惯量调节机构及电机的制作方法

1.本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种惯量调节机构及电机。


背景技术：

2.随着工业自动化和智能化的快速发展，伺服电机因其控制精度高、响应速度快等优点，在工业生产设备中被广泛使用。伺服电机的转轴在带动负载转动时，电机本身和其负载的惯量比对于伺服系统的控制的稳定性和响应速度有着极大的影响。
3.目前，大多数伺服电机的转动惯量在整机出厂后已经确定，不能进行调节，当负载的转动惯量发生变化时，可能会出现与伺服电机的转动惯量不匹配的现象，导致伺服电机性能下降或短时出现较大位置的偏差等问题。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种惯量调节机构及电机，以解决现有技术中的伺服电机的转动惯量无法调节的问题。
5.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种惯量调节机构，包括：多个惯量盘，各个惯量盘均绕转轴的轴线可转动地设置于惯量盘安装部上，多个惯量盘沿远离转轴的轴线的方向依次套设，任意相邻两个惯量盘之间间隔设置；多爪卡盘，多爪卡盘包括卡盘本体和多个夹爪，卡盘本体套设在转轴上且与转轴固定连接，多个夹爪环绕转轴的轴线间隔设置，各个夹爪均沿靠近或远离转轴的方向可移动地设置在卡盘本体上，以用于抓取多个惯量盘中的一个，并带动相应的惯量盘随转轴转动，以调节转轴的转动惯量。
6.进一步地，卡盘本体上设置有：中心孔，卡盘本体通过中心孔套设在转轴上；多个滑槽，多个滑槽环绕中心孔的外周面间隔设置，各个滑槽的延伸方向均垂直于中心孔的中心线，多个滑槽与多个夹爪一一对应地设置，各个夹爪均安装于相应的滑槽以沿相应的滑槽移动；多个调节孔，多个调节孔与多个滑槽一一对应地设置，各个调节孔均位于相应的滑槽的远离相应的夹爪的一侧，各个调节孔均与相应的滑槽连通且延伸至卡盘本体的外周面上，各个夹爪的一部分均位于相应的调节孔内，以使调节扳手通过伸入各个调节孔内来驱动相应的夹爪运动，以调节相应的夹爪在相应的滑槽内的位置。
7.进一步地，各个夹爪包括：移动部，移动部用于安装在相应的滑槽内；抓取部，抓取部设置在移动部上且位于移动部的远离卡盘本体的一侧，以用于与惯量盘接触或分离；连接部，连接部设置在移动部上且位于移动部的靠近卡盘本体的一侧，以用于插入相应的调节孔内。
8.进一步地，各个惯量盘均包括主盘体和设置在主盘体的靠近多爪卡盘的一侧的多个被抓取部，多个被抓取部环绕转轴的轴线间隔布置，以形成多个避让槽，多个被抓取部和多个避让槽均与多个夹爪一一对应地设置；其中，各个避让槽均用于避让相应的夹爪，各个夹爪的抓取部均通过相应的避让槽在相应的惯量盘的内侧和外侧之间移动，且各个夹爪的抓取部均用于抓取或释放相应的被抓取部。
9.进一步地，相邻两个被抓取部之间的最短距离a大于抓取部的最大宽度b；和/或相邻两个惯量盘之间的最短距离大于抓取部的最大厚度c；和/或夹爪和被抓取部的数量均为n个；抓取部的沿转轴的周向间隔设置的两个第一侧面之间的夹角为α，各个第一侧面所在的第一平面均经过转轴的轴线；被抓取部的沿转轴的周向间隔设置的两个第二侧面之间的夹角为β，各个第二侧面所在的第二平面均经过转轴的轴线；其中，α+β＜360
°
/n，且β＞180
°
/n。
10.进一步地，惯量盘安装部上设置有多个环形安装槽，多个环形安装槽与多个惯量盘一一对应地设置，各个环形安装槽均用于安装相应的惯量盘，各个惯量盘与相应的环形安装槽之间间隙配合，以使各个惯量盘在相应的环形安装槽内可转动地设置。
11.进一步地，惯量盘的外表面与环形安装槽的槽壁面之间涂覆有润滑油膜。
