CN101832364A

CN101832364A - 工业机器人双摆线单级减速器

Info

Publication number: CN101832364A
Application number: CN201010169833A
Authority: CN
Inventors: 吴声震
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-17
Filing date: 2010-04-17
Publication date: 2010-09-15

Abstract

本发明涉及精密减速器领域，一种工业机器人双摆线单级减速器。其特征在于：(a)输入与输出同轴，单级减速；(b)内摆线齿圈用线切割割出一光滑曲线得到；(c)二单偏心轴承相位角不等于180°；(d)偏心轴承是标准轴承K内圈紧配偏心套而成，其内孔与输入轴用多头螺纹联结，输入轴上依次装置挡圈、偏心轴承a、碟形弹簧、偏心轴承b及挡圈。初始状态：摆线轮A轮齿沿顺时针方向与内摆线齿圈上半区轮齿靠紧，而摆线轮B轮齿沿逆时针方向与内摆线齿圈下半区轮齿靠紧；(e)摆线轮A与B之间有一均载环，柱套宽度等于摆线轮宽度。有益效果：①啮合面磨损后，回差能自动补偿；②工艺难度小、毋需高精度机床；③设备投资少；④制造成本仅仅为RV、CORT的75-85％；⑤生产周期短；⑥单级减速比之RV二级减速结构简单，另件少，散热性能好。

Description

工业机器人双摆线单级减速器

【技术领域】

本发明涉及工业机器人减速器技术领域，一种工业机器人双摆线单级减速器。

【背景技术】本发明是在“工业机器人微回差减速机”(01102848.3)样机取得成功的基础上，将二级减速改为单级减速。背景技术分单级减速与二级减速两种：

(一)二级减速：一级渐开线行星+一级摆线(变厚齿)

(a)日本帝人精机RV；(b)纳博特斯克株式会社“附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器”(200580027453.2)；(c)北航陈仕贤教授CORT(97100463)。三项发明的问题是：①回差不能自动补偿；②制造精度要求极高；③结构复杂、另件多、散热性能不会太好；

(d)变厚齿减速器：大连交大魏延刚教授“新型环板式RV传动装置”(200710010135.6)与哈工大李瑰贤教授“RV30A型变厚齿减速器”(国家863计划)。

1954年美国A.S.Beam提出“变厚齿”至今，国内还没有建立起完整的“变厚齿”计算理论，很少有人研究加工机床特别是磨床设计与制造理论，机床制造厂商在市场不明情况下不会投入大量资金来研制加工机床，因此“变厚齿”将难以进入工业各领域，这反过来又迟缓了“变厚齿”理论研究与制造的发展。RV是很好例证：我国八十年代末就开始研究RV，至今二十年过去了，我国863计划、国家自然科学基金一再重复列项，至今还是“研究”。

(二)单级减速：

(a)周晓汀高级工程师“内摆线针轮传动”(200610001307.9)没有解决啮合面磨损后回差能自动补偿及制造精度要求极高的困难；(b)重庆大学陈兵奎教授“双圆盘摆线行星传动装置”(200510057463)：发明者自己都认为“锥形圆弧内齿轮的半埋齿结构制造困难，目前还没有较成熟的加工方法。”，重庆大学梁锡昌教授则认为：该发明制造精度要求很高，如果不具备大批量生产条件，产品成本将非常高。

我国863计划、国家自然科学基金一再重复列项，希望国内名牌大学的齿轮专家、教授和一流制造厂能在RV、FA的基础上自主创新，研制出比日本RV、FA更先进、中国人自己的工业机器人减速器。然而，至今国产机器人仍然必需从日本进口RV配套。

【发明内容】本发明目的在于：提出一种磨损后回差能自动补偿、工艺难度小、毋需高精度机床、制造成本仅为RV、CORT的75-85％的工业机器人双摆线单级减速器。

摆线针轮传动中的针轮是由许多针齿销、针齿套和针齿壳组成，而双摆线传动中仅用一片内摆线轮便取代了很多另件的针轮。与摆线针轮相比，双摆线传动的优点在于：(1)结构简单、另件少；(2)单级减速比很大，据称可达200(《没有针轮的摆线变速机》机械传动2006.04)；(3)在减速比大于59时，内摆线轮不像针轮必须抽齿，同时由于内齿摆线轮与外齿摆线轮为纯滚动啮合，因此在输入功率相同的情况下，可将减速器的体积降低1-2个等级。摆线传动具有很高刚性和抗冲击力，这一特征是渐开线齿型所不具备。具体技术方案如下：

