一種礦用機器人行星齒輪自動變速器的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種滿足礦用機器人的動力匹配需要行星齒輪自動變速器，包括：EBF0.6型電磁制動器、太陽輪軸、行星輪組、齒圈、ECS0.6型電磁離合器、盤型滑環、錐形齒輪、深溝球軸承、機殼、端蓋等組成。本發明應用行星齒輪系的工作原理，設計三檔變速器。本發明使用的電磁離合器和電磁制動器功率為11W，額定電壓為24V，其電氣參數滿足本質安全電流、電壓和功率的要求，因此可采用本質安全型防爆型式。本發明結構緊湊、體積小、重量輕、控制簡單，并且能夠采用本質安全型防爆型式，因此特別適用于礦用機器人的驅動系統。
【專利說明】一種礦用機器人行星齒輪自動變速器
[0001]所屬領域
[0002]本發明專利涉及一種行星齒輪自動變速器，其應用于礦用機器人的驅動系統，為驅動系統提供兩檔減速比。當機器人在高速檔運行時，能夠快速行駛；在低速檔運行時，能夠具有大的輸出扭矩，從而實現爬坡等功能。同時，可是使驅動電機工作在額定效率下。
【背景技術】
[0003]履帶機器人由于具有良好的地面適應性、負載能力大和越野能力強等優點，已經被廣泛地應用于消防救援、反恐防暴、防核化作業、軍用偵查、煤礦救援和無人地面武器平臺等多種特殊場合。在履帶機器人設計中，驅動系統動力匹配是需要解決的首要問題。履帶機器人的動力匹配要求驅動電機在平整路面時提供高速使機器人快速行駛，也要求驅動電機提供大的輸出扭矩實現爬坡、越障等越野行駛。在兩種工況，機器人所需的扭矩相差很大，目前已有的電機很難提供兩種工況所需的扭矩。因此，履帶機器人需要一種類似車輛變速器的變速機構，并且能夠根據遙控指令進行換擋操作，即需要一種適用于機器人的自動變速器。
[0004]在變速機構的研究方面，主要集中于車輛變速器，其結構復雜、體積和質量較大，不適用于履帶機器人。而適用于履帶機器人的小型變速器并不多。如王華坤設計的一種彈性滑鍵變速機構，具有體積小、可實現自動變速，但在其換擋過程中，主要靠彈鍵切入空套鍵槽實現空套齒輪與轉軸的結合，在換擋過程中會產生沖擊。張振宇提出的一種基于齒輪離合器和氣動執行機構的自動變速換擋器，可用于小型電動汽車以及履帶機器人，但結構復雜，需要多個執行電機實現三檔變速。歐屹設計的一種小型三檔變速器，通過多對傳動齒輪、一套鎖銷同步器、兩個電磁離合器以及一套電動換擋裝置構成，但換擋需要電機驅動換擋機構實現，結構較為復雜。對于礦用機器人，該種變速器難以進行防爆設計。
[0005]因此，需要一種適用于礦用機器人的自動變速器。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種行星齒輪自動變速器，以滿足礦用機器人的動力匹配需要。
[0007]本發明的技術方案是:為了實現上述目的，本發明包括:EBF0.6型電磁制動器、太陽輪軸、行星輪組、齒圈、ECS0.6型電磁離合器、盤型滑環、錐形齒輪、深溝球軸承、機殼、端蓋等組成。
[0008]本發明應用行星齒輪系的工作原理，設計三檔變速器。當齒圈固定、太陽輪輸入、行星架輸出時，行星齒輪系為減速輸出，其減速比為2.5-5，輸入輸出方向相同；當行星齒輪系中齒圈與行星架固連，太陽輸入，其減速比為1，即作為直接擋，輸入輸出方向相同；當行星齒輪系中齒圈和行星架都為自由狀態使，太陽輪的輸入不會被輸出，此時為空擋。根據此原理，通過控制齒圈與行星架之間電磁離合器和齒圈與機殼之間電磁制動器固連，從而實現三檔自動變速的功能。并且，行星齒輪系的結構緊湊、承載能力大，效率高，因此很容易實現變速器的小型化。
[0009]本發明使用的電磁離合器和電磁制動器功率為11W，額定電壓為24V，其電氣參數滿足本質安全電流、電壓和功率的要求，因此可采用本質安全型防爆型式。
[0010]本發明的電磁離合器與行星架輸出軸連接而一同旋轉，其供電與控制通過一個厚度小的盤式滑環提供。
