CN109578546A - 一种高性能多刚轮谐波减速器及其制造方法 - Google Patents

一种高性能多刚轮谐波减速器及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能多刚轮谐波减速器及其制造方法，包括一个柔轮和至少两个刚轮，刚轮与柔轮相互啮合，且刚轮位于柔轮的外侧，柔轮的中心处设置有输入轴转盘，柔轮的内侧面上均匀设置有至少五组波发生器组件，输入轴转盘通过连杆机构连接波发生器组件。该制造方法包括：刚轮加工、柔轮加工、波发生器组件加工、连杆机构安装和谐波减速器试运行。本发明可以满足较大机械臂的使用，提高谐波减速器的工作效率，可以将多组波发生器组件同时与输入轴转盘进行连接，使相邻两个波发生器组件的运动保持一致，该制造方法步骤简单，实用性强，不仅便于整个谐波减速器的安装拆卸，而且提高了其工作效率和精度，提高了承载能力。

Description

一种高性能多刚轮谐波减速器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种高性能多刚轮谐波减速器及其制造方法。
背景技术
目前在机械传动领域，谐波减速器由于原理上的先天优势，在相同速比和相同负载下，其精度最高，结构体积最小，机构重量最轻，因此广泛用于中小型工业机器人。但是由于其材料特殊，生产工艺要求高，因此只有少数公司能够生产出满足工业机器人要求的谐波减速器，因此其价格比其他类型的减速器高。
但是现有的谐波减速器一般都是单个安装，因此在较大机械臂上安装后并不能很好满足机械臂的使用要求，承载能力有限，降低了谐波减速器的工作范围，稳定性较差。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种高性能多刚轮谐波减速器及其制造方法的技术方案，通过多组刚轮的设计，可以满足较大机械臂的使用，提高谐波减速器的工作效率、工作精度和承载能力，连杆机构的设计，可以将多组波发生器组件同时与输入轴转盘进行连接，使相邻两个波发生器组件的运动保持一致，延长谐波减速器的使用寿命，提高工效，该制造方法步骤简单，实用性强，不仅便于整个谐波减速器的安装拆卸，而且提高了其工作效率和精度，提高了承载能力。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种高性能多刚轮谐波减速器，其特征在于：包括一个柔轮和至少两个刚轮，刚轮与柔轮相互啮合，且刚轮位于柔轮的外侧，柔轮的中心处设置有输入轴转盘，柔轮的内侧面上均匀设置有至少五组波发生器组件，输入轴转盘通过连杆机构连接波发生器组件；通过多组刚轮的设计，可以满足较大机械臂的使用，提高谐波减速器的工作效率、工作精度和承载能力，连杆机构的设计，可以将多组波发生器组件同时与输入轴转盘进行连接，使相邻两个波发生器组件的运动保持一致，延长谐波减速器的使用寿命，提高工效。
进一步，柔轮的端面上均匀设置有安装孔，安装孔便于将柔轮与输出轴进行固定连接。
进一步，输入轴转盘的中心处设置有轴孔，轴孔便于输入轴转盘与输入轴进行连接，提高动力传递的稳定性。
进一步，波发生器组件包括一个定位轴和至少两个波发生器，波发生器上设置有波发生器转盘，波发生器转盘的中心处设置有凹槽，凹槽内设置有通孔，凹槽上均匀设置有第一螺纹孔，定位轴的端面与凹槽相匹配，定位轴的两端对称设置有凸轴，凸轴与通孔相匹配，定位轴的端面上均匀设置有第二螺纹孔，第二螺纹孔与第一螺纹孔相匹配，通过凹槽和通孔的设计，便于定位轴与波发生器之间的安装拆卸，凸轴和定位轴分别限位在凹槽和通孔内，实现双重限位的作用，防止波发生器在工作时发生偏心，进而影响整个谐波发生器的工作效率和使用寿命。
