置。
12.在其中一个实施例中，所述第一端、所述第三端和所述第五端同位于靠近所述传动件的一侧，所述第二端、所述第四端和所述第六端同位于远离所述传动件的一侧。
13.在其中一个实施例中，所述第二端与所述传动件的距离大于所述第四端与所述传动件的距离，所述第四端与所述传动件的距离大于所述第六端与所述传动件的距离。
14.在其中一个实施例中，所述第一传动轴和所述第二传动轴之间套设有第一轴承。
15.在其中一个实施例中，所述第一传动轴的外壁上设有第一挡肩，所述第一挡肩用于限定所述第一轴承的位置。
16.在其中一个实施例中，所述第二传动轴具有第三端和第四端，所述第一轴承位于所述第一传动轴和所述第二传动轴之间靠近所述第四端的一端，所述第一挡肩用于限制所述第一轴承向远离所述第四端的方向移动。
17.在其中一个实施例中，所述第一轴承与所述第一传动轴的外壁之间、所述第一轴承与所述第二传动轴的内壁之间通过胶黏剂固定。
18.在其中一个实施例中，所述胶黏剂为609胶水。
19.在其中一个实施例中，所述第一轴承与所述第一传动轴的外壁之间、所述第一轴承与所述第二传动轴的内壁之间过盈配合。
20.在其中一个实施例中，所述第一轴承为深沟球轴承。
21.在其中一个实施例中，所述第二传动轴和所述外壳之间套设有第二轴承。
22.在其中一个实施例中，所述外壳的内壁上设有第二挡肩，所述第二挡肩用于限定所述第二轴承的位置。
23.在其中一个实施例中，所述外壳具有第五端和第六端，所述第二轴承位于所述第二传动轴和所述外壳之间靠近所述第六端的一端，所述第二挡肩用于限制所述第二轴承向远离所述第六端的方向移动。
24.在其中一个实施例中，所述第二轴承与所述外壳的内壁之间通过胶黏剂固定。
25.在其中一个实施例中，所述第二轴承与所述外壳的内壁之间过盈配合。
26.在其中一个实施例中，所述驱动件为电机；所述传动件为减速器。
27.在其中一个实施例中，所述第二传动轴与所述电机的转子驱动连接，所述外壳与所述电机的定子固定连接。
28.在其中一个实施例中，所述传动件具有输出轴和输入轴，所述输出轴的一端与所述输出端驱动连接，所述输出轴的另一端与所述第一传动轴连接，所述输入轴的一端与所述输入端驱动连接，所述输入轴的另一端与所述第二传动轴连接，所述输入轴套设于所述输出轴外。
29.本发明另一方面还提出一种用于转动关节的传动结构，包括：
30.驱动件，具有驱动端；
31.传动件，具有输出端和输入端；
32.第一传动轴，与所述输出端驱动连接；
33.第二传动轴，与所述驱动端和所述输入端驱动连接，所述第一传动轴套设于所述第二传动轴外；及
34.外壳，套设于所述第一传动轴外。
35.上述用于转动关节的传动结构中，第二传动轴与驱动端和输入端驱动连接，从而将驱动件的驱动端输出的动能通过第二传动轴传递至传动件的输入端；第一传动轴与输出端驱动连接，从而将传动件的动能输出，从而实现动能从驱动件到传动件的传递。其中，外壳、第一传动轴和第二传动轴呈三层套合的结构，相比于传统的从右往左沿轴向呈线性分布的布置方式，能在满足良好的装配同轴度的同时，压缩关节总长度，节省轴向空间，充分利用径向空间。
附图说明
36.图1为本发明一实施例所述的传动结构的结构示意图；
37.图2为图1的a-a剖视图；
38.图3为图2的局部放大图；
39.图4为图2的右侧部分的局部立体图；
40.图5为图2所示的传动结构中的电机/减速器系统的内部连接结构的示意图；
41.图6示意性示出了有关技术中的一种传动结构的剖视图。
42.附图标记说明
43.101、电极/减速器系统，100、驱动件，110、转子，120、定子