[0011]本發明專利具有的有益效果是:本發明結構緊湊、體積小、重量輕、控制簡單，并且能夠采用本質安全型防爆型式，因此特別適用于礦用機器人的驅動系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的立體圖。
[0013]圖2為本發明的剖視圖。
[0014]圖3為本發明的爆炸圖。
[0015]圖4為本發明行星輪系的爆炸圖。
[0016]圖1中:29_電纜保護管。
[0017]圖3中:1-輸入軸端蓋、2-61800深溝球軸承、3-機殼、4-輸出端端蓋、5-61802深溝球軸承、6-輸出錐齒輪軸、7-輸出錐齒輪、8-堵頭端蓋、9-EBF0.6型電磁制動器、10-61817深溝球軸承、11齒圈齒輪部分、12-61805深溝球軸承、13-A型10軸用彈性擋圈、14-太陽輪軸、15-行星輪組、16-齒圈端蓋部分、17-M3X 10內六角圓柱頭螺釘、18-ECS0.6型電磁離合器、19-套筒、20-盤型滑環、21-軸承支座、22-輸出錐形齒輪、23-端蓋。
[0018]圖4中:24-M3X8十字槽圓柱頭螺釘、25-擋圈、26-輸出軸行星架、27-行星齒輪、28-行星架。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明作進一步描述:
[0020]—種礦用機器人行星齒輪自動變速器,包括:輸入軸端蓋1、61800深溝球軸承2、機殼3、輸出端端蓋4、61802深溝球軸承5、輸出錐齒輪軸6、輸出錐齒輪7、堵頭端蓋8、EBR).6型電磁制動器9、61817深溝球軸承10、齒圈齒輪部分11、61805深溝球軸承12、A型10軸用彈性擋圈13、太陽輪軸14、行星輪組15、齒圈端蓋部分16、M3X 10內六角圓柱頭螺釘17、ECS0.6型電磁離合器18、套筒19、盤型滑環20、軸承支座21、輸入錐齒輪22、端蓋23、M3X8十字槽圓柱頭螺釘24、擋圈25、輸出軸行星架26、行星齒輪27、行星架28、電纜保護管29。
[0021]本發明使用由3個行星齒輪27、行星架28、輸出軸行星架26組成行星輪組15。行星齒輪27通過61800深溝球軸承與行星架28上軸配合。擋圈25壓住行星架28上軸的另一端，通過軸端的M3 X 8十字槽圓柱頭螺釘24將行星架28和輸出軸行星架26連接起來。行星齒輪27在兩個行星架之間。
[0022]本發明使用太陽輪軸14、齒圈端蓋部分16、齒圈齒輪部分7和行星輪組15組成行星輪系。太陽輪軸14的齒數為19,齒圈齒輪部分7的齒數為77,行星齒輪27的齒數為29。太陽輪軸14作為輸入軸，輸出軸行星架26作為輸出軸。齒圈端蓋部分16和齒圈齒輪部分7通過6個M3X10內六角圓柱頭螺釘連接成齒圈。當齒圈固定時，為減速檔輸出，其速比約為5,輸入與輸出同向；當齒圈不固定,但與行星架固連時,速比為1，為直檔輸出；當齒圈與行星架都不固定時，沒有輸出，為空擋。
[0023]本發明使用EBR).6型電磁制動器9作為齒圈齒輪部分7與機殼3間的制動。當EBF0.6型電磁制動器9通電時，齒圈齒輪部分7與機殼3間固連；不通電時，齒圈齒輪部分
7與機殼3間分離。使用ECS0.6型電磁離合器18作為齒圈端蓋部分16與輸出軸行星架26之間的離合器。當ECS0.6型電磁離合器18通電時,齒圈端蓋部分16與輸出軸行星架26固連，從而實現齒圈與行星架的固連；不通電時，齒圈端蓋部分16與輸出軸行星架26分離。當EBF0.6型電磁制動器9通電，ECS0.6型電磁離合器18不通電時，為減速檔；當EBR).6型電磁制動器9不通電，ECS0.6型電磁離合器18通電時，為直接擋；當EBR).6型電磁制動器
9不通電，ECS0.6型電磁離合器18也不通電時，為空擋。EBF0.6型電磁制動器9和ECS0.6型電磁離合器18不能同時通電。