12.根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括上述的惯量调节机构，电机还包括：前端盖和后端盖，前端盖和后端盖相对设置，以共同组成电机的壳体，后端盖为惯量盘安装部；编码器，设置在后端盖的远离前端盖的一侧；转轴，转轴的一端穿过前端盖和后端盖后与编码器连接，转轴的另一端位于前端盖的远离后端盖的一侧；惯量调节机构位于后端盖的靠近前端盖的一侧，惯量调节机构中的多个惯量盘安装在后端盖上，惯量调节机构中的多爪卡盘安装在转轴上。
13.进一步地，后端盖上设置有插入孔，插入孔的一端与后端盖的内部空间连通，插入孔的另一端与后端盖的外部空间连通，插入孔用于供调节多爪卡盘的调节扳手通过，调节扳手的一端穿过插入孔后插入多爪卡盘的其中一个调节孔内，以驱动相应的夹爪移动。
14.进一步地，插入孔为螺纹孔，以用于安装密封螺钉，以在不使用调节扳手时通过密封螺钉将插入孔封堵；和/或插入孔的数量为两个，两个插入孔分别位于后端盖的相对两侧。
15.应用本发明的技术方案，本发明的惯量调节机构包括：多个惯量盘，各个惯量盘均绕转轴的轴线可转动地设置于惯量盘安装部上，多个惯量盘沿远离转轴的轴线的方向依次套设，任意相邻两个惯量盘之间间隔设置；多爪卡盘，多爪卡盘包括卡盘本体和多个夹爪，卡盘本体套设在转轴上且与转轴固定连接，多个夹爪环绕转轴的轴线间隔设置，各个夹爪均沿靠近或远离转轴的方向可移动地设置在卡盘本体上，以用于抓取多个惯量盘中的一个，并带动相应的惯量盘随转轴转动，以调节转轴的转动惯量。这样，本发明的惯量调节机构能够通过多爪卡盘上的各个夹爪的移动来实现多爪卡盘与不同惯量大小的惯量盘之间的连接，使多爪卡盘与相应的惯量盘之间能够组成一个整体共同随着转轴转动，以达到改变电机的转动惯量的目的，解决了现有技术中的伺服电机的转动惯量无法调节的问题，以在电机的外部负载发生变化时能够保持较好的工作性能，提高电机的控制精度和响应速度。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
17.图1示出了根据本发明的电机的实施例在多爪卡盘不与惯量盘连接时被过转轴的轴线的第一平面所截的截面图；
18.图2示出了根据本发明的电机的实施例在多爪卡盘与其中一个惯量盘连接时被过转轴的轴线的第一平面所截的截面图；
19.图3示出了图1和图2所示的电机的惯量调节机构的惯量盘的结构示意图；
20.图4示出了图1和图2所示的电机的惯量调节机构的多爪卡盘的结构示意图；
21.图5示出了图1和图2所示的电机的惯量调节机构在第一惯量盘处于初始位置时被垂直于转轴的轴线的第二平面所截的截面图；
22.图6示出了图1和图2所示的电机的惯量调节机构在第一惯量盘处于非初始位置时被垂直于转轴的轴线的第二平面所截的截面图；
23.图7示出了图1和图2所示的电机的结构示意图。
24.其中，上述附图包括以下附图标记：
25.1、惯量盘；101、第一惯量盘；102、第二惯量盘；11、主盘体；12、被抓取部；13、避让槽；
26.2、多爪卡盘；21、卡盘本体；211、中心孔；212、滑槽；213、调节孔；22、夹爪；2201、第一夹爪；2202、第二夹爪；2203、第三夹爪；221、移动部；222、抓取部；
27.3、转轴；4、前端盖；5、后端盖；6、编码器；7、防水盖；8、插入孔；9、编码器端盖。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
29.如图1至图7所示，本发明提供了一种惯量调节机构，包括：多个惯量盘1，各个惯量盘1均绕转轴3的轴线可转动地设置于惯量盘安装部上，多个惯量盘1沿远离转轴3的轴线的方向依次套设，任意相邻两个惯量盘1之间间隔设置；多爪卡盘2，多爪卡盘2包括卡盘本体21和多个夹爪22，卡盘本体21套设在转轴3上且与转轴3固定连接，多个夹爪22环绕转轴3的轴线间隔设置，各个夹爪22均沿靠近或远离转轴3的方向可移动地设置在卡盘本体21上，以用于抓取多个惯量盘1中的一个，并带动相应的惯量盘1随转轴3转动，以调节转轴3的转动惯量。
