CN106969104A - 一种球式传动减速器和传动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种球式传动减速器，包括：偏心轴，围绕轴线做旋转运动；平衡盘、第一行星盘，沿偏心轴的输入方向依序套设在偏心轴上，并在偏心轴的旋转运动下做偏心转动；第一行星盘，在偏心转动过程中产生一传动力，并传动至第三行星盘，同时产生一旋转惯性力；平衡盘，与第一行星盘呈中心对称，用于产生与旋转惯性力方向相反的力，以抵消旋转惯性力；第二行星盘，固定设置在第一行星盘与平衡盘之间，为第一行星盘和平衡盘的转动提供支撑；第三行星盘，套设在偏心轴上，在第一行星盘的传动作用下转动。本发明实施例通过中心对称的两个行星盘解决了现有技术中采用配重块来实现惯性力平衡的问题。
Description
技术领域
本发明涉及传送旋转运动的传动装置技术领域，特别涉及一种球式传动减速器和传动装置。
背景技术
随着现代工业对机械传动机构不断提出新的要求，传统的机械传动机构已经不能很好地满足现代工业发展的要求。因此研发各种满足工业要求的传动机构已成为该行业发展的必然趋势。
现有的传动机构中,摆线针轮行星传动，虽然具有很多优点，但是加工复杂且传动精度不高，传动回差大；蜗杆传动具有传动比大，但传动效率低；谐波传动依靠柔轮的变形传递动力与运动，柔轮材料要求高且寿命短。
针对摆线形式精密传动的减速器，现有技术中的单级、双级钢球减速器，分别采用了一对具有内摆线、外摆线的滚道盘作为啮合副，并且在两盘相对的滚道中间放入传动钢球作为动力传导，从而实现减速，但传动比较小，滚道为半圆弧或双半圆弧，且具有短幅内摆线和短幅外摆线两种滚道，加钢球的一种传动模式，此种模式单级惯性力不好，故此需加一个配重块，配重匹配惯性力比较难控制。由于单级的偏心装置，惯性力需要中合抵消，会在输出端增加一配重块，配重块与偏心装置成180°对称，通过配重块与偏心装置对称旋转，使得惯性力得到很大削减，配重以完全对称为理论值，但是实际中往往不能满足其相关要求，匹配很难控制。
在实现本发明的过程中，发明人发现至少存在如下问题：
现有技术的主要缺陷在于单级传动时动平衡需要一个配重块来解决力平衡的问题，对于二级传动虽然能很好的解决动力平衡问题但是由于机械摩擦的原因最终会导致整个减速装置的传动精度降低，从而影响了整个装置传动精度。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种球式传动减速器，本发明通过中心对称的两个行星盘解决了现有技术中采用配重块来实现惯性力平衡的问题。
根据本发明实施例的一个方面提供了一种球式传动减速器，包括：偏心轴，围绕轴线做旋转运动；
平衡盘、第一行星盘，沿所述偏心轴的输入方向依序套设在所述偏心轴上，并分别在所述偏心轴的旋转运动下做偏心转动；
第一行星盘，在所述偏心转动过程中产生一传动力，并传动至第三行星盘，同时产生一旋转惯性力；
平衡盘，与所述第一行星盘呈中心对称，用于产生与所述旋转惯性力方向相反的力，以抵消所述旋转惯性力；
第二行星盘，固定设置在第一行星盘与平衡盘之间，为第一行星盘和平衡盘的转动提供支撑；
第三行星盘，套设在偏心轴上，在第一行星盘的传动作用下转动。
进一步地，还包括：第一摆线槽轨道，设置于所述第一行星盘与第二行星盘之间，用于承载第一钢球；
多个第一钢球，在第一摆线槽轨道中沿圆周方向均匀分布设置，在所述第一行星盘的转动下，做自转和公转运动。
进一步地，第一摆线槽轨道为环形，其包括：
第一环形凹槽，沿圆周方向设置在第一行星盘上；
第二环形凹槽，与第一环形凹槽相对设置且与所述第一环形凹槽形状相匹配，沿圆周方向设置在第二行星盘上。
进一步地，第一摆线槽轨道与第一行星盘同心且同轴设置。
进一步地，还包括：第二摆线槽轨道，设置于所述平衡盘与第二行星盘之间，用于承载第二钢球；
多个第二钢球，在第二摆线槽轨道中沿圆周方向均匀分布设置，在所述平衡盘的转动下，做自转和公转运动。
进一步地，第二摆线槽轨道为环形，其包括：
第三环形凹槽，沿圆周方向设置在第二行星盘上；
第四环形凹槽，与第三环形凹槽相对设置且与所述第三环形凹槽形状相匹配，沿圆周方向设置在平衡盘上。
进一步地，第二摆线槽轨道与平衡盘同心且同轴设置。
进一步地，还包括：
