CN110030358B - 一种中空轴谐波减速器及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及中空轴谐波减速器领域，具体涉及一种中空轴谐波减速器及其安装方法。一种中空轴谐波减速器包括呈中空的凸轮以及套设在凸轮表面的柔性轴承，所述凸轮的外表面包括用于与柔性轴承配合的第一装配位，以及第二装配位，以及设置在第一装配位和第二装配位之间的凹槽位；其中，所述柔性轴承的内径大于第二装配位的长轴，且小于第一装配位的长轴，所述凹槽位的宽度不小于柔性轴承的厚度。本发明通过在凸轮上设置第一装配位、第二装配位和凹槽位，用于装配柔性轴承，以解决常规中空轴谐波减速器走线空间还是有待提高，难以满足现有谐波减速器紧凑型的发展趋势的问题，实现紧凑型设置，降低第一装配位的厚度，并且，使过线空间大。

Description

一种中空轴谐波减速器及其安装方法

技术领域

本发明涉及中空轴谐波减速器领域，具体涉及一种中空轴谐波减速器及其安装方法。

背景技术

谐波齿轮传动减速原理是指利用柔轮、刚轮和波发生器的相对运动，主要是柔轮的可控弹性变形来实现运动和动力传递的。波发生器内的椭圆形凸轮在柔轮内旋转使柔轮产生变形。在波发生器的椭圆形凸轮长轴两端处的柔轮轮齿和刚轮轮齿进入啮合时，短轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿脱开。对于波发生器长轴和短轴之间的齿，沿柔轮和刚轮周长的不同区段内处于逐渐进入啮合的半啮合状态，称为啮入；处于逐渐退出啮合的半啮合状态，称为啮出。当波发生器的连续转动时，柔轮不断产生形变，使两轮轮齿在啮入、啮合、啮出和脱开四种运动不断改变各自原来的工作状态，产生错齿运动，实现了主动波发生器到柔轮的运动传递。

它是一种利用柔性工作构件的弹性形变进行运动或动力传递的一种新型传动方式，它突破了机械传动采用刚性构件机构的模式，使用了一个柔性构件来实现机械传动，从而获得了一系列其他传动所难以达到的特殊功能。

谐波减速器结构简单，体积小，重量轻，当前在机器人中是无法取代的一个重要零部件。现有的机器人都往紧凑型方面发展，尽可能的节省空间，常规中空轴谐波减速器走线空间还是有待提高，难以满足现有谐波减速器紧凑型的发展趋势。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种中空轴谐波减速器，解决现有的机器人都往紧凑型方面发展，尽可能的节省空间，常规中空轴谐波减速器走线空间还是有待提高的问题。

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种中空轴谐波减速器的安装方法，解决紧凑型中空轴谐波减速器的安装工艺难的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种中空轴谐波减速器，包括呈中空的凸轮以及套设在凸轮表面的柔性轴承，所述凸轮的外表面包括用于与柔性轴承配合的第一装配位，以及第二装配位，以及设置在第一装配位和第二装配位之间的凹槽位；其中，所述柔性轴承的内径大于第二装配位的长轴，且小于第一装配位的长轴，所述凹槽位的宽度不小于柔性轴承的厚度。

其中，较佳方案是：所述中空轴谐波减速器还包括套设在第二装配位的衬套。

其中，较佳方案是：所述衬套套设在第二装配位且覆盖凹槽位。

其中，较佳方案是：所述中空轴谐波减速器还包括套设在衬套外侧的交叉滚子轴承，以及固定在交叉滚子轴承一端面的柔轮。

其中，较佳方案是：所述中空轴谐波减速器还包括套设在柔性轴承外侧的刚轮，所述刚轮固定在交叉滚子轴承另一端面上，且其凸缘与交叉滚子轴承的内侧配合安装。

其中，较佳方案是：所述第一装配位的短轴小于柔性轴承的内径。

其中，较佳方案是：所述凹槽位的直径不大于所述第一装配位的短轴。

其中，较佳方案是：所述凸轮的凸轮表面还包括凸起限位部，所述第一装配位靠近凸起限位部设置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种中空轴谐波减速器的安装方法，所述安装方法用于所述中空轴谐波减速器的安装，所述安装方法的步骤包括：将柔性轴承穿过凸轮的第二装配位并套在凹槽位处；沿着第一装配位的短轴方向挤压柔性轴承，直至挤压后的柔性轴承的长轴不小于第一装配位长轴；将挤压后的柔性轴承从凹槽位压向第一装配位。

其中，较佳方案是，所述中空轴谐波减速器还包括套设在第二装配位的衬套，所述将挤压后的柔性轴承从凹槽位压向第一装配位的步骤包括：将衬套套设在第二装配位处，并抵触在柔性轴承上；继续推动衬套，并将挤压后的柔性轴承从凹槽位压向第一装配位。