30.本发明的惯量调节机构能够通过多爪卡盘2上的各个夹爪22的移动来实现多爪卡盘2与不同惯量大小的惯量盘1之间的连接，使多爪卡盘2与相应的惯量盘1之间能够组成一个整体共同随着转轴3转动，以达到改变电机的转动惯量的目的，解决了现有技术中的伺服电机的转动惯量无法调节的问题，以在电机的外部负载发生变化时能够保持较好的工作性能，提高电机的控制精度和响应速度。
31.具体地，多个惯量盘1包括第一惯量盘101和第二惯量盘102，第二惯量盘102套设在第一惯量盘101外且与第一惯量盘101间隔设置，具体的第一惯量盘101和第二惯量盘102的尺寸大小可根据不同的使用工况进行设计。
32.可选地，多爪卡盘2中的夹爪22的数量可以为两个、三个、四个以及更多个。
33.如图5和图6所示，本发明的多爪卡盘2中的夹爪22的数量为三个，三个夹爪22包括依次间隔设置的第一夹爪2201、第二夹爪2202和第三夹爪2203，其中，第一夹爪2201的中心与转轴3的轴线之间的连线和第二夹爪2202的中心与转轴3的轴线之间的连线之间的夹角为90度，第二夹爪2202的中心与转轴3的轴线之间的连线和第三夹爪2203的中心与转轴3的
轴线之间的连线之间的夹角也为90度，第一夹爪2201的中心与转轴3的轴线之间的连线和第三夹爪2203的中心与转轴3的轴线之间的连线之间的夹角为180度。
34.优选地，多爪卡盘2中的夹爪22的数量为三个，相邻两个夹爪22之间的夹角为90
°
。
35.本发明的多爪卡盘2的卡盘本体21与转轴3之间为过盈配合，转轴3上设置有轴肩，轴肩位于卡盘本体21的远离惯量盘1的一侧，以对卡盘本体21进行轴向限位，保证多爪卡盘2能够与转轴3同步转动；另外，当电机不工作时多爪卡盘2的各个夹爪22均夹紧在转轴3上。
36.由于本发明的惯量调节机构在调节惯量时多爪卡盘2的夹爪22会沿转轴3的径向移动，根据转动惯量的计算公式i＝mr2，各个夹爪22与转轴3的轴线之间的距离的变化会影响整体的转动惯量，因此，夹爪22需选用密度较小的材料，以减小对整体的转动惯量的影响。
37.如图4所示，卡盘本体21上设置有：中心孔211，卡盘本体21通过中心孔211套设在转轴3上；多个滑槽212，多个滑槽212环绕中心孔211的外周面间隔设置，各个滑槽212的延伸方向均垂直于中心孔211的中心线，多个滑槽212与多个夹爪22一一对应地设置，各个夹爪22均安装于相应的滑槽212以沿相应的滑槽212移动；多个调节孔213，多个调节孔213与多个滑槽212一一对应地设置，各个调节孔213均位于相应的滑槽212的远离相应的夹爪22的一侧，各个调节孔213均与相应的滑槽212连通且延伸至卡盘本体21的外周面上，各个夹爪22的一部分均位于相应的调节孔213内，以使调节扳手通过伸入各个调节孔213内来驱动相应的夹爪22运动，以调节相应的夹爪22在相应的滑槽212内的位置。
38.如图4所示，各个夹爪22包括：移动部221，移动部221用于安装在相应的滑槽212内；抓取部222，抓取部222设置在移动部221上且位于移动部221的远离卡盘本体21的一侧，以用于与惯量盘1接触或分离；连接部，连接部设置在移动部221上且位于移动部221的靠近卡盘本体21的一侧，以用于插入相应的调节孔213内。
39.如图3所示，各个惯量盘1均包括主盘体11和设置在主盘体11的靠近多爪卡盘2的一侧的多个被抓取部12，多个被抓取部12环绕转轴3的轴线间隔布置，以形成多个避让槽13，多个被抓取部12和多个避让槽13均与多个夹爪22一一对应地设置；其中，各个避让槽13均用于避让相应的夹爪22，各个夹爪22的抓取部222均通过相应的避让槽13在相应的惯量盘1的内侧和外侧之间移动，且各个夹爪22的抓取部222均用于抓取或释放相应的被抓取部12。
40.可选地，惯量盘1中的被抓取部12的数量可以为两个、三个、四个以及更多个。
