CN106499774B - 一种传动减速装置 - Google Patents

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Abstract

一种传动减速装置,包括设置在箱体中的蜗杆组件、蜗轮组件和输出轴,所述蜗杆组件上还设有输入轴.所述蜗杆组件和蜗轮组件之间,通过设置在蜗杆组件上的蜗杆齿和设置在蜗轮组件上的第一蜗轮齿实现第一级啮合传动;所述蜗轮组件和输出轴之间通过设置在蜗轮组件上的中回转体和固定在输出轴上的转盘组件实现第二级啮合传动。本发明提供的传动减速装置,结构紧凑、传动比大、精度高、摩擦磨损小,易于开展工业化生产制造,同时价格低廉,适用于工业机器人关节等具有大传动比要求和体积限制的精密重载传动场合。

Description

一种传动减速装置
技术领域
[0001]本发明属于机械工程技术领域,涉及一种传动装置,特别涉及一种适用于工业机 器人的传动减速装置。
背景技术
[0002]传动减速装置是工业机器人的关键部件,主要用在驱动机构和执行机构之间进行 匹配转速和传递转矩,从而实现降低转速和增加转矩的目的。目前在工业机器人技术领域, 经常用到的传动减速装置包括蜗轮蜗杆减速机、谐波减速机和行星减速机等。然而,蜗轮蜗 杆减速机结构笨重,传动效率低,精度较差,且输入与输出不同轴,运行稳定性差;谐波减速 机的核心部件柔轮在运行中产生周期性形变,容易发生疲劳损坏,且整机的耐冲击性和刚 性较差,输入转速受限;行星减速机虽然整体性能优异,能够满足设备运行需求,但是对部 件原料选用、制造工艺和加工精度等方面的要求非常高,导致设备价格昂贵。
发明内容
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种高精度、大传动比的传动减速 装置,具有结构紧凑、外观小巧、不易磨损、承载能力强、生产制造工艺简单、价格低廉等特 点,适用于工业机器人等精密重载、大传动比的场合。
[0004]为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
[0005] —种传动减速装置,包括设置在箱体中的蜗杆组件、蜗轮组件和输出轴,所述蜗杆 组件上还设有输入轴•所述蜗杆组件和蜗轮组件之间,通过设置在蜗杆组件上的蜗杆齿和 设置在蜗轮组件上的第一蜗轮齿实现第一级啮合传动;所述蜗轮组件和输出轴之间通过设 置在蜗轮组件上的中回转体和固定在输出轴上的转盘组件实现第二级啮合传动。
[0006] 进一步,所述输出轴和输入轴分别设置在传动减速装置相对的两端,输出轴和输 入轴的轴心重合。
[0007] 进一步,所述蜗轮组件的轴线与输出轴的轴线方向平行,蜗轮组件设有3个,沿输 出轴周向均匀分布。
[0008] 进一步,所述蜗轮组件的中回转体为圆盘状,位于蜗轮组件中部,与蜗轮组件的旋 转轴同轴。
[0009] 进一步,所述中回转体圆周均布有与转盘组件配合使用的光滑凹槽。
[0010] 进一步,所述转盘组件为圆盘形,圆周均布有与中回转体配合使用的第二蜗轮齿。
[0011] 本发明提供的一种传动减速装置,结构紧凑、传动比大、精度高、摩檫磨损小,易于 开展工业化生产制造,同时价格低廉,适用于工业机器人关节等具有大传动比要求和体积 限制的精密重载传动场合。
附图说明
[0012] 图1为本发明一种传动减速装置的整体结构剖示图; LW」刀不友明一种传动减速装置的另一种整体结构剖视图;
[0014]图3为本发明一种传动减速装置的整体结构示意图;
[0015]图4为本发明一种传动减速装置的俯视图;
