一種磁流變伺服調(diào)速減速器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及動力傳送【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種磁流變伺服調(diào)速減速器，包括動力輸出軸、行星齒輪、偏心軸、左減速主軸、針齒殼、擺線針、主軸承、右減速主軸、信號控制線、基座殼、離合器端板、線圈鐵芯、勵磁線圈、輸入軸架、輸入軸承、動力輸入軸、輸入軸油封、磁流變液、傳動離合片、離合器腔體、傳動油封、離合器油封、編碼器、傳動軸承、擺線輪軸承、擺線輪、減速主軸油封、偏心軸承和傳動主軸。本實用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比，精密減速、有閉環(huán)控制功能，具有柔性傳動和動力保護(hù)功能；工藝要求低、輸出精度高、成本低、適用范圍廣、利于市場推廣；機電一體化，既可隨機調(diào)速，提高產(chǎn)品的通用性，又可延長產(chǎn)品使用周期。
【專利說明】—種磁流變伺服調(diào)速減速器
[【技術(shù)領(lǐng)域】]
[0001]本實用新型涉及一種適用于各類電機、發(fā)動機的動力傳送及調(diào)速、減速、機電一體化的精密傳動裝置，能廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍用、民用、礦山、港口等各行各業(yè)，尤其適用于各種智能裝備及工業(yè)機器人核心應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】的磁流變伺服調(diào)速減速器。
[【背景技術(shù)】]
[0002]傳統(tǒng)電子調(diào)速器和機械減速器功能只能單獨使用，無法實現(xiàn)機電聯(lián)動控制，傳統(tǒng)電子調(diào)速器僅對動力源進(jìn)行調(diào)速，動力在傳動過程中存在著阻尼差異，電子調(diào)速器無法直接解決負(fù)載實時運行的穩(wěn)定性問題；傳統(tǒng)機械減速器功能單一，使用時無法隨機控制和調(diào)節(jié)速比，產(chǎn)品的使用功能受到很大限制；現(xiàn)有用于智能裝備，與伺服電機配套使用的精密減速器，對產(chǎn)品設(shè)計、材料、工藝都有較高的要求，市場應(yīng)用成本很高，不利于普及推廣，而且，目前發(fā)達(dá)國家的生產(chǎn)技術(shù)已趨于成熟，除了創(chuàng)新設(shè)計思想，否則要突破原有產(chǎn)品的技術(shù)高度難度極大。目前全球動力傳動和控制技術(shù)市場，由于受到傳統(tǒng)傳動技術(shù)的局限，尚未發(fā)現(xiàn)能實現(xiàn)機電一體化功能的，智能型精密調(diào)速減速器的產(chǎn)品。
[0003]磁流變液體是一種新型相變材料，它是一種由高磁導(dǎo)率、低磁滯性的微小(微米甚至納米級)軟磁性顆粒和非導(dǎo)磁體液體混合而成的磁性粒懸浮液，當(dāng)無磁場時，懸浮的微粒鐵顆粒自由地隨液體運動，當(dāng)施加磁場時，這些懸浮的微粒鐵顆粒被互相吸引，形成一串串鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)從磁場一極到另一極，此時磁流變液體就在毫秒級的瞬間由牛頓流體變成塑性體或有一定屈服剪應(yīng)力的粘彈性體；當(dāng)改變磁場線圈中的電流從而獲得不同強度的磁場，磁流變液的屈服剪應(yīng)力也發(fā)生變化，即在強磁場作用下，抗剪切力很大，呈現(xiàn)出高粘度、低流動性的液體特性；在零磁場條件下呈現(xiàn)出低粘度的特性，其剪切屈服強度與磁場強度(或電流大小)具有穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系；正是磁流變液的這種流變可控性使其能夠?qū)崿F(xiàn)阻尼力的連續(xù)可變，從而達(dá)到對動力傳動離合制動的主動控制。