多个槽，设置于第三行星盘和第一行星盘之间，用于承载第三钢球；
多个第三钢球，每个第三钢球对应一个槽，所述多个第三钢球在第一行星盘的转动下，在对应的槽中做自转运动。
进一步地，每个槽包括：
第一凹槽，设置在第三行星盘上；
第二凹槽，与第一凹槽相对设置且与所述第一凹槽形状相匹配，设置在第一行星盘上。
进一步地，偏心轴包括：
输出段，设置在偏心轴的输出端；
第二偏心轴段，设置在偏心轴的输入端；
第一偏心轴段，设置在第二偏心轴段与输出端之间，与第二偏心轴段中心对称；
其中，其中，所述第一行星盘、所述平衡盘、第三行星盘分别通过轴承套设在第一偏心轴段、第二偏心轴段、输出段上。
本发明具有如下技术效果：
本发明利用整体偏心设计，安装方便，加工方便。通过将第一行星盘和平衡盘设置为相对于第二行星盘中心对称，来解决单级动力平衡问题，从而省去了动力平衡模块设计配重计算复杂而平衡难掌握的问题，使传动更加趋于平稳。在双内摆线的基础之上，通过双内摆线结构与平衡盘结合，通过偏心轴输入，四个行星盘与钢球结合，实现动力平衡高精密，零回差传动。本发明的球式传动减速器具有传动精度高、传动比大、高传动效率等特点，而且由于独特的结构设计，使减速器具有了输出部分实现零回差、体积小、重量轻等的优势。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的球式传动减速器的结构示意图；
图2是本发明提供的偏心轴110的结构示意图；
图3是本发明提供的第一摆线槽轨道121和第一钢球122的局部放大示意图；
图4是本发明提供的第二摆线槽轨道123和第二钢球124的局部放大示意图；
图5是本发明提供的槽125和第三钢球126的局部放大示意图；
图6是本发明提供的偏心轴的转动方向为顺时针时第一钢球122所形成的运动轨迹的投影示意图；
图7是本发明提供的第一钢球122和第二钢球124形成的内摆线的运动轨迹示意图；
图8本发明提供的第一钢球122和第二钢球124形成的外摆线的运动轨迹示意图；
附图标记：
偏心轴110，第一偏心轴段110-1，第二偏心轴段110-2，输出段110-3，第一行星盘111，平衡盘112，第二行星盘113，第三行星盘114，轴承120，第一摆线槽轨道121，第一环形凹槽121-1，第二环形凹槽121-2，第一钢球122，第二摆线槽轨道123，第三环形凹槽123-1，第四环形凹槽123-2，第二钢球124，槽125，第一凹槽125-1，第二凹槽125-2，第三钢球126，箱体130，螺母140，第一端盖150、第二端盖160、第三端盖170。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明是借鉴行星摆线针轮减速器而演化来的一种新型球式传动减速器，可广泛应用于机器人、精密机床、新能源行业、回转传动行业、航空航天等与精密伺服装置配合使用的传动机构。例如，飞机、飞船、医疗器械、仪器仪表等。
请参阅图1，图1是本发明第一实施例提供的球式传动减速器的结构示意图。
如图1所示，本发明的第一实施例的球式传动减速器，通过四个并列设置的第一行星盘111、平衡盘112、第二行星盘113和第三行星盘114使转动输入减速而产生转动输出，包括：偏心轴110、第一行星盘111、平衡盘112、第二行星盘113和第三行星盘114。
偏心轴110，围绕轴心做旋转运动。具体的，偏心轴110作为输入轴，通过偏心轴110输入转动，是本发明的球式传动减速机的转动输入端。
平衡盘112、第一行星盘111，沿所述偏心轴110的输入方向依序套设在所述偏心轴110上，并分别在所述偏心轴110的旋转运动下做偏心转动。
第一行星盘111，在所述偏心转动过程中产生一传动力，并传动至第三行星盘114，同时产生一旋转惯性力。
平衡盘112，与所述第一行星盘111呈中心对称，用于产生与所述旋转惯性力方向相反的力，以抵消所述旋转惯性力。为了实现配重，需要保证平衡盘112在转动时产生的力的大小与第一行星盘111产生的旋转惯性力的大小相同。
这里，为了使平衡盘112起到配重的作用，通过将平衡盘112设置为与第一行星盘111中心对称的方式，使得平衡盘112能够抵消第一行星盘111因偏心带来的旋转惯性力。