[0016]图5为本发明一种传动减速装置的蜗杆组件的剖示图;
[0017]图6为本发明一种传动减速装置的蜗杆齿的剖示图;,
[0018]图7为本发明一种传动减速装置的箱体的剖示图;
[0019]图8为本发明一种传动减速装置的蜗轮组件的整体结构示意图;
[0020]图9为本发明一种传动减速装置的蜗轮组件的剖示图; ’
[0021]图10为本发明一种传动减速装置的蜗轮组件的另一种剖视图;
[0022]图11为本发明一种传动减速装置的蜗轮组件的俯视图;
[0023]图]_2为本发明一•种传动减速装置的蜗轮齿安装体的整体结构示意图;
[0024]图13为本发明一种传动减速装置的转盘组件的整体结构示意图;
[0025]图14为本发明一种传动减速装置的转盘组件的主视图;
[0026]图15为本发明一种传动减速装置的输出轴安装盘组件的整体结构示意图;
[0027]图16为本发明一种传动减速装置的底盘组件的整体结构示意图;
[0028]图17为本发明一种传动减速装置的输出轴的结构示意图。
具体实施方式
[0029]以下结合附图1至17给出的实施例,进一步说明本发明一种传动减速装置的具体 实施方式。本发明一种传动减速装置不限于以下实施例的描述。
[0030]如图1至图4所示,本发明提供了一种传动减速装置,包括蜗杆组件1、箱体2、蜗轮 组件3、输出轴4、转盘组件5、输出轴安装组件6、底盘组件7。所述传动减速装置整体近似圆 柱形,输出轴4和蜗杆组件丨的输入轴11垂直位于传动减速装置的上方和下方,与传动减速 装置的轴线重合。
[0031]如图5至图6所示,所述蜗杆组件1包括输入轴11、下壳体12、第一螺栓3、上壳体14、 第一蜗杆齿15。所述下壳体i2和上壳体14均为近似半球形,拼合在一起,形成容纳蜗轮组件 3的近似球形的球形空腔16;所述球形空腔16的上部开口,下部通过圆盘形的蜗杆底座17封 闭,蜗杆底座17下方设有输入轴11。所述下壳体12、上壳体14、球形空腔16、蜗杆底座17和输 入轴11的轴线重合。下壳体12和上壳体14的内侧设有与蜗轮组件3配合使用的第一蜗杆齿 15,所述第一蜗杆齿15为螺旋齿。优选的,下壳体〖2与上壳体14通过多个第一螺栓13将第一 蜗杆齿15固定在下壳体以和上壳体14内侧。这样做的益处在于,将第一蜗杆齿I5独立加工 获得齿形后,再借助第一螺栓13将上壳体14和下壳体I2与第一蜗杆齿I5通过螺栓孔1S组合 固定,可以克服螺旋状的第一蜗杆齿15位于球形空腔16—体成型加工难度大的难题,同时 有效提升了第一蜗杆齿15的加工精度。
[0032]如图7所示,所述箱体2整体为近似圆柱形,由圆盘形的下基座23、上基座26,以及 圆筒形的中基座25组成,通过多个第二螺栓24连接固定。所述下基座23居中设有向下凹出 的圆台,圆台内部设有第一推力轴承21,用于支撑蜗杆组件1的蜗杆底座17;圆台居中还设 有第一角接触球轴承22,用于支撑蜗杆组件1的输入轴11。所述上基座26居中设有用于支撑 输出轴4的第一上轴承27;上基座26上还设有3个周向均匀分布的第二上轴承28,用于支撑3 个蜗轮组件3的回转轴36上端。装置整体组装完成后,仅输出轴4和蜗杆组件1的输入轴丨i分 别从箱体2的上方和下方垂直伸出,其他部件均安装在箱体2的内部。通过采用圆柱形的箱 体2,并将动力输入、输出方向与装置的几何轴心方向重合,以及将几何轴心与重心重合的 设计,有利于装置整体结构紧凑小巧,运行平稳。