[實用新型內(nèi)容]
[0004]本實用新型的目的是針對傳統(tǒng)電子調(diào)速器和機械減速器無法實現(xiàn)機電聯(lián)動控制的技術(shù)問題，通過采用柔性傳動新材料、伺服調(diào)速新技術(shù)、機電一體化產(chǎn)品新工藝，對動力傳動控制技術(shù)進(jìn)行集成創(chuàng)新設(shè)計，兼顧了推動技術(shù)升級、簡化生產(chǎn)工藝、降低產(chǎn)品成本、提高企業(yè)效率、擴大市場應(yīng)用等技術(shù)難題，提供一種磁流變伺服調(diào)速減速器。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，設(shè)計一種磁流變伺服調(diào)速減速器，包括動力輸出軸、行星齒輪、偏心軸、左減速主軸、針齒殼、擺線針、主軸承、右減速主軸、信號控制線、基座殼、離合器端板、線圈鐵芯、勵磁線圈、輸入軸架、輸入軸承、動力輸入軸、輸入軸油封、磁流變液、傳動離合片、離合器腔體、傳動油封、離合器油封、編碼器、傳動軸承、擺線輪軸承、擺線輪、減速主軸油封、偏心軸承和傳動主軸，其特征在于所述的主軸承左右兩側(cè)分別連接左減速主軸和右減速主軸,傳動主軸插入右減速主軸孔內(nèi)，主軸承上安裝傳動軸承,形成傳動軸組件，傳動主軸左側(cè)一端連接行星齒輪，行星齒輪連接偏心軸，與傳動軸組件形成行星減速器部件，偏心軸上設(shè)有偏心軸承和擺線輪軸承，擺線輪軸承上設(shè)有擺線輪，擺線輪外側(cè)設(shè)有擺線針，擺線針、主軸承、左減速主軸、右減速主軸、偏心軸、擺線輪軸承、擺線輪和偏心軸承組成擺線針輪減速器部件，動力輸出軸安裝在左減速主軸上，與擺線針輪減速器部件、行星減速器部件組成兩級減速機構(gòu)，編碼器套裝在右減速主軸上，與接入信號控制線組成信號源組件，傳動主軸通過磁流變離合傳動機構(gòu)連接動力輸入軸，傳動離合片左側(cè)設(shè)有傳動主軸，傳動離合片右側(cè)設(shè)有動力輸入軸，傳動離合片設(shè)置于離合器腔體內(nèi)，離合器腔體外側(cè)設(shè)有線圈鐵芯，線圈鐵芯上纏繞有勵磁線圈，離合器腔體內(nèi)設(shè)有磁流變液。
[0006]所述的磁流變液在線圈強磁場作用下，抗剪切力很大，其屈服強度與磁場強度具有穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系，應(yīng)用磁流變液的可控性，配置伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)離合力的調(diào)節(jié)和扭矩控制，達(dá)到能在大范圍動力使用場合通用的傳動控制目的，其中減速功能部分采用行星齒輪與擺線針輪兩級減速機構(gòu)，通過離合傳動機構(gòu)的離合片與行星減速機構(gòu)的主動軸相連接、行星減速機構(gòu)的行星齒輪與擺線針輪減速機構(gòu)的偏心軸相連接，動力輸出軸可提供較大的速比和輸出扭矩。
