CN101016940A - 制造减速器的方法以及具有这种减速器的机器人 - Google Patents

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Abstract

一种外摆线减速器，其包括至少一个圆形凸轮(13，15)，该圆形凸轮的外周边缘(133，153)设有第一齿组(134，154)，该第一齿组适于与固定的第二齿组配合工作，所述凸轮穿设有至少一个第一孔(135，155)，用于容置固定保持在形成于支架(17)中的第二孔(176)内的驱动指，该支架固定于所述减速器的输出轴。为了制造所述减速器，在单一探作中至少部分地加工所述或每个凸轮(13，15)中的第一孔(135，155)和所述支架(17)中的第二孔(176)，同时使上述孔彼此对准(X2)。

Description

制造减速器的方法以及具有这种减速器的机器人
技术领域
本发明涉及一种制造外摆线减速器的方法，还涉及由此方法获得的减速器。本发明还涉及一种装备有这种减速器的机器人。
背景技术
为了以成角度的方式致动机器人臂或其它操作设备，已知使用外摆线减速器——有时称为“摆线”传动装置，以便将运动从马达的输出轴传递到机器人的运动部分并同时降低该运动的角速度。
从EP-A-0543754和US-A-4898076可知，提供如下的减速器，其具有相对减速器输入轴的纵向轴线偏心设置的两个凸轮，每个凸轮设有用于与固定环上的内齿配合工作的齿。这些凸轮具有适当的孔，用于容置固定于支架的驱动指，该支架本身固定于减速器的出口转盘。此种减速器的质量取决于凸轮定位精度以及与驱动指的相互作用。为了满足定位问题，EP-A-0543754提出各个指以有间隙的方式安装，使其能够自居中在相应的壳体中。为了有效实施，实践中，这样的自居中必须在减速器正进入运动时实现，以便使每个指都能够到达最适合的位置。这样的调节难以执行且给操作者留下大量评估工作。
这是本发明最大程度上力图克服的缺陷之一，本发明通过提供一种制造外摆线减速器的方法克服该缺陷，该方法能够使该减速器的凸轮精确居中在相应的驱动指上，无需减速器组装过程中操作者的复杂干预。
发明内容
为此，本发明涉及一种制造外摆线减速器的方法，该外摆线减速器包括至少一个圆形凸轮，该圆形凸轮的外周边缘设有第一齿组，该第一齿组适于与固定的第二齿组配合工作，且该第二齿组中齿的数量与第一齿组中齿的数量不同，所述凸轮穿设有至少一个第一孔，用于容置固定保持在形成在支架中的第二孔内的驱动指，该支架固定于所述减速器的输出轴。所述方法的特征在于，其还包括步骤：
a)在单一操作中至少部分地加工所述第一和第二孔，使其彼此对准。
通过在单一操作中加工第一和第二孔，这些孔可以精确地对准，从而，保持在支架的孔中的指自动地相对所述凸轮或每个凸轮的孔最佳定位。
根据本发明，有利但非必要的是，此方法可结合以下特征中的一个或多个：
其包括步骤b)，在步骤a)之前将所述凸轮压靠于所述支架，以及步骤c)，使以此方式彼此压靠的所述凸轮和所述支架至少在步骤a)中受到夹紧力；
在步骤c)中，所述凸轮和所述支架在加工有所述孔的区域中具有彼此压靠的表面，且可选地，两个相邻的凸轮在所述区域中具有彼此压靠的表面；
在步骤a)中，所述孔被加工成相同的直径；以及
当所述方法用于制造包括多个凸轮且每个凸轮设有至少一个孔的减速器时，所有凸轮中的第一孔与支架中的对应的第二孔在步骤a)中一起被加工。
本发明还涉及一种外摆线减速器，其可按照上述方法制造，且其包括至少一个圆形凸轮，该圆形凸轮的外周边缘设有第一齿组，该第一齿组适于与固定的第二齿组配合工作，且该第二齿组中齿的数量与第一齿组中齿的数量不同，所述凸轮穿设有至少一个第一孔，用于容置固定保持在形成在支架中的第二孔内的驱动指，该支架固定于所述减速器的输出轴。此减速器的特征在于，分别设置在凸轮和支架上的所述第一和第二孔直径相同。
因此，本发明的减速器能够使驱动指精确、快速地安装。
根据本发明，有利但非必要的是，此减速器可接合有一个或多个下述特征：
所述指成阶梯状且包括直径不同的两个部分，第一部分的直径大致等于所述孔的直径且容置在所述支架的孔中，而第二部分的直径小于第一部分的直径且容置在所述凸轮或每个凸轮的孔中；