[0033]如图8至图12所示,所述蜗轮组件3由近似半球形的下蜗轮体31和上蜗轮体33组合 成近似球形,下蜗轮体31和上蜗轮体33之间设有圆盘形的中回转体32,沿轴线方向设有回 转轴36,回转轴36的下端和上端分别沿轴线方向从近似球形的下部和上部延伸出来。所述 下蜗轮体31与上蜗轮体33各自设有一个循环的沟槽;具体的,所述下蜗轮体3丨的沟槽由设 置在外表面的螺旋沟槽和设置在内部的引导沟槽首尾相接而构成,沟槽里布满圆球形的第 一蜗轮齿34,第一蜗轮齿34可在沟槽中循环往复运动;所述上蜗轮体33的沟槽结构与下蜗 轮体31类似。作为一种具体的实施方式,上蜗轮体33通过内六角螺栓37与中回转体32连接, 士回转体32通过第五螺栓30与下蜗轮体31连接。作为另一种具体的实施方式,回转轴36可 采用独立结构,设计成为一个单独的部件;也可采用分体式结构。采用分体式结构时,回转 轴36的上部通过多个第三螺栓35安装在上蜗轮体33上方,回转轴36的下部既可以采用与上 部相同的实施方式,也可以与下蜗轮体31—体成型。中回转体32圆周均布有与转盘组件5配 合使用的光滑凹槽。所述下蜗轮体31和上蜗轮体33上还设有蜗轮齿装体39,用于工厂生产 拼装或检修时,向下蜗轮体31和上蜗轮体33的沟槽中安装第一蜗轮齿34;具体实施方式如 图9所示,下蜗轮体31上设有与蜗轮齿装体39配合使用的安装槽,所述安装槽与下蜗轮体31 的沟槽联通;拼装时,首先通过安装槽向下蜗轮体31的沟槽中安装第一蜗轮齿34,然后再将 蜗轮齿装体39插入安装槽中以实现沟槽的封闭,最后利用多个第四螺栓38实现蜗轮齿装体 39与安装槽之间的固定;上蜗轮体33的实施方式与此类似。
[0034]本发明所采用3个蜗轮组件3与蜗杆组件1采用类似少齿差啮合方式实现大传动比 输出。所述第一蜗杆齿15的齿面由球包络而成,并采用内啮合方式,第一蜗轮齿34采用旋转 球体形状并沿下蜗轮体31和上蜗轮体33的沟槽作循环的往复的滚动啮合运动,从而将蜗轮 与蜗杆之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦,从而减小运行阻力。
[0035]如图13至图14所示,所述转盘组件5为圆盘形,由圆形的下转盘51和上转盘53组 成。下转盘51和上转盘53之间沿外圆周方向均匀设有第二蜗轮齿52,所述第二蜗轮齿52与 蜗轮组件3的中回转体32上的凹槽啮合,实现能量传动。优选的,所述第二蜗轮齿52也为可 以转动的球形结构。转盘组件5的中部设有通孔,用于连接固定输出轴4。作为一种具体的实 施方式,下转盘51和上转盘53通过多个第六螺栓54实现连接固定。
[0036]如图15所示,所述输出轴安装组件6为圆盘形,居中设有向下凸出的圆柱形的输出 安装盘61,以及用来安装输出轴4的第二角接触球轴承63。安装盘组件6上还设有3个周向均 匀分布的深沟球轴承62,用于支撑回转轴36的下端。所述深沟球轴承62与箱体2上基座26的 第二上轴承28配合,实现蜗轮组件3的轴向定位。同时采用3个蜗轮组件3与蜗杆组件1啮合 工作的方式,可有效消除齿侧间隙和由此衍生的动平衡问题,从而确保装置平稳运行。
[0037] 如图16所示,所述底盘组件7为圆盘形,包括圆盘状的底盘71和设置在底盘71中部 的第二推力轴承73。所述第二推力轴承73用于支撑输出安装盘61。所述底盘组件7通过第七 螺栓72固定在蜗杆组件1的蜗杆底座17上。
[0038]如图17和图1所示,所述输出轴4为变直径圆柱体,从上至下分别连接箱体2基座26 上的第一上轴承27、转盘组件5中部的通孔、输出轴安装组件6上的第二角接触球轴承63。作 为一种具体的实施方式,所述输出轴4可通过键与转盘组件5连接固定。优选的,所述输出轴 4和输入轴11均可设置为中空结构,一方面便于布设电线,另一方面还可以使装置整体结构 更加紧凑、合理。
