CN106151425A - 一种柔性滚针轴承谐波电机齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性滚针轴承谐波电机齿轮箱，包括电机外壳、电机轴、柔性滚针轴承、柔轮、固定钢轮、输出钢轮、齿轮箱外壳、薄壁交叉滚子轴承、波形发生器、固定螺丝、滚针；所述齿轮箱外壳端面与电机外壳之间密封螺接；所述齿轮箱外壳与输出钢轮之间采用骨架密封，所述电机轴上装有波形发生器、柔性滚针轴承和柔轮，所述齿轮箱外壳内设有固定钢轮和输出钢轮，所述柔轮前部与输出钢轮的齿轮端差齿啮合连接，所述输出钢轮与齿轮箱外壳之间设有薄壁交叉滚子轴承；本发明采用薄壁交叉滚子轴承体积小、柔性滚针轴承和圆柱形滚针刚性强承载力大；采用直圆柱形柔轮没有折弯，传递扭矩刚性强寿命长；整体装配精度高、密封性好、成本低。

Description

一种柔性滚针轴承谐波电机齿轮箱

技术领域

本发明涉及一种电机齿轮箱技术设备领域，特别涉及一种柔性滚针轴承谐波电机齿轮箱，具体为电机和谐波减速机的优化结构设计。

背景技术

传统谐波减速机的设计与电机是分开设计，并且谐波减速机的设计装配复杂，很多工艺已超出一般的设备要求，故生产成本高，不利于该产品的广泛使用。

现有技术中，存在的缺点或不足在于：1.齿轮箱体的密封要求高，而很多设计多通过交叉滚子轴承上的密封槽来实现，导致大幅提高加工工艺精度，从而增加设备和制造成本；2.由于电机和减速机分开设计，导致产品体积大，成本高；3.加工生产时，因轴承淬火工艺导致原有精加工的形状尺寸发生变化，导致的不良率提高，或需从新加工，导致成本增加；4，原来谐波减速机的设计中用柔性深沟球轴承，其装配难度高，且承载力不佳，刚性不足；柔轮多是杯筒状，有弯折，输出刚性差，承载力差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性滚针轴承谐波电机齿轮箱，针对现有技术中的不足，采用薄壁交叉滚子轴承与齿轮箱体装配，所述薄壁交叉滚子轴承无任何螺丝孔，使得整体谐波减速机紧凑、体积小；更重要的是波形器采用柔性滚针轴承，所述柔性滚针轴承的壁厚接近设计极限，所述柔性滚针轴承的极薄的轴承内圈和轴承外圈之间装配超细的圆柱形滚针；用以代替现有技术中的柔性深沟球轴承，使得本发明谐波减速机的刚性及承载能力大幅度提升；并且整体装配工艺简单、精度高、刚性强、密封性好、成本低；特别适合于服务型机器人应用，使用寿命长。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种柔性滚针轴承谐波电机齿轮箱，包括电机外壳、电机轴、柔性滚针轴承、柔轮、固定钢轮、输出钢轮、齿轮箱外壳、薄壁交叉滚子轴承、波形发生器、固定螺丝、滚针， 其特征在于：

所述电机齿轮箱为整体密封式结构，所述齿轮箱外壳与电机外壳之间设置有共用壳体，所述齿轮箱外壳端面与电机外壳之间通过O型圈密封和固定螺丝固定连接；所述齿轮箱外壳与输出钢轮之间采用骨架密封，所述输出钢轮输出端开有多组螺丝孔，可直接与负载连接输出使用，因此输出钢轮的负载力臂小，转动惯量小；所述电机外壳中心设置有电机轴，所述电机轴上装配有波形发生器，所述波形发生器外部装配有柔性滚针轴承，所述柔性滚针轴承外部装配有柔轮，所述齿轮箱外壳与电机外壳的共用壳体的齿轮箱一侧设置有固定钢轮，所述固定钢轮与所述柔轮后部之间等齿啮合配置，所述输出钢轮一体式设置有齿轮端和输出端，所述柔轮前部与输出钢轮的齿轮端差齿啮合连接，所述输出钢轮的齿轮端外侧与齿轮箱外壳内壁之间设置有薄壁交叉滚子轴承。