进一步，同一侧的波发生器与刚轮位于同一平面内，此结构的设计可以使各个谐波发生器对刚轮内侧面的作用力相等，提高柔轮转动时的稳定性和可靠性。
进一步，连杆机构包括第一锥形台、第二锥形台和定位杆，第一锥形台均匀设置在输入轴转盘的外圆周侧面上，第一锥形台上设置有第一限位孔，第二锥形台固定连接在定位轴的侧面中心处，第二锥形台上设置有第二限位孔，定位杆的两端分别限位在第一限位孔和第二限位孔内，通过定位杆可以将第一锥形台和第二锥形台进行连接，当第一锥形台随着输入轴转盘旋转时，通过定位杆带动第二锥形台旋转，使各个波发生器组件随之转动。
进一步，定位杆的两端分别通过压缩弹簧连接第一限位孔和第二限位孔，压缩弹簧的设计可以根据输入轴转盘与刚轮之间的间距调节余量，便于波发生器组件的安装拆卸。
进一步，第一限位孔的深度为第一锥形台高度的2/3，此深度的设计不仅可以使定位杆与第一锥形台进行正常连接，而且便于通过压缩弹簧调节间隙。
进一步，第二限位孔的深度为第二锥形台高度的2/3，此深度的设计不仅可以使定位杆带动第二锥形台转动，而且便于通过压缩弹簧调节间隙。
如上述的一种高性能多刚轮谐波减速器的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
1)刚轮加工
a、首先根据设计要求确定刚轮的直径大小，并根据谐波减速器的传动性能选择合适的齿数，通过模具浇注形成所需的刚轮；
b、然后对加工好的刚轮进行打磨抛光处理，减小刚轮的表面粗糙度；
c、接着沿刚轮的厚度方向均匀开设固定孔；
2)柔轮加工
a、首先根据设计要求确定刚轮的个数及相邻刚轮之间的间距，并根据谐波减速器的总长度确定柔轮的长度；
b、然后通过模具浇注成型制作相应的柔轮，沿着柔轮的底面均匀开设安装孔；
c、接着根据各个刚轮的安装位置在柔轮的外侧面上确定齿条的位置，并加工形成相应的齿条，使相邻两个齿条之间的间距与相邻两个刚轮之间的间距保持相等；
3)波发生器组件加工
a、首先根据设计要求选择合适尺寸大小的波发生器，并在波发生器上的波发生器转盘中心位置开设凹槽和通孔，使凹槽和通孔的深度保持相等，沿着凹槽均匀开设至少四个第一螺纹孔；
b、然后根据设计要求选择合适长度的定位轴，定位轴的长度为两个刚轮之间的间距，并在定位轴的两端加工形成凸轴，沿着定位轴的端面均匀开设第二螺纹孔；
c、接着将加工好的两个波发生器上的波发生器转盘套接在定位轴上，使凸轴限位在通孔内，定位轴卡入凹槽内，将螺钉穿过第一螺纹孔连接至第二螺纹孔内，形成所需的波发生器组件；
4)连杆机构安装
a、首先根据刚轮的尺寸选择合适的输入轴转盘，并在输入轴转盘的中心处开设轴孔，使轴孔与输入轴进行固定连接；
b、然后在输入轴转盘的外圆周侧面上均匀安装第一锥形台，在第一锥形台上开设第一限位孔，使第一限位孔的深度为第一锥形台高度的2/3，沿着定位轴的侧面中心位置安装第二锥形台，在第二锥形台上开设第二限位孔，使第二限位孔的深度为第二锥形台高度的2/3；
c、接着选取与第一限位孔、第二限位孔相匹配的定位杆，将定位杆的两端分别通过压缩弹簧连接在第一限位孔和第二限位孔内；
5)谐波减速器试运行
首先将刚轮依次套接在柔轮的齿条上，再将加工好的谐波发生器组件依次安装在输入轴转盘的外圆周侧面上，接着将谐波发生器组件嵌入柔轮的内部，使同一平面上的谐波发生器与相应的刚轮位于同一平面内，最后将刚轮固定连接在机械臂上，将输入轴转盘与输入轴进行连接，将柔轮的输出端与输出部分进行连接，运行谐波减速器，观察其工作状态并进行调整。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1、通过多组刚轮的设计，可以满足较大机械臂的使用，提高谐波减速器的工作效率、工作精度和承载能力。