44.200、传动件，210、输出轴，220、输入轴，300、第一传动轴，310、第一端，320、第二端，330、第一挡肩，340、第一环形凸台，400、第二传动轴，410、第三端，420、第四端，430、第二环形凸台，440、第三环形凸台，500、外壳，510、环形凹槽，520、第五端，530、第六端，540、容纳槽，550、第二挡肩，600、第一轴承，700、第二轴承,101a、电极/减速器系统，300a、第一传动轴，400a、第二传动轴，800a、输入端编码器，900a输出端编码器。
具体实施方式
45.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
46.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
47.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
48.如图1、图2和图5所示，本发明提出一种用于转动关节的传动结构，该传动结构可应用于机器人、机械臂、多层回转体转动系统等相关领域及场合。该用于转动关节的传动结构包括驱动件100、传动件200、第一传动轴300、第二传动轴400、外壳500、第一轴承600和第二轴承700。该用于转动关节的传动机构能在满足良好的装配同轴度的同时，充分利用径向空间、节省轴向空间，能比传统的各零部件沿轴向方向依次设置的方案节省约26％的轴向空间。
49.具体地，如图5所示，驱动件100具有驱动端。本实施例中，驱动件100为电机，电机具有定子120和转子110，转子110为驱动端。当然，在其他实施例中，驱动件100也可以为气缸、油缸等其他驱动机构。
50.具体地，如图2和图5所示，传动件200具有输出端、输入端、输出轴210和输入轴220。输入轴220的一端与输入端驱动连接，输入轴220的大致中部与电机的转子110连接，输出轴210的一端与输出端驱动连接。本实施例中，传动件200为减速器。当然，在其他实施例
中，传动件200也可以为其他形式的传动机构。输入轴220和输出轴210均为细长的中空轴，且输入轴220和输出轴210之间的径向间隙较小。本实施例中，输入轴220套设于输出轴210外。当然，在其他实施例中，输出轴210根据需要也可以套设于输入轴220外。本实施例中，电机和减速器为装配成电机/减速器系统101。
51.进一步地，如图2和图4所示，第一传动轴300为中空轴，第一传动轴300与输出端驱动连接。具体地，第一传动轴300具有第一端310和第二端320，第一端310与输出轴210远离输出端的一端连接，如此，通过第一传动轴300可将经减速机减速的低转速大扭矩的动力输出。如图3所示，第一传动轴300的外壁上设有第一挡肩330。本实施例中，第一挡肩330具体为设于第一传动件200的外壁上的环形凸起。
52.具体地，如图2和图3所示，第一传动轴300的外壁设有第一环形凸台340，第一传动轴具有第一端310的部分插设于输出轴210内，且输出轴210远离输出端的一端与第一环形凸台340相抵。第一环形凸台340相对于第一挡肩330更靠近传动件200，即在图2中，第一环形凸台340位于第一挡肩330的左侧。
53.进一步地，如图2和图3所示，第二传动轴400为中空轴，第二传动轴400与驱动端、输入端均驱动连接。具体地，第二传动轴400具有第三端410和第四端420，第三端410与输入轴220远离输入端的一端连接，如此，第二传动轴400可将电机的高转速小扭矩的动力输入减速器。本实施例中，第二传动轴400套设于第一传动轴300外。当然，在其他实施例中，第一传动轴300也可以套设于第二传动轴400外。
54.具体地，如图2和图3所示，第二传动轴400的内壁设有第二环形凸台430，第二环形凸台430相对于第一挡肩330更靠近传动件200，即在图2中，第二环形凸台430位于第一挡肩330的左侧。第二传动轴400的外壁设有第二环形凸台430。输入轴220远离输入端的部分插设于第二传动轴400中，输入轴220远离输入端的一端与第二环形凸台430相抵。如此，一方面提高输入轴220与第二传动轴400的配合紧密度，另一方面也能限制输入轴220插设于第二传动轴400内的部分的长度。当然，第二传动轴400与输入轴220的装配方式不限于此，第二传动轴400与输入轴220也可通过其他方式进行装配。
