CN114110126A - 谐波减速器、机器人 - Google Patents

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谷甲甲
程中甫
张皓
杨繁荣
袁成林
张亚超
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Abstract

本发明提供一种谐波减速器、机器人，其中的谐波减速器，包括输入轴、柔轮，所述输入轴具有贯穿其轴向两端的中空孔，所述输入轴与所述柔轮套装并在两者之间形成间隙，所述输入轴的轴壁外侧设有第一滚道，所述柔轮朝向所述输入轴的一侧设有第二滚道，所述第一滚道与所述第二滚道之间设有滚珠。根据本发明，将传统的谐波减速器中处于输入轴与柔轮之间的轴承的外圈及内圈分别与柔轮及输入轴形成为一体来取代，从而使轴承结构紧凑，进而使谐波减速器的外径一定的前提下输入轴的中空孔的孔径可以设计的更大，满足更多线缆穿设的应用场景。

Description

谐波减速器、机器人
技术领域
本发明属于减速器制造设计技术领域，具体涉及一种谐波减速器、机器人。
背景技术
谐波减速器具有传动精度高、速比大、体积小、结构简单，应用广泛等诸多优点。该减速器主要有三个基本部件构成，刚轮、柔轮和波发生器组成。工作过程一般是刚轮固定，波发生器转动时，迫使柔轮产生弹性变形，使柔轮的齿与刚轮的齿进入啮合状态，从而实现传动。
传统谐波减速器柔轮与输入轴之间需要装配轴承，轴承的设置对输入轴的中空孔孔径形成限制，同时目前的谐波减速器由于自身结构强度的要求，谐波减速器的中空孔往往较小，目前的谐波减速器的中空孔的孔径与减速器最大外径比普遍低于30％，对于需要中空孔孔径较大的场合，例如需要在中空孔穿设大量导线时，在保证结构强度的前提下，现有的谐波减速器无法满足装配要求。另外，现有技术中为了实现中心孔增大的效果，传统杯型谐波减速器只能通过牺牲掉膈膜区域面积来实现，并且内孔增加有限；传统礼帽型谐波减速器外径较大，且内孔较小，为了实现外径减小的效果，同样需要牺牲掉膈膜区域面积；常规杯型或者礼帽型柔轮都存在圆筒和平面的过渡圆角，需要靠膈膜来吸收圆筒形变，当膈膜区域减小时，杯型和礼帽型柔轮在波发生器作用下过渡圆角处存在过大的交变应力，会导致柔轮快速失效。
发明内容
因此，本发明提供一种谐波减速器、机器人，能够克服相关技术中谐波减速器的波发生器的中空孔孔径较小不能满足大量线缆的走线需求的不足。
为了解决上述问题，本发明提供一种谐波减速器，包括输入轴、柔轮，所述输入轴具有贯穿其轴向两端的中空孔，所述输入轴与所述柔轮套装并在两者之间形成间隙，所述输入轴的轴壁外侧设有第一滚道，所述柔轮朝向所述输入轴的一侧设有第二滚道，所述第一滚道与所述第二滚道之间设有滚珠。
在一些实施方式中，所述输入轴的轴壁外侧还设有第三滚道，所述第三滚道与所述第一滚道沿所述输入轴的轴向间隔设置，所述柔轮朝向所述输入轴的一侧还设有第四滚道，所述第三滚道与所述第四滚道之间也设有所述滚珠。
在一些实施方式中，所述柔轮具有靠近所述输入轴一侧的输入段以及远离所述输入轴一侧的输出段，所述第一滚道处于所述输入段上，所述第三滚道处于所述输出段上，所述第一滚道为非圆形分布，所述第三滚道为圆形分布或者非圆形分布。
在一些实施方式中，所述柔轮与所述输入段对应的外周壁上设有柔轮外齿，所述柔轮外齿与刚轮具有的刚轮内齿啮合，所述柔轮外齿的齿数少于所述刚轮内齿的齿数。