2、连杆机构的设计，可以将多组波发生器组件同时与输入轴转盘进行连接，使相邻两个波发生器组件的运动保持一致，延长谐波减速器的使用寿命，提高工效。
3、本发明的制造方法步骤简单，实用性强，不仅便于整个谐波减速器的安装拆卸，而且提高了其工作效率和精度，提高了承载能力。
附图说明：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种高性能多刚轮谐波减速器及其制造方法中谐波减速器的效果图；
图2为本发明中谐波减速器的截面结构示意图；
图3为本发明中波发生器组件、连杆机构与输入轴转盘的连接示意图；
图4为本发明中波发生器转盘的结构示意图；
图5为本发明中定位轴的结构示意图；
图6为本发明中连杆机构的结构示意图。
图中：1-刚轮；2-柔轮；3-安装孔；4-波发生器组件；5-第一锥形台；6-定位杆；7-输入轴转盘；8-波发生器；9-定位轴；10-轴孔；11-第二锥形台；12-第一螺纹孔；13-波发生器转盘；14-凹槽；15-通孔；16-第一限位孔；17-凸轴；18-第二螺纹孔；19-第二限位孔；20-压缩弹簧。
具体实施方式
如图1至图6所示，为本发明一种高性能多刚轮谐波减速器，包括一个柔轮2和至少两个刚轮1，刚轮1与柔轮2相互啮合，且刚轮1位于柔轮2的外侧，柔轮2的中心处设置有输入轴转盘7，输入轴转盘7的中心处设置有轴孔10，轴孔10便于输入轴转盘7与输入轴进行连接，提高动力传递的稳定性，柔轮2的端面上均匀设置有安装孔3，安装孔3便于将柔轮2与输出轴进行固定连接。
柔轮2的内侧面上均匀设置有至少五组波发生器组件4，波发生器组件4包括一个定位轴9和至少两个波发生器8，波发生器8上设置有波发生器转盘13，波发生器转盘13的中心处设置有凹槽14，凹槽14内设置有通孔15，凹槽14上均匀设置有第一螺纹孔12，定位轴9的端面与凹槽14相匹配，定位轴9的两端对称设置有凸轴17，凸轴17与通孔15相匹配，定位轴9的端面上均匀设置有第二螺纹孔18，第二螺纹孔18与第一螺纹孔12相匹配，通过凹槽14和通孔15的设计，便于定位轴9与波发生器8之间的安装拆卸，凸轴17和定位轴9分别限位在凹槽14和通孔15内，实现双重限位的作用，防止波发生器8在工作时发生偏心，进而影响整个谐波发生器8的工作效率和使用寿命，同一侧的波发生器8与刚轮1位于同一平面内，此结构的设计可以使各个谐波发生器8对刚轮1内侧面的作用力相等，提高柔轮2转动时的稳定性和可靠性。
输入轴转盘7通过连杆机构连接波发生器组件4，连杆机构包括第一锥形台5、第二锥形台11和定位杆6，第一锥形台5均匀设置在输入轴转盘7的外圆周侧面上，第一锥形台5上设置有第一限位孔16，第二锥形台11固定连接在定位轴9的侧面中心处，第二锥形台11上设置有第二限位孔19，定位杆6的两端分别限位在第一限位孔16和第二限位孔19内，通过定位杆6可以将第一锥形台5和第二锥形台11进行连接，当第一锥形台5随着输入轴转盘7旋转时，通过定位杆6带动第二锥形台11旋转，使各个波发生器组件4随之转动，定位杆6的两端分别通过压缩弹簧20连接第一限位孔16和第二限位孔19，压缩弹簧20的设计可以根据输入轴转盘7与刚轮1之间的间距调节余量，便于波发生器组件4的安装拆卸，第一限位孔16的深度为第一锥形台5高度的2/3，此深度的设计不仅可以使定位杆6与第一锥形台5进行正常连接，而且便于通过压缩弹簧20调节间隙，第二限位孔19的深度为第二锥形台11高度的2/3，此深度的设计不仅可以使定位杆6带动第二锥形台11转动，而且便于通过压缩弹簧20调节间隙；通过多组刚轮1的设计，可以满足较大机械臂的使用，提高谐波减速器的工作效率、工作精度和承载能力，连杆机构的设计，可以将多组波发生器组件4同时与输入轴转盘7进行连接，使相邻两个波发生器组件4的运动保持一致，延长谐波减速器的使用寿命，提高工效。
