CN108087500A

CN108087500A - 圆锥滚动摆线行星传动机构

Info

Publication number: CN108087500A
Application number: CN201711399994.9A
Authority: CN
Inventors: 王海清; 雷中生; 屈聪
Original assignee: 王海清
Current assignee: Shenzhen Xinchuang Technology Research Co., Ltd.
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2018-05-29
Also published as: WO2019120035A1

Abstract

一种圆锥滚动摆线行星传动机构，包括输入部件、输出部件及固定不动的内齿环，该内齿环的内周均布有第一锥齿；该输入轴上设有偏心轴，该偏心轴通过轴承连接摆线轮的一端，该摆线轮的另一端于零点位置连接输出部件，且该偏心轴的轴线中点与零点位置的连接线与输入轴的轴线形成一偏心角；支撑在偏心轴上的摆线轮的外周均布有能与第一锥齿啮合的第二锥齿，第一锥齿的齿数大于第二锥齿的齿数，且该第一、二锥齿的啮合中心线与输入轴的轴线形成的夹角等于偏心角；摆线轮与输出部件上分别设置相对的半圆弧槽，两半圆弧槽组成完整的圆孔，圆孔中放置连接球而使输出部件与摆线轮实现万向连接并同步旋转，且各连接球的球心分布圆周的圆心与零点位置重合。

Description

圆锥滚动摆线行星传动机构

技术领域

本发明涉及一种摆线针轮行星传动机构，特别是一种圆锥滚动摆线行星传动机构。

背景技术

中国机器人产业联盟的最新统计数据显示，2016年，国产机器人的市场占有率为32.7%。也即，国内67.3%的机器人市场被少数几家外国巨头占有。为什么进口机器人在国内占有这么大的市场呢。

在机器人的构成中，减速机是最核心的部件，成本占比也最高，可达35%。目前，应用于机器人领域的减速机主要有两种，一种是RV减速机，另一种是谐波减速机。前者因具有更高的刚度，一般被放置在大臂、肩部等重负载位置；而后者则被放置在小臂及手腕部。

在过去的三四十年间，日本企业几乎垄断了全球范围内减速机的核心技术，机器人关节对减速机性能要求很高，基本依赖进口，而进口减速机价格昂贵，约为国内企业的5倍，致使机器人成本居高不下，市场竞争力大打折扣。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有国内摆线行星减速机结构复杂、制造技术难度大、成本高等不足，提供一种性能优良、结构简单、制作成本低，完全能替代进口减速机的圆锥滚动摆线行星传动机构，应用于替代现有普通摆线针轮减速机具有更大的优势。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种圆锥滚动摆线行星传动机构，包括输入部件、输出部件及固定不动的内齿环，该内齿环的内周均布有第一锥齿；该输入轴上设有偏心轴，该偏心轴通过轴承连接摆线轮的一端，该摆线轮的另一端于零点位置连接输出部件，且该偏心轴的轴线中点与零点位置的连接线与输入轴的轴线形成偏心角；支撑在偏心轴上的摆线轮的外周均布有能与第一锥齿啮合的第二锥齿，第一锥齿的齿数大于第二锥齿的齿数，且该第一、二锥齿的啮合中心线与输入轴的轴线形成的夹角等于偏心角；连接输出部件的摆线轮一端设有第一连接部，输出部件上对应设有第二连接部，且第一连接部与第二连接部相互卡合，卡合处的第一连接部上开设有第一半圆弧槽，卡合处的输出部件上开设有与第一半圆弧槽配合的第二半圆弧槽，相对设置的第一、二半圆弧槽组成完整的圆孔，圆孔中放置连接球而使输出部件与摆线轮实现万向连接并同步旋转，且各连接球的球心分布圆周的圆心与零点位置重合。

