精密擺線減速器的製作方法

2023-05-07 15:33:41

專利名稱：精密擺線減速器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種精密擺線減速器。
背景技術：
目前，重載工業機器人中的減速器一般使用日本Nabtesco帝人精機公司的 Rotate Vector (簡稱RV)減速器和日本Harmonic Drive高性能諧波減速器。由於諧波減速器的傳動是通過薄壁柔性齒輪的徑向彈性變形實現轉速變換和動力傳遞，其承載能力和傳動剛度相對較低，同時柔性齒輪也易因周期性形變而發生疲勞破壞，故主要用於中、輕負載的精密傳動系統，實際上並不適合用作重載工業機器人的精密減速傳動。日本帝人精機公司的RV減速器(Rotate Vector Reducer)由一級行星齒輪傳動和一級擺線傳動複合而成。在結構設計上的特點是動力由主動小齒輪輸入後，由三個周向均布的行星齒輪帶動三個轉臂同步驅動兩片相錯180度偏心布位的擺線輪，擺線輪與針齒相嚙合產生的輸出力矩由轉速輸出機構輸出。RV減速器具有結構緊湊、傳動比大、同齧齒數多、承載能力強以及傳動剛度高等許多優點。然而，RV的基本結構還是有缺陷的，在RV傳動中，由於減速器的輸入和輸出都要經過轉臂軸承，且輸入和輸出的轉向相反，使轉臂軸承內外圈的相對轉數和旋轉載荷很大，降低了轉臂軸承的壽命，這是RV減速器的先天不足之處。另外，RV的一級傳動比有限，僅為9-87，在大速比下，為避免幹涉，針齒銷做得很小，容易造成彎曲折斷。日本住友重機公司在RV傳動的基礎上又提出了大速比FA傳動技術，FA也是一種差動輪系。與RV傳動相比其主要的結構特點是採用了三片相錯120度布位的擺線輪結構， 提高了減速器的承載能力、傳動剛度以及動平衡特性。儘管FA傳動通過增加轉臂軸承的尺寸，針齒直徑減少，柱銷尺寸增大，偏心距增大等，對RV傳動進行了一定的改進，但轉臂軸承的尺寸和針齒直徑大小仍受到傳動比和輸出結構大小的影響，使得減速器傳遞的功率、 扭矩和剛度都受到限制。由於傳動原理與RV基本相同，故FA的一級傳動比也是有限的，只是較RV有所拓展，為6-119。

發明內容
為克服現有技術的上述缺陷，本發明的目的是提供一種精密擺線減速器，特別是一種適用於重載工業機器人的精密擺線減速器，該精密擺線減速器的傳動比大，具有高精度、高效率、高剛性、高承載、使用壽命長的特點。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是包括轉臂及固定在轉臂外的偏心套、偏心套通過轉臂軸承連接擺線輪，擺線輪與固定在針齒殼上的針齒銷相配合，固定在轉臂外的偏心套多個錯位設置，各偏心套外的擺線輪分為逆向擺線輪和順向擺線輪兩組，逆向擺線輪和順向擺線輪上具有不同的齒數並開設連接傳動孔，逆向擺線輪和順向擺線輪由穿過連接傳動孔的連接軸相連，針齒殼分為靜止針齒殼和輸出針齒殼，逆向擺線輪與固定在靜止針齒殼上的靜止針齒銷相配合，順向擺線輪與固定在輸出針齒殼上的隨動針齒銷相配合。靜止針齒殼和輸出針齒殼之間由軸承連接，輸出針齒殼和轉臂之間由支撐軸承連接。轉臂為花鍵轉臂，其與外接輸入軸之間通過鍵相連。逆向擺線輪和順向擺線輪各為多個擺線輪組合的擺線輪組，各擺線輪組中的各排擺線輪相錯360度/η，η為排數。在靜止針齒銷和隨動針齒銷外均設置針齒銷套，逆向擺線輪和順向擺線輪與針齒銷套相配合。本發明通過上述具體設計，與RV和FA傳動機構相比，由於使用了擺線針輪周轉輪系的同軸雙行星輪與雙中心輪的嚙合傳動結構，在傳動比上具有很大的優勢。