CN107701684A - 纵波减速机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种减速机，包括带有波形可以轴向转动的输入动盘，载有啮合钢珠固定于外壳的限位定盘，带有波形可以轴向转动的输出动盘。输入动盘转动，上面的波形推动限位定盘的各个啮合钢珠进行不同相位的轴向纵波运动，从而啮合钢珠推动输出动盘进行差速转动，实现减速增扭功能。

Description

纵波减速机

技术领域

本发明为精密减速机设备领域，涉及一种高精度低成本减速机。

背景技术

减速机为用于以低速的旋转力的方式输出从马达等的动力装置所输入的高速的旋转力的装置，广泛应用于各个行业。例如，这种减速机安装于工业用机器人的关节等来起到对从动力装置 所输入的高速的旋转力进行减速，使旋转力达到动力需求位置所需的适当的旋转力的作用。

已开发的减速机根据减速方式分为多种。例如，有谐波(harmonic)减速机、 行星针轮(cyclo)减速机、 RV(revolutionary vector)减速机、球(ball)减速机及行星齿轮减速机。

谐波减速机通常包括形成有内齿形状的齿轮的圆形花键和以与圆形花键的内齿齿轮相啮合的方式形成有外齿形状齿轮的可挠性花键， 利用基于圆形花键及可挠性花键的 齿轮之间的齿数之差而产生的相对旋转来对所输入的高速的旋转力进行减速，使旋转力达到低速。

行星针轮减速机通常包括针齿轮和偏心齿轮，上述偏心齿轮以与针齿轮相对应地啮合的方式形成摆线齿形， 上述偏心齿轮借助曲轴相对旋转， 利用基于上述针齿轮和偏心 齿轮之间的齿数之差而产生的相对旋转来对所输入的高速的旋转力进行减速，使旋转力达到低速。RV减速机具有与行星针轮减速机相似的结构。

行星齿轮减速机通常包括以相互啮合的方式转动的多个齿轮，利用输入侧的齿轮和输出侧的齿轮之间的齿数比来对旋转速度进行减速。

球减速机包括：第一动力板及第二动力板，以相互相向的方式配置；引导槽，以摆线的方式形成于第一动力板及第二动力板的相向的板面；驱动球，在引导槽进行滚动运动，利用驱动球沿着引导槽移动而发生的第一动力板及第二动力板的相对运动，对所输入的高速的旋转力进行减速，使旋转力达到低速。

近来， 减速机不仅用于工业用机器人， 还处于广泛用于人体等多种领域的趋势，为 了在多种领域使用这种减速机，不仅要求减速机满足小型化、稳定的驱动性，还要求减速机满足易于制造、结构简单等。

但是，为了使这种现有的减速机满足小型化、稳定的驱动性、易于制造及结构简单等需求，存在多种需解决的问题。例如，以谐波减速机为例，虽然比较容易实现小型化， 但因 刚性及振动特性等，难以实现相对稳定的驱动性。以行星针轮减速机为例，因驱动扭矩(torque)较大、齿隙(backlash)小而具有稳定的驱动性，但相反，存在难以制造摆线齿形的问题，以及由于为了使输出轴顺畅地传递动力而重新由输入轴和传动轴形成输出轴， 因而需要线机械性装置(输出轴销(out put shaft pin)、 输出轴衬套(out put shaft bush)等)，存在结构复杂、难以实现小型化的问题。而且，以球减速机为例，因难以对形成于动力板的板面的摆线进行加工等，存在难以实现小型化的问题。

发明内容

本发明用于解决如上所述的现有技术中的问题，本发明的目的在于，提供一种结构简单、易于制造、成本低廉的高精度减速机。它具有零背隙、无回差、定位精度高、抗冲击力强、振动小、寿命长、精度保持稳定、传动平稳 、生产简单、大量使用制式零件等优点，同时该减速机也可以作为增速机装置使用用于风力发电等需要减扭增速的场合。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

在轴向转动的输入动盘上进行同心的沟道加工，在沟道内排满统一尺寸的钢珠并将钢珠固定于沟道内，形成输入动盘的波形，沟道跟钢珠尺寸按照技术需求进行选择，所有钢珠的珠心点的连线我们称其为啮合线；在限位定盘的两边分别加工两种不同尺寸的圆柱形的限位孔，限位孔按需求数量在定盘上圆周分布，两边的限位孔孔底相通，限位孔的孔心连线跟啮合线平行；在限位定盘两边两种尺寸的限位孔内排布跟限位孔直径相同的啮合钢珠，大尺寸限位孔内的啮合钢珠我们称其为输入盘啮合珠，小尺寸限位孔内的啮合钢珠我们称其为输出盘啮合珠；同样在轴向转动的输出动盘上我们也进行同心沟道加工，在沟道内排满统一尺寸的钢珠并将钢珠固定于沟道内，形成输出动盘的波形，沟道跟钢珠尺寸按照技术需求进行选择，且所有钢珠的珠心点连线跟啮合线平行。

其工作过程可以简单描述为，输入动盘受电机等执行器的带动下轴向转动，同时输入动盘的波形一起转动，波形的运动带动了限位定盘内的输入盘啮合珠在限位孔轴向纵波运动，输入盘啮合珠的轴向纵波运动直接带动输出盘啮合珠的运动，两种啮合珠在输入动盘波形和输出动盘波形的约束下，他们分成数组，每组内的钢珠珠心分别以不同相位形成离散的圆周空间正弦曲线，这种运动被传导到输出盘的啮合珠上，同时带动输出盘轴线转动，实现减速增扭功能。