上述方案的一具体实施为，所述输出部件为输出盘，所述输入部件为输入轴，输入轴的一端通过装在输出盘上的第一轴承支撑，该输入轴的另一端通过装在安装支座上的第二轴承支撑，输出盘与安装支座之间设置与安装支座固定连接的所述内齿环，所述偏心轴通过第三轴承支撑摆线轮的一端，该摆线轮的另一端通过连接球的连接支撑在输出盘上。

上述方案的另一具体实施为，所述输出部件为输出轴，所述输入部件为中空的输入轴，该输入轴的一端外周通过轴承支承在第一端盖上，另一端的内腔通过轴承支承输出轴的一端，输出轴的另一端通过轴承支承在第二端盖上,第一、二端盖之间固定设置所述内齿环，所述摆线轮的另一端通过连接球的连接而由所述输出轴直接支撑。

上述方案中，所述偏心轴一侧的输入轴上设置有平衡块。平衡块的参数由偏心轴的偏心距、摆线轮的质量以及内齿环对摆线轮作用力的大小等因素确定。

上述方案中，所述第一锥齿比第二锥齿多一个齿。

上述方案中，所述第一锥齿、第二锥齿采用同一锥度的圆弧形齿。这样滚动啮合后摆线轮的中心线与输入轴的轴线形成一夹角（而不是传统的摆线轮中心线与输入轴轴线平行），夹角的交叉点定义为零点位置，通过输入轴上零点位置的径向截面上的连接球连接输出盘。第一、二锥齿的使用使原来摆线针轮所使用的连接机构（W机构）得以取消，这样为设计第一、二锥齿的啮合长度以及输出盘尺寸及轴的大小提供了更宽松的空间，为输出扭矩的提高提供了可能，同时因为结构简单，运动环节减少，容易做到比RV减速机的精度更高。

上述方案中，所述偏心轴的轴线与输入轴的轴线平行，且所述第三轴承为调心轴承。但并不局限于此，所述偏心轴的轴线也可与输入轴的轴线成一夹角，该夹角的大小等于所述偏心角，且所述第三轴承为非调心轴承。

本发明通过巧妙地将输入轴中的一段设置为偏心轴，再在偏心轴上支撑带圆弧形齿的摆线轮，摆线轮的外周设置固定不动的带圆弧形齿的内齿环，这样输入轴的旋转，经偏心轴传递至摆线轮后，由于摆线轮与内齿环啮合，内齿环固定不动，因而摆线轮只能在偏心轴的作用下作与输入轴旋转方向相反的行星运动，又因内齿环的第一锥齿与摆线轮的第二锥齿相差一个齿，因而输入轴转动一圈，摆线轮只能相对内齿环转动一个齿，从而实现减速运行，并通过与摆线轮连接的输出部件输出。

本发明结构简单，较以前的摆线针轮行星减速机省去了很多中间连接件，不仅使制作成本低，且由于省去了多个中间连接件，使得零件之间的累积误差明显变小，整体运行性良好，完全能替代目前进口的RV减速机。