[0039]本发明提供的一种传动减速装置的拼装方式,如图1和图2所示。所述蜗杆组件1通 过第一角接触球轴承22和第一推力轴承21安装并定位在箱体2的下基座23上,所述底盘组 件7通过第七螺栓72连接固定在蜗杆组件1的蜗杆底座17上,所述输出轴安装组件6通过第 二推力轴承73安装在底盘71上,蜗轮组件3—共设有3个,下端通过深沟球轴承62与输出轴 安装盘61连接,蜗轮组件3上端通过第二上轴承28与上基座26连接,蜗轮组件3与蜗杆组件1 形成啮合关系,所述输出轴4的下端通过第二角接触球轴承63安装在输出轴安装盘61上,输 出轴4的上端通过第二上轴承28安装在上基座26上,转盘组件5与中回转体32形成啮合关 系。
[0040] 本发明提供的一种传动减速装置的工作原理及过程如下:通过第一推力轴承21和 第一角接触球轴承22安装并定位在下基座23上的蜗杆组件1获得动力输入后,蜗杆组件1的 第一蜗杆齿15与蜗轮组件3的第一蜗轮齿34啮合并带动三个蜗轮组件3旋转,实现第一级减 速;蜗轮组件3的中回转体32的凹槽与安装在输出轴4上的转盘组件5哺合并带动输出轴4旋 转,实现第二级减速。通过两级减速,最终实现传动减速装置的大传动比、高扭矩、低摩擦损 耗、高精度运行。
[0041] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明^不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在 不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若千简单推演或替换,都应当视为属于本发明的 保护范围。

Claims (5)

1. 一种传动减速装置,包括设置在箱体中的蜗杆组件、蜗轮组件和输出轴,所述蜗杆组 件上还设有输入轴,其特征在于:所述蜗杆组件和蜗轮组件之间,通过设置在蜗杆组件上的 蜗杆齿和设置在蜗轮组件上的第一蜗轮齿实现第一级啮合传动;所述蜗轮组件和输出轴之 间通过设置在蜗轮组件上的中回转体和固定在输出轴上的转盘组件实现第二级啮合传动; 所述蜗轮组件的轴线与输出轴的轴线方向平行,蜗轮组件设有3个,沿输出轴周向均匀分 布; 所述蜗轮组件整体近似球形,由近似半球形的下蜗轮体和上蜗轮体组合而成;下蜗轮 体和上蜗轮体之间设有圆盘形的中回转体,沿轴线方向设有回转轴,回转轴的下端和上端 分别沿轴线方向从下蜗轮体的下部和上蜗轮体的上部延伸出来;所述下蜗轮体与上蜗轮体 各自设有一个循环的沟槽,沟槽里布满圆球形的第一蜗轮齿;所述沟槽分别由设置在上蜗 轮体或下蜗轮体外表面的螺旋沟槽和设置在内部的引导沟槽首尾相接,形成封闭结构;所 述第一蜗轮齿为球形或近似球形,嵌装在沟槽中并在沟槽中做循环往复运动。
2.根据权利要求1所述的一种传动减速装置,其特征在于:所述输出轴和输入轴分别设 置在传动减速装置相对的两端,输出轴和输入轴的轴心重合。
3.根据权利要求2所述的一种传动减速装置,其特征在于:所述蜗轮组件的中回转体为 圆盘状,位于蜗轮组件中部,与蜗轮组件的旋转轴同轴。
4. 根据权利要求3所述的一种传动减速装置,其特征在于:所述中回转体圆周均布有与 转盘组件配合使用的光滑凹槽。
5. 根据权利要求2所述的一种传动减速装置,其特征在于:所述转盘组件为圆盘形,圆 周均布有与中回转体配合使用的第二蜗轮齿。
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