CN109578547A - 一种谐波减速器柔轮改进结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高精密减速器技术领域，且公开了一种谐波减速器柔轮改进结构，包括刚轮和波发生器，所述刚轮内腔的一端活动套接有输出盘，所述输出盘的正面设有八个隔条，八个所述隔条在输出盘的正面呈环形阵列分布且隔条的形状为扇形。本发明通过将传统的柔轮改进为由输出盘、隔条和柔性机构组成，配合复位拉簧的回复拉力作用下，波发生器的长轴部分依次将柔性机构顶出输出盘内，并由刚性弧板外的齿与刚轮的内齿啮合，从而实现与现有技术的柔轮达到等效的减速效果，与现有技术相比，将柔轮的反复变形变更为柔性机构的往复滑动，柔轮的形变转变为复位拉簧的形变，从而避免了柔轮反复形变易损的问题，同时复位拉簧不易疲劳损坏且更换廉价。

Description

一种谐波减速器柔轮改进结构

技术领域

本发明涉及高精密减速器技术领域，具体为一种谐波减速器柔轮改进结构。

背景技术

谐波减速器由三个基本构件组成，分别为：固定不动的内齿刚轮、柔轮c和使柔轮c发生径向变形的波发生器，如图1中所示，其中，柔轮c是一个易变形的薄壁圆筒且其开端的母线上设齿圈，波发生器2为椭圆形轴承，装入柔轮c内部后将柔轮c撑成椭圆形，椭圆的长轴即使得柔轮c的外齿与刚轮的内齿啮合，椭圆的短轴部分使得柔轮c的外齿与刚轮的内齿啮出，在电机带动波发生器高速转动的过程中，使得柔轮c与刚轮往复的啮合、啮出，因柔轮c与刚轮的齿数相差1，则波发生器转动一周，柔轮c相对波发生器转动1个齿数，在谐波传动中，刚轮与柔轮c的齿数差应等于机械波数的整数倍，通常取其等于波数，目前应用较好的为双波，即刚轮与柔轮c的齿数相差2。谐波减速器因传动比大、承载能力高、传动精度高等优点，多用于工业机器人等精密仪器中。

由于谐波减速传动是依靠柔轮周期性地发生形变，在转数输入量很大时，柔轮的高速反复形变会产生交变应力，极易产生疲劳破坏，使得柔轮的使用寿命大大缩短，也即谐波减速器的正常使用周期短，由于柔轮制作工艺的特殊性，更换柔轮不仅影响机械工作效率，而且更换成本高，为此，提出一种谐波减速器柔轮改进结构，旨在解决上述提及的问题。

发明内容

针对背景技术中提出的现有谐波减速器在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种谐波减速器柔轮改进结构，具备谐波减速器正常使用周期增长、使用成本低的优点，解决了上述背景技术中提出的因柔轮频繁形变产生的交变应力导致疲劳破坏的问题。

本发明提供如下技术方案：一种谐波减速器柔轮改进结构，包括刚轮和波发生器，所述刚轮内腔的一端活动套接有输出盘，所述输出盘的正面设有八个隔条，八个所述隔条在输出盘的正面呈环形阵列分布且隔条的形状为扇形，所述输出盘正面的中心固定连接有中轴，八个所述隔条的一端均与中轴的外壁固定连接，两个所述隔条之间设有柔性机构，所述柔性机构包括内滑板和刚性弧板，所述内滑板与刚性弧板呈相互垂直布置，所述内滑板与两个隔条的一侧滑动连接，所述内滑板的两侧均设有卡块，所述内滑板通过卡块与隔条的一侧限位卡接且可滑动连接，所述刚性弧板的外部设有若干个齿，所述刚性弧板的外齿与刚轮的内齿可啮合，所述内滑板的形状为扇形且与两个隔条之间的空间相适配，所述内滑板一端的中部固定连接有复位拉簧，所述复位拉簧的另一端与中轴的外壁固定连接，八个所述柔性机构围成的圆筒内部与波发生器活动套接，且波发生器的长轴两端顶开的刚性弧板恰好能够与刚轮的内齿完成啮合，所述波发生器的中心轴与中轴的中心轴共线。

优选的，所述内滑板的径向长度为隔条径向长度的三分之二。

优选的，所述刚性弧板的内弧两侧设为蛇形曲线边缘，内弧的中部仍为圆弧形，且蛇形曲线边缘端与圆弧端平滑连接并均为光滑面，蛇形曲线边缘的内凹深度为刚性弧板外齿与刚轮内齿啮合的咬合深度。

