CN106246869A - 机器人用谐波减速器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种机器人用谐波减速器，包括具有内腔的钢轮，所述的钢轮的内腔中设有与钢轮相啮合的柔轮组件，所述的柔轮组件内设有谐波发生器，所述的钢轮一侧设有装配结构，所述的钢轮的另一侧设有滚子轴承，所述的滚子轴承包括同轴设置的外圈和内圈，所述的外圈和内圈之间设有滚子结构，所述的外圈通过第一连接组件与钢轮相连，所述的内圈通过第二连接组件与柔轮组件相连，所述的内圈上还设有连接结构。本发明具有体积小、重量轻，而且装配简单方便的优点。

Description

机器人用谐波减速器
技术领域
本发明属于机器人设备技术领域，涉及减速机构，尤其是涉及一种机器人用谐波减速器。
背景技术
谐波减速器主要由波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮三个基本构件组成，谐波传动减速器，是一种靠波发生器使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。随着科技的发达，机器人的应用范围也是越来越广，有工业级，也有服务级。针对服务机器人领域，其关键关节部位也需要运用到谐波减速器，减速器的种类繁多，型号各异，在不同的场合需要不同的减速器，服务机器人要求体积小，而且还是需要一定的承载力来保证机器人的运行。而现有的谐波减速器在结构构造上体积较大，重量也较重，同时还存在安装、连接的不方便的缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种机器人用谐波减速器，具有体积小、重量轻，而且装配简单方便的优点。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本机器人用谐波减速器，包括具有内腔的钢轮，所述的钢轮的内腔中设有与钢轮相啮合的柔轮组件，所述的柔轮组件内设有谐波发生器，所述的钢轮一侧设有装配结构，所述的钢轮的另一侧设有滚子轴承，所述的滚子轴承包括同轴设置的外圈和内圈，所述的外圈和内圈之间设有滚子结构，所述的外圈通过第一连接组件与钢轮相连，所述的内圈通过第二连接组件与柔轮组件相连，所述的内圈上还设有连接结构。
作为优选，所述的装配结构包括设置于钢轮上的第一装配凸环，所述的第一装配凸环上设有至少一个第一装配孔/口。
作为优选，所述的第一连接组件包括设置于钢轮靠近滚子轴承一侧的第二装配凸环，所述的第二装配凸环上设有至少一个第二装配孔/口，所述的外圈上设有与第二装配孔/口相对应的第一连接孔/口，所述的第二装配孔/口和第一连接孔/口通过第一连接件相固连。
作为优选，所述的外圈上设有沿径向方向的环形凸起，所述的第一连接孔/口开设于环形凸起上。
作为优选，所述的柔轮组件包括柔轮，所述的柔轮后端设有与钢轮的内齿部相啮合的外齿部，所述的外齿部的内侧设有与外齿部相抵靠且套设于谐波发生器外侧的柔性轴承，所述的柔轮前端设有与内圈相连且厚度大于柔轮前壁的连接部。
作为优选，所述的第二连接组件包括第二连接件和至少一个开设于内圈上的第二连接孔/口，所述的连接部的一侧抵靠于内圈，连接部的另一侧设有柔性垫片，所述的第二连接件依次穿过柔性垫片、连接部后与第二连接孔/口相连。
作为优选，所述的柔性垫片上设有插入连接部和内圈中部的导向柱，所述的导向柱的中心轴线、连接部的中心轴线和内圈的中心轴线互相重合。
作为优选，所述的内圈上设有至少一个第一定位孔，所述的连接部上设有与第一定位孔相对应的第二定位孔。
作为优选，所述的连接结构包括至少一个设置于内圈上的第三连接孔/口。