所述薄壁交叉滚子轴承无任何螺丝孔，通过精密配合装配在齿轮箱外壳和输出钢轮的齿轮端之间，横向和输出钢轮的输出端相接；所述输出钢轮和固定钢轮采用球墨铸铁材质，所述输出钢轮和固定钢轮的内外径圆周面和端面均经过高精度磨削加工，所述输出钢轮的齿轮端外径圆周面与薄壁交叉滚子轴承的内圈内径圆周面精密配合；固定钢轮的外径圆周面与齿轮箱外壳的内侧面紧密配合；所述薄壁交叉滚子轴承的外径圆周面与齿轮箱外壳的内侧面紧密配合。

所述柔性滚针轴承包括轴承内圈、轴承外圈以及装配在轴承内圈和轴承外圈之间的多个滚针；所述轴承内圈和轴承外圈的壁厚度超薄设置，所述轴承内圈和轴承外圈的厚度接近极限设计；所述滚针设置为圆柱形，所述柔性滚针轴承的外径周面与柔轮的内径周面精密配合，所述波形发生器与柔性滚针轴承的内径周面精密配合。

所述柔轮采用直圆柱状设置，与传统技术相比，没有传统谐波减速机内柔轮90度折弯的杯型或礼帽型结构，故可适当增加本发明柔轮齿厚，所述柔轮的扭矩传送通过固定钢轮和输出钢轮与柔轮的齿轮相啮合完成。

所述薄壁交叉滚子轴承的壁厚尺寸范围为4mm—15mm。

所述柔性滚针轴承的壁厚尺寸范围为0.5mm—2mm。

本发明的工作原理为：电机轴旋转带动波形发生器同步转动，使得柔 性滚针轴承的内圈旋转，并因波形发生器的凸轮结构导致柔性滚针轴承的外圈不断发生周期性径向运动，从而使柔轮的齿轮不断的与输出钢轮的齿轮端发生进出拟合，由于固定钢轮为固定设置，从而柔轮也周向固定，从而致使输出钢轮发生旋转运动，故通过输出钢轮的输出端将扭矩输出。本发明主要增加了固定方式和干涉间隙的处理，优化设计了输出钢轮与薄壁交叉滚子轴承的链接方式，并且采用齿轮箱外壳和薄壁交叉滚子轴承紧密配合装配，该所述薄壁交叉滚子轴承没有任何螺丝孔，体积小；更为最重要的是采用柔性滚针轴承，做到了齿轮箱与电机的简单完美的连接。

通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：采用薄壁交叉滚子轴承与齿轮箱体装配，所述薄壁交叉滚子轴承无任何螺丝孔，使得整体谐波减速机紧凑、体积小；波形器采用柔性滚针轴承，壁厚接近设计极限的超薄轴承内圈和轴承外圈之间装配超细的圆柱形滚针，用以代替现有技术中的柔性深沟球轴承，而柔性滚针轴承刚性强承载力大；柔轮没有折弯，依靠齿轮传递扭矩，刚性强寿命长；通过磨削加工钢轮外径及端面，工艺成熟，精度高，装配简单且精度高；密封采用在无需热处理的零件上成型，工艺成熟简单，明显改善了因制造工艺误差导致的漏油问题；钢轮采用球墨铸铁，耐磨、寿命长；采用薄壁交叉滚子轴承，体积小、刚性强；从而大幅改善产品生产过程中的良品率，减少制造成本，同时改善产品性能和延长轴承的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的一种柔性滚针轴承谐波电机齿轮箱结构图示意图；

图2为本发明实施例所公开的一种柔性滚针轴承谐波电机齿轮箱谐波传动示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.电机外壳 2.电机轴 3.柔性滚针轴承

4.柔轮 5.固定钢轮 6.输出钢轮

7.齿轮箱外壳 8.薄壁交叉滚子轴承 9.波形发生器

10.固定螺丝 11.滚针

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据图1和图2，本发明提供了一种柔性滚针轴承谐波电机齿轮箱，包括电机外壳1、电机轴2、柔性滚针轴承3、柔轮4、固定钢轮5、输出钢轮6、齿轮箱外壳7、薄壁交叉滚子轴承8、波形发生器9、固定螺丝10、滚针11。