优选的，所述刚性弧板外部的齿数为该规格下刚轮与柔轮在波发生器作用下啮合齿数的一半以内。

优选的，所述复位拉簧采用碳素弹簧钢丝材料制成。

优选的，所述隔条远离中轴的一端宽度与对应的刚轮的内齿宽度相同。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过将传统的柔轮改进为由输出盘、隔条和柔性机构组成，配合复位拉簧的回复拉力作用下，使得波发生器在转动时，波发生器的长轴部分依次将柔性机构顶出输出盘内，并由刚性弧板外的齿与刚轮的内齿啮合，从而实现与现有技术的柔轮达到等效的减速效果，与现有技术相比，将柔轮的反复变形变更为柔性机构的往复滑动，柔轮的形变转变为复位拉簧的形变，从而避免了柔轮反复形变易损的问题，同时复位拉簧不易疲劳损坏且更换廉价。

2、本发明通过将刚性弧板上设置的齿数限定在传统谐波柔轮与刚轮啮合的齿数的一半范围内，可使得波发生器的长轴部分在转至两个刚性弧板之间时，将两个刚性弧板的外齿均能够与刚轮的内齿啮合，从而保障了谐波传动的实现。

3、本发明通过在刚性弧板的两侧边缘设置光滑的蛇形曲边，且将曲边的内凹深度设为复位拉簧的形变量，使得波发生器的长轴端部在由一个刚性弧板转至另一个刚性弧板的过程中，能够平滑的滑动，降低撞击损耗，从而保证设备稳定运行。

附图说明

图1为传统谐波减速器结构组成断面简图；

图2为本发明刚轮与内滑板啮合局部示意图；

图3为本发明图2加装波发生器后的结构示意图；

图4为本发明图3中A-A剖面图；

图5为本发明刚性弧板蛇形曲线边缘放大示意图；

图6为本发明柔性机构处放大示意图。

图中：1、刚轮；2、波发生器；3、输出盘；4、隔条；5、中轴；6、柔性机构；6a、内滑板；6b、刚性弧板；7、卡块；8、复位拉簧；c、柔轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，一种谐波减速器柔轮改进结构，包括刚轮1和波发生器2，刚轮1内腔的一端活动套接有输出盘3，输出盘3的正面设有八个隔条4，八个隔条4在输出盘3的正面呈环形阵列分布且隔条4的形状为扇形，此处隔条4的数量需要根据刚轮1的规格作相应的变更，原则上，由柔性机构6的数量决定，输出盘3正面的中心固定连接有中轴5，八个隔条4的一端均与中轴5的外壁固定连接，两个隔条4之间设有柔性机构6，柔性机构6包括内滑板6a和刚性弧板6b，内滑板6a与刚性弧板6b呈相互垂直布置，内滑板6a与两个隔条4的一侧滑动连接，内滑板6a的两侧均设有卡块7，内滑板6a通过卡块7与隔条4的一侧限位卡接且可滑动连接，卡块7的宽度设定以刚性弧板6b外齿与刚轮1内齿啮合时不脱离隔条4侧边内槽为准，由于刚性弧板6b外齿与刚轮1内齿完成啮合所需内滑板6a沿径向移动的距离大多在3mm～1cm之间，故而卡块7的宽度设定一般在1cm范围内均可，刚性弧板6b的外部设有若干个齿，刚性弧板6b的外齿与刚轮1的内齿可啮合，内滑板6a的形状为扇形且与两个隔条4之间的空间相适配，内滑板6a一端的中部固定连接有复位拉簧8，复位拉簧8的另一端与中轴5的外壁固定连接，八个柔性机构6围成的圆筒内部与波发生器2活动套接，且波发生器2的长轴两端顶开的刚性弧板6b恰好能够与刚轮1的内齿完成啮合，波发生器2的中心轴与中轴5的中心轴共线。

其中，内滑板6a的径向长度为隔条4径向长度的三分之二，即使得复位拉簧8所在空间拥有隔条4径向长度的三分之一空间，以此保证复位拉簧8拥有相对足够的空间设定弹簧的弹性系数值。

其中，刚性弧板6b的内弧两侧设为蛇形曲线边缘，内弧的中部仍为圆弧形，且蛇形曲线边缘端与圆弧端平滑连接并均为光滑面，蛇形曲线边缘的内凹深度为刚性弧板6b外齿与刚轮1内齿啮合的咬合深度，此中设置，是为了便于波发生器2的长轴端部在转至两个刚性弧板6b之间时，能够平滑过度，保证波发生器2高速转动时，降低产生的撞击声。

其中，刚性弧板6b外部的齿数为该规格下刚轮1与柔轮在波发生器2作用下啮合齿数的一半以内，柔性机构6是对传统柔轮改进的机构，为保证波发生器2的作用下，刚性弧板6b的外齿仍能够与刚轮1的内齿完成啮合动作，需要使得两个刚性弧板6b外部的齿数控制在同规格下刚轮1与柔轮在波发生器2作用下的啮合齿数范围内，由此，当波发生器2转至两个刚性弧板6b之间时，将两个刚性弧板6b同时顶起时，仍能够使得两个刚性弧板6b的外齿与刚轮1的内齿啮合，也由此设定，可根据该规格下刚轮1的内齿数设定柔性机构6的数量，从而确定隔条4的数量。