所述减速器包括至少两个凸轮，其相对减速器输入轴的轴线在相反方向上偏心设置，且所述孔的直径大致等于所述指的第二部分的直径与两倍的所述凸轮的偏心距的总和；
所述凸轮或每个凸轮穿设有多个孔，该多个孔绕凸轮的关于所述减速器的输入轴的转动轴线分布，每个孔容置固定地保持在所述支架上的指，且环被限制为随所述指的与所述支架相对的端部转动；
所述驱动指或每个驱动指通过沿所述指的纵向轴线延伸并旋拧到所述支架中或旋拧到固定于该支架的部件中的螺钉固定地保持在所述支架上。
最后，本发明涉及一种具有借助于上述减速器由马达驱动的运动部分的机器人。相较于现有技术中的机器人，此机器人更为可靠、成本较低。
附图说明
根据下面参照附图通过仅以示例方式给出的根据本发明的减速器及其制造方法的描述，可更好地理解本发明，更明确本发明的其他优点，其中：
图1是根据本发明的减速器的轴向截面；
图2是在制造减速器的步骤中图1的减速器的特定零部件的局部轴向截面；
图3是能够用在图1和2的减速器中作为驱动指的变体的轴向截面；以及
图4是根据本发明且其中结合有图1和图2的减速器的机器人的理论示图。
具体实施方式
如图1所示，也可称为“摆线”传动装置的外摆线减速器1包括居中于转动轴线的输入凸缘11，该转动轴线也是减速器的输出凸缘12的转动轴线。凸缘11用于固定到电动机100的输出轴101，该电动机100设置在如图4所示的多轴线机器人R的基座区段102中。凸缘12用于固定到用于转动机器人R的可相对其基座运动的部分202的驱动轴201。
相同类型的其他减速器可包括在机器人R中，用于在其他电动机与机器人臂的其他运动部分之间传递转动运动。
实践中，凸缘11形成减速器1的输入轴，而凸缘12形成其输出轴。
凸缘11设置有两个外部支承表面111和112，其形成相对轴线X1偏心设置的滚道，其中，凸缘11的内表面113相对轴线X1居中。表面111居中于与轴线X1平行且相对轴线X1偏移偏移量e的轴线X111。表面111为环面状，使得偏移量e可度量表面111相对轴线X1的偏心距。以相同方式，表面112为环面状且居中于平行于轴线X1的轴线X112，轴线X112相对于轴线X1位于轴线X111的相对侧。换句话说，表面112相对于轴线X1的偏心距e’等于表面111相对于该轴线的偏心距e的值。
第一凸轮13绕表面111设置，且在表面111与凸轮13的径向内表面132之间放入滚珠131而形成滚珠轴承。凸轮13为环状，且其外边缘133设置有齿，这些齿形成齿组134，用于与形成在固定环14的径向内表面上的齿组141配合工作。
第二凸轮15绕表面112设置，且在其间放入一组滚珠151而形成滚珠轴承。凸轮15的径向外边缘153设置有与齿组141相配合的齿组154。
齿组141中的齿的数量N2比齿组134和154中的齿的数量N1略多，例如多1，其中所述齿组134和154是相同的。
凸轮13穿设有十二个轴孔，它们等间隔地分布在以凸轮关于输入凸缘11的转动轴线为中心的圆上。在图1中仅一个孔可见，其参考标号为135。以相同方式，凸轮15穿设有十二个孔，仅仅其中一个孔可见，其参考标号为155。这些孔135和155设计为完全对准且一起容置固定于支架17的指16，其中指16借助于螺钉18安装于支架上。
支架17为环状板的形式，其通过一组设置在支架17的径向内表面172与形成在凸缘11的外表面上且居中于轴线X1的支承表面114之间的滚珠171支承在凸缘11周围。
第二组滚珠173设置在支架17的径向外表面174与环14的对应支承表面142之间。
支架17通过十二个螺钉19固定到凸缘12，螺钉19与形成在支架17中的内螺纹孔175配合工作。
当固定保持在支架17上时，每个指16均容置在支架17的孔176中。每个指16通过对应的螺钉18施加的压力保持在由支架17和凸缘12构成的组件上的适当位置处。
标号X13、X15以及X17分别指凸轮13和15以及支架17的中心轴线。当减速器1位于其组装配置中时，X13和X15是凸轮13和15绕凸缘11的转动轴线。它们与轴线X111和X112重合。类似地，在此配置中，轴线X17是支架17的转动轴线，其与轴线X1重合。