作为优选，所述的外圈内壁设有第一环形凹槽，所述的内圈外壁设有与第一环形凹槽相对设置的第二环形凹槽，所述的第一环形凹槽与第二环形凹槽之间形成用于设置滚子结构的环形容置腔，所述的滚子结构包括若干球形滚子，所述的球形滚子均匀分布于环形容置腔内且将环形容置腔填满，所述环形容置腔远离谐波减速器的一侧设有将该侧环形容置腔密封的环形油封圈。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：无需再通过压套将滚子轴承和减速器进行固定连接，也无需再通过压套将驱动电机与钢轮进行固定连接，并且机器人可以直接与滚子轴承的内圈相连，不仅装配方便、快捷，并且极大地缩小了滚子轴承的体积、降低了滚子轴承的重量，同时还保证滚子轴承能够承受同样的轴向负载输出与径向的扭矩和弯矩，使得滚子轴承能够适用与小型的服务机器人上，具有传动比大、承载能力大、传动精度高、效率高、体积小、重量轻、传动平稳等优良特点。
附图说明
图1是本发明提供的机器人用谐波减速器与驱动机构的连接示意图。
图2是本发明提供的机器人用谐波减速器的主视图。
图3是本发明提供的机器人用谐波减速器的立体图。
图4是本发明提供的机器人用谐波减速器的剖视图。
图5是本发明提供的柔性轴承的柔性轴承保持架的示意图。
图中，钢轮a、谐波发生器c、装配结构a1、滚子轴承d、外圈2、滚子结构3、内圈1、连接结构6、第一装配凸环a2、第一装配孔/口a3、第二装配凸环a4、第二装配孔/口a5、第一连接孔/口41、第一连接件42、环形凸起22、第一台阶结构23、第二台阶结构a6、密封环a7、柔轮b、外齿部b1、柔性轴承9、连接部b2、第二连接件52、第二连接孔/口51、柔性垫片e、第一定位孔8、第三连接孔/口61、第一环形凹槽21、第二环形凹槽11、环形容置腔7、滚子31、环形油封圈71、柔性轴承保持架91、阻挡圈体92、挡板93、弧形凹面94、阻挡外圈c1、连接端部c2、第三连接件m1。
具体实施方式
如图1至图5所示，本方案包括具有内腔的钢轮a，钢轮a的内腔中设有与钢轮a相啮合的柔轮组件，柔轮组件内设有谐波发生器c，钢轮a一侧设有装配结构a1，钢轮a的另一侧设有滚子轴承d，滚子轴承d包括同轴设置的外圈2和内圈1，外圈2和内圈1之间设有滚子结构3，外圈2通过第一连接组件与钢轮a相连，内圈1通过第二连接组件与柔轮组件相连，内圈1上还设有连接结构6，连接结构6包括至少一个设置于内圈1上的第三连接孔/口61。本方案无需再通过压套将滚子轴承d和减速器进行固定连接，也无需再通过压套将驱动电机M与钢轮a进行固定连接，并且机器人可以直接与滚子轴承d的内圈1相连，不仅装配方便、快捷，并且极大地缩小了滚子轴承的体积、降低了滚子轴承的重量。
具体地说，装配结构a1包括设置于钢轮a上的第一装配凸环a2，第一装配凸环a2上设有至少一个第一装配孔/口a3，本方案中的驱动电机通过第三连接件m1直接与第一装配凸环a2上的第一装配孔/口a3固定连接，省去了原有的压套结构，减小了谐波减速器的体积的同时减轻了其重量，使其能够适用于服务型机器人。
具体地说，第一连接组件包括设置于钢轮a靠近滚子轴承d一侧的第二装配凸环a4，第二装配凸环a4上设有至少一个第二装配孔/口a5，外圈2上设有与第二装配孔/口a5相对应的第一连接孔/口41，第二装配孔/口a5和第一连接孔/口41通过第一连接件42相固连，第二装配孔/口a5和第一连接孔/口41采用螺纹孔/口，第一连接件42采用连接螺钉或者连接螺杆。
由于传统的滚子轴承的外圈2厚度较小，如果直接在外圈2上开设有第一连接孔/口41容易导致外圈2的损坏，因此本方案的外圈2上设有沿径向方向的环形凸起22，第一连接孔/口41开设于环形凸起22上。环形凸起22与外圈2之间设有第一台阶结构23，第二装配凸环a4与钢轮a之间设有与第一台阶结构23相配和的第二台阶结构a6，第一台阶结构23相配和的第二台阶结构a6之间设有密封环a7。当第一台阶结构23与第二台阶结构a6配合时能够提高滚子轴承连接的密封性能。