[0007]所述的伺服系統(tǒng)中伺服功能部分采用編碼器機構(gòu)和外置式控制器，通過對控制系統(tǒng)的設(shè)定及編碼器信息的處理，離合傳動機構(gòu)自動調(diào)整勵磁線圈電流及鐵芯磁場強度，從而實現(xiàn)伺服調(diào)速減速器的柔性動力離合、精確隨機調(diào)速、閉、開環(huán)控制。
[0008]勵磁線圈接入信號控制線與線圈鐵芯安裝在針齒殼內(nèi)，組成電磁控制組件，信號控制線連接到伺服控制器。
[0009]傳動途徑是從磁流變離合器部件的動力輸入軸、傳動離合片傳遞至行星減速器部件的傳動主軸、行星齒輪，再傳遞至擺線針輪減速器部件的偏心軸、擺線輪、左減速主軸、右減速主軸、最終到動力輸出軸。
[0010]編碼器套裝在右減速主軸上，采集和反饋的是動力輸出軸及負(fù)載端信息，外置式伺服控制器驅(qū)動勵磁線圈、線圈鐵芯產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。
[0011]本實用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點在于:
[0012]1、磁流變伺服調(diào)速減速器、普通電機組合的動力傳動模式與機械減速器、伺服電機組合的動力傳動模式相比較，不但具有精密減速、閉環(huán)控制功能，還具有柔性傳動和動力保護(hù)功能；
[0013]2、同傳統(tǒng)機械減速器相比較，工藝要求低、輸出精度高、產(chǎn)品成本低、適用范圍廣、有較高的性價比，利于市場推廣；
[0014]3、與傳統(tǒng)機械減速器相比較，具有機電一體化產(chǎn)品優(yōu)點，既可隨機調(diào)速，提高產(chǎn)品的通用性，擴大應(yīng)用范圍，又可延長產(chǎn)品的使用周期；
[0015]4、采用非接觸式的離合傳動器，具有啟動、制動和過載保護(hù)的特性，簡化了動力源的控制電路，有效降低電氣控制綜合成本；
[0016]5、能對動力傳動過程進(jìn)行精細(xì)化集成管理，可簡化或替代傳統(tǒng)傳動控制配件，降低企業(yè)生產(chǎn)成本,提高社會生產(chǎn)效率；
[0017]6、創(chuàng)新動力傳動控制技術(shù)的設(shè)計思想，將對提升動力傳動和控制技術(shù)產(chǎn)業(yè)起到積極的推進(jìn)作用。
[【專利附圖】

【附圖說明】][0018]圖1是磁流變伺服調(diào)速減速器的正視圖；
[0019]圖2是磁流變伺服調(diào)速減速器的左視圖；
[0020]圖3是磁流變伺服調(diào)速減速器的正視剖圖；
[0021]圖3中:1.動力輸出軸2.行星齒輪3.偏心軸4.左減速主軸5.針齒殼6.擺線針7.主軸承8.右減速主軸9.信號控制線10.基座殼11.離合器端板12.線圈鐵芯13.勵磁線圈14.輸入軸架15.輸入軸承16.動力輸入軸17.輸入軸油封18.磁流變液
19.傳動離合片20.離合器腔體21.傳動油封22.離合器油封23.編碼器24.傳動軸承25.擺線輪軸承26.擺線輪27.減速主軸油封28.偏心軸承29.傳動主軸
[0022]圖4是磁流變伺服調(diào)速減速器的伺服控制器面板圖；
[0023]圖4中:上排8位數(shù)碼管顯示功能菜單的參數(shù)，下排7位數(shù)碼管顯示設(shè)置的功能菜單，兩極管指示燈顯示操作功能，其含義見指示燈下部文字，通過4個方形按鍵可實現(xiàn)所有操作功能；
[0024]圖5是磁流變伺服調(diào)速減速器的系統(tǒng)接線圖；