在一些实施方式中，所述柔轮的输出段对应的柔轮外齿与动力输出件具有的输出内齿啮合连接。
在一些实施方式中，所述动力输出件为刚性轴承，所述刚性轴承包括轴承外圈、轴承内圈之间处于两者之间的滚子，所述输出内齿构造于所述轴承内圈的内环壁上，所述轴承外圈与所述刚轮连接。
在一些实施方式中，所述刚轮与所述输入轴之间设有轴承。
本发明还提供一种机器人，包括上述的谐波减速器。
本发明提供的一种谐波减速器、机器人，将传统的谐波减速器中处于输入轴与柔轮之间的轴承的外圈及内圈分别与柔轮及输入轴形成为一体来取代，从而使轴承结构紧凑，进而使谐波减速器的外径一定的前提下输入轴的中空孔的孔径可以设计的更大，满足更多线缆穿设的应用场景。
附图说明
图1为本发明实施例的谐波减速器的内部结构示意图；
图2为图1中的柔轮的结构示意图；
图3为图1中的输入轴的结构示意图；
图4为图1中的刚轮的结构示意图；
图5为图1中的动力输出件的结构示意图。
附图标记表示为：
1、动力输出件；11、轴承外圈；12、轴承内圈；13、第一油封；14、密封圈；15、输出内齿；16、滚子；2、第二油封；3、刚轮；31、刚轮内齿；32、连接孔；4、柔轮；41、柔轮外齿；42、第四滚道；43、第二滚道；5、输入轴；51、第三滚道；52、第一滚道；53、中空孔；6、滚珠；7、轴承；8、第三油封。
具体实施方式
结合参见图1至图5所示，根据本发明的实施例，提供一种谐波减速器，包括输入轴5、柔轮4，所述输入轴5具有贯穿其轴向两端的中空孔53，所述输入轴5与所述柔轮4套装并在两者之间形成间隙，所述输入轴5的轴壁外侧设有第一滚道52，所述柔轮4朝向所述输入轴5的一侧设有第二滚道43，所述第一滚道52与所述第二滚道43之间设有滚珠6。该技术方案中，将传统的谐波减速器中处于输入轴与柔轮之间的轴承的外圈及内圈分别与柔轮4及输入轴5形成为一体来取代，从而使轴承结构紧凑，进而使谐波减速器的外径一定的前提下输入轴5的中空孔53的孔径可以设计的更大，满足更多线缆穿设的应用场景。
进一步地，所述输入轴5的轴壁外侧还设有第三滚道51，所述第三滚道51与所述第一滚道52沿所述输入轴5的轴向间隔设置，所述柔轮4朝向所述输入轴5的一侧还设有第四滚道42，所述第三滚道51与所述第四滚道42之间也设有所述滚珠6，如此所述第一滚道52、第二滚道43两者以及第三滚道51、第四滚道42两者及其相应的滚珠6能够分别对所述输入轴5的轴向两端形成可靠稳定的支撑。
在一些实施方式中，所述柔轮4具有靠近所述输入轴5一侧的输入段以及远离所述输入轴5一侧的输出段，所述第一滚道52处于所述输入段上，所述第三滚道51处于所述输出段上，所述第一滚道52为非圆形分布，所述第三滚道51为圆形分布或者非圆形分布，所述非圆形分布例如椭圆、余弦等双波结构或者三波结构，更为具体的，所述第一滚道52优选为椭圆、余弦等双波结构或者三波结构，所述第三滚道51则可以为圆形或者椭圆形，最好的，两者皆为椭圆形，从而能够便于加工成型。
在一些实施方式中，所述柔轮4与所述输入段对应的外周壁上设有柔轮外齿41，所述柔轮外齿41与刚轮3具有的刚轮内齿31啮合，所述柔轮外齿41的齿数少于所述刚轮内齿31的齿数，从而实现减速目的，在一个具体的实施例中，所述刚轮内齿31齿数比所述柔轮外齿41多两齿或四齿。
