CN1010247B - 无齿轮的差动减速器 - Google Patents

Abstract

一种无齿轮的减速器的特点是，第一圆板和第二圆板(4，6；4，23；25，6；50，52)互相面对以将前者的转动传给后者：上述第一和第二圆板面对一侧上的波形槽(15、16)成一闭环，滚珠(17、56)位于上述第一和第二圆板之间并置于上述槽内以沿槽滚动，同时将上述第一圆板的转动传给上述第二圆板。

Description

本发明涉及一种减速比高和厚度小的减速器。

在现代机械人技术中，减速器用于传送臂电机的减速。目前已知的减速器实例有蜗轮减速器，循环减速器和谐波驱动减速器。

然而，希望减速器作如下方面的改进：（ⅰ）体积紧凑而减速比高，（ⅱ）类似空回的窜幼小，控制精度高，（ⅲ）啮合程度高，y度好，（ⅳ）惯性力较小，旋转部分的可控能力强，（ⅴ）磨损最小，扭矩损失最低。

根据本发明提出了一种无齿轮的减速器，其特点是第一和第二圆板互相面对以将前者的转动传给后者;在上述第一和第二圆板的面对一侧有成闭环的波形槽;以及位于上述第一和第二圆板之间，放在槽内沿槽滚动并同时将上述第一圆板的转动传给第二圆板的滚珠。

为更清楚理解本发明，现根据附图举例说明如下：

图1是本发明中减速器的纵向剖视图;

图2是减速器的部分分解图;

图3（a），（b）是波形槽的解释图;

图4是解释本发明工作情形的图;

图5是类似图1的本发明第二实施例图;

图6是类似图2的本发明第二实施例图;

图7是类似图1但去除外壳的本发明第三实施例图;

图8是类似图7的本发明第四实施例图;

图9是保持架的透视图。

首先参照图1，1表示根据本发明的第一实施例的盒形外壳。外壳1的两个侧壁上有横向支承突缘2，3。如图所示，环形板4在外壳1内并紧固在外壳1的右壁，使其中心孔5与突缘3相通。中央有凸边7的圆板6放在外壳1内并面对圆板4。偏心轴8位于机壳1内圆板4的孔5之中。轴8的一端8a装在圆板6之凸边7的轴承9上，而其另一端装在突缘3的轴承10上以作为输入轴。轴8的偏心度与下述波形槽相对应。调节圆板12在机壳1内并面对圆板6，其中央有一个装在突缘2的轴承13上的输出轴。

现在由图2可见，圆板4的表面上有一条断面为半圆形的槽15。此波形槽呈沿一预定节圆连续形成的外摆曲线形状，并以波长之半作为一瓣。此处槽15有十个瓣。而在圆板6上有一条与圆板4上的槽15相对应的波形槽16。槽16呈沿前述同样的一个节圆连续形成的内摆曲线形状，不过它有十二个瓣。在圆板4和圆板6上面的瓣的数目必须相差两个。

关于外摆和内摆曲线，由图3（a）、（b）可见，如果一圆在另一圆上旋转，可互相保持外切和内切的关系，E代表瓣的高度，其大小即相当于偏心度。铜制的圆珠17位于圆板4和6之间放在两个槽15，16内并等距离隔开。圆珠17有十一个，比槽15上的辨多一个。当圆板4旋转时，它们在槽15、16内滚动。在圆板6的反面和调整圆板12上同样有一组环形槽18、19，其直径相当于槽15、16的偏心度。圆形硬珠位于圆板6和调整圆板之间放在环形槽18、19内。当圆板6旋转时，它们在槽18、19内滚动。

此时将减速器装入传送用的机械人，偏心轴8a由电动机经轴11驱动，而减速板12由其输出轴14与传送臂（未示出）相连。

电动机启动后，轴8单向转动，并径端部8a使第二圆板6转动。绕轴11轴心旋转的圆板6由于槽15和16通过圆珠17而产生的相互摆动，亦绕端部8a转动，可见图4。

另一方面，圆板6转动使圆珠20绕环形槽18、19滚动，并以偏心轴8转动的反方向传输给调整圆板12仅仅一个回转力，取消了圆板6的偏心运动的分力。因此通过调整圆板12的轴14的转动使传送臂活动，例如把一个装配件从一处搬到另一处。

此处所得到的减速比2比N+2，其中N是槽15的瓣的数目。2/（N+2）是因为偏心轴8每转一圈，圆板6转过两个瓣。因而根据本发明的本实施例，十个瓣的减速比是2/（10+2）＝1/6。

由说明可知，圆板4和6对置的结构，因其厚度减小而更紧凑，减速比则更高。

第二，圆板4和6之间的连接使板之间的间隙，例如空程减小，使输出轴14的转动角度十分精确。

第三，圆板4和6经圆珠17互相之间的连接十分紧密，总的来说刚度很高，由于圆珠17紧紧地置于槽16，17内，故提高了啮合程度。

第四，减薄的圆板4和6只需很小的惯性力，控制能力因此改善。

第五，圆珠17与圆板4和6的摩擦力小，可以做到减速好而扭矩损失又最小。

图5和6表示本发明的第二实施例。相同零件仍用相同编号。其中所示调整圆板22用销子21代替圆珠20和槽19。销子与输出轴14平行。圆板23有许多圆形凹槽24，当圆板23转动时，销子21在凹槽内转动。凹槽24的直径等于槽15、16的偏心度。