[0025]圖5中各接線端口分別為:1.離合器調(diào)壓輸出2.離合器輸出負(fù)極3.地4.制動線圈輸出OC 5.24V-VB輸入電源6.離合線圈輸出OC 7.24V-VB輸入電源8.24V-VB輸入電源9.地10.地11.控制電壓24V輸出12.地13.RS485+ 14.RS485- 15.地16.反饋脈沖輸入復(fù)位17.控制電壓24V輸出18.反饋脈沖主輸入A 19.控制電壓24V輸出
20.PLC預(yù)置脈沖輸入31.常開IA32.常開IB 33.常開2A 34.常開2B 35.常閉IA36.常閉IB 37.方向IA 38.方向IB 39.位置脈沖輸出；
[0026]圖6是系統(tǒng)接線圖的接線端局部放大圖；
[0027]指定圖3作為本實用新型的摘要附圖。
[【具體實施方式】]
[0028]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明，這種裝置的結(jié)構(gòu)和原理對本專業(yè)的人來說是非常清楚的。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0029]如圖1-3所示，磁流變伺服調(diào)速減速器包括動力輸出軸、行星齒輪、偏心軸、左減速主軸、針齒殼、擺線針、主軸承、右減速主軸、信號控制線、基座殼、離合器端板、線圈鐵芯、勵磁線圈、輸入軸架、輸入軸承、動力輸入軸、輸入軸油封、磁流變液、傳動離合片、離合器腔體、傳動油封、離合器油封、編碼器、傳動軸承、擺線輪軸承、擺線輪、減速主軸油封、偏心軸承和傳動主軸，所述的主軸承左右兩側(cè)分別連接左減速主軸和右減速主軸，傳動主軸插入右減速主軸孔內(nèi)，主軸承上安裝傳動軸承，形成傳動軸組件，傳動主軸左側(cè)一端連接行星齒輪，行星齒輪連接偏心軸，與傳動軸組件形成行星減速器部件，偏心軸上設(shè)有偏心軸承和擺線輪軸承，擺線輪軸承上設(shè)有擺線輪，擺線輪外側(cè)設(shè)有擺線針，擺線針、主軸承、左減速主軸、右減速主軸、偏心軸、擺線輪軸承、擺線輪和偏心軸承組成擺線針輪減速器部件，動力輸出軸安裝在左減速主軸上，與擺線針輪減速器部件、行星減速器部件組成兩級減速機構(gòu)，編碼器套裝在右減速主軸上，與接入信號控制線組成信號源組件，傳動主軸通過磁流變離合傳動機構(gòu)連接動力輸入軸，傳動離合片左側(cè)設(shè)有傳動主軸，傳動離合片右側(cè)設(shè)有動力輸入軸，傳動離合片設(shè)置于離合器腔體內(nèi)，離合器腔體外側(cè)設(shè)有線圈鐵芯，線圈鐵芯上纏繞有勵磁線圈，離合器腔體內(nèi)設(shè)有磁流變液。
[0030]實施例1
[0031]如圖3所示，磁流變伺服調(diào)速減速器的組裝方法的具體步驟為:
[0032]a.按圖3備齊制作的零件及磁流變液材料；
[0033]b.安裝偏心軸、擺線輪軸承、擺線輪、偏心軸承，形成偏心軸組件；
[0034]c.安裝針齒殼、擺線針、主軸承、減速主軸油封、左減速主軸、右減速主軸、偏心軸組件，組成擺線針輪減速器部件；
[0035]d.將傳動主軸插入右減速主軸孔內(nèi)，定位安裝傳動軸承，形成傳動軸組件；
[0036]e.將行星齒輪安裝在偏心軸上，與傳動軸組件形成行星減速器部件；
[0037]f.將動力輸出軸安裝在左減速主軸上，與擺線針輪減速器部件、行星減速器部件組成兩級減速機構(gòu)；
[0038]g.將編碼器套裝在右減速主軸上，接入信號控制線組成信號源組件；
[0039]h.安裝離合器端板、輸入軸承、動力輸入軸、輸入軸油封、傳動；
[0040]1.離合片、離合器腔體、傳動油封、離合器油封，組成離合器組件；
[0041]j.將磁流變液注入離合器組件腔體，組成磁流變離合器部件；