附图说明

图1为本发明一实施例整体结构剖视图。

图2为本发明内齿环结构示意图。

图3是本发明摆线轮结构示意图。

图4是本发明输入轴结构示意图。

图5为本发明工作原理示意图。

图6为本发明另一实施例整体结构剖视图。

具体实施方式

如图1－图5所示，本发明圆锥滚动摆线行星传动机构一实施例包括输入轴1，该输入轴1的一端通过第一轴承8安装输出盘3，该输入轴1的另一端通过第二轴承9固定支撑在安装支座7上。输出盘3与安装支座7之间设置与安装支座7固定连接的内齿环2，该内齿环2的内周均布有第一锥齿21。该输入轴1上设有一偏心轴11，该偏心轴11通过第三轴承10连接摆线轮4的一端，该摆线轮4的另一端于零点位置O连接输出盘3，且该偏心轴11的轴线中点与零点位置O的连接线与输入轴1的轴线形成一偏心角a。支撑在偏心轴上的摆线轮一端的外周均布有能与第一锥齿21啮合的第二锥齿41。该第一锥齿21的齿数大于第二锥齿41的齿数，两者之间相差一个齿，且该第一锥齿21、第二锥齿41啮合中心线与输入轴1的轴线形成的夹角等于偏心角。零点位置O对应的摆线轮4的外周均匀设置与摆线轮4的轴线平行的第一连接部42，输出盘3的内周设置与第一连接部42配合的第二连接部31，第一连接部42与第二连接部31相互卡合，卡合处的第一连接部42上设置第一半圆弧槽，卡合处的第二连接部31上设置第二半圆弧槽，相对的第一、二半圆弧槽形成一个完整的圆孔，圆孔内放置连接球5使输出盘3与摆线轮4实现万向连接并同步旋转，且各连接球5的球心分布圆周的圆心与零点位置O重合。该偏心段11一侧的输入轴1上设置有平衡块6，以使输入轴1能平稳运转。

本实施例中，第一锥齿21、第二锥齿41优选采用圆弧形齿。

本实施例使用时，输入轴1输入动力，输入轴1的偏心轴11传递动力至摆线轮4，摆线轮4由于受到内齿环2的啮合作用（内齿环2因与安装支座7固定在一起，内齿环2不能转动），因而摆线轮4仅在偏心力的作用下相对输入轴1进行小幅度摆动，摆动过程中，摆线轮4与内齿环2相对转动，由于第一锥齿21相对第二锥齿41多一个齿，因而当输入轴1旋转一圈时，摆线轮4相对内齿环2仅前进一个齿，即摆线轮4实现了减速，在摆线轮4减速的同时，由于输出盘3与摆线轮4在零点位置O通过连接球5万向连接，因而输出盘3随摆线轮4低速旋转。

上述实施例中，输入轴1设置在左侧，但并不局限于此，输入轴1也可设置在安装支座7的右侧。

如图6所示，本发明圆锥滚动摆线行星传动机构另一实施例包括中空的输入轴1’和输出轴7’，该输入轴1’的一端外周通过轴承支承在第一端盖2’上，另一端的内腔通过轴承支承输出轴7’的一端，输出轴7’的另一端通过轴承支承在第二端盖6’上。第一端盖2’与第二端盖6’之间设置内齿环3’，该内齿环3’的内周均布有第一锥齿31’。该输入轴1’上设有一偏心轴11’，该输入轴1’的偏心轴11’外周通过轴承连接摆线轮4’的一端，该摆线轮4’的另一端于零点位置O’连接输出轴7’，且该偏心轴11’的轴线中点与零点位置O’的连接线与输入轴1’的轴线形成一偏心角。支撑在偏心轴11’上的摆线轮4’外周均布有能与第一锥齿31’啮合的第二锥齿41’。该第一锥齿31’的齿数大于第二锥齿41’的齿数，两者之间相差一个齿，且该第一锥齿21’、第二锥齿41’啮合中心线与输入轴1的轴线形成的夹角等于偏心角。零点位置O’对应的摆线轮4’的外周均匀设置与摆线轮4’的轴线平行的第一连接部42’，输出轴7’的内周设置与第一连接部42’配合的第二连接部71’，第一、二连接部相互卡合，且第一连接部42’与第二连接部71’ 的相对面分别设置半圆弧槽，两个半圆弧槽形成一个完整的圆孔，圆孔内放置连接球5’使输出轴7’与摆线轮4’实现万向连接并同步旋转，且各连接球5’的球心分布圆周的圆心与零点位置O’重合。该偏心轴11’一侧的输入轴1’上设置有平衡块8’，以使输入轴1’能平稳运转。

