CN101907149B - 工业机器人双摆线单级减速器 - Google Patents

工业机器人双摆线单级减速器 Download PDF

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    • F16H1/32Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear

Abstract

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。其特征在于:(a)单级减速;(b)输出轴采用大直径圆盘、两端支承的刚性笼形结构;(c)输入轴(3)上依次装置弹性挡圈(4)、碟形弹簧(5)、偏心轴承a、隔圈(15)、偏心轴承b、碟形弹簧(14)及弹性挡圈(12),其中:输入轴与二单偏心轴承a、b之间用同旋向多头螺纹联接;初始时:摆线轮A轮齿沿顺时针方向与针齿壳(10)上半区针齿销(16)靠紧,而摆线轮B轮齿沿逆时针方向与针齿壳(10)下半区针齿销(16)靠紧;(d)二单偏心轴承a、b由标准无外圈滚子轴承与内偏心套紧配而成,有益效果:①结构简化、另件少、散热空间大;②采用标准轴承+内圈多头螺母结构,大大降低了多头螺母的加工难度;③可制造类RV-E及RV-C中空机型;④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情况下,减速器体积可降低1个等级。

Description

エ业机器人双摆线单级减速器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及エ业机器人減速器技术领域,一种エ业机器人双摆线单级减速器。
[0002]【背景技木】背景技术分单级减速与ニ级减速两种:
[0003] ( 一 ) ニ级减速:渐开线行星齿轮+摆线
[0004] (a)日本RV与我国CORT(97100463)的问题是:①制造精度要求极高!②结构复杂、另件多、散热性能不好回差不能自动补偿;④价格昂贵。
[0005] (b)エ业机器人微回差摆线减速器(200910196984. 4)的问题是:①结构复杂、另件多、散热性能不好偏心轴承内圈多头螺母加工困难不能制造类RV-C带中心孔机型。
[0006] (ニ)单级减速:(a) “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) “双圆盘摆线行星传动装置”(200510057463):重庆大学某教授认为: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。
[0007] 我国863计划、国家自然科学基金一再重复列项,希望国内齿轮专家、一流制造厂在RV基础上,研制出中国人自己減速器以取代日本RV。然而,至今仍然必需从日本进ロ RV配套。
【发明内容】
[0008] 本发明系“エ业机器人微回差摆线减速器”(200910196984. 4)与RV減速器的重大改进,目的在于:提出ー种中等制造精度、エ艺难度小、回差能自动补偿、制造成本估算为RV、CORT的25-35%及能制造类RV-C中空机型的エ业机器人双摆线单级减速器。
[0009] エ业机器人減速器的回差主要包括几何回差和负载时弹性变形回差。其中:
[0010]( 一 )空载时的几何回差:运动精度通过传动误差(本发明为单级减速,因而只有摆线传动与输出机构两个环节)来表示,回差值P〜1.5'。摆线传动中针齿销孔周向位置误差、针齿销半径误差、等距及移距修形误差为几何回差主要因素;
[0011] ( ニ)负载时弹性变形回差(刚性):在负载运动情况下,包括弹性变形引起的回差在内的总回差不能超过6'(朱孝录《齿轮传动设计手册》827页)。
[0012] 如何设计、制造小回差エ业机器人減速器的具体技术方案如下:
[0013] (A)空载时零回差:为了消除初始回差,结构上使摆线轮A沿顺针方向靠紧内摆线轮齿、摆线轮B沿逆针方向靠紧另半区内摆线轮齿。因而ニ单偏心轴承a、b相位角Φ ^ 180°。相位角微小改变对静平衡影响不大,因为原整体双偏心轴承相位角也不可能严格等于180°。
[0014] (B)负载时ニ轮同步作功,增大啮合刚度,减小接触变形,其原理如下:
[0015] 摆线轮A、B内偏心套(螺母)a、b在两侧弹簧预压力Qtl作用下,分别潜在“右移逆针转”与“左移顺针转”的螺旋线运动,其潜在转矩Mtl = 00((12/2)ίδ(λ+φ)ο当螺母右或左移m(约O. 05-0. 15)吋,则转矩增大为M1 = (Q0+mp/ ) (d2/2) tg ( λ + φ) (p'为弹簧刚性指数)。
[0016] 当输入轴(右旋螺杆)顺时针转时:螺杆驱动扭矩T = TQ+Ma,其中:
[0017] Ttl是螺母a使摆线轮A逆时针转动做功所需的扭矩;
[0018] Ma是螺母a沿轴向推动螺母b右移同时逆针转的转矩(与潜在左移、顺针转(矩) 相反),显然Ma应大于或略大于M0,并且由于弹簧压カ的增大,转矩Ma也会増大。
[0019] 螺母b右移同时逆针转动的瞬间使B轮轮齿沿顺时针快速靠向另半区轮齿,于是A、B轮同步逆针转实现功率输出。(中径も,螺旋升角λ,摩擦角φ)断电后,依靠弹簧复位;再通电、螺杆反(逆时针)转、B轮作功,A轮滞后......
[0020] (C)输出轴采用大直径机架、两端支承的刚性笼形结构,刚性大、抗冲击性能高;
[0021] 双摆线传动中用内摆线轮便取代了由针齿壳、很多针齿及针齿套构成的针轮。其优点:(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情况下,体积降低I个等级。
[0022]【有益效果】本发明比照RV,其创造、新颖、实用性体现在:
[0023] 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,増加了散热空间,消除了三偏心轴带来的加工与装配误差;③エ艺难度小、毋需高精度机床!④制造成本估算为RV、CORT的25〜35%。
[0024] 本发明比照エ业机器人微回差摆线减速器(200910196984. 4),其创造等三性体现在:
[0025] ①结构简化、另件少、散热空间大;②采用标准轴承+内圈多头螺母结构,大大降低了多头螺母的加工难度可制造类RV-E及RV-C中空机型;④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情况下,減速器体积可降低I个等级。
【附图说明】
[0026] 图I.为本发明实施例的结构示意图
[0027] 图2为初始状态:(2-a)摆线轮A沿顺针方向与上半区内摆线轮齿靠紧时的结构示意图;
[0028] 摆线轮B沿逆针方向与下半区内摆线轮齿靠紧时的结构示意图;
[0029] (2-b)摆线轮A、B内偏心轴承a、b与输入轴螺旋副的结构示意图。
[0030] 图3为工作时:(3_a)摆线轮A、B沿顺针方向与内摆线轮上、下半区轮齿靠紧时示意图;
[0031] (3-b)摆线轮A、B内偏心轴承a、b与输入轴螺旋副的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032] 參照图1、2与3. —种エ业机器人双摆线单级减速器,由ニ摆线轮(A、B)及内孔ニ偏心轴承(a、b),内摆线齿圈10、输入轴3与W输出机构组成,其特征在于:
[0033] 所述动カ经输入轴3输入,经ニ摆线轮单级减速器后由W输出机构输出;
[0034] 所述W输出机构由左、右机架I、16、柱销7及柱套6组成,使用柱销7将左、右机架
I、16紧配合,并用螺钉将左、右机架联接,左、右机架I、16分别用第一、ニ轴承8、11支承在内摆线齿圈10两侧内孔,所述输入轴3两端分别用第三、四轴承2、13支承在左、右机架I、16内孔,W输出机构采用大直径机架、两端支承的刚性笼形结构,刚性大、抗冲击性能高;
[0035] 所述输入轴3上顺次装置第一弾性挡圈4、第一碟形弹簧5、第一偏心轴承(a)、第ー隔圈15、第二偏心轴承(b)、第二碟形弹簧14及第ニ弾性挡圈12,第一隔圈15宽度应分别使摆线轮(A)轮齿沿顺时针方向与内摆线齿圈10上半区轮齿靠紫、摆线轮(B)轮齿沿逆时针方向与内摆线齿圈10下半区轮齿靠紧;
[0036] 所述ニ偏心轴承(a、b)由标准无外圈滚子轴承与内偏心套紧配、或过渡配合加销而成,ニ偏心套内孔为同旋向多头螺纹,与输入轴3上多头螺纹构成螺旋副,理论计算结果表明,采用标准无外圈滚子轴承+内偏心套结构,能够满足额定使用寿命的要求。标准无外圈滚子轴承+内偏心套结构的优点是:大大降低了内偏心套的多头螺母的机加工难度;
[0037] 所述的内摆线齿圈10的内摆线轮齿采用线切割加工得到,内摆线齿用中慢走丝线切割出ー连续、光滑曲线,表面粗糙度RaO. 5〜O. 8μ m(相当于磨齿),切割精度为±0. 005mm,比之其它エ艺,减速比越大,线切割エ艺的优点越显突出,因而当选用IOOOrpm 或1500rpm伺服电机时,单级減速可满足实际使用要求;
[0038] 所述的左、右机架I、16中的ニ摆线轮(A、B)之间有ー套在柱销7上的均载环板9,置于ニ摆线轮(A、B)均布销孔中的柱套6与摆线轮等宽,均载环板9大大提高了柱销7的机械强度与刚性;
[0039] 所述的输入轴3为空心轴,其输入端联接ー从动齿轮,左机架I有一中心孔与输入轴内孔相通,输入端从动齿轮用以与伺服电机主动齿轮啮合,形成中空结构,用来取代日本的RV-C、RD-C中空减速器。