[0042]k.將勵磁線圈接入信號控制線與線圈鐵芯安裝在針齒殼內(nèi)，組成電磁控制組件；
[0043]1.將輸入軸架定位套裝在輸入軸承、基座殼上，與磁流變離合器部件組成離合調(diào)速機構(gòu)；
[0044]m.安裝上述機構(gòu)、部件、組件，完成調(diào)速減速器的裝配；
[0045]η.將信號控制線連接到伺服控制器，完成磁流變伺服調(diào)速減速器最終裝配。實施例2
[0046]圖4是本實用新型伺服控制器面板圖，伺服控制器面板的操作方法為:
[0047]a.接通電源；
[0048]b.按“開關(guān)”鍵開機，數(shù)碼管亮燈；
[0049]c.長按“上”鍵，進(jìn)入了功能設(shè)置狀態(tài)；
[0050]d.設(shè)定菜單代碼數(shù)，按“確認(rèn)”鍵；
[0051]e.設(shè)定運行參數(shù)，按“確認(rèn)”鍵；
[0052]f.按“確認(rèn)”鍵啟動或退出程序任務(wù)；
[0053]g.自動執(zhí)行和完成設(shè)計程序的運行指令；
[0054]h.按“開關(guān)”鍵，處于停止或待機狀態(tài)；
[0055]1.長按“開關(guān)”鍵關(guān)機；
[0056]j.斷開電源。
[0057]根據(jù)面板操作方法控制磁流變伺服調(diào)速減速器:接通電源，電動機和伺服控制器進(jìn)入待機狀態(tài)，在控制器面板上設(shè)置運行模式、時間、脈沖數(shù)、循環(huán)數(shù)各類參數(shù)，伺服控制器啟動動力電機運轉(zhuǎn)，此時減速器離合線圈還處于失電狀態(tài)，啟動伺服控制系統(tǒng)程序，驅(qū)動控制器輸出電流到離合線圈，磁流變液發(fā)生相變，離合片動力嚙合，驅(qū)動減速器輸出軸運轉(zhuǎn)，在控制器面板上設(shè)定或調(diào)整離合線圈電流值，進(jìn)行減速器調(diào)速，輸出軸運轉(zhuǎn)使編碼器產(chǎn)生反饋脈沖信號，系統(tǒng)程序從O位開始脈沖計數(shù)，當(dāng)比較電路得到位置脈沖數(shù)與傳感器反饋脈沖數(shù)相等值，系統(tǒng)程序控制離合線圈失電，減速器輸出軸停止運行，驅(qū)動控制器電路的開關(guān)觸點復(fù)原，電動機失電并停止運轉(zhuǎn)，控制程序根據(jù)設(shè)定的時間，命令伺服控制器及電機恢復(fù)到初始待機狀態(tài)，斷路器開閘，切斷動力和控制電源；
[0058]具體控制方法為:
[0059](I).時間控制模式
[0060]電氣主回路合閘，直流電源供電，系統(tǒng)啟動，繼電器常開觸點閉合，啟動動力電源，電動機運轉(zhuǎn)；控制系統(tǒng)根據(jù)單片機設(shè)定計的運行時間值、輸出軸速度電流值，驅(qū)動離合器線圈電流，離合器閉合，輸出軸動力輸出；當(dāng)運行到達(dá)設(shè)定的時間值時，離合器線圈失電，離合器執(zhí)行分離，此時繼電器常開觸點復(fù)位，切斷電機驅(qū)動電源，結(jié)束動力輸出；
[0061](2).位置控制模式
[0062]電氣主回路合閘，直流電源供電，系統(tǒng)啟動，繼電器常開觸點閉合，啟動動力電源，電動機運轉(zhuǎn)；控制系統(tǒng)根據(jù)單片機設(shè)定計的脈沖數(shù)值、輸出軸速度電流值，驅(qū)動離合器線圈電流，離合器閉合，輸出軸動力輸出；控制系統(tǒng)比較設(shè)定和反饋的脈沖數(shù)，當(dāng)反饋的脈沖計數(shù)等于設(shè)定的脈沖數(shù)值時，離合器線圈失電，離合器執(zhí)行分離，此時繼電器常開觸點復(fù)位，切斷電機驅(qū)動電源結(jié)束動力輸出；