55.进一步地，如图2和图3所示，外壳500为中空筒状结构。本实施例中，外壳500套设于第二传动轴400外。具体可以为外壳500的内壁上设有与第三环形凸台440相匹配的环形凹槽510，外壳500套设于第二传动轴400外时，第三环形凸台440插设于环形凹槽510内。如此，能提高第二传动轴400与外壳500之间的配合紧密度。而在第一传动轴300也可以套设于第二传动轴400外的实施例中，外壳500则套设于第一传动轴300外。外壳500具有第五端520和第六端530。第一端310、第三端410和第五端520同位于靠近传动件200的一侧，第二端320、第四端420和第六端530同位于远离传动件200的一侧。外壳500固定不动且与电机的定子120连接。外壳500的内壁上设有第二挡肩550，本实施例中，第二挡肩550具体为设于外壳500的内壁上的环形凸起。具体地，第三环形凸台440相对于第二挡件更靠近传动件200，即在图2中，第三环形凸台440位于第二挡件的左侧。
56.在有关技术中，如图6所示，用于转动关节的传动结构一般是由第二传动轴400a、电极/减速器系统101a和第一传动轴300a从左至右沿轴向线性分布而成，第二传动轴400a和第一传动轴300a的端部分别连接有输入端编码器800a和输出端编码器900a。这样的设置将占用较多的轴向空间且径向空间利用率低。而在本发明中，外壳500、第二传动轴400和第
一传动轴300呈三层套合的结构，相比于传统的从右往左沿轴向呈线性分布的布置方式，能在满足良好的装配同轴度的同时，压缩关节总长度，节省轴向空间，充分利用径向空间。
57.以下具体说明本发明所提出的用于转动关节的传动结构的动力传输过程：
58.电机的转子110转动，并将高转速小扭矩的动力经第二传动轴400输出，第二传动轴400旋转，并将高转速小扭矩的动力经输入轴220传递至减速器，减速器将电机产生的高转速小扭矩的动力转换成低转速大扭矩的动力经输出轴210传递到第二传动轴400，并通过第二传动轴400传递给其他设备。如此，即完成传动结构的动力传输过程。
59.进一步地，如图2和图3所示，第二端320、第四端420和第六端530呈阶梯状设置。具体地，第二端320与传动件200的距离大于第四端420与传动件200的距离，第四端420与传动件200的距离大于第六端530与传动件200的距离，即第二端320凸出于第四端420所在的平面，第四端420凸出于第六端530所在的平面，如此设置，方便外壳500、第二传动轴400和第三传动轴400的安装和拆卸。当然，在其他实施例中，也可以反过来，第二端320与传动件200的距离小于第四端420与传动件200的距离，第四端420与传动件200的距离小于第六端530与传动件200的距离，即第四端420凸出于第二端320所在的平面，第六端530凸出于第四端420所在的平面。在其他实施例中，也可以是第一端310、第三端410和第五端520呈阶梯状设置。
60.进一步地，如图2和图3所示，第一轴承600设置于第一传动轴300和第二传动轴400之间，即第一轴承600套设于第一传动轴300外，第二传动轴400套设于第一轴承600外。本实施例中，第一轴承600位于第一传动轴300和第二传动轴400之间靠近第四端420的一端，第一挡肩330用于限制第一轴承600向远离第四端420的方向移动。本实施例中，第一轴承600安装于第一传动轴300和第二传动轴400之间时，第一轴承600的一端与第一挡肩330相抵，第一轴承600的另一端与第四端420所在的平面平齐，第一轴承600的外圈与第二传动轴400的内壁相抵，第一轴承600的内圈与第一传动轴300的外壁相抵。