所述柔轮4的输出段对应的柔轮外齿41与动力输出件1具有的输出内齿15啮合连接，此时，两者的齿数相等，以能够实现齿啮合后的动力传递。需要特别说明的是，该技术方案中的柔轮4的结构型式不同于现有技术中的杯型或者礼帽型，而采用了一种直筒结构，其通过其具有的柔轮外齿41直接与所述输出内齿15啮合，不具有现有技术中的膈膜区域，如此，能够有效避免传统杯型柔轮和礼帽型柔轮在凸轮(也即所述的输入轴5)装配后柔轮复杂形变而导致的拐角位置应力集中。
在一些实施方式中，所述动力输出件1为刚性轴承，所述刚性轴承包括轴承外圈11、轴承内圈12之间处于两者之间的滚子16，所述输出内齿15构造于所述轴承内圈12的内环壁上，所述轴承外圈11与所述刚轮3连接。
在一些实施方式中，所述刚轮3与所述输入轴5之间设有轴承7。
需要说明的是，本发明的技术方案中，所述刚轮3与动力输出件1的轴承外圈11之间、动力输出件1的轴承内圈12与输入轴5之间以及输入轴5与刚轮3之间的区域皆填充有油封或者密封圈，例如第一油封13、第二油封2、密封圈14、第三油封8。
而所述刚轮3上具有相应的连接孔32以与外部机架形成固定连接。
根据本发明的实施例，还提供一种机器人，包括上述的谐波减速器。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种谐波减速器，其特征在于，包括输入轴(5)、柔轮(4)，所述输入轴(5)具有贯穿其轴向两端的中空孔(53)，所述输入轴(5)与所述柔轮(4)套装并在两者之间形成间隙，所述输入轴(5)的轴壁外侧设有第一滚道(52)，所述柔轮(4)朝向所述输入轴(5)的一侧设有第二滚道(43)，所述第一滚道(52)与所述第二滚道(43)之间设有滚珠(6)。
2.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于，所述输入轴(5)的轴壁外侧还设有第三滚道(51)，所述第三滚道(51)与所述第一滚道(52)沿所述输入轴(5)的轴向间隔设置，所述柔轮(4)朝向所述输入轴(5)的一侧还设有第四滚道(42)，所述第三滚道(51)与所述第四滚道(42)之间也设有所述滚珠(6)。
3.根据权利要求2所述的谐波减速器，其特征在于，所述柔轮(4)具有靠近所述输入轴(5)一侧的输入段以及远离所述输入轴(5)一侧的输出段，所述第一滚道(52)处于所述输入段上，所述第三滚道(51)处于所述输出段上，所述第一滚道(52)为非圆形分布，所述第三滚道(51)为圆形分布或者非圆形分布。
4.根据权利要求3所述的谐波减速器，其特征在于，所述柔轮(4)与所述输入段对应的外周壁上设有柔轮外齿(41)，所述柔轮外齿(41)与刚轮(3)具有的刚轮内齿(31)啮合，所述柔轮外齿(41)的齿数少于所述刚轮内齿(31)的齿数。
5.根据权利要求4所述的谐波减速器，其特征在于，所述柔轮(4)的输出段对应的柔轮外齿(41)与动力输出件(1)具有的输出内齿(15)啮合连接。
6.根据权利要求5所述的谐波减速器，其特征在于，所述动力输出件(1)为刚性轴承，所述刚性轴承包括轴承外圈(11)、轴承内圈(12)之间处于两者之间的滚子(16)，所述输出内齿(15)构造于所述轴承内圈(12)的内环壁上，所述轴承外圈(11)与所述刚轮(3)连接。
7.根据权利要求4所述的谐波减速器，其特征在于，所述刚轮(3)与所述输入轴(5)之间设有轴承(7)。
8.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的谐波减速器。
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