[0024]本發明使用盤型滑環為ECS0.6型電磁離合器18供電和傳輸控制信號。由于ECS0.6型電磁離合器18 —端與輸出軸行星架26通過鍵連接,而輸出軸行星架26作為輸出軸，因此ECS0.6型電磁離合器18不通電時,會隨著輸出軸行星架26 —起處于旋轉狀態,不能直接連接電纜，需要滑環為其傳輸電信號。盤式滑環20厚度小，特別適用于空間緊湊的環境，因此被用于為為ECS0.6型電磁離合器18供電和傳輸控制信號的滑環。盤式滑環20固定在軸承支座21上。軸承支座21固定在機殼3上。
[0025]本發明中EBF0.6型電磁制動器9和ECS0.6型電磁離合器18位于機殼3兩端，中間有軸承阻斷，因此EBF0.6型電磁制動器9的控制線和供電線從端蓋處經電纜保護管29傳至尾部。
[0026]本發明所采用的電氣部件有EBF0.6型電磁制動器9、ECS0.6型
[0027]電磁離合器18和盤式滑環20。其中，EBF0.6型電磁制動器9、ECS0.6型電磁離合器18的功率為I Iff,額定電壓為24V，其電氣參數滿足本質安全電流、電壓和功率的要求；盤式滑環20為簡單設備，因此可采用本質安全型防爆型式。
[0028]本發明中的齒圈通過兩個61817深溝球軸承IO與機殼3產生相對轉動。I個61817深溝球軸承10由機殼3和齒圈齒輪部分11定位，I個61817深溝球軸承10由齒圈端蓋部分16和軸承支座21定位。輸出軸行星架26通過兩個61805深溝球軸承12與齒圈產生相對旋轉；通過I個61800深溝球軸承2與機殼3產生相對轉動。I個61805深溝球軸承12由行星架28和齒圈齒輪部分11定位，I個由齒圈端蓋部分16和輸出軸行星架26定位；1個61800深溝球通過輸出軸行星架26和軸承支座21定位。太陽輪軸14通過I個61800深溝球軸承2與行星架28產生相對轉動，由太陽輪軸14和A型10軸用彈性擋圈13定位；通過I個61800深溝球軸承2與機殼3產生相對轉動，由太陽輪軸14和機殼3定位。
[0029]本發明中的輸出軸行星架26連接輸入錐齒輪22，輸入錐齒輪22與輸出錐齒輪7嚙合，起到換向作用。輸出錐齒輪7連接在輸出錐齒輪軸6上，最終通過輸出錐齒輪軸6將功率傳輸出去。
[0030]以上內容是結合具體的實施方式對本發明專利所作的進一步詳細說明，不能認定本發明專利只局限于這些說明。對于本發明專利所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明專利結構的前提下，做出的推演和替換，都應屬于本發明專利的保護范圍。
【權利要求】
1.一種礦用機器人行星齒輪自動變速器，包括:輸入軸端蓋(1)、61800深溝球軸承(2)、機殼(3)、輸出端端蓋⑷、61802深溝球軸承(5)、輸出錐齒輪軸(6)、輸出錐齒輪(7)、堵頭端蓋(8)、EBR).6型電磁制動器(9)、61817深溝球軸承(10)、齒圈齒輪部分(11)、61805深溝球軸承(12)、A型10軸用彈性擋圈(13)、太陽輪軸(14)、行星輪組(15)、齒圈端蓋部分(16)、M3X10內六角圓柱頭螺釘(17)、ECS0.6型電磁離合器(18)、套筒(19)、盤型滑環(20)、軸承支座(21)、輸入錐齒輪(22)、端蓋(23)、M3 X 8十字槽圓柱頭螺釘(24)、擋圈(25)、輸出軸行星架(26)、行星齒輪(27)、行星架(28)、電纜保護管(29)。
2.根據權利要求1所述，本發明使用由3個行星齒輪(27)、行星架(28)、輸出軸行星架(26)組成行星輪組(15);行星齒輪(27)通過61800深溝球軸承與行星架(28)上軸配合；擋圈(25)壓住行星架(28)上軸的另一端，通過軸端的M3X8十字槽圓柱頭螺釘(24)將行星架(28)和輸出軸行星架(26)連接起來；行星齒輪(27)在兩個行星架之間。