(a)回差自动补偿：二单偏心轴承相位角不等于180°，其内孔与输入轴用同旋向多头螺纹联结，输入轴上依次装置“挡圈-偏心轴承a-碟形弹簧-偏心轴承b-轴用弹性挡圈”。

初始处于零回差状态：摆线轮A轮齿沿顺时针方向与内摆线齿圈(8)上半区轮齿靠紧；而摆线轮B轮齿沿逆时针方向与下半区轮齿靠紧。当右旋输入轴顺时针转时：摆线轮A作功，由于右旋螺纹的作用下，偏心套b在轴向移动同时转动，而使摆线轮B与轮齿另一侧靠紧，因而二摆线轮同时作功；停电时，在碟形弹簧的作用下，摆线轮B回到初始位置。同理，当输入轴逆时针转动时：摆线轮B作功，由于右旋螺纹的作用下，偏心套a在轴向移动同时转动，而使摆线轮A与轮齿另一侧靠紧，因而二摆线轮同时作功。

(b)内摆线齿圈(8)用中慢走丝线切割机床根据内摆线方程割出一连续、光滑曲线得到。线切割表面粗糙度为Ra0.5--0.8μm，切割精度为±0.005mm(相当于磨削)。比之“铣齿-热处理-高速很小砂轮磨齿”工艺，减速比越大，线切割工艺的优点越显突出。

【有益效果】本发明对照背景技术中RV等二级减速器，其新颖性、创造性及实用性体现在：①啮合面磨损后回差能自动补偿；②去掉三偏心轴、6只轴承及7只齿轮，简化了结构，增加了散热空间，消除了三偏心轴带来的加工与装配误差；③工艺难度小、毋需高精度机床；④制造成本仅仅为RV、CORT的75-85％；⑤均载环可提高柱销的刚度与弯曲强度。

【附图说明】

图1.本发明实施例的结构示意图

图2.本发明偏心轴承内圈与空心输入轴多头螺纹联接的结构示意图

图3.本发明偏心轴承内孔二螺旋槽或斜槽与输入轴带销的结构示意图

图4.标准轴承K内圈紧配偏心套内孔二螺旋槽或斜槽与输入轴带销的结构示意图

【具体实施方式】

参照图1、2、3与4一种工业机器人双摆线单级减速器，包括输入轴(3)、摆线轮A、B与内孔中的偏心轴承a、b、内摆线齿圈(8)及W输出机构，其中：W机构由左机架(1)、右机架(7)、柱销(5)及柱套(4)组成，依靠均布的柱销与左、右机架紧配合联接一体，而左、右机架分别依靠轴承(6)、(10)支承在内摆线齿圈(8)两侧内孔中，输入轴(3)的两端分别用轴承(2)与(11)支承在左、右机架内孔中，其特征在于：

(a)输入轴(3)与W输出机构同轴，单级减速；

(b)内摆线齿圈(8)用中慢走丝线切割机床根据内摆线割出一连续、光滑曲线得到，线切割表面粗糙度为Ra0.5--0.8μm，切割精度为±0.005mm(相当于磨削)。根据RV减速器输出转速为15-60r/min，而线切割加工时，减速比可达到119或更大，因此可选用1000、2000r/min伺服电机，以1000r/min最好，FA高精度减速器输入为1500r/min；