其中，较佳方案是，所述安装方法的步骤包括：通过工装沿着第一装配位的短轴方向挤压柔性轴承。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过在凸轮上设置第一装配位、第二装配位和凹槽位，用于装配柔性轴承，以解决常规中空轴谐波减速器走线空间还是有待提高，难以满足现有谐波减速器紧凑型的发展趋势的问题，实现紧凑型设置，降低第一装配位的厚度，并且，使过线空间大；同时，采用衬套推动，可一次性完成几个动作，降低安装生产复杂性，提高效率，并实现其他套接部件的紧密设置。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明中空轴谐波减速器的剖面结构示意图；

图2是图1的爆炸结构示意图；

图3是本发明凸轮的剖面结构示意图；

图4是图3的E-E横截面的结构示意图；

图5是本发明柔性轴承的正面结构示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

如图1至图5所示，本发明提供一种中空轴谐波减速器的优选实施例。

一种中空轴谐波减速器，包括呈中空的凸轮100以及套设在凸轮100表面的柔性轴承200，所述凸轮100的外表面包括用于与柔性轴承200配合的第一装配位110，以及第二装配位120，以及设置在第一装配位110和第二装配位120之间的凹槽位130；其中，所述柔性轴承200的内径大于第二装配位120的长轴，且小于第一装配位110的长轴，所述凹槽位130的宽度不小于柔性轴承200的厚度。所述第一装配位110、第二装配位120和凹槽位130为围绕凸轮100外表面一圈所形成的区域。

具体地，定义第一装配位110的长轴为φb，第一装配位110的短轴为φa，第二装配位120的长轴为φc，凹槽位130的直径为φd，柔性轴承200的内径为φe，凹槽位130的厚度为d1，柔性轴承200的厚度为d2；其中，φc<φe<φb，d2≦d1,以便柔性轴承200可穿过第二装配位120卡入凹槽位130，在卡入第一装配位110中。以20减速器系列为例，柔性轴承200的内径与第二装配位120的长轴相差0.5mm。

其中，由凸轮100和柔性轴承200构成谐波减速器的波发生器，进一步是由一个椭圆形凸轮100和一个柔性轴承200组成，其中，椭圆形凸轮100是指部分或全部截面圆形或类圆形形状。通常，与输入轴相联；柔性轴承200内圈固定在凸轮100上，外圈可通过滚珠实施弹性形变成椭圆形。

其中，柔性轴承200，也称为柔性滚动轴承，是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，其特点是，传动比大并且适用范围广、精度高、空回小、承载能力大、效率高、体积小、重量轻、传动平稳、噪声小、可向密封空间传递运动。在未安装至凸轮100上时，为圆形形状，通过挤压方式压入凸轮100，适应凸轮100形状。

其中，第一装配位110和第二装配位120为围绕凸轮100的外表面一圈的位置，用于装配相关功能部件，如柔性轴承200。凹槽位130也是围绕凸轮100的外表面一圈的位置，但是其厚度均小于第一装配位110和第二装配的厚度，即横截面直径均小于第一装配位110和第二装配的横截面直径。

通过上述紧凑型设置，更大程度利用凸轮100的中空腔体101与外侧表面，可走线空间(中空腔体101)可以比常规的谐波减速器，提升78％，以解决常规中空轴谐波减速器走线空间还是有待提高，难以满足现有谐波减速器紧凑型的发展趋势的问题。

在本实施例中，还提供一种中空轴谐波减速器的安装方法，所述安装方法用于所述中空轴谐波减速器的安装，所述安装方法的步骤包括：

步骤A、将柔性轴承200穿过凸轮100的第二装配位120并套在凹槽位130处；步骤B、沿着第一装配位110的短轴方向挤压柔性轴承200，直至挤压后的柔性轴承200的长轴不小于第一装配位110长轴；步骤C、将挤压后的柔性轴承200从凹槽位130压向第一装配位110。

具体地，为了最大程度利用空间，以及完成上述安装过程，所述第一装配位110的短轴小于柔性轴承200的内径，即φa<φe<φb，以便沿着第一装配位110的短轴方向挤压柔性轴承200，也可让柔性轴承200套入第一装配位110；同时，所述凹槽位130的直径不大于所述第一装配位110的短轴，即φd≦φa，以便在凹槽位130沿着第一装配位110的短轴方向挤压柔性轴承200，也可让柔性轴承200套入第一装配位110，当然，为了提高可操作性，优选所述凹槽位130的直径小于所述第一装配位110的短轴，即φd<φa。

在本实施例中，所述中空轴谐波减速器还包括套设在第二装配位120的衬套300。优选地，所述衬套300套设在第二装配位120且覆盖凹槽位130。通过衬套300，首先可用于安装后续部件，如柔轮500，以及交叉滚子轴承400可套设在柔轮500的凸台上，同时，也可将凹槽位130覆盖，以便高低差导致后续部件的不稳定，影响整体功能效果，提供一稳定的基底。