3.根據權利要求2所述，本發明使用太陽輪軸(14)、齒圈端蓋部分(16)、齒圈齒輪部分 (7)和行星輪組(15)組成行星輪系；太陽輪軸(14)的齒數為19，齒圈齒輪部分(7)的齒數為77，行星齒輪(27)的齒數為29 ;太陽輪軸(14)作為輸入軸，輸出軸行星架(26)作為輸出軸；齒圈端蓋部分(16)和齒圈齒輪部分(7)通過6個M3 X 10內六角圓柱頭螺釘連接成齒圈；當齒圈固定時，為減速檔輸出，其速比約為5,輸入與輸出同向；當齒圈不固定,但與行星架固連時，速比為1，為直檔輸出；當齒圈與行星架都不固定時，沒有輸出，為空擋。
4.根據權利要求1所述，本發明使用EBF0.6型電磁制動器(9)作為齒圈齒輪部分(7)與機殼(3)間的制動；當EBR).6型電磁制動器(9)通電時，齒圈齒輪部分(7)與機殼(3)間固連；不通電時，齒圈齒輪部分(7)與機殼⑶間分離；使用ECS0.6型電磁離合器(18)作為齒圈端蓋部分(16)與輸出軸行星架(26)之間的離合器；當ECS0.6型電磁離合器(18)通電時，齒圈端蓋部分(16)與輸出軸行星架(26)固連，從而實現齒圈與行星架的固連；不通電時，齒圈端蓋部分(16)與輸出軸行星架(26)分離；當EBR).6型電磁制動器(9)通電，ECS0.6型電磁離合器(18)不通電時，為減速檔；當EBF0.6型電磁制動器(9)不通電，ECS0.6型電磁離合器(18)通電時，為直接擋；當EBR).6型電磁制動器(9)不通電，ECS0.6型電磁離合器(18)也不通電時，為空擋；EBF0.6型電磁制動器(9)和ECS0.6型電磁離合器(18)不能同時通電。
5.根據權利要求1所述，本發明使用盤型滑環(20)為ECS0.6型電磁離合器(18)供電和傳輸控制信號；盤式滑環(20)固定在軸承支座(21)上；軸承支座(21)固定在機殼(3)上。
6.根據權利要求4和權利要求5所述，本發明所采用的電氣部件有EBF0.6型電磁制動器(9)、ECS0.6型電磁離合器(18)和盤式滑環(20);其中，EBF0.6型電磁制動器(9)、ECS0.6型電磁離合器(18)的功率為11W，額定電壓為24V，其電氣參數滿足本質安全電流、電壓和功率的要求；盤式滑環(20)為簡單設備，因此可采用本質安全型防爆型式。
7.根據權利要求1所述，本發明中EBF0.6型電磁制動器(9)和ECS0.6型電磁離合器(18)位于機殼3兩端，中間有軸承阻斷，因此EBR).6型電磁制動器9的控制線和供電線從端蓋處經電纜保護管29傳至尾部。
8.根據權利要求1所述，本發明中的齒圈通過兩個61817深溝球軸承(10)與機殼(3)產生相對轉動；1個61817深溝球軸承(10)由機殼(3)和齒圈齒輪部分(11)定位，I個61817深溝球軸承(10)由齒圈端蓋部分(16)和軸承支座(21)定位；輸出軸行星架(26)通過兩個61805深溝球軸承(12)與齒圈產生相對旋轉；通過1個61800深溝球軸承(2)與機殼(3)產生相對轉動；1個61805深溝球軸承(12)由行星架(28)和齒圈齒輪部分(11)定位，1個由齒圈端蓋部分(16)和輸出軸行星架(26)定位；1個61800深溝球通過輸出軸行星架(26)和軸承支座(21)定位；太陽輪軸(14)通過1個61800深溝球軸承(2)與行星架(28)產生相對轉動，由太陽輪軸(14)和A型10軸用彈性擋圈(13)定位；通過1個61800深溝球軸承(2)與機殼(3)產生相對轉動，由太陽輪軸(14)和機殼(3)定位。
9.根據權利要求1 所述，本發明中的輸出軸行星架(26)連接輸入錐齒輪(22)，輸入錐齒輪(22)與輸出錐齒輪(7)嚙合，起到換向作用；輸出錐齒輪(7)連接在輸出錐齒輪軸(6)上，最終通過輸出錐齒輪軸(6)將功率傳輸出去。
【文檔編號】F16H57/023GK103968014SQ201410127744
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月31日 優先權日:2014年3月31日
【發明者】劉建 申請人:劉建