專利名稱：冗余輸入驅動器的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種機械工程技術領域的裝置，具體是一種冗余輸入驅動器。
背景技術：
隨著人們將驅動電機用于重載設備的過程中，現有驅動電機的功率不足問題逐漸 顯露出來，即驅動電機的功率不能滿足大型重載設備對驅動源功率的要求。譬如，伺服壓 力機相比于機械壓力機具有諸多優點，產品的高精度、高效率、低噪音、良好的工作環境，尤 其是節能性等，其優點是傳統液壓和曲柄連桿機構所無法比擬的。但是由于現階段驅動電 機的功率達不到大型重載壓力機的公稱壓力對驅動源功率的要求，在很大程度上限制了伺 服壓力機的推廣與應用；剪切鋼材的大型飛剪機用驅動電機來控制剪切力的話，對鋼材的 位置精度控制的比較理想，對降低廢品率有很大幫助，但是，如果需要的剪切力很大，亦即 所需驅動源功率較大，以現有的技術，人們就只能用大功率普通驅動電機和變頻器來完成； 在機床、注塑機、風力發電變漿矩控制、印刷設備、包裝設備、紡織設備、激光加工設備、機器 人、自動化生產線等對工藝精度、加工效率和工作可靠性要求較高的設備中，一般都會采用 驅動電機驅動技術，來提高加工精度及產品質量，但是大功率驅動電機的研制技術與成本 又限制了驅動電機在大型重載操作設備中的推廣與應用。 冗余輸入驅動技術是一種兩個及兩個以上機械信號同步輸入，而只有一個機械信 號輸出的驅動技術。其主要作用是采用兩個或多個驅動源分擔一個總驅動力的技術。冗余 輸入驅動技術可降低單個驅動源的功率，減少傳動系統受力，為實現大型重載裝備的驅動 功率提供了可能。 經對現有文獻檢索發現，中國專利申請號為200820128924. X，名稱為直驅式伺 服壓力機，該技術提供了一種可自由調整滑塊運動的直驅式伺服壓力機，但是在重載裝備 改技術對驅動源功率要求較高，結構復雜，不易控制，很多情況下一臺驅動電機的功率不能 滿足要求，基于現階段的驅動技術與大功率驅動電機的研制成本，有必要將多臺小功率驅 動電機當作一臺大功率驅動電機來使用。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中的不足，本發明提供了一種冗余輸入驅動器。 本發明將兩臺小功率驅動電機的同步輸入，通過二自由度七桿機構合成輸出，達到一臺大 功率驅動電機的目的，具有結構簡單，輸入與輸出成線性關系，容易控制，合成效果比較理 想的優點。 本發明是通過以下技術方案實現的 本發明包括外殼、電機座、兩個驅動電機、兩個聯軸器、兩個套筒、兩個偏心輪、第 一連桿、第二連桿、輸出軸和傳動裝置，其中第一驅動電機和第二驅動電機分別固定在電 機座上，第一驅動電機和第一聯軸器的一端相連，第一聯軸器的另一端和傳動裝置相連，第 二驅動電機和第二聯軸器的一端相連，第二聯軸器的另一端和傳動裝置相連，傳動裝置分
3別與第一套筒和第二套筒相連，第一套筒與第二偏心輪固連，第二套筒和第一偏心輪固連，
第一連桿分別與第一偏心輪、第二偏心輪和第二連桿相連，第二連桿與輸出軸相連，電機
座、兩個驅動電機、兩個聯軸器、兩個套筒、兩個偏心輪、第一連桿、第二連桿、傳動軸及傳動
裝置都位于外殼內，輸出軸與執行機構或負載相連。 所述的第一連桿是三連桿結構。 所述的第二連桿是二連桿結構。 所述的第一偏心輪和第二偏心輪的輸入同步。 所述的驅動電機是伺服電機，或者是同步電機，或者是異步電機。
所述的傳動裝置包括六個齒輪及一個傳動軸，其中第一齒輪與第一聯軸器相