进一步地说，柔轮组件包括柔轮b，柔轮b后端设有与钢轮a的内齿部相啮合的外齿部b1，外齿部b1的内侧设有与外齿部b1相抵靠且套设于谐波发生器c外侧的柔性轴承9，柔轮b前端设有与内圈1相连且厚度大于柔轮b前壁的连接部b2，为了防止连接部b2的损坏，本方案对连接部b2的厚度进行了加厚。
具体地说，柔性轴承9包括柔性内圈和柔性外圈，柔性内圈和柔性外圈之间设有环形腔，环形腔内设有柔性轴承保持架91，柔性轴承保持架91靠近滚子轴承d的一侧设有阻挡圈体92，阻挡圈体92上设有若干与阻挡圈体92垂直设置且将环形腔分成多个用于放置滚珠的容置空间的挡板93，挡板93与滚珠相邻的侧面为弧形凹面94；谐波发生器c上设有能够防止阻挡圈体92脱落环形腔的阻挡外圈c1，阻挡外圈c1的前端设有用于连接驱动机构输出端的连接端部c2，连接端部c2通过螺钉与驱动电机M的输出轴固定连接或者在连接端部c2上开设顶丝孔，通过顶杆将驱动电机M的输出轴进行固定。
具体地说，第二连接组件包括第二连接件52和至少一个开设于内圈1上的第二连接孔/口51，连接部b2的一侧抵靠于内圈1，连接部b2的另一侧设有柔性垫片e，第二连接件52依次穿过柔性垫片e、连接部b2后与第二连接孔/口51相连。第二连接孔/口51通过第二连接件52与柔轮b可拆卸连接，第二连接件52采用连接螺钉或者连接螺杆，为了防止柔轮b的顺坏，在柔轮b的连接部b2靠近第二连接件52的一侧设置柔性垫片e。同时在内圈1上开设了能够直接与机器人相连接的第三连接孔/口61，与传统的滚子轴承相比，无需再通过压套将滚子轴承和减速器进行固定连接，并且机器人可以直接与内圈1相连，不仅装配方便、快捷，并且极大地缩小了滚子轴承的体积、降低了滚子轴承的重量，使得滚子轴承能够适用与小型的服务机器人上，上述的机器人具体可以是机械臂或者其他需要与减速器相连的机械操控机构。
具体地说，柔性垫片e上设有插入连接部b2和内圈1中部的导向柱e1，导向柱e1的中心轴线、连接部b2的中心轴线和内圈1的中心轴线互相重合，能够提高内圈1与柔轮b安装时的同轴度，不仅提高了安装效率同时还提高安装进度。
进一步地为了提高滚子轴承的安装精度，本方案中的滚子轴承的内圈1上设有能够提高安装精度的定位结构，定位结构包括至少一个均匀分布于内圈1上的第一定位孔8，柔轮b上设有与内圈1上的定位孔8相对应的第二定位孔，安装时能够通过定位销将第一定位孔和第二定位孔进行定位，保证安装连接的滚子轴承d与柔轮b具有良好的同轴度。
具体地说，本方案中的滚子轴承为四点接触轴承，滚子轴承d的外圈2内壁设有第一环形凹槽21，内圈1外壁设有与第一环形凹槽21相对设置的第二环形凹槽11，第一环形凹槽21与第二环形凹槽11之间形成用于设置滚子结构3的环形容置腔7，滚子结构3包括若干球形滚子31，球形滚子31均匀分布于环形容置腔7内且将环形容置腔7填满，使得轴承在具有较小体积的同时在轴向和径向均具有较高的承载能力。
为了提高滚子轴承的密封性能，环形容置腔7远离谐波减速器的一侧设有将该侧环形容置腔7密封的环形油封圈71。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了钢轮a、谐波发生器c、装配结构a1、滚子轴承d、外圈2、滚子结构3、内圈1、连接结构6、第一装配凸环a2、第一装配孔/口a3、第二装配凸环a4、第二装配孔/口a5、第一连接孔/口41、第一连接件42、环形凸起22、第一台阶结构23、第二台阶结构a6、密封环a7、柔轮b、外齿部b1、柔性轴承9、连接部b2、第二连接件52、第二连接孔/口51、柔性垫片e、第一定位孔8、第三连接孔/口61、第一环形凹槽21、第二环形凹槽11、环形容置腔7、滚子31、环形油封圈71、柔性轴承保持架91、阻挡圈体92、挡板93、弧形凹面94、阻挡外圈c1、连接