[0063](3).循環(huán)控制模式
[0064]在設(shè)定間隔時間和周期次數(shù)的前提下，控制器連續(xù)重復(fù)循環(huán)一個動力輸出工作周期的過程，即啟動運行一復(fù)位停止一一時間間隔一啟動運行。
【權(quán)利要求】
1.一種磁流變伺服調(diào)速減速器，包括動力輸出軸、行星齒輪、偏心軸、左減速主軸、針齒殼、擺線針、主軸承、右減速主軸、信號控制線、基座殼、離合器端板、線圈鐵芯、勵磁線圈、輸入軸架、輸入軸承、動力輸入軸、輸入軸油封、磁流變液、傳動離合片、離合器腔體、傳動油封、離合器油封、編碼器、傳動軸承、擺線輪軸承、擺線輪、減速主軸油封、偏心軸承和傳動主軸，其特征在于所述的主軸承左右兩側(cè)分別連接左減速主軸和右減速主軸，傳動主軸插入右減速主軸孔內(nèi)，主軸承上安裝傳動軸承，形成傳動軸組件，傳動主軸左側(cè)一端連接行星齒輪，行星齒輪連接偏心軸，與傳動軸組件形成行星減速器部件，偏心軸上設(shè)有偏心軸承和擺線輪軸承，擺線輪軸承上設(shè)有擺線輪，擺線輪外側(cè)設(shè)有擺線針，擺線針、主軸承、左減速主軸、右減速主軸、偏心軸、擺線輪軸承、擺線輪和偏心軸承組成擺線針輪減速器部件，動力輸出軸安裝在左減速主軸上，與擺線針輪減速器部件、行星減速器部件組成兩級減速機構(gòu)，編碼器套裝在右減速主軸上，與接入信號控制線組成信號源組件，傳動主軸通過磁流變離合傳動機構(gòu)連接動力輸入軸，傳動離合片左側(cè)設(shè)有傳動主軸，傳動離合片右側(cè)設(shè)有動力輸入軸，傳動離合片設(shè)置于離合器腔體內(nèi)，離合器腔體外側(cè)設(shè)有線圈鐵芯，線圈鐵芯上纏繞有勵磁線圈，離合器腔體內(nèi)設(shè)有磁流變液。
2.如權(quán)利要求1所述的一種磁流變伺服調(diào)速減速器，其特征在于所述的伺服系統(tǒng)中伺服功能部分采用編碼器機構(gòu)和外置式控制器，通過對控制系統(tǒng)的設(shè)定及編碼器信息的處理，離合傳動機構(gòu)自動調(diào)整勵磁線圈電流及鐵芯磁場強度，從而實現(xiàn)伺服調(diào)速減速器的柔性動力離合、精確隨機調(diào)速、閉、開環(huán)控制。
3.如權(quán)利要求1所述的一種磁流變伺服調(diào)速減速器，其特征在于勵磁線圈接入信號控制線與線圈鐵芯安裝在針齒殼內(nèi)，組成電磁控制組件，信號控制線連接到伺服控制器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種磁流變伺服調(diào)速減速器，其特征在于傳動途徑是從磁流變離合器部件的動力輸入軸、傳動離合片傳遞至行星減速器部件的傳動主軸、行星齒輪，再傳遞至擺線針輪減速器部件的偏心軸、擺線輪、左減速主軸、右減速主軸、最終到動力輸出軸。
5.如權(quán)利要求1所述的一種磁流變伺服調(diào)速減速器，其特征在于編碼器套裝在右減速主軸上，采集和反饋的是動力輸出軸及負(fù)載端信息，外置式伺服控制器驅(qū)動勵磁線圈、線圈鐵芯產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。
【文檔編號】F16H61/28GK203823037SQ201420182018
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】沈錫鶴 申請人:沈錫鶴, 上海環(huán)捷投資咨詢有限公司