連，第一齒輪與第四齒輪嚙合相連，第四齒輪的一端與傳動軸相連，傳動軸的另一端與第五
齒輪相連，第五齒輪與第六齒輪嚙合相連，第六齒輪與第二套筒相連，第三齒輪與第二聯軸
器相連，第三齒輪與第二齒輪嚙合相連，第二齒輪與第一套筒相連。
所述的傳動裝置包括六個皮帶輪、三根皮帶及一個傳動軸，其中第一皮帶輪與
第一聯軸器相連，第一皮帶輪與第二皮帶相連，第二皮帶與第四皮帶輪相連，第四皮帶輪與
傳動軸的一端相連，傳動軸的另一端與第五皮帶輪相連，第五齒輪與第三皮帶相連，第三皮
帶與第六皮帶輪相連，第六皮帶輪與第二套筒相連，第三皮帶輪與第二聯軸器相連，第三皮
帶輪與第一皮帶相連，第一皮帶與第二皮帶輪相連，第二皮帶輪與第一套筒相連。 與現有技術相比，本發明的有益效果是通過齒輪嚙合傳動或皮帶輪傳動以及二
自由度七桿機構的運動合成，將兩個驅動電機的功率合成為一個輸出，達到一臺大功率驅
動電機的目的，具有結構簡單，輸入與輸出成線性關系，容易控制，合成效果比較理想的優點。
圖1是實施例1的結構示意圖；
圖2是實施例2的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的系統進一步描述本實施例在以本發明技術方案為前提
下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述
的實施例。
實施例1 如圖1所示，本實施例包括外殼1、電機座2、第一齒輪3、第一伺服電機4、第一聯 軸器5、第二齒輪6、第二聯軸器7、第二伺服電機8、第三齒輪9、第四齒輪10、傳動軸11、第 五齒輪12、第一套筒13、第二套筒14、輸出軸15、第六齒輪16、第二連桿17、第一偏心輪18、 第一連桿19及第二偏心輪20，其中第一伺服電機4和第二伺服電機8位于電機座2上， 第一伺服電機4和第一聯軸器5的一端相連，第一聯軸器5的另一端與第一齒輪3相連，第 一齒輪3與第四齒輪10嚙合相連，第四齒輪10與傳動軸11的一端相連，傳動軸11的另一 端與第五齒輪12相連，第五齒輪12與第六齒輪16嚙合相連，第六齒輪16與第二套筒14 相連，第二伺服電機8和第二聯軸器7的一端相連，第二聯軸器7的另一端與第三齒輪9相連，第三齒輪9與第二齒輪6嚙合相連，第二齒輪6與第一套筒13相連，第一套筒13與第 二偏心輪20固連，第二套筒14和第一偏心輪18固連，第一連桿19分別與第一偏心輪18、 第二偏心輪19和第二連桿17相連，第二連桿17與輸出軸15相連，電機座2、第一齒輪3、 第一伺服電機4、第一聯軸器5、第二齒輪6、第二聯軸器7、第二伺服電機8、第三齒輪9、第 四齒輪10、傳動軸11、第五齒輪12、第一套筒13、第二套筒14、第六齒輪16、第二連桿17、第 一偏心輪18、第一連桿19及第二偏心輪20都位于外殼1內。
所述的第一偏心輪18和第二偏心輪20的輸入同步。
所述的第一連桿19是三連桿結構。
所述的第二連桿17是二連桿結構。 本實施例第一伺服電機4將功率通過第一聯軸器5傳遞給第一齒輪3，第一齒輪3 通過與第四齒輪10的嚙合運動將運動傳遞到同軸的第五齒輪12，第五齒輪12與第六齒輪 16嚙合，將第一伺服電機4的運動傳遞到第二套筒14處，第二套筒14帶動第一偏心輪18 運動；第二伺服電機8將功率通過第二聯軸器7傳遞給第三齒輪9，第三齒輪9通過與第二 齒輪6的嚙合運動，將功率傳遞給第一套筒13處，帶動第二偏心輪20的運動；第一偏心輪 18與第二偏心輪20通過第一連桿19的連接將功率傳遞給第二連桿17，第二連桿17進而 驅動輸出軸15，將兩個伺服電機合成的功率傳遞給執行機構或負載。通過合理選擇六個齒 輪組成的三對齒輪副的傳動比以及兩伺服電機的輸入功率與轉速，使第一偏心輪18和第 二偏心輪20的輸入同步。 本實施例的優點通過齒輪嚙合傳動以及與二自由度七桿機構的合成運動，將兩