41.如图5和图6所示，本发明的惯量盘1中的被抓取部12的数量为三个，三个被抓取部12环绕转轴3的轴线呈360度均匀布置，相邻两个被抓取部12的中心与转轴3的轴线之间的连线均为120度。
42.如图5和图6所示，相邻两个被抓取部12之间的最短距离a大于抓取部222的最大宽度b。
43.如图5和图6所示，相邻两个惯量盘1之间的最短距离大于抓取部222的最大厚度c，其中，抓取部222的厚度为抓取部222在转轴3的径向方向上的尺寸。
44.如图5和图6所示，夹爪22和被抓取部12的数量均为n个；抓取部222的沿转轴3的周向间隔设置的两个第一侧面之间的夹角为α，各个第一侧面所在的第一平面均经过转轴3的轴线；被抓取部12的沿转轴3的周向间隔设置的两个第二侧面之间的夹角为β，各个第二侧
面所在的第二平面均经过转轴3的轴线；其中，α+β＜360
°
/n，且β＞180
°
/n；这样，通过对α和β的角度设计，实现了对多爪卡盘2与多个惯量盘1之间的可选择的连接或断开，使本发明的惯量调节机构的结构更加简单、操作更加便捷、且普适性更强。
45.为了保证各个惯量盘1和多爪卡盘2之间的连接的可靠性和稳定性，各个惯量盘1的被抓取部12的夹角β应尽可能做得较大，但是也需要预留出具有足够宽度的避让槽13以避让相应的夹爪22的抓取部222，以使各个夹爪22的抓取部222均能够通过相应的避让槽13在惯量盘1的内侧和外侧之间移动，在α和β满足α+β＜360
°
/n，且β＞180
°
/n的前提下，具体的α和β的角度值需要根据惯量调节机构的具体结构和功能需求来计算。
46.具体地，惯量盘安装部上设置有多个环形安装槽，多个环形安装槽与多个惯量盘1一一对应地设置，各个环形安装槽均用于安装相应的惯量盘1，各个惯量盘1与相应的环形安装槽之间间隙配合，以使各个惯量盘1在相应的环形安装槽内可转动地设置。
47.优选地，惯量盘1的外表面与环形安装槽的槽壁面之间涂覆有润滑油膜，以使惯量盘1在外力的作用下转动时，其与环形安装槽之间的摩擦力能够尽量达到最小。
48.如图1至图7所示，本发明还提供了一种电机，包括上述的惯量调节机构，电机还包括：前端盖4和后端盖5，前端盖4和后端盖5相对设置，以共同组成电机的壳体，后端盖5为惯量盘安装部；编码器6，设置在后端盖5的远离前端盖4的一侧；编码器端盖，设置在后端盖5的远离前端盖4的一侧，以用于罩设编码器6；转轴3，转轴3的一端穿过前端盖4和后端盖5后与编码器6连接，转轴3的另一端位于前端盖4的远离后端盖5的一侧；惯量调节机构位于后端盖5的靠近前端盖4的一侧，惯量调节机构中的多个惯量盘1均可转动地安装在后端盖5上，惯量调节机构中的多爪卡盘2安装在转轴3上。如图7所示，后端盖5上设置有插入孔8，插入孔8的一端与后端盖5的内部空间连通，插入孔8的另一端与后端盖5的外部空间连通，插入孔8用于供调节多爪卡盘2的调节扳手通过，调节扳手的一端穿过插入孔8后插入多爪卡盘2的其中一个调节孔213内，以驱动相应的夹爪22移动，以在不拆装电机的前提下调节电机的转动惯量。
49.优选地，插入孔8为螺纹孔，以用于安装密封螺钉，以在不使用调节扳手时通过密封螺钉将插入孔8封堵，以保证电机的防尘防水性能。
50.优选地，插入孔8的数量为两个，两个插入孔8分别位于后端盖5的相对两侧；其中，后端盖5的一侧设置有防水盖7，两个插入孔8分别位于防水盖7的相对两侧。
51.本发明的电机的安装方法为：先将多爪卡盘2和后轴承安装在转轴3上，并将第一惯量盘101和第二惯量盘102依次安装在后端盖5上，然后将后端盖5安装在转轴3上的后轴承上，之后再安装编码器6和编码器端盖9等。
52.本发明的电机的转动惯量的调节方法具体如下(电机的惯量调节机构中的各个惯量盘1的初始位置如图7所示，电机的惯量调节机构中的多爪卡盘2中的各个夹爪22均夹紧在转轴3上)：
