一种低速大扭矩步进式执行系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109505941A(43)申请公布日2019.03.22(21)申请号201811466711.2(22)申请日2018.12.03(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人王林翔胡耀东黄国伟华敏捷(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人林超(51)Int.Cl.F16H47/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种低速大扭矩步进式执行系统(57)摘要本发明公开了一种低速大扭矩的步进式执行系统。步进式执行机构在柱塞缸的作用下驱动带蜗杆传动轴做步进式运动，蜗轮蜗杆减速机构将步进式运动平稳平滑输出。多个柱塞缸沿偏心轮周向间隔均布安装，偏心轮套装在带蜗杆传动轴光轴部分上，偏心轮绕带蜗杆传动轴偏心旋转，带蜗杆传动轴的蜗杆部分和蜗轮啮合形成蜗轮蜗杆传动副，蜗轮的中心套装输出轴。每个柱塞缸均经两位三通电磁阀分别和油泵、油箱连接，多组柱塞缸的两位三通电磁阀连接到功率放大器、控制器，控制器通过切换两位三通电磁阀的端口实现对每组柱塞缸的控制。本发明相对于电机输出，其扭矩明显增大，结构紧凑，相对于普通液压输出，其可以实现准确的步进输出。CN109505941ACN109505941A权利要求书1/1页1.一种低速大扭矩步进式执行系统，其特征在于：包括步进式执行机构和蜗轮蜗杆减速机构，步进式执行机构在柱塞缸的作用下驱动带蜗杆传动轴(6)做步进式运动并通过带蜗杆传动轴(6)的光轴部分输出至蜗轮蜗杆减速机构，蜗轮蜗杆减速机构经蜗轮蜗杆传动副将步进式运动平稳平滑输出；步进式执行机构中包含有沿偏心轮(5)周向间隔均布安装的多个柱塞缸(4)和带蜗杆传动轴(6)，偏心轮(5)套装在带蜗杆传动轴(6)光轴部分的外围，带蜗杆传动轴(6)光轴部分的旋转中心固定，偏心轮(5)在多个柱塞缸(4)的驱动下绕带蜗杆传动轴(6)的光轴部分偏心旋转运动，带蜗杆传动轴(6)的蜗杆部分和蜗轮(8)啮合形成蜗轮蜗杆传动副，蜗轮的中心套装有输出轴(9)；每个柱塞缸(4)均经各自的两位三通电磁阀(3)分别和油泵(2)、油箱(1)连接，多组柱塞缸的两位三通电磁阀(3)共同连接到一个功率放大器(10)，功率放大器(10)连接控制器(11)，控制器(11)通过切换两位三通电磁阀(3)的端口实现对每组柱塞缸的控制。2.根据权利要求1所述的一种低速大扭矩步进式执行系统，其特征在于：每个柱塞缸(4)的柱塞杆朝向偏心轮(5)径向布置，柱塞杆外周面套装有压缩弹簧(7)，柱塞缸(4)的柱塞杆端部经压缩弹簧(7)接触连接到偏心轮(5)的外周侧面。3.根据权利要求1所述的一种低速大扭矩步进式执行系统，其特征在于：所述的控制器(11)控制两位三通电磁阀(3)依次向各自对应的柱塞缸(4)供油，使得每个柱塞缸(4)的柱塞杆依次伸出，推动偏心轮(5)作平面步进式运动，带蜗杆传动轴(6)的蜗杆部分在偏心轮(5)的带动下旋转，蜗轮蜗杆传动副将平面步进式运动输出至输出轴(9)。4.根据权利要求1所述的一种低速大扭矩步进式执行系统，其特征在于：所述输出轴的旋转角度和旋转速度由蜗轮蜗杆减速机构的几何参数、两位三通电磁阀(3)的驱动频率和柱塞缸(4)的个数来调节。5.根据权利要求1所述的一种低速大扭矩步进式执行系统，其特征在于：所述的两位三通电磁阀(3)一侧的独立端口与各自的柱塞缸(4)相连，两位三通电磁阀(3)另一侧的两个端口分别连接到油泵(2)和油箱(1)，两位三通电磁阀(3)同侧的两个端口分别为上导通位和下导通位，柱塞缸(4)经上导通位从油泵(2)中进油，柱塞缸(4)经下导通位回油到油箱(13)。6.根据权利要求1所述的一种低速大扭矩步进式执行系统，其特征在于：所述的控制器(11)控制各组柱塞缸(4)的柱塞杆依次伸出，或控制相邻的两个柱塞缸(4)的柱塞杆同时伸出。2CN109505941A说明书1/5页一种低速大扭矩步进式执行系统技术领域[0001]本发明属于液压和机械复合步进式传动领域，具体涉及了一种由蜗轮蜗杆减速机构、偏心轮、柱塞缸、电磁阀等组成的大扭矩的步进式执行系统。背景技术[0002]步进式执行机构一般是指能通过某些特定机械传动结构将现有的机械能、电能、或其他能量形式转化为目标运动形式的输出装置。目前，传统的、技术较为成熟的使用步进电机驱动的执行机构，可以方便地通过电机组合相应的减速器，方便地实现伺服控制。但是电机功率密度低，要想实现真正的大功率输出，微小型电机显然无法满足条件。相比电机驱动，液压驱动易于获得较大力或力矩，易于实现往复运动，传递运动平稳，可实现快速而且无冲击的变速和换向，因此在机器人驱动方面应用广泛。现有的液压执行机构由