所述电机齿轮箱为整体密封式结构，所述齿轮箱外壳7与电机外壳1之间设置有共用壳体，所述齿轮箱外壳7端面与电机外壳1之间通过O型圈密封和固定螺丝10固定连接；所述齿轮箱外壳7与输出钢轮6之间采用骨架密封，所述输出钢轮6输出端开有多组螺丝孔，可直接与负载连接输出使用，因此输出钢轮6的负载力臂小，转动惯量小；所述电机外壳1中心设置有电机轴2，所述电机轴2上装配有波形发生器9，所述波形发生器9外部装配有柔性滚针轴承3，所述柔性滚针轴承3外部装配有柔轮4，所述齿轮箱外壳7与电机外壳1的共用壳体的齿轮箱一侧设置有固定钢轮5，所述固定钢轮5与所述柔轮4后部之间等齿啮合配置，所述输出钢轮6一体式设置有齿轮端和输出端，所述柔轮4前部与输出钢轮6的齿轮端差齿啮合连接，所述输出钢轮6的齿轮端外侧与齿轮箱外壳7内壁之间设置有薄壁交叉滚子轴承8。

所述薄壁交叉滚子轴承8无任何螺丝孔，通过精密配合装配在齿轮箱外壳7和输出钢轮6的齿轮端之间，横向和输出钢轮6的输出端相接；所述输出钢轮6和固定钢轮5采用球墨铸铁材质，所述输出钢轮6和固定钢 轮5的内外径圆周面和端面均经过高精度磨削加工，所述输出钢轮6的齿轮端外径圆周面与薄壁交叉滚子轴承8的内圈内径圆周面精密配合；固定钢轮5的外径圆周面与齿轮箱外壳7的内侧面紧密配合；所述薄壁交叉滚子轴承8的外径圆周面与齿轮箱外壳7的内侧面紧密配合。

所述柔性滚针轴承3包括轴承内圈、轴承外圈以及装配在轴承内圈和轴承外圈之间的多个滚针11；所述轴承内圈和轴承外圈的壁厚度超薄设置，所述轴承内圈和轴承外圈的厚度接近极限设计；所述滚针11设置为圆柱形，所述柔性滚针轴承3的外径周面与柔轮4的内径周面精密配合，所述波形发生器9与柔性滚针轴承3的内径周面精密配合。

所述柔轮4采用直圆柱状设置，与传统技术相比，没有传统谐波减速机内柔轮90度折弯的杯型或礼帽型结构，故可适当增加本发明柔轮4齿厚，所述柔轮4的扭矩传送通过固定钢轮5和输出钢轮6与柔轮4的齿轮相啮合完成。

所述薄壁交叉滚子轴承8的壁厚尺寸范围为4mm—8mm。

所述柔性滚针轴承3的壁厚尺寸范围为0.5mm—2mm。

本发明的具体实施操作步骤是：采用柔性滚针轴承3，具有壁厚接近设置极限的轴承内圈、轴承外圈，并在轴承内外圈之间装配圆柱形滚针11，以代替传统的柔性深沟球轴承，使减速机的刚性及承载能力大幅提升，且装配工艺简单；通过磨削加工输出钢轮6和固定钢轮5的内外径面及端面装配面，使外径面分别与齿轮箱外壳7或薄壁交叉滚子轴承8的内径精密配合，工艺成熟且刚性强；输出钢轮6与齿轮箱外壳7通过骨架密封，由于两者都用磨削成型，工艺简单且精度高，密封好，成本低；输出钢轮6的外径面与薄壁交叉滚子轴承8的内圈的内径紧密配合；固定钢轮5的外径与齿轮箱外壳7的内径紧密配合；齿轮箱外壳7端面与电机外壳1用螺丝固定连接，它们之间采用O型圈密封，工艺成熟；整体为密封式结构，输出端通过输出钢轮6预留的多组螺丝与外负载相连，使用方便简单；采用薄壁交叉滚子轴承8，体积小，特别适合服务型机器人等要求体积小的市场。柔轮4采用直圆柱状，没有传统谐波减速机内柔轮90度折弯的杯型或礼帽型结构，故可适当增加柔轮齿厚，扭矩传送通过输出钢轮6和柔轮4的齿轮相拟合，而不是传统通过柔轮整体扭转刚性来输出，大大减低柔轮的失效，寿命长，刚性足。