比如，RV擺線傳動部分或FA傳動用82個針齒實現傳動比為81 ；本發明利用同軸雙行星輪，用不超過此中心輪的針齒數，可實現傳動比6561。這意味著，實現相同傳動比所用的針齒數大大減少。 如要RV或FA擺線傳動部分的傳動比為81，本發明所用的擺線針齒數可減小到19。相同結構空間，本發明的針齒數目減少很多且直徑可以加大很多；與之相配的擺線輪的輪齒數減少很多，單個輪齒尺寸可增大很多；柱銷尺寸和偏心距也都增大很多。這不僅可提高傳動效率、精度、剛度，還提高了承載能力和壽命。本發明的擺線部分的傳動比可達14161甚至更大。傳動比的增大，突破了 RV和FA傳動對減速器傳遞的功率和扭矩的限制，再加上採用兩組多片偏心布置的擺線輪齒嚙合傳動，顯著地提高了減速器的承載能力。本發明的輸入力矩經擺線輪與針齒銷軸嚙合減速增力後，輸出力矩由針齒銷軸直接傳給內齒圈的輸出針齒殼而輸出運動。輸出力矩不通過曲軸，曲軸不承受沉重的輸出力矩，從而使曲軸軸承受力得到極大改善，提高了軸承的壽命。由於輸出針齒殼的半徑可遠大於擺線輪的半徑，因此在輸出剛度上也優於FA傳動。
以下結合附圖和實施例說明本發明的詳細內容。

圖1是本發明的結構示意示意圖。圖2是圖1的B-B剖視圖。圖3是圖1的D-D剖視圖。
具體實施例方式如圖所示，本發明包括轉臂1及固定在轉臂1外的偏心套2，轉臂1採用花鍵轉臂， 其與外接輸入軸14之間通過鍵15相連，便於加工和安裝。偏心套2通過轉臂軸承3連接擺線輪，擺線輪與固定在針齒殼上的針齒銷相配合，固定在轉臂1外的偏心套2多個錯位設置，各偏心套2外的擺線輪分為逆向擺線輪4和順向擺線輪5兩組，逆向擺線輪4和順向擺線輪5上具有不同的齒數並開設連接傳動孔6，逆向擺線輪4和順向擺線輪5由穿過連接傳動孔6的連接軸7相連，連接傳動孔6較連接軸7具有較大的直徑。逆向擺線輪4和順向擺線輪5還可設計成各為多個擺線輪組合的擺線輪組，各擺線輪組中的各排擺線輪相錯 360度/η，η為排數。針齒殼分為靜止針齒殼8和輸出針齒殼10，逆向擺線輪4與固定在 靜止針齒殼8上的靜止針齒銷9相配合，順向擺線輪5與固定在輸出針齒殼10上的隨動針齒銷11相配合，在靜止針齒銷9和隨動針齒銷11外還可設置針齒銷套16，逆向擺線輪4和順向擺線輪5與針齒銷套16相配合，針齒銷套16的外圓與擺線輪之間為滾動摩擦，減小了傳動中的摩擦損失。靜止針齒殼8和輸出針齒殼10之間由軸承12連接，輸出針齒殼10和轉臂1之間由支撐軸承13連接。本發明的具體設計是外接輸入軸14通過鍵15與帶有六個偏心套2的花鍵轉臂1相連接，六個偏心套2分為兩組，每組具有三個偏心套2，三個偏心套2的三個偏心位置成120度均勻布置。與固定在靜止針齒殼8上的靜止針齒銷9或靜止針齒銷9外的針齒銷套16相配合的三片完全相同的逆向擺線輪4相隔120度均勻布置在相對偏心套上；與固定在輸出針齒殼10上的隨動針齒銷11或隨動針齒銷11外的針齒銷套 16相配合的三片完全相同的順向擺線輪5也相隔120度均勻布置在相對的偏心套上，逆向擺線輪4和順向擺線輪5的齒數不相同。各擺線輪與偏心套2之間裝有轉臂軸承3，轉臂軸承3採用無外圈的單列向心圓柱滾子軸承，擺線輪的內孔表面直接作為滾道。針齒銷、針齒銷套和針齒殼組成針輪，針齒的齒形是圓柱面，擺線輪齒與針齒銷的理論齒數相差1，以短副外擺線等距曲線的齒廓與圓柱形針齒銷套相嚙合。法蘭盤17通過輸入端軸承18與花鍵轉臂1相連，靜止針齒殼8和法蘭盤17通過螺栓(外接)與機架(外接)相連。