第二行星盘113，固定设置在第一行星盘111与平衡盘112之间，为第一行星盘111和平衡盘112的转动提供支撑。在本发明中，第二行星盘113为固定行星盘，固定设置在箱体130上，第二行星盘113与箱体130保持相对静止。
第三行星盘114，套设在偏心轴110上，在第一行星盘111的传动作用下转动。具体地，第三行星盘114为本发明球式传动减速器的转动输出端。
图2是本发明提供的偏心轴110的结构示意图。
如图2所示，偏心轴110包括：
输出段110-3，设置在偏心轴110的输出端；
第二偏心轴段110-2，设置在偏心轴110的输入端；
第一偏心轴段110-1，设置在第二偏心轴段110-2与输出端110-3之间，与第二偏心轴段110-2中心对称；
其中，第一行星盘111、平衡盘112、第三行星盘114分别通过轴承120套设在第一偏心轴段110-1、第二偏心轴段110-2、输出段110-3上。具体地，如图1所示，第一行星盘111通过轴承120套设在第一偏心轴段110-1上，平衡盘112通过轴承120套设在第二偏心轴段110-2上，第三行星盘114通过轴承120套设在输出段110-3上。其中，轴承120与第一行星盘111、平衡盘112和第三行星盘114为过盈配合。
这里，为了使平衡盘112起到配重的作用，通过将偏心轴110的第一偏心轴段110-1和第二偏心轴段110-2设置为中心对称，进而使得平衡盘112与第一行星盘111中心对称的方式，使得平衡盘112能够抵消第一行星盘111因偏心带来的旋转惯性力。
图3是本发明提供的第一摆线槽轨道121和第一钢球122的局部放大示意图。
如图3所示，本发明的球式传动减速器还包括：
第一摆线槽轨道121，设置于第一行星盘111与第二行星盘113之间，用于承载第一钢球；
多个第一钢球122，在第一摆线槽轨道121中沿圆周方向均匀分布设置，在所述第一行星盘111的转动下，做自转和公转运动。
具体地，第一摆线槽轨道121为环形，其包括：
第一环形凹槽121-1，沿圆周方向设置在第一行星盘111上；
第二环形凹槽121-2，与第一环形凹槽121-1相对设置且与第一环形凹槽121-1形状相匹配，沿圆周方向设置在第二行星盘113上；
为了增加钢球的传动精度，本发明通过增加钢球与凹槽的啮合面积，第一环形凹槽121-1和第二环形凹槽121-2的横截面大致为梯形、半月形等等，将凹槽设置为梯形、半月形等是为了增加钢球与凹槽的啮合面积，进而提高钢球的传动精度。
在一实施方式中，第一摆线槽轨道121与第一行星盘111同心且同轴设置。
图4是本发明提供的第二摆线槽轨道123和第二钢球124的局部放大示意图。
如图4所示，本发明的球式传动减速器还包括：
第二摆线槽轨道123，设置于所述平衡盘112与第二行星盘113之间，用于承载第二钢球124；
多个第二钢球124，在第二摆线槽轨道123中沿圆周方向均匀分布设置，在所述平衡盘112的转动下，做自转和公转运动。
具体地，第二摆线槽轨道123为环形，其包括：
第三环形凹槽123-1，沿圆周方向设置在第二行星盘113上；
第四环形凹槽123-2，与第三环形凹槽123-1相对设置且与所述第三环形凹槽123-1形状相匹配，沿圆周方向设置在平衡盘3上；
为了增加钢球的传动精度，本发明通过增加钢球与凹槽的啮合面积，所述第三环形凹槽和第四环形凹槽的横截面大致为梯形、半月形等等，将凹槽设置为梯形、半月形等是为了增加钢球与凹槽的啮合面积，进而提高钢球的传动精度。
在一实施方式中，第二摆线槽轨道123与平衡盘112同心且同轴设置。
在本发明中，第二行星盘113除了为第一行星盘111和平衡盘112的转动提供支撑之外，还用于限制第一钢球122和第二钢球124的转动轨迹。
图5是本发明提供的槽125和第三钢球126的局部放大示意图。
如图5所示，本发明的球式传动减速器还包括：
多个槽125，设置于第三行星盘114和第一行星盘111之间，用于承载第三钢球126；
多个第三钢球126，每个第三钢球126对应一个槽125，所述多个第三钢球126在第一行星盘111的转动下，在对应的槽中做自转运动。
具体地，每个槽125包括：第一凹槽125-1和第二凹槽125-2。
第一凹槽125-1，设置在第三行星盘114上；
第二凹槽125-2，与第一凹槽125-1相对设置且与所述第一凹槽125-1形状相匹配，设置在第一行星盘111上；