個驅動電機的功率按照線性疊加的形式合成為一個輸出，達到一臺大功率驅動電機的目
的，可滿足大型重載裝備對驅動源功率的要求，承載能力高，結構緊湊，傳動精確，瞬時速度
均勻，傳動效率高，可實現大的傳動比，組合驅動器整體具有機構結構簡單，輸入與輸出成
線性關系，容易控制，合成效果比較理想的優點。 實施例2 如圖2所示，本實施例包括外殼1、電機座2、第一皮帶輪21、第一同步電機30、 第一聯軸器5、第二皮帶輪22、第二聯軸器7、第二同步電機31、第三皮帶輪24、第四皮帶輪 25、傳動軸11、第五皮帶輪27、第一套筒13、第二套筒14、輸出軸15、第六皮帶輪29、第二連 桿17、第一偏心輪18、第一連桿19、第二偏心輪20、第一皮帶23、第二皮帶26和第三皮帶 28，其中第一同步電機30和第二同步電機31位于電機座2上，第一同步電機30和第一聯 軸器5的一端相連，第一皮帶輪21與第一聯軸器5的另一端連接，第一皮帶輪21通過第二 皮帶26與第四皮帶輪25連接，第四皮帶輪25通過傳動軸11與第五皮帶輪27同軸，第五 皮帶輪27通過第三皮帶28與第六皮帶輪29相連，第六皮帶輪29與第二套筒14相連，第 三皮帶輪24與第二聯軸器7的一端相連，第三皮帶輪2通過第一皮帶23與第二皮帶輪22 相連，第二皮帶輪22與第一套筒13相連，第二同步電機31和第二聯軸器7的另一端相連， 第一套筒13與第二偏心輪20固連，第二套筒14和第一偏心輪18固連，第一連桿19分別 與第一偏心輪18、第二偏心輪19和第二連桿17相連，第二連桿17與輸出軸15相連，電機 座2、第一皮帶輪21、第一同步電機30、第一聯軸器5、第二皮帶輪22、第二聯軸器7、第二同 步電機31、第三皮帶輪24、第四皮帶輪25、傳動軸11、第五皮帶輪27、第一套筒13、第二套 筒14、第六皮帶輪29、第二連桿17、第一偏心輪18、第一連桿19、第二偏心輪20、第一皮帶
23、第二皮帶26和第三皮帶28都位于外殼1內。 所述的第一偏心輪18和第二偏心輪20的輸入同步。 所述的第一連桿19是三連桿結構。 所述的第二連桿17是二連桿結構。 本實施例第一 同步電機30將功率通過第一聯軸器5傳遞給第一皮帶輪21 ，第一皮 帶輪21通過第二皮帶26將運動傳遞給第四皮帶輪25，第四皮帶輪25通過傳動軸11帶動 同軸的第五皮帶輪27運動，第五皮帶輪27通過第三皮帶28將運動傳遞給第六皮帶輪29， 從而將將第一同步電機30的運動傳遞到第二套筒14處，第二套筒14帶動第一偏心輪18 運動；第二同步電機31將功率通過第二聯軸器7傳遞給第三皮帶輪24，第三皮帶輪24通 過第一皮帶23將運動傳遞給第二皮帶輪22，從而將功率傳遞到第一套筒13處，帶動第二偏 心輪20運動；第一偏心輪18與第二偏心輪20通過第一連桿19的連接將功率傳遞給第二 連桿17，第二連桿17進而驅動輸出軸15，將兩個同步電機合成的功率傳遞給執行機構或負 載。通過合理選擇六個皮帶輪組成的三對皮帶傳動的傳動比以及兩個同步電機的輸入功率 與轉速，使第一偏心輪18和第二偏心輪20的輸入同步。 本實施例的優點通過皮帶輪傳動以及與二自由度七桿機構的合成運動，將兩個 驅動電機的功率按照線性疊加的形式合成為一個輸出，達到一臺大功率驅動電機的目的， 可滿足大型重載裝備對驅動源功率的要求，具有調整方便，可以緩和沖擊、振動載荷，運行 平穩，低噪音，結構簡單，輸入與輸出成線性關系，容易控制，合成效果比較理想的優點。