在工作狀態下，隨著花鍵轉臂1的轉動，逆向擺線輪4和順向擺線輪5同角速度轉動，花鍵轉臂1轉一周，各擺線輪轉一齒。電機的動力通過花鍵轉臂1傳遞給緊固在其上的偏心套2，再通過偏心套2上的轉臂軸承3將動力傳遞給逆向擺線輪4和順向擺線輪5。當花鍵轉臂1逆時針轉動時，逆向擺線輪4也隨其運動，但因其與靜止針齒銷9或針齒銷套16相嚙合而變為順時針轉動，並帶動連接軸7順時針轉動，連接軸7帶動順向擺線輪5有順時針轉動的趨勢， 但由於順向擺線輪5同時由花鍵轉臂1逆時針驅動，而且順向擺線輪5與逆向擺線輪4的齒數不同，因此，順向擺線輪5的運動是花鍵轉臂1的逆時針轉動與連接軸7順時針轉動的複合運動，複合運動的結果是與花鍵轉臂1的逆時針轉動方向一致。順向擺線輪5與輸出針齒殼10上的隨動針齒銷11或針齒銷套16相嚙合減速增力後，通過輸出針齒殼10將減速後的運動和動力同心輸出出去。以上所述的實施例僅僅是對本發明精密擺線減速器的優選實施方式進行描述，並非對發明的構思和範圍進行限定，在不脫離本發明方案的前提下， 本領域技術人員對本發明的技術方案作出的各種外型變型和改進，均應落入本發明精密擺線減速器的保護範圍。
權利要求
1.一種精密擺線減速器，包括轉臂及固定在轉臂外的偏心套、偏心套通過轉臂軸承連接擺線輪，擺線輪與固定在針齒殼上的針齒銷相配合，其特徵是固定在轉臂(1)外的偏心套 (2)多個錯位設置，各偏心套(2)外的擺線輪分為逆向擺線輪(4)和順向擺線輪(5)兩組，逆向擺線輪(4)和順向擺線輪(5)上具有不同的齒數並開設連接傳動孔(6)，逆向擺線輪(4) 和順向擺線輪(5)由穿過連接傳動孔(6)的連接軸(7)相連，針齒殼分為靜止針齒殼(8)和輸出針齒殼(10)，逆向擺線輪(4)與固定在靜止針齒殼(8)上的靜止針齒銷(9)相配合，順向擺線輪(5)與固定在輸出針齒殼(10)上的隨動針齒銷(11)相配合。
2.根據權利要求1所述的精密擺線減速器，其特徵是靜止針齒殼(8)和輸出針齒殼(10)之間由軸承(12)連接，輸出針齒殼(10)和轉臂(1)之間由支撐軸承(13)連接。
3.根據權利要求1或2所述的精密擺線減速器，其特徵是轉臂(1)為花鍵轉臂，其與外接輸入軸(14)之間通過鍵(15)相連。
4.根據權利要求3所述的精密擺線減速器，其特徵是逆向擺線輪(4)和順向擺線輪(5) 各為多個擺線輪組合的擺線輪組，各擺線輪組中的各排擺線輪相錯360度/η，η為排數。
5.根據權利要求4所述的精密擺線減速器，其特徵是在靜止針齒銷(9)和隨動針齒銷(11)外均設置針齒銷套(16)，逆向擺線輪(4)和順向擺線輪(5)與針齒銷套(16)相配合。
全文摘要
本發明涉及一種精密擺線減速器，包括轉臂及固定在轉臂外的偏心套、偏心套通過轉臂軸承連接擺線輪，擺線輪與固定在針齒殼上的針齒銷相配合，固定在轉臂外的偏心套多個錯位設置，各偏心套外的擺線輪分為逆向擺線輪和順向擺線輪兩組，逆向擺線輪和順向擺線輪上具有不同的齒數並開設連接傳動孔，逆向擺線輪和順向擺線輪由穿過連接傳動孔的連接軸相連，針齒殼分為靜止針齒殼和輸出針齒殼，逆向擺線輪與固定在靜止針齒殼上的靜止針齒銷相配合，順向擺線輪與固定在輸出針齒殼上的隨動針齒銷相配合。本發明通過上述設計，具有高精度、高效率、高剛性、高承載、使用壽命長的優點，特別適合於在重載工業機器人中使用。
文檔編號F16H1/32GK102242795SQ20111020473
公開日2011年11月16日 申請日期2011年7月21日 優先權日2011年7月21日
發明者葉勝康, 孔向東, 董平 申請人:浙江恆豐泰減速機製造有限公司