如此，第一轴承600能起到支撑第一传动轴300和第二传动轴400的远离传动件200的一侧的作用，同时能保证第一传动轴300和第二传动轴400相互独立的转动。本实施例中，第一轴承600为深沟球轴承，深沟球轴承是一种滚动体为球的滚动轴承，是每个套圈均具有横截面大约为球的周长的三分之一的连续沟型轨道的向心球轴承，具有摩擦阻力小，转速高的特点，能用于承受径向负荷或径向和轴向同时作用的联合负荷的机件上，也可用于承受轴向负荷的机件上。当然，在其他实施例中，第一轴承600也可以为其他类型的轴承。
61.可选地，如图2和图3所示，第一轴承600与第一传动轴300的外壁之间、第一轴承600与第二传动轴400的内壁之间通过胶黏剂固定，以实现第一轴承600在第一传动轴300和第二传动轴400之间的安装。具体地，采用609胶水作为胶黏剂，609胶水具有较高的粘合强度，能提高第一轴承600与第一传动轴300、第二传动轴400的配合强度。当然，也可以根据需要选择其他类型的胶黏剂。第一轴承600与第一传动轴300的外壁之间、第一轴承600与第二传动轴400的内壁之间也可以过盈配合，以实现第一轴承600在第一传动轴300和第二传动轴400之间的安装。本实施例中，第一轴承600与第一传动轴300的外壁之间、第一轴承600与第二传动轴400的内壁之间过盈配合，同时通过胶黏剂固定。如此，可以保证第一轴承600与第一传动轴300、第二传动轴400的配合强度。
62.进一步地，如图2和图3所示，第二轴承700设置于第二传动轴400和外壳500之间，
即第二轴承700套设于第二传动轴400外，外壳500套设于第二轴承700外。本实施例中，第二轴承700位于第二传动轴400和外壳500之间靠近第六端530的一端，第二挡肩550用于限制第二轴承700向远离第六端530的方向移动。具体可在外壳500的内壁上设置环形的容纳槽540，第二挡肩550设于容纳槽540的底壁上。第二轴承700安装于第二传动轴400和外壳500之间时，第二轴承700插设于容纳槽540内，第二轴承700的一端与第二挡肩550相抵，第二轴承700的另一端与容纳槽540的一个侧壁相抵，第二轴承700的外圈与容纳槽540的底壁相抵，第二轴承700的内圈与第二传动轴400的外壁相抵。如此，第二轴承700能起到支撑第二传动轴400和外壳500的远离传动件200的一侧的作用，同时保证第二传动轴400能相对外壳500转动。当然，第二轴承700的装配方式不限于此，还可通过其他方式实现第二轴承700的装配。
63.本实施例中，第二轴承700也为深沟球轴承。当然，在其他实施例中，第二轴承700也可以为其他类型的轴承。本实施例中，第二轴承700为比第一轴承600尺寸更大的深沟球轴承，以适应外壳500与第二传动轴400之间的径向间距大于第二传动轴400与第一传动轴300之间的径向间距的情况。当然，在其他实施例中，第一轴承600和第二轴承700根据需要也可以为相同尺寸、型号的深沟球轴承。
64.可选地，如图2和图3所示，第二轴承700与第二传动轴400的外壁之间、第二轴承700与外壳500的内壁之间通过胶黏剂固定，以实现第二轴承700在第二传动轴400和外壳500之间的安装。具体地，采用609胶水作为胶黏剂，609胶水具有较高的粘合强度，能提高第二轴承700与第二传动轴400、外壳500之间的配合强度。当然，也可以根据需要选择其他类型的胶黏剂。第二轴承700与第二传动轴400的外壁之间、第二轴承700与外壳500的内壁之间也可以过盈配合，以实现第二轴承700在第二传动轴400和外壳500之间的安装。本实施例中，第二轴承700与第二传动轴400的外壁之间、第二轴承700与外壳500的内壁之间过盈配合，同时通过胶黏剂固定。如此，可以保证第二轴承700与第二传动轴400、外壳500的配合强度。