如从图2中更具体看到的，在减速器1的制造过程中，两个凸轮13和15与支架17彼此压靠，并且然后受到图中箭头F1所表示的夹紧力的作用。该力的效果是将凸轮13的侧面136压靠于凸轮15的第一侧面156，以及将凸轮15的另一侧面157压靠于支架17的侧面177。
在部件13、15和17的这种夹紧配置中，轴线X13、X15和X17重合且齿组134和154重合，即，它们各自的齿平行于轴线X13、X15和X17对准。
在元件13、15和17如此牢靠地彼此压靠在一起的情况下，通过垂直于面136、156、157以及177--即平行于随后重合的轴线X13、X15和X17--移动诸如钻头300的工具，按照需要形成多组孔135、155和176。钻头300在其以实线示出的位置与其以点划线示出的位置之间的运动由图2中的箭头F2表示。
以此方式，孔135、155和176在平行于轴线X13、X15和X17的共同轴线X2上精确对准。
由钻头300制造的孔135、155和176均具有相同的直径D。
在钻出孔135、155和176之后，可在保持夹紧力F1的同时将这些孔一起校正到直径D或略大的直径。凸轮13和15以及支架17具有以一定精度加工的平面136、156、157和177，从而，当它们彼此压靠且受到夹紧力F1时，将被加工以形成孔135、155和176的表面实际上是连续的。因此，部件13、15和17之间的加工条件是统一的，从而确保良好的加工精度。
换句话说，因为表面136、156、157和177在要形成孔135、155和176的区域中面对面地彼此支承抵靠，因此钻头300就像钻穿一个整体部件那样钻穿三个部件13、15和17。类似地，工具能够像这些孔构成一个整体孔那样校正这些孔。
在这些操作已经完成之后，标记部件13、15和17的相对位置，特别是它们各自相对轴线X17的相对方位。
此后，当减速器1组装好后，凸轮13和15分别绕表面111和112以与如图2示意性示出的用于钻孔的配置接近的配置设置。而后，将在图2的步骤中在各个单独操作中制成的这些组的孔135、155和176大致对准，使它们一起容置相应的驱动指16。
为了稳固地保持在对应的孔176中，每个指16包括第一部分161，该第一部分161的直径D1大致等于孔135、155和176的共同直径D。由此，通过容置在孔176中，部分161使得指16精确地居中在孔176的中心轴线X176上。
指16还包括第二部分162，第二部分162的直径D2小于直径D1，从而，尽管由于滚道或表面111与112彼此偏心设置而使孔135和155彼此径向偏置，但该部分162仍可插入到孔135和155中。
实践中，指16由实心部件163构成，实心部件163具有凸肩并穿设有用于穿过对应的螺钉18的中心孔并形成部分161，环164绕所述部件163装设，以与部件163协作而形成部分162。在此情形下，直径D2为环164的外径。
然而，如图3所示，每个指16可由具有用于容置螺钉18的中心孔166的套筒165构成，且环167装配在该套筒的端部从而构成要被固定地保持在支架17中的部分161。在此情形下，直径D1为环167的外径，而直径D2为形成指16的部分162的套筒165的外径。
在未示出的本发明的变体中，孔135、155和176的坯体可以分开制成。随后，仅仅加工孔的步骤作为单一操作执行，且部件13、15和17组合在一起并彼此压靠，如上所述。
无论如何，孔135和155的直径D都等于直径D2与两倍的偏心距e的总和。因此，指16的各个部分162同时支承抵靠孔135的边缘和孔155的边缘。
环20绕凸缘11设置，相对于凸轮13位于支架17的另一侧。该环20具有从其穿过的十二个螺钉18并能够使力在指16的远离支架17的端部168之间均衡分配。被限制为与指16的端部168一起转动的环20改进了首先凸轮13和15以及其次支架17之间力传递的均衡性。
在未示出的本发明的变体中，支架17和凸缘12可以为单件式的，在此情况下，螺钉18旋拧到支架中。
以上示出了包括两个环形凸轮13和15的减速器的本发明。但是，本发明可应用于仅具有一个此类凸轮的减速器或具有三个或更多个凸轮的减速器。另外，本发明的应用与指16的确切数量无关，只要设有至少一个指即可。

Claims (11)