图7表示本发明的第三实施例。本发明第一实施例中的圆板4和调整圆板12在此实施例中是相反的。调整圆板25的中央有一个通孔26，而圆板27中央有一个输出轴28，代替了第一实施例中的中央孔5。

图8表示本发明的第四实施例，其圆板作串联布置以获得复合的减速比。50代表一个圆板，其波形槽51有一定数量;例如（α）个瓣。

圆板52的一侧有波形槽53，它面对槽51。槽53的瓣的数量是（β）， 而〔α-β〕＝2。圆板52的另一侧有波形槽54，它有（ ）个瓣。驱动圆板55一侧，中央有输出轴55a，另一侧有波形槽56，它面对增54并有（δ）数量个瓣，而〔

-δ〕＝2。槽51和53之间有一组滚珠56，而槽54和56之间有一组滚珠57。

此种减速器的偏心轴8将转动传给圆板52，使圆板52既绕轴8a转动，同时又绕槽51、53的节圆转动。轴8转一圈使圆板52传过槽的两个瓣。这样转动的圆板52通过一组滚珠57只将转动分力传给输出圆板55。因为在环形槽54、56内滚动的圆珠可让圆板52的偏心运动取消。

第四实施例减速比的计算方法类似差速行呈齿轮机构，示于表1。

表1解释输入轴8在固定的情况下顺时针方法转一圈（+1），输出轴28转动（1-^α.α _β.δ）圈。表2至5表示瓣数为8、10、10和12的各种组合时减速比大小。

由上述说明可知，将圆板串联可使减速比由低变高。

图9表示将滚珠17置于其位的隔圈或保持架34，它使滚珠装配容易。此处环形保持架34上孔35作等角分布，滚珠固定在孔内。另一个相同的保持架用于滚珠20。

波形和环形槽的断面可做成V字形以使滚珠和槽的内壁保持线接触。其次，滚珠可用坚硬和耐磨的材料，诸如陶瓷来制造。放置钢珠的环形槽18、19可圆形断面。

表1

输入轴8    调整圆板25    圆板7    圆板27

所有部件固定    +1    +1    +1    +1

轴8固定 0 -1 - (α)/(β) - (α)/(β) · (γ)/(δ)

转动合成 +1 0 1- (α)/(β) 1- (α·γ)/(β·δ)

表2

瓣数    减速比

α    β    γ    δ

8 10 10 12 1- (8×10)/(10×12) ＝1/3

10 12 8 10 1- (8×10)/(10×12) ＝1/3

表3

瓣数    减速比

α    β    γ    δ

8 10 12 10 1- (8×12)/(10×10) ＝1/25

12 10 8 10 1- (8×12)/(10×10) ＝1/25

表4

瓣数    减速比

α    β    γ    δ

10 8 10 12 1- (10×10)/(8×12) ＝1/24

10 12 10 8 1- (10×10)/(8×12) ＝1/24

表5

瓣数    减速比

α    β    γ    δ

10 8 12 10 1- (10×12)/(8×10) ＝-1/2

12 10 10 8 1- (10×12)/(8×10) ＝-1/2

Claims (3)

1、一种无齿轮差动减速器，其中利用滚珠将扭矩从一个圆板传递到另一个圆板，其特征在于，该减速器包括：

一个具有输入和输出端，其安装能够接纳一个旋转运动的曲拐形偏心轴；

一个紧固于一个固定部分，其固定状态能通过其上的中心孔可旋转地接纳上述偏心轴的第二圆板；

在上述第二圆板的一面上具有一个近似外摆线的槽，沿一个予定的圆连续滚动而形成，以一个单个的波作为一瓣；

一个通过一个轴承安装在上述偏心轴的上述输出端而相邻地面向上述第二圆板的上述面的第一圆板；

在上述第一圆板的面向一面上具有一个近似内摆线的槽，沿一个予定的圆连续滚动而形成，以一个单一的波作为一瓣；

上述两个槽都在垂直于上述两圆板表面的方向刻槽做成，它们底部封闭上端开口，面对的两侧壁在所有各个瓣上保持均匀一致的高度和宽度；

位于上述第一和第二圆板的每个槽里的滚珠，这些滚珠以其球面紧压这些槽的内侧壁和外侧壁，随上述偏心轴的促动而沿上述槽滚动，并将上述第一圆板的旋转运动分成转动分量和公转分量；

可旋转地安装在面对上述第一圆板的相对于刻槽表面的另一表面的一个轴上的调整圆板，用于减速输出；

设于上述第一圆板和上述调整圆板之间的调整装置，用于吸收上述第一圆板的公转分量而只将转动分量传递给上述调整圆板；

上述第一圆板的槽的瓣数和上述第二圆板的槽的瓣数之差为2。

2、如权利要求1所述之无齿轮差动减速器，其特征在于，其中所有上述滚珠均为球形，由坚韧和耐磨的陶瓷材料制成。

3、如权利要求1所述之无齿轮差动减速器，其特征在于，其中所有上述滚珠均为球形，由钢制成。

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