如上述的一种高性能多刚轮谐波减速器的制造方法，包括如下步骤：
1)刚轮加工
a、首先根据设计要求确定刚轮1的直径大小，并根据谐波减速器的传动性能选择合适的齿数，通过模具浇注形成所需的刚轮1；
b、然后对加工好的刚轮1进行打磨抛光处理，减小刚轮1的表面粗糙度；
c、接着沿刚轮1的厚度方向均匀开设固定孔；
2)柔轮加工
a、首先根据设计要求确定刚轮1的个数及相邻刚轮1之间的间距，并根据谐波减速器的总长度确定柔轮2的长度；
b、然后通过模具浇注成型制作相应的柔轮2，沿着柔轮2的底面均匀开设安装孔3；
c、接着根据各个刚轮1的安装位置在柔轮2的外侧面上确定齿条的位置，并加工形成相应的齿条，使相邻两个齿条之间的间距与相邻两个刚轮1之间的间距保持相等；
3)波发生器组件加工
a、首先根据设计要求选择合适尺寸大小的波发生器8，并在波发生器8上的波发生器转盘13中心位置开设凹槽14和通孔15，使凹槽14和通孔15的深度保持相等，沿着凹槽14均匀开设至少四个第一螺纹孔12；
b、然后根据设计要求选择合适长度的定位轴9，定位轴9的长度为两个刚轮1之间的间距，并在定位轴9的两端加工形成凸轴17，沿着定位轴9的端面均匀开设第二螺纹孔18；
c、接着将加工好的两个波发生器8上的波发生器转盘13套接在定位轴9上，使凸轴17限位在通孔15内，定位轴9卡入凹槽14内，将螺钉穿过第一螺纹孔12连接至第二螺纹孔18内，形成所需的波发生器组件4；
4)连杆机构安装
a、首先根据刚轮1的尺寸选择合适的输入轴转盘7，并在输入轴转盘7的中心处开设轴孔10，使轴孔10与输入轴进行固定连接；
b、然后在输入轴转盘7的外圆周侧面上均匀安装第一锥形台5，在第一锥形台5上开设第一限位孔16，使第一限位孔16的深度为第一锥形台5高度的2/3，沿着定位轴9的侧面中心位置安装第二锥形台11，在第二锥形台11上开设第二限位孔19，使第二限位孔19的深度为第二锥形台11高度的2/3；
c、接着选取与第一限位孔16、第二限位孔19相匹配的定位杆6，将定位杆6的两端分别通过压缩弹簧20连接在第一限位孔16和第二限位孔19内；
5)谐波减速器试运行
首先将刚轮1依次套接在柔轮2的齿条上，再将加工好的谐波发生器组件4依次安装在输入轴转盘7的外圆周侧面上，接着将谐波发生器组件4嵌入柔轮2的内部，使同一平面上的谐波发生器8与相应的刚轮1位于同一平面内，最后将刚轮1固定连接在机械臂上，将输入轴转盘7与输入轴进行连接，将柔轮2的输出端与输出部分进行连接，运行谐波减速器，观察其工作状态并进行调整。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种高性能多刚轮谐波减速器，其特征在于：包括一个柔轮和至少两个刚轮，所述刚轮与所述柔轮相互啮合，且所述刚轮位于所述柔轮的外侧，所述柔轮的中心处设置有输入轴转盘，所述柔轮的内侧面上均匀设置有至少五组波发生器组件，所述输入轴转盘通过连杆机构连接所述波发生器组件。
2.根据权利要求1所述的一种高性能多刚轮谐波减速器，其特征在于：所述柔轮的端面上均匀设置有安装孔。
3.根据权利要求1所述的一种高性能多刚轮谐波减速器，其特征在于：所述输入轴转盘的中心处设置有轴孔。
4.根据权利要求1所述的一种高性能多刚轮谐波减速器，其特征在于：所述波发生器组件包括一个定位轴和至少两个波发生器，所述波发生器上设置有波发生器转盘，所述波发生器转盘的中心处设置有凹槽，所述凹槽内设置有通孔，所述凹槽上均匀设置有第一螺纹孔，所述定位轴的端面与所述凹槽相匹配，所述定位轴的两端对称设置有凸轴，所述凸轴与所述通孔相匹配，所述定位轴的端面上均匀设置有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔与所述第一螺纹孔相匹配。