端部c2、第三连接件m1等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种机器人用谐波减速器，包括具有内腔的钢轮(a)，所述的钢轮(a)的内腔中设有与钢轮(a)相啮合的柔轮组件，所述的柔轮组件内设有谐波发生器(c)，其特征在于，所述的钢轮(a)一侧设有装配结构(a1)，所述的钢轮(a)的另一侧设有滚子轴承(d)，所述的滚子轴承(d)包括同轴设置的外圈(2)和内圈(1)，所述的外圈(2)和内圈(1)之间设有滚子结构(3)，所述的外圈(2)通过第一连接组件与钢轮(a)相连，所述的内圈(1)通过第二连接组件与柔轮组件相连，所述的内圈(1)上还设有连接结构(6)。
2.根据权利要求1所述的机器人用谐波减速器，其特征在于：所述的装配结构(a1)包括设置于钢轮(a)上的第一装配凸环(a2)，所述的第一装配凸环(a2)上设有至少一个第一装配孔/口(a3)。
3.根据权利要求2所述的机器人用谐波减速器，其特征在于：所述的第一连接组件包括设置于钢轮(a)靠近滚子轴承(d)一侧的第二装配凸环(a4)，所述的第二装配凸环(a4)上设有至少一个第二装配孔/口(a5)，所述的外圈(2)上设有与第二装配孔/口(a5)相对应的第一连接孔/口(41)，所述的第二装配孔/口(a5)和第一连接孔/口(41)通过第一连接件(42)相固连。
4.根据权利要求3所述的机器人用谐波减速器，其特征在于：所述的外圈(2)上设有沿径向方向的环形凸起(22)，所述的第一连接孔/口(41)开设于环形凸起(22)上。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的机器人用谐波减速器，其特征在于：所述的柔轮组件包括柔轮(b)，所述的柔轮(b)后端设有与钢轮(a)的内齿部相啮合的外齿部(b1)，所述的外齿部(b1)的内侧设有与外齿部(b1)相抵靠且套设于谐波发生器(c)外侧的柔性轴承(9)，所述的柔轮(b)前端设有与内圈(1)相连且厚度大于柔轮(b)前壁的连接部(b2)。
6.根据权利要求5所述的机器人用谐波减速器，其特征在于：所述的第二连接组件包括第二连接件(52)和至少一个开设于内圈(1)上的第二连接孔/口(51)，所述的连接部(b2)的一侧抵靠于内圈(1)，连接部(b2)的另一侧设有柔性垫片(e)，所述的第二连接件(52)依次穿过柔性垫片(e)、连接部(b2)后与第二连接孔/口(51)相连。
7.根据权利要求6所述的机器人用谐波减速器，其特征在于：所述的柔性垫片(e)上设有插入连接部(b2)和内圈(1)中部的导向柱(e1)，所述的导向柱(e1)的中心轴线、连接部(b2)的中心轴线和内圈(1)的中心轴线互相重合。
8.根据权利要求7所述的机器人用谐波减速器，其特征在于：所述的内圈(1)上设有至少一个第一定位孔(8)，所述的连接部(b2)上设有与第一定位孔(8)相对应的第二定位孔。
9.根据权利要求1至4中任意一项所述的机器人用谐波减速器，其特征在于：所述的连接结构(6)包括至少一个设置于内圈(1)上的第三连接孔/口(61)。
10.根据权利要求1至4中任意一项所述的机器人用谐波减速器，其特征在于：所述的外圈(2)内壁设有第一环形凹槽(21)，所述的内圈(1)外壁设有与第一环形凹槽(21)相对设置的第二环形凹槽(11)，所述的第一环形凹槽(21)与第二环形凹槽(11)之间形成用于设置滚子结构(3)的环形容置腔(7)，所述的滚子结构(3)包括若干球形滚子(31)，所述的球形滚子(31)均匀分布于环形容置腔(7)内且将环形容置腔(7)填满，所述环形容置腔(7)远离谐波减速器的一侧设有将该侧环形容置腔(7)密封的环形油封圈(71)。
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