Claims (1)

1. 一种工业机器人双摆线单级减速器,由二摆线轮(A、B)及内孔二偏心轴承(a、b),内摆线齿圈(10)、输入轴(3)与W输出机构组成,其特征在于: 所述动力经输入轴(3)输入,经二摆线轮单级减速器后由W输出机构输出; 所述W输出机构由左、右机架(1、16)、柱销(7)及柱套(6)组成,使用柱销(7)将左、右机架(1、16)紧配合,并用螺钉将左、右机架联接,所述左、右机架(1、16)分别用第一、二轴承(8、11)支承在内摆线齿圈(10)两侧内孔,所述输入轴(3)两端分别用第三、四轴承(2、13)支承在左、右机架(I、16)内孔; 所述输入轴(3)上顺次装置第一弹性挡圈(4)、第一碟形弹簧(5)、第一偏心轴承(a)、第一隔圈(15)、第二偏心轴承(b)、第二碟形弹簧(14)及第二弹性挡圈(12),第一隔圈(15)宽度应分别使摆线轮(A)轮齿沿顺时针方向与内摆线齿圈(10)上半区轮齿靠紧、摆线轮(B)轮齿沿逆时针方向与内摆线齿圈(10)下半区轮齿靠紧;·成,二偏心套内孔为同旋向多头螺纹,与输入轴(3)上多头螺纹构成螺旋副; 所述的内摆线齿圈(10)的内摆线轮齿采用线切割加工得到; 所述的左、右机架(I、16)中的二摆线轮(A、B)之间有一套在柱销(7)上的均载环板(9),置于二摆线轮(A、B)均布销孔中的柱套(6)与摆线轮等宽; 所述的输入轴(3)为空心轴,其输入端联接一从动齿轮,左机架(I)有一中心孔与输入轴内孔相通。
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