为了增加钢球的传动精度，本发明通过增加钢球与凹槽的啮合面积，所述第一凹槽125-1和第二凹槽125-2的横截面大致为梯形、半月形等等，将凹槽设置为梯形、半月形等是为了增加钢球与凹槽的啮合面积，进而提高钢球的传动精度。
如图6、7、8所示，本发明球式传动减速器的传动原理如下：
由于第二行星盘113为固定行星盘，通过偏心轴110输入，带动平衡盘112和第一行星盘111，由于第二行星盘113为固定盘，通过第二钢球124传动到平衡盘112，平衡盘112主要作用是为整体的机构实现动力平衡。第二行星盘113为固定行星盘，偏心轴110输入，带动第一行星盘111，通过第三钢球126传动到第三行星盘114，第三行星盘114输出运动，达到减速的作用。
图6是本发明提供的偏心轴的转动方向为顺时针时第一钢球122所形成的运动轨迹的投影示意图。
如图6所示，在一实施方式中，当偏心轴110的旋转方向为顺时针时，在偏心轴110的转动作用下，第一行星盘111和平衡盘112的转动方向也为顺时针，第三行星盘114的旋转方向为逆时针。反之，当偏心轴110的旋转方向为逆时针时，第一行星盘111和平衡盘112的转动方向也为逆时针，而第三行星盘114的旋转方向为瞬时针。
如图6所示，当偏心轴110的转动方向为顺时针时，环形虚线外侧的内摆线为第一钢球122第二行星盘113接触的一侧所形成的运动轨迹。环形虚线内侧的外摆线是第一钢球122与第一行星盘111接触的一侧所形成的运动轨迹。
图7是本发明提供的第一钢球122和第二钢球124形成的内摆线的运动轨迹示意图。
如图7所示，当偏心轴110的转动方向为顺时针或逆时针时，中间的内摆线为第一钢球122第二行星盘113接触的一侧所形成的运动轨迹，内侧的内摆线为第二钢球124平衡盘112接触的一侧所形成的运动轨迹。
图8本发明提供的第一钢球122和第二钢球124形成的外摆线的运动轨迹示意图。
如图8所示，当偏心轴110的转动方向为顺时针或逆时针时，中间的外摆线为第一钢球122第一行星盘111接触的一侧所形成的运动轨迹，内侧的外内摆线为第二钢球124第二行星盘112接触的一侧所形成的运动轨迹。
在一可选实施方式中，本发明的球式传动减速器，还包括：
间隙调节组件，用于调节第一行星盘111、平衡盘112、第二行星盘113和第三行星盘114之间的间隙。在一实施方式中，如图1所示，间隙调节组件包括但不限于螺母140。箱体130的左端内孔加工有螺纹，拧入预紧螺母140推动轴系零件作轴向移动，可消除各摆线槽与钢球组之间的齿隙，以及水平槽、垂直槽与钢球组之间的齿隙，保证无齿隙啮合与传动精度。同时，螺母140与箱体130之间安装有止动垫圈(图中未示出)，防止螺母140产生松动。
如图1所示，在一可选实施方式中，本发明的球式传动减速器，还包括：
第一端盖150、第二端盖160、第三端盖170，均通过螺栓与箱体130固定到一起。
偏心轴110通过轴承120与第二端盖160连接，将偏心轴110固定到箱体130之上，第三端盖170压紧轴承120。
本发明还提供了一种具有上述所述的球式传动减速器的传动装置。
如上所述，详细介绍了本发明的球式传动减速器，结合新型摆线行星机构，实现了结构简单、传动比范围大、承载能力强及其安装方便精度可调节等技术效果。而且维护方便，在使用过程由于零部件的磨损带来精度下降的问题，可通过间隙调节组件实现精度可调。
本发明的摆线行星减速器，在双内摆线运动原理的基础上，双内摆线加钢球结构来传递运动，实现高精度、高效率，打破常规产品的传动方式，实现完美传动。本发明的摆线行星减速器较现有技术的主要区别在于：在原有的外摆线的基础上又增加了双内摆线，利用双内摆线与钢球的相互接触来实现最终的机械传动，达到传动效果。
本发明的摆线行星减速器，在原有的外摆线的基础上经过复杂的计算和理论研究之后又增加了双内摆线和钢球结构，利用双内摆线来形成轨道，钢球在轨道内相互运动来实现最终的机械传动，利用这种新型摆线行星减速器的机械传动较现有的机构能够达到传动平稳、传动比大、承载能力强等优点。由于采用了双内摆线轨道上排布组成的高精度淬硬的钢球作为运动传递的关键部件，使得整个装置运动的传递更加平稳，精度更高。轨道全部都是大摆线轨道，无死点，钢球在轨道内滚动，传递动力，轨道与钢球充分接触，使其运动更加平稳有效。通过输出端的间隙调节组件，可以对钢球在运转过程中造成的磨损情况，进行适当的调整，达到高精度持续保持。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种球式传动减速器，其特征在于，包括：