65.以下具体说明本发明所提出的用于转动关节的传动结构的安装和拆卸过程：
66.安装时，先将第一传动轴300的第一端310安装于输出轴210上，将第二传动轴400的第三端410安装于输入轴220上。然后，从图2中的右侧，即三层套合结构远离传动件200的一侧将第一轴承600压装到第一传动轴300和第二传动轴400之间，使得第一轴承600的一端与第一挡肩330的相抵、第一轴承600的另一端与第四端420的所在平面平齐。第一轴承600与第一传动轴300的外壁之间、第一轴承600与第二传动轴400的内壁之间通过胶黏剂胶黏和过盈配合进行固定。之后，再将第二轴承700压装到外壳500的容纳槽540中，使得第二轴承700的一端与第二挡肩550相抵、第二轴承700的另一端与容纳槽540的一个侧壁相抵。第二轴承700与外壳500的内壁之间通过胶黏剂胶黏进行固定。最后，将外壳500和第二轴承700一起套设安装于第二传动轴400外。第二轴承700与第二传动轴400的外壁之间通过胶黏剂胶黏固定。同时，第二轴承700与第二传动轴400的外壁之间、第二轴承700与外壳500的内壁之间通过过盈配合进行固定。如此即完成转动关节的传动结构的安装过程。先将第二轴承700压装到外壳500上，再将第二轴承700和外壳500的组合体安装至第二传动轴400上，此时只需考虑第二轴承700与第二传动轴400的外壁之间的配合即可，可减少安装间隙误差，同时减少安装难度。
67.拆卸时，可先将外壳500和第二轴承700的组合体从第二传动轴400上拆卸下来，再用专用治具将第一传动轴300从输入轴220和转子110上拆卸下来，同时将第一轴承600从第二传动轴400上拆卸下来，最后则再使用专用治具将第一传动轴300从输出轴210上拆卸下来。
68.由于外壳500、第二传动轴400和第一传动轴300远离减速器的一侧(即第二端320、第四端420和第六端530)呈阶梯状设置，因此便于外壳500、第二传动轴400和第一传动轴300的逐层安装，同时也便于外壳500、第二传动轴400和第一传动轴300的逐渐层拆卸，尤其是方便专用治具夹持住需要拆卸的零部件。而且整体结构紧凑、外观小巧，便于集成到其他结构上。
69.再者，第一轴承600和第二轴承700的设置在实现第一传动轴300和第二传动轴400的相互独立旋转的同时，也实现了对第一传动轴300、第二传动轴400和外壳500的径向的可靠的刚性支撑。
70.同时，第一轴承600和第二轴承700均通过胶黏剂胶黏和过盈配合相结合的方式固定于第一传动轴300和第二传动轴400之间、第二传动轴400和外壳500之间，同时通过第一挡肩330、第二挡肩550进行限位，无需额外的固定或限位部件，大大简化了三层套合结构，降低了制造难度和成本。
71.上述用于转动关节的传动结构至少具有以下有益效果：
72.该传动结构中，第二传动轴400与驱动端和输入端驱动连接，从而将驱动件100的驱动端输出的动能通过第二传动轴400传递至传动件200的输入端；第一传动轴300与输出端驱动连接，从而将传动件200的动能输出，从而实现动能从驱动件100到传动件200的传递。其中，外壳500、第二传动轴400和第一传动轴300呈三层套合的结构，相比于传统的从右往左沿轴向呈线性分布的布置方式，能在满足良好的装配同轴度的同时，压缩关节总长度，例如三层套合结构的长度可缩短至20毫米以下。且相比于传统的沿轴向呈线性分布的布置方式节省约26％的轴向空间，充分利用径向空间。
73.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
74.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。