5.根据权利要求4所述的一种高性能多刚轮谐波减速器，其特征在于：同一侧的所述波发生器与所述刚轮位于同一平面内。
6.根据权利要求4所述的一种高性能多刚轮谐波减速器，其特征在于：所述连杆机构包括第一锥形台、第二锥形台和定位杆，所述第一锥形台均匀设置在所述输入轴转盘的外圆周侧面上，所述第一锥形台上设置有第一限位孔，所述第二锥形台固定连接在所述定位轴的侧面中心处，所述第二锥形台上设置有第二限位孔，所述定位杆的两端分别限位在所述第一限位孔和所述第二限位孔内。
7.根据权利要求6所述的一种高性能多刚轮谐波减速器，其特征在于：所述定位杆的两端分别通过压缩弹簧连接所述第一限位孔和所述第二限位孔。
8.根据权利要求6所述的一种高性能多刚轮谐波减速器，其特征在于：所述第一限位孔的深度为所述第一锥形台高度的2/3。
9.根据权利要求6所述的一种高性能多刚轮谐波减速器，其特征在于：所述第二限位孔的深度为所述第二锥形台高度的2/3。
10.如权利要求1所述的一种高性能多刚轮谐波减速器的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
1)刚轮加工
a、首先根据设计要求确定刚轮的直径大小，并根据谐波减速器的传动性能选择合适的齿数，通过模具浇注形成所需的刚轮；
b、然后对加工好的刚轮进行打磨抛光处理，减小刚轮的表面粗糙度；
c、接着沿刚轮的厚度方向均匀开设固定孔；
2)柔轮加工
a、首先根据设计要求确定刚轮的个数及相邻刚轮之间的间距，并根据谐波减速器的总长度确定柔轮的长度；
b、然后通过模具浇注成型制作相应的柔轮，沿着柔轮的底面均匀开设安装孔；
c、接着根据各个刚轮的安装位置在柔轮的外侧面上确定齿条的位置，并加工形成相应的齿条，使相邻两个齿条之间的间距与相邻两个刚轮之间的间距保持相等；
3)波发生器组件加工
a、首先根据设计要求选择合适尺寸大小的波发生器，并在波发生器上的波发生器转盘中心位置开设凹槽和通孔，使凹槽和通孔的深度保持相等，沿着凹槽均匀开设至少四个第一螺纹孔；
b、然后根据设计要求选择合适长度的定位轴，定位轴的长度为两个刚轮之间的间距，并在定位轴的两端加工形成凸轴，沿着定位轴的端面均匀开设第二螺纹孔；
c、接着将加工好的两个波发生器上的波发生器转盘套接在定位轴上，使凸轴限位在通孔内，定位轴卡入凹槽内，将螺钉穿过第一螺纹孔连接至第二螺纹孔内，形成所需的波发生器组件；
4)连杆机构安装
a、首先根据刚轮的尺寸选择合适的输入轴转盘，并在输入轴转盘的中心处开设轴孔，使轴孔与输入轴进行固定连接；
b、然后在输入轴转盘的外圆周侧面上均匀安装第一锥形台，在第一锥形台上开设第一限位孔，使第一限位孔的深度为第一锥形台高度的2/3，沿着定位轴的侧面中心位置安装第二锥形台，在第二锥形台上开设第二限位孔，使第二限位孔的深度为第二锥形台高度的2/3；
c、接着选取与第一限位孔、第二限位孔相匹配的定位杆，将定位杆的两端分别通过压缩弹簧连接在第一限位孔和第二限位孔内；
5)谐波减速器试运行
首先将刚轮依次套接在柔轮的齿条上，再将加工好的谐波发生器组件依次安装在输入轴转盘的外圆周侧面上，接着将谐波发生器组件嵌入柔轮的内部，使同一平面上的谐波发生器与相应的刚轮位于同一平面内，最后将刚轮固定连接在机械臂上，将输入轴转盘与输入轴进行连接，将柔轮的输出端与输出部分进行连接，运行谐波减速器，观察其工作状态并进行调整。
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