1.一种制造外摆线减速器(1)的方法，该外摆线减速器包括至少一个圆形凸轮(13，15)，该圆形凸轮的外周边缘(133，153)设有第一齿组(134，154)，该第一齿组适于与固定的第二齿组(141)配合工作，该第二齿组中齿的数量(N2)不同于第一齿组中齿的数量(N1)，所述凸轮穿设有至少一个第一孔(135，155)，用于容置固定保持在形成在支架(17)中的第二孔(176)中的驱动指(16)，该支架固定于所述减速器的输出轴(12)，所述方法的特征在于，其包括如下步骤：
a)在单一操作中至少部分地加工(F2)所述第一和第二孔(135，155；176)，使上述孔彼此对准(X2)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
b)在步骤a)之前将所述凸轮(13，15)压靠于所述支架(17)；以及
c)使以此方式彼此压靠的所述凸轮和所述支架至少在步骤a)中受到夹紧力(F1)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，所述凸轮(15)和所述支架(17)在加工(F2)有所述孔(135，155，176)的区域中具有彼此压靠的表面(157/177)，且可选地，两个相邻的凸轮(13，15)在所述区域中具有彼此压靠的表面(135/156)。
4.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)中，所述孔(135，155，176)被加工成相同的直径(D)。
5.如以上权利要求中任一项所述的方法，用于制造包括多个凸轮(13，15)且每个凸轮设有至少一个第一孔(135，155)的减速器，所述方法的特征在于，在步骤a)中，所有凸轮(13，15)中的第一孔(135，155)与所述支架(17)中的对应的第二孔(176)一起加工。
6.一种外摆线减速器(1)，其包括至少一个圆形凸轮(13，15)，该圆形凸轮的外周边缘(133，153)设有第一齿组(134，154)，该第一齿组适于与固定的第二齿组(141)配合工作，该第二齿组中的齿的数量(N2)不同于该第一齿组中的齿的数量(N1)，所述凸轮穿设有至少一个第一孔(135，155)，用于容置固定保持在形成在支架(17)中的第二孔(176)中的驱动指(16)，该支架固定于所述减速器的输出轴(12)，所述减速器的特征在于，所述第一和第二孔(135，155，176)的直径(D)相同。
7.如权利要求6所述的减速器，其特征在于，所述指(16)成阶梯状且包括具有不同直径(D1，D2)的两个部分(161，162)，第一部分(161)的直径(D1)大致等于所述孔(135，155，176)的直径(D)且容置在所述支架(17)的孔(176)中，而第二部分(162)的直径(D2)小于第一部分的直径且容置在所述或每个凸轮(13，15)的孔(135，155)中。
8.如权利要求7所述的减速器，其特征在于，包括至少两个凸轮(13，15)，其相对减速器的输入轴(11)的轴线(X1)在相反方向上偏心设置，且所述孔(135，155，176)的直径(D)大致等于所述指(16)的第二部分(162)的直径(D2)与两倍的所述凸轮的偏心距的总和。
9.如权利要求6到8中任一项所述的减速器，其特征在于，所述或每个凸轮(13，15)穿设有多个孔(135，155)，该多个孔绕凸轮的关于所述减速器的输入轴(11)的转动轴线(X13，X15)分布，其中每个孔容置固定地保持在所述支架(17)上的驱动指(16)，且其中环(20)被限制为随所述指(16)的与所述支架(17)相对的端部转动。
10.如权利要求6到9中任一项所述的减速器，其特征在于，所述或每个驱动指(16)通过沿所述指的纵向轴线延伸并旋拧到所述支架(17)中或旋拧到固定于该支架的部件(12)中的螺钉(18)固定地保持在所述支架(17)上。
11.一种机器人(R)，其包括通过减速器由马达(100)驱动的运动部分(202)，所述机器人的特征在于，所述减速器(1)如权利要求6到10中任一项所述。
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