使用钢珠形成输入动盘和输出动盘的波形可以极大的降低生产难度，而且使用钢珠啮合钢珠的形式，其传动都是点摩擦可显著提高传动效率。但这并不代表只能用钢珠形成波形，也不代表形成的波形只有正弦波上半部连续组成的“馒头波”波形，许多连续曲线形成的波形都可以实现定盘啮合珠的轴向纵波运动，应用它们可以得到不同的运动效果。

详细的执行情况可参照实施例的实施方式。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1 为本发明实施例的整体图。

图2为本发明实施例除去外壳的内部侧视图。

图3为本发明实施例的剖视图。

图3中:1外壳，2.定盘安装螺丝，3.安装法兰，4.输入动盘，5.输出动盘，6.定盘，7.输入盘波形钢珠，8.输出盘波形钢珠，9.输入盘啮合珠，10输出盘啮合珠，11.定位珠，12.定位珠，13.定位珠，14.定位珠。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及具体实施方式。

图1跟图2分别为实施例的整体图跟实施例除去外壳的内部侧视图，可以帮助对本发明的理解。

图3中，安装在安装法兰（3）的执行器带动输入定盘（4）在定位珠（11）（12）的约束下转动，输入定盘（4）的转动的同时输入盘波形钢珠（7）同步运动，输入盘波形钢珠（7）的运动带动了定位在外壳（1）的定盘（6）内定位孔中的输入盘啮合珠（9）轴向纵波运动，输入盘啮合珠同步带动输出盘啮合珠（10）进行轴向纵波运动，输出盘啮合珠（10）的运动带动在定位珠（13）（14）约束下的输出动盘（5）的输出盘波形珠（8）运动，固定在输出动盘的输出盘波形珠（8）带动输出动盘（8）转动，这样来实现本发明减速增扭的功能。

本发明中起到减速增扭作用的传动组件，输入盘波形钢珠（7）、输入盘啮合珠（9）、输出盘啮合珠（10）、输出盘波形钢珠（8），时刻都在约束下紧密啮合，从而达到零背隙，无回差的使用效果。同时本发明可以非常简单的进行多级减速机叠加只需将输出动盘（5）的输出侧修改为输入盘波形钢珠（7），再叠加定盘（6）跟输出动盘（5），便可实现多级减速。

以上所述仅为本发明优选实例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，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。

Claims (10)

1.一种纵波减速机，其特征在于：包括同轴安装的可转动的输入盘和输出盘，及不可转动的定盘；定盘上载有定位孔，定盘的位置在输入盘和输出盘之间；输入盘与输出盘载有形成波形的连续曲线或曲面；输入盘和输出盘上载有波形的连续曲线或连续曲面之间有啮合部件进行啮合，啮合部件被约束于在定盘的定位孔内；在运动过程中输入盘和输出盘转动，定盘静止不动，定盘内的啮合部件进行轴向的纵波运动；此减速机可将输出盘的输出侧修改为输入盘的波形特征，作为承接盘，后接定盘与输出盘，进行多级减速；此减速机除作为减速增扭装置外还可以作为一种增速装置使用。

2.根据权利要求1所述的减速机，其特征在于：所述的同轴安装的可转动的输入盘和输出盘，及不可转动的定盘，输入盘与输出盘跟定盘的安装，为平行关系，它们的中心在一条直线上称为减速机的中心轴，输入盘和输出盘以减速机的中心轴转动。

3.根据权利要求1所述的减速机，其特征在于：所述的定盘上载有定位孔，定盘的位置在输入盘和输出盘之间，定位孔容纳啮合部件在其中运动，定位孔约束啮合部件除轴向运动以外的其他运动方向。

4.根据权利要求1所述的减速机，其特征在于：所述的输入盘与输出盘载有形成波形的连续曲线或曲面，连续曲线或曲面具有周期性重复的固定造型。

5.根据权利要求1所述的减速机，其特征在于：所述的输入盘和输出盘上载有波形的连续曲线或连续曲面之间有啮合部件进行啮合，啮合部件被约束于在定盘的定位孔内，啮合部件为滚珠或滚柱，啮合过程中啮合部件与输入盘波形或输出盘波形接触。

6.根据权利要求1所述的减速机，其特征在于：所述的在运动过程中输入盘和输出盘转动，定盘静止不动，定盘内的啮合部件进行轴向的纵波运动，轴向为减速机中心轴方向，输入盘中心点与输出盘中心点的连线为减速机中心轴。

7.根据权利要求1所述的减速机，其特征在于：所述的此减速机可将输出盘的输出侧修改为输入盘的波形特征，作为承接盘，后接定盘与输出盘，进行多级减速，承接盘两侧分别为输出盘波形特征跟输入盘波形特征，输入盘波形特征一侧承接后级减速。

8.根据权利要求1所述的减速机，其特征在于：所述的此减速机除作为减速增扭装置外还可以作为一种增速装置使用，当作为增速装置使用时以原有输入端作为输出端，原有输出端作为输入端。

9.一种关节机器人，具备权利要求1~8任一项记载的纵波减速机。

10.一种精密机床，具备权利要求1~8任一项记载的纵波减速机。