(c)摆线轮A与B之间有一套在柱销(5)上的均载环(9)，柱套(4)宽度等于摆线轮宽度。均载环可提高柱销的刚度与弯曲强度；长套改短可改善润滑与受力更合理。

(d)二单偏心轴承a与b相位角不等于180°，其内孔与输入轴(3)用同旋向多头螺纹联结，输入轴上依次装置轴用弹性挡圈、偏心轴承a、碟形弹簧、偏心轴承b及轴用弹性挡圈，多头螺纹的螺纹升角为λ＝22°-30°，初始处于零回差状态：摆线轮A轮齿沿顺时针方向与内摆线齿圈(8)上半区轮齿靠紧，而摆线轮B轮齿沿逆时针方向与内摆线齿圈(8)下半区轮齿靠紧。当右旋输入轴顺时针转时：摆线轮A作功，由于右旋螺纹的作用下，偏心套b在轴向移动同时转动，而使摆线轮B与内摆线齿圈(8)轮齿另一侧靠紧，因而二摆线轮同时作功；停电时，在碟形弹簧的作用下，摆线轮B回到初始位置。同理，当输入轴逆时针转动时：摆线轮B作功，由于右旋螺纹的作用下，偏心套a在轴向移动同时转动，而使摆线轮A与内摆线齿圈(8)轮齿另一侧靠紧，因而二摆线轮同时作功。

所述的工业机器人双摆线单级减速器，其特征在于：偏心轴承由标准轴承K内孔紧配偏心套(14)而成，二偏心套内孔为升角λ＝22°-30°同旋向多头螺纹。偏心轴承由标准轴承内孔紧配偏心套的目的在于降低偏心轴承的机加工难度，同时还由于标准轴承价廉物美。

所述的工业机器人双摆线单级减速器，其特征在于：偏心轴承由标准轴承K内孔紧配偏心套(14)而成，二偏心套内孔有二条同旋向螺旋槽(或斜槽)，二槽错开180°，螺旋槽升角(或斜角)为λ＝22°-30°，输入轴(3)径向装配两只圆柱销(13)，圆柱销两端伸出部分各自置于二偏心轴承内孔螺旋槽(或斜槽)内。螺旋槽、斜槽机加工艺比多头螺纹简单。

所述的工业机器人双摆线单级减速器，其特征在于：输入轴(3)为空心轴，输入端联接一从动齿轮(未画出)，左机架(1)有一中心孔与输入轴内孔相通。输入端从动齿轮用以与电机主动齿轮啮合，形成中空结构，取代日本的RV-C、RD-C中空减速器。日本“附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器”(200580027453.2)为二级减速附加一对减速齿轮。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种工业机器人双摆线单级减速器，包括输入轴(3)、摆线轮A、B及装在摆线轮内孔的偏心轴承a、b、内摆线齿圈(8)及W输出机构，其中：W机构由左机架(1)、右机架(7)、柱销(5)及柱套(4)组成，依靠柱销与左、右机架紧配合而联接一体，左、右机架分别依靠轴承(6)、(10)支承在内摆线齿圈(8)两侧内孔，输入轴(3)用轴承(2)与(11)分别支承在左、右机架内孔，其特征在于：

(a)从输入轴(3)到W输出机构输出，输入与输出同轴，单级减速；

(b)内摆线齿圈(8)用线切割机床根据内摆线方程割出一连续、光滑曲线得到；

(c)摆线轮A与B之间有一套在柱销(5)上的均载环(9)，柱套(4)与摆线轮等宽；

(d)二单偏心轴承a与b相位角不等于180°，其内孔与输入轴(3)用同旋向多头螺纹联接，输入轴上依次装置弹性挡圈、偏心轴承a、碟形弹簧、偏心轴承b及弹性挡圈，螺纹升角λ＝22°-30°，初始状态是，摆线轮A轮齿沿顺时针方向与内摆线齿圈(8)上半区轮齿靠紧，而摆线轮B轮齿沿逆时针方向与内摆线齿圈(8)下半区轮齿靠紧。

2.根据权利要求1所述的工业机器人双摆线单级减速器，其特征在于：偏心轴承由标准轴承K内孔紧配偏心套(14)而成，二偏心套内孔为升角λ＝22°-30°同旋向多头螺纹。

3.根据权利要求1所述的工业机器人双摆线单级减速器，其特征在于：偏心轴承由标准轴承K内孔紧配偏心套(14)而成，二偏心套内孔有二条同旋向螺旋槽(或斜槽)，二槽错开180°，螺旋槽升角(或斜角)为λ＝22°-30°，输入轴(3)径向装配两只圆柱销(13)，圆柱销两端伸出部分各自置于二偏心轴承内孔螺旋槽(或斜槽)内。

4.根据权利要求1或2所述的工业机器人双摆线单级减速器，其特征在于：输入轴(3)为空心轴，输入端联接一从动齿轮(未画出)，左机架(1)有一中心孔与输入轴内孔相通。