本实施例使用时，输入轴1’输入动力，输入轴1’的偏心轴11’传递动力至摆线轮4’，摆线轮4’由于受到内齿环3’的啮合作用（内齿环3’因与第一、二端盖2’、6’固定在一起，内齿环3’不能转动），因而摆线轮4’仅在偏心力的作用下相对输入轴1’进行小幅度摆动，摆动过程中，摆线轮4’与内齿环3’相对转动，由于第一锥齿31’相对第二锥齿41’多一个齿，因而当输入轴1’旋转一圈时，摆线轮4’相对内齿环3’仅前进一个齿，即摆线轮4’实现了减速，在摆线轮4’减速的同时，由于输出轴7’与摆线轮4’在零点位置O’通过连接球5’万向连接，因而输出轴7’随摆线轮4’低速旋转。

上述实施例只是用作举例说明本发明的具体方案，并不能视作对本发明方案的限定，本领域技术人员在了解上述技术构思的前提下，能作出更多变化的实施方案，但不脱离本发明技术精髓的状况下，仍应视为本发明涵盖范围内。

Claims

1.一种圆锥滚动摆线行星传动机构，包括输入部件和输出部件，其特征在于还包括固定不动的内齿环，该内齿环的内周均布有第一锥齿；该输入轴上设有偏心轴，该偏心轴通过轴承连接摆线轮的一端，该摆线轮的另一端于零点位置连接输出部件，且该偏心轴的轴线中点与零点位置的连接线与输入轴的轴线形成一偏心角；支撑在偏心轴上的摆线轮的外周均布有能与第一锥齿啮合的第二锥齿，第一锥齿的齿数大于第二锥齿的齿数，且该第一、二锥齿的啮合中心线与输入轴的轴线形成的夹角等于偏心角；连接输出部件的摆线轮一端设有第一连接部，输出部件上对应设有第二连接部，且第一连接部与第二连接部相互卡合，卡合处的第一连接部上开设有第一半圆弧槽，卡合处的输出部件上开设有与第一半圆弧槽配合的第二半圆弧槽，相对设置的第一、二半圆弧槽组成完整的圆孔，圆孔中放置连接球而使输出部件与摆线轮实现万向连接并同步旋转，且各连接球的球心分布圆周的圆心与零点位置重合。

2.根据权利要求1所述的圆锥滚动摆线行星传动机构，其特征在于，所述输出部件为输出盘（3），所述输入部件为输入轴（1），输入轴的一端通过装在输出盘（3）上的第一轴承（8）支撑，该输入轴的另一端通过装在安装支座（7）上的第二轴承（9）支撑，输出盘与安装支座之间设置与安装支座固定连接的所述内齿环（2），所述偏心轴通过第三轴承（10）支撑摆线轮（4）的一端，该摆线轮的另一端通过连接球的连接支撑在输出盘（3）上。

3.根据权利要求1所述的圆锥滚动摆线行星传动机构，其特征在于，所述输出部件为输出轴（7’），所述输入部件为中空的输入轴（1’），该输入轴的一端外周通过轴承支承在第一端盖（2’）上，另一端的内腔通过轴承支承输出轴的一端，输出轴的另一端通过轴承支承在第二端盖(6’)上,第一、二端盖之间固定设置所述内齿环（3’），所述摆线轮的另一端通过连接球的连接而由所述输出轴直接支撑。

4.根据权利要求2或3所述的圆锥滚动摆线行星传动机构，其特征在于，所述偏心轴一侧的输入轴上设置有与偏心轴相位差180度的平衡块（6）。

5.根据权利要求2或3所述的圆锥滚动摆线行星传动机构，其特征在于，所述第一锥齿的齿数比第二锥齿的齿数大1。

6.根据权利要求2或3所述的圆锥滚动摆线行星传动机构，其特征在于，所述第一锥齿、第二锥齿采用圆弧形齿。

7.根据权利要求2或3所述的圆锥滚动摆线行星传动机构，其特征在于，所述偏心轴的轴线与输入轴的轴线平行，且所述第三轴承为调心轴承。