其中，复位拉簧8采用碳素弹簧钢丝材料制成，碳素钢依国标制成79000MPa的剪切模量，使得复位拉簧8在该范围内设定最大的弹性系数，由此，保证复位拉簧8在变形很小范围内，即刚性弧板6b外齿与刚轮1内齿咬合深度，就能够产生较大的拉力，使得波发生器2离开刚性弧板6b时，刚性弧板6b能够最快速的回复至原位等待下一次动作，同时较大的弹性系数可防止复位拉簧8出现较大的振幅。

其中，隔条4远离中轴5的一端宽度与对应的刚轮1的内齿宽度相同，在隔条4的数量满足柔性机构6的数量布置后，依据输出盘3的盘径，隔条4宽度满足刚轮1内齿宽度要求时，内滑板6a与两个隔条4之间的间隙由卡块7的宽度补充，此处对隔条4宽度限定，也是使得隔条4的宽度配合两个相邻刚性弧板6b的外齿与刚轮1的内齿完成啮合。

本发明的工作原理如下：

当波发生器2受到转动输入时，在柔性机构6内转动，由波发生器2的长轴部分顶住刚性弧板6b，使得刚性弧板6b带动内滑板6a伸出输出盘3内，卡块7在隔条4内滑动，对内滑板6a的滑动进行限位，同时拉伸复位拉簧8，刚性弧板6b的外齿与刚轮1的内齿啮合，波发生器2继续转动，波发生器2的长轴部分转至两个刚性弧板6b之间的蛇形曲边处，将相邻的柔性机构6也顶出，波发生器2继续转动至下一个柔性机构6的中部，前述的柔性机构6会在复位拉簧8的拉力作用下复位，前述刚性弧板6b的外齿与刚轮1的内齿啮出，如此往复，由柔性机构6通过隔条4带动输出盘3完成对波发生器2的减速传动。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种谐波减速器柔轮改进结构，包括刚轮(1)和波发生器(2)，其特征在于：所述刚轮(1)内腔的一端活动套接有输出盘(3)，所述输出盘(3)的正面设有八个隔条(4)，八个所述隔条(4)在输出盘(3)的正面呈环形阵列分布且隔条(4)的形状为扇形，所述输出盘(3)正面的中心固定连接有中轴(5)，八个所述隔条(4)的一端均与中轴(5)的外壁固定连接，两个所述隔条(4)之间设有柔性机构(6)，所述柔性机构(6)包括内滑板(6a)和刚性弧板(6b)，所述内滑板(6a)与刚性弧板(6b)呈相互垂直布置，所述内滑板(6a)与两个隔条(4)的一侧滑动连接，所述内滑板(6a)的两侧均设有卡块(7)，所述内滑板(6a)通过卡块(7)与隔条(4)的一侧限位卡接且可滑动连接，所述刚性弧板(6b)的外部设有若干个齿，所述刚性弧板(6b)的外齿与刚轮(1)的内齿可啮合，所述内滑板(6a)的形状为扇形且与两个隔条(4)之间的空间相适配，所述内滑板(6a)一端的中部固定连接有复位拉簧(8)，所述复位拉簧(8)的另一端与中轴(5)的外壁固定连接，八个所述柔性机构(6)围成的圆筒内部与波发生器(2)活动套接，且波发生器(2)的长轴两端顶开的刚性弧板(6b)恰好能够与刚轮(1)的内齿完成啮合，所述波发生器(2)的中心轴与中轴(5)的中心轴共线。

2.根据权利要求1所述的一种谐波减速器柔轮改进结构，其特征在于：所述内滑板(6a)的径向长度为隔条(4)径向长度的三分之二。

3.根据权利要求1所述的一种谐波减速器柔轮改进结构，其特征在于：所述刚性弧板(6b)的内弧两侧设为蛇形曲线边缘，内弧的中部仍为圆弧形，且蛇形曲线边缘端与圆弧端平滑连接并均为光滑面，蛇形曲线边缘的内凹深度为刚性弧板(6b)外齿与刚轮(1)内齿啮合的咬合深度。

4.根据权利要求1所述的一种谐波减速器柔轮改进结构，其特征在于：所述刚性弧板(6b)外部的齿数为该规格下刚轮(1)与柔轮在波发生器(2)作用下啮合齿数的一半以内。

5.根据权利要求1所述的一种谐波减速器柔轮改进结构，其特征在于：所述复位拉簧(8)采用碳素弹簧钢丝材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种谐波减速器柔轮改进结构，其特征在于：所述隔条(4)远离中轴(5)的一端宽度与对应的刚轮(1)的内齿宽度相同。