53.(1)通过使调节扳手的一端穿过后端盖5的上方的插入孔8后插入多爪卡盘2的相应的调节孔213内来驱动相应的夹爪22移动，从而使该夹爪22通过正上方的避让槽13到达第一惯量盘101和第二惯量盘102之间，然后将多爪卡盘2逆时针旋转90
°
使该夹爪22到达转轴3的左侧(或右侧)；
54.(2)重复上述的步骤(1)，以使各个夹爪22均到达第一惯量盘101和第二惯量盘102
之间；
55.(3)通过使调节扳手的一端穿过后端盖5的左侧(或右侧)的插入孔8后插入多爪卡盘2的相应的调节孔213内以驱动相应的夹爪22的移动，以使该夹爪22与第一惯量盘101紧密接触，然后将多爪卡盘2顺时针(或逆时针)旋转90
°
使该夹爪22到达转轴3的上方；
56.(4)重复上述的步骤(3)，以使各个夹爪22均与第一惯量盘101紧密接触，以共同夹紧第一惯量盘101；
57.(5)若要抓取第二惯量盘102，应先转动转轴3，以使其中一个夹爪22正对后端盖5的左侧(或右侧)的插入孔8，然后伸入调节扳手，以使该夹爪22与第一惯量盘101分离，然后将多爪卡盘2逆时针(或顺时针)旋转90
°
，以对下一个夹爪22进行操作，最终释放各个夹爪22；
58.(6)在任一惯量盘1使用完毕后需要变更惯量时，要先将使用完毕的惯量盘1复位至如图7所示的初始位置，以方便之后调节使用；若不知道多爪卡盘2夹紧前是在左侧调节夹爪22夹紧的还是在右侧调节夹爪22夹紧的，则在将惯量盘1按照复位步骤进行操作后，先从左侧或右侧中的任意一侧释放各个夹爪22，然后将其中一个调节孔213旋转至转轴3的上方；若位于与该调节孔213相对应的夹爪22能够沿靠近转轴3的轴线的方向移动，则说明复位正确，惯量盘1已处于初始位置；若位于该夹爪22不能沿靠近转轴3的轴线的方向移动，则说明复位错误，重新复位即可。
59.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
60.本发明的惯量调节机构包括：多个惯量盘1，各个惯量盘1均绕转轴3的轴线可转动地设置于惯量盘安装部上，多个惯量盘1沿远离转轴3的轴线的方向依次套设，任意相邻两个惯量盘1之间间隔设置；多爪卡盘2，多爪卡盘2包括卡盘本体21和多个夹爪22，卡盘本体21套设在转轴3上且与转轴3固定连接，多个夹爪22环绕转轴3的轴线间隔设置，各个夹爪22均沿靠近或远离转轴3的方向可移动地设置在卡盘本体21上，以用于抓取多个惯量盘1中的一个，并带动相应的惯量盘1随转轴3转动，以调节转轴3的转动惯量。这样，本发明的惯量调节机构能够通过多爪卡盘2上的各个夹爪22的移动来实现多爪卡盘2与不同惯量大小的惯量盘1之间的连接，使多爪卡盘2与相应的惯量盘1之间能够组成一个整体共同随着转轴3转动，以达到改变电机的转动惯量的目的，解决了现有技术中的伺服电机的转动惯量无法调节的问题，以在电机的外部负载发生变化时能够保持较好的工作性能，提高电机的控制精度和响应速度。
61.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
62.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号
和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
63.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
64.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
65.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
66.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。