權利要求
一種冗余輸入驅動器，其特征在于，包括外殼、電機座、兩個驅動電機、兩個聯軸器、兩個套筒、兩個偏心輪、第一連桿、第二連桿、輸出軸和傳動裝置，其中第一驅動電機和第二驅動電機分別固定在電機座上，第一驅動電機和第一聯軸器的一端相連，第一聯軸器的另一端和傳動裝置相連，第二驅動電機和第二聯軸器的一端相連，第二聯軸器的另一端和傳動裝置相連，傳動裝置分別與第一套筒和第二套筒相連，第一套筒與第二偏心輪固連，第二套筒和第一偏心輪固連，第一連桿分別與第一偏心輪、第二偏心輪和第二連桿相連，第二連桿與輸出軸相連，電機座、兩個驅動電機、兩個聯軸器、兩個套筒、兩個偏心輪、第一連桿、第二連桿、傳動軸及傳動裝置都位于外殼內，輸出軸與執行機構或負載相連；所述的第一偏心輪和第二偏心輪的輸入同步。
2. 根據權利要求1所述的冗余輸入驅動器，其特征是，所述的驅動電機是伺服電機，或 者是同步電機，或者是異步電機。
3. 根據權利要求1所述的冗余輸入驅動器，其特征是，所述的傳動裝置包括六個齒輪 及一個傳動軸，其中第一齒輪與第一聯軸器相連，第一齒輪與第四齒 輪嚙合相連，第四齒 輪的一端與傳動軸相連，傳動軸的另一端與第五齒輪相連，第五齒輪與第六齒輪嚙合相連， 第六齒輪與第二套筒相連，第三齒輪與第二聯軸器相連，第三齒輪與第二齒輪嚙合相連，第 二齒輪與第一套筒相連。
4. 根據權利要求1所述的冗余輸入驅動器，其特征是，所述的傳動裝置包括六個皮帶 輪、三根皮帶及一個傳動軸，其中第一皮帶輪與第一聯軸器相連，第一皮帶輪與第二皮帶 相連，第二皮帶與第四皮帶輪相連，第四皮帶輪與傳動軸的一端相連，傳動軸的另一端與第 五皮帶輪相連，第五齒輪與第三皮帶相連，第三皮帶與第六皮帶輪相連，第六皮帶輪與第二 套筒相連，第三皮帶輪與第二聯軸器相連，第三皮帶輪與第一皮帶相連，第一皮帶與第二皮 帶輪相連，第二皮帶輪與第一套筒相連。
5. 根據權利要求1所述的冗余輸入驅動器，其特征是，所述的第一連桿是三連桿結構。
6. 根據權利要求1所述的冗余輸入驅動器，其特征是，所述的第二連桿是二連桿結構。
全文摘要
一種機械工程技術領域的冗余輸入驅動器，包括外殼、電機座、第一驅動電機、第二驅動電機、第一聯軸器、第二聯軸器、第一套筒、第二套筒、傳動裝置、第一偏心輪、第二偏心輪、第一連桿、第二連桿及輸出軸，其中第一驅動電機和第二驅動電機將功率通過傳動裝置分別傳遞到第一套筒和第二套筒，第一套筒與第二偏心輪固連，第二套筒又與第一偏心輪固連，第一連桿分別與第一偏心輪、第二偏心輪及第二連桿連接，第二連桿帶動輸出軸轉動。本發明通過齒輪嚙合傳動或皮帶輪傳動以及二自由度七桿機構的合成，可滿足大型重載裝備對驅動源功率的要求，具有結構簡單，輸入與輸出成線性關系，容易控制，合成效果比較理想的優點。
文檔編號H02K7/10GK101789648SQ20091031269
公開日2010年7月28日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者郭為忠, 陳洪雷, 高峰 申請人:上海交通大學