通过上述具体实施例，本发明的有益效果是：采用薄壁交叉滚子轴承与齿轮箱体装配，所述薄壁交叉滚子轴承无任何螺丝孔，使得整体谐波减速机紧凑、体积小；波形器采用柔性滚针轴承，壁厚接近设计极限的超薄轴承内圈和轴承外圈之间装配超细的圆柱形滚针，用以代替现有技术中的柔性深沟球轴承，而柔性滚针轴承刚性强承载力大；柔轮没有折弯，依靠齿轮传递扭矩，刚性强寿命长；通过磨削加工钢轮外径及端面，工艺成熟，精度高，装配简单且精度高；密封采用在无需热处理的零件上成型，工艺成熟简单，明显改善了因制造工艺误差导致的漏油问题；钢轮采用球墨铸铁，耐磨、寿命长；采用薄壁交叉滚子轴承，体积小、刚性强；从而大幅改善产品生产过程中的良品率，减少制造成本，同时改善产品性能和延长轴承的使用寿命。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种柔性滚针轴承谐波电机齿轮箱，其特征在于，包括电机外壳、电机轴、柔性滚针轴承、柔轮、固定钢轮、输出钢轮、齿轮箱外壳、薄壁交叉滚子轴承、波形发生器、固定螺丝、滚针；所述电机齿轮箱为整体密封式结构，所述齿轮箱外壳与电机外壳之间设置有共用壳体，所述齿轮箱外壳端面与电机外壳之间通过O型圈密封和固定螺丝固定连接；所述齿轮箱外壳与输出钢轮之间采用骨架密封，所述输出钢轮输出端开有多组螺丝孔，可直接与负载连接输出使用，因此输出钢轮的负载力臂小，转动惯量小；所述电机外壳中心设置有电机轴，所述电机轴上装配有波形发生器，所述波形发生器外部装配有柔性滚针轴承，所述柔性滚针轴承外部装配有柔轮，所述齿轮箱外壳与电机外壳的共用壳体的齿轮箱一侧设置有固定钢轮，所述固定钢轮与所述柔轮后部之间等齿啮合配置，所述输出钢轮一体式设置有齿轮端和输出端，所述柔轮前部与输出钢轮的齿轮端差齿啮合连接，所述输出钢轮的齿轮端外侧与齿轮箱外壳内壁之间设置有薄壁交叉滚子轴承。

2.根据权利要求1所述的一种柔性滚针轴承谐波电机齿轮箱，其特征在于，所述薄壁交叉滚子轴承无任何螺丝孔，通过精密配合装配在齿轮箱外壳和输出钢轮的齿轮端之间，横向和输出钢轮的输出端相接；所述输出钢轮和固定钢轮采用球墨铸铁材质，所述输出钢轮和固定钢轮的内外径圆周面和端面均经过高精度磨削加工，所述输出钢轮的齿轮端外径圆周面与薄壁交叉滚子轴承的内圈内径圆周面精密配合；固定钢轮的外径圆周面与齿轮箱外壳的内侧面紧密配合；所述薄壁交叉滚子轴承的外径圆周面与齿轮箱外壳的内侧面紧密配合。

3.根据权利要求1所述的一种柔性滚针轴承谐波电机齿轮箱，其特征在于，所述柔性滚针轴承包括轴承内圈、轴承外圈以及装配在轴承内圈和轴承外圈之间的多个滚针；所述轴承内圈和轴承外圈的壁厚度超薄设置，所述轴承内圈和轴承外圈的厚度接近极限设计；所述滚针设置为圆柱形，所述柔性滚针轴承的外径周面与柔轮的内径周面精密配合，所述波形发生器与柔性滚针轴承的内径周面精密配合。

4.根据权利要求1所述的一种柔性滚针轴承谐波电机齿轮箱，其特征在于，所述柔轮采用直圆柱状设置，所述柔轮的扭矩传送通过固定钢轮和输出钢轮与柔轮的齿轮相啮合完成。

5.根据权利要求1所述的一种柔性滚针轴承谐波电机齿轮箱，其特征在于，所述薄壁交叉滚子轴承的壁厚尺寸范围为4mm—15mm。

6.根据权利要求1所述的一种柔性滚针轴承谐波电机齿轮箱，其特征在于，所述柔性滚针轴承的壁厚尺寸范围为0.5mm—2mm。