进一步地，提供所述将挤压后的柔性轴承200从凹槽位130压向第一装配位110的步骤，包括：步骤C1、将衬套300套设在第二装配位120处，并抵触在柔性轴承200上；步骤C2、继续推动衬套300，并将挤压后的柔性轴承200从凹槽位130压向第一装配位110。优选地，通过工装沿着第一装配位110的短轴方向挤压柔性轴承200。

上述操作，不仅降低对柔性轴承200的损坏可能性，采用衬套300推动，可一次性完成几个动作，降低安装生产复杂性，提高效率。

在本实施例中，并参考图1和图2，所述中空轴谐波减速器还包括套设在衬套300外侧的交叉滚子轴承400，以及固定在交叉滚子轴承400一端面的柔轮500。其中，还通过螺钉结构710进行固定，将柔轮500固定在交叉滚子轴承400的一端面。

进一步地，所述中空轴谐波减速器还包括套设在柔性轴承200外侧的刚轮600，所述刚轮600固定在交叉滚子轴承400另一端面上，且其凸缘610与交叉滚子轴承400的内侧配合安装。其中，还通过螺钉结构720进行固定，将刚轮600固定在交叉滚子轴承400另一端面上，同时配合凸缘610与交叉滚子轴承400的内侧的卡套安装，实现紧密设置。

其中，刚轮600，刚性的内齿轮，一般情况下比柔轮500多2齿，通常固定在机壳上；柔轮500，开口部外圈带有齿轮的薄杯型金属弹性部件，它随波发生器的转动而变形，通常与输出轴联接。

在本实施例中，提供一优选方案：以使谐波减速器的凸轮100的过线空间(中空腔体101)大，以20减速器系列为例，常规中空轴减速器φf为21mm，本发明的中空轴减速器φf为28mm，其中φc(第二装配位120的长轴)的部分薄壁只有3.5mm，面积之比为(3.14*14*14)/(3.14810.5*10.5)＝1.78。

在本实施例中，所述凸轮100的凸轮100表面还包括凸起限位部140，所述第一装配位110靠近凸起限位部140设置。以便于柔性轴承200的限位，防止柔性轴承200脱离凸轮100。

以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。

Claims (9)

1.一种中空轴谐波减速器，其特征在于：包括呈中空的凸轮以及套设在凸轮表面的柔性轴承，所述凸轮的外表面包括用于与柔性轴承配合的第一装配位，以及第二装配位，以及设置在第一装配位和第二装配位之间的凹槽位；其中，所述柔性轴承的内径大于第二装配位的长轴，且小于第一装配位的长轴，所述凹槽位的宽度不小于柔性轴承的厚度；所述凹槽位的直径不大于所述第一装配位的短轴。

2.根据权利要求1所述的中空轴谐波减速器，其特征在于：所述中空轴谐波减速器还包括套设在第二装配位的衬套。

3.根据权利要求2所述的中空轴谐波减速器，其特征在于：所述衬套套设在第二装配位且覆盖凹槽位。

4.根据权利要求2或3所述的中空轴谐波减速器，其特征在于：所述中空轴谐波减速器还包括套设在衬套外侧的交叉滚子轴承，以及固定在交叉滚子轴承一端面的柔轮。

5.根据权利要求4所述的中空轴谐波减速器，其特征在于：所述中空轴谐波减速器还包括套设在柔性轴承外侧的刚轮，所述刚轮固定在交叉滚子轴承另一端面上，且其凸缘与交叉滚子轴承的内侧配合安装。

6.根据权利要求1所述的中空轴谐波减速器，其特征在于：所述第一装配位的短轴小于柔性轴承的内径。

7.根据权利要求1所述的中空轴谐波减速器，其特征在于：所述凸轮的凸轮表面还包括凸起限位部，所述第一装配位靠近凸起限位部设置。

8.一种中空轴谐波减速器的安装方法，其特征在于，所述安装方法用于如权利要求1-7任一所述的中空轴谐波减速器的安装，所述安装方法的步骤包括：

将柔性轴承穿过凸轮的第二装配位并套在凹槽位处；

沿着第一装配位的短轴方向挤压柔性轴承，直至挤压后的柔性轴承的长轴不小于第一装配位长轴；

将挤压后的柔性轴承从凹槽位压向第一装配位。

9.根据权利要求8所述的安装方法，其特征在于，所述中空轴谐波减速器还包括套设在第二装配位的衬套，所述将挤压后的柔性轴承从凹槽位压向第一装配位的步骤包括：

将衬套套设在第二装配位处，并抵触在柔性轴承上；

继续推动衬套，并将挤压后的柔性轴承从凹槽位压向第一装配位。

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