偏心轴(110)，围绕轴线做旋转运动；
平衡盘(112)、第一行星盘(111)，沿所述偏心轴(110)的输入方向依序套设在所述偏心轴(110)上，并分别在所述偏心轴(110)的旋转运动下做偏心转动；
第一行星盘(111)，在所述偏心转动过程中产生一传动力，并传动至第三行星盘(114)，同时产生一旋转惯性力；
平衡盘(112)，与所述第一行星盘(111)呈中心对称，用于产生与所述旋转惯性力方向相反的力，以抵消所述旋转惯性力；
第二行星盘(113)，固定设置在第一行星盘(111)与平衡盘(112)之间，为第一行星盘(111)和平衡盘(112)的转动提供支撑；
第三行星盘(114)，套设在偏心轴(110)上，在第一行星盘(111)的传动作用下转动。
2.根据权利要求1所述的球式传动减速器，其特征在于，还包括：
第一摆线槽轨道(121)，设置于所述第一行星盘(111)与第二行星盘(113)之间，用于承载第一钢球(122)；
多个第一钢球(122)，在第一摆线槽轨道(121)中沿圆周方向均匀分布设置，在所述第一行星盘(111)的转动下，做自转和公转运动。
3.根据权利要求2所述的球式传动减速器，其特征在于，第一摆线槽轨道(121)为环形，其包括：
第一环形凹槽(121-1)，沿圆周方向设置在第一行星盘(111)上；
第二环形凹槽(121-2)，与第一环形凹槽(121-1)相对设置且与所述第一环形凹槽(121-1)形状相匹配，沿圆周方向设置在第二行星盘(113)上。
4.根据权利要求2或3所述的球式传动减速器，其特征在于，
第一摆线槽轨道(121)与第一行星盘(111)同心且同轴设置。
5.根据权利要求1所述的球式传动减速器，其特征在于，还包括：
第二摆线槽轨道(123)，设置于所述平衡盘(112)与第二行星盘(113)之间，用于承载第二钢球(124)；
多个第二钢球(124)，在第二摆线槽轨道(123)中沿圆周方向均匀分布设置，在所述平衡盘(112)的转动下，做自转和公转运动。
6.根据权利要求5所述的球式传动减速器，其特征在于，第二摆线槽轨道(123)为环形，其包括：
第三环形凹槽(123-1)，沿圆周方向设置在第二行星盘(113)上；
第四环形凹槽(123-2)，与第三环形凹槽(123-1)相对设置且与所述第三环形凹槽(123-1)形状相匹配，沿圆周方向设置在平衡盘(112)上。
7.根据权利要求5或6所述的球式传动减速器，其特征在于，第二摆线槽轨道(123)与平衡盘(112)同心且同轴设置。
8.根据权利要求1所述的球式传动减速器，其特征在于，还包括：
多个槽(125)，设置于第三行星盘(114)和第一行星盘(111)之间，用于承载第三钢球(126)；
多个第三钢球(126)，每个第三钢球(126)对应一个槽(125)，所述多个第三钢球(126)在第一行星盘(111)的转动下，在对应的槽中做自转运动。
9.根据权利要求8所述的球式传动减速器，其特征在于，每个槽125包括：
第一凹槽(125-1)，设置在第三行星盘(114)上；
第二凹槽(125-2)，与第一凹槽(125-1)相对设置且与所述第一凹槽(125-1)形状相匹配，设置在第一行星盘(111)上。
10.根据权利要求1所述的球式传动减速器，其特征在于，偏心轴(110)包括：
输出段(110-3)，设置在偏心轴(110)的输出端；
第二偏心轴段(110-2)，设置在偏心轴(110)的输入端；
第一偏心轴段(110-1)，设置在第二偏心轴段(110-3)与输出端(110-3)之间，与第二偏心轴段(110-2)中心对称；
其中，所述第一行星盘(111)、所述平衡盘(112)、第三行星盘(114)分别通过轴承(120)套设在第一偏心轴段(110-1)、第二偏心轴段(110-2)、输出段(110-3)上。
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