CN204704331U - 适用于工业机器人传动的高性能减速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于工业机器人传动的高性能减速器，涉及减速器领域，提供一种小体积、高效率、低振动和长寿命的减速器。该减速器包括固定模块、偏心输入轴、输出模块；偏心输入轴包括两段输入轴主体和偏心段，固定模块包括固定模块主体和轴承套，固定模块主体上设置有内齿轮I，轴承套与固定模块主体连接；输出模块包括内齿轮Ⅱ；中间模块包括外齿轮I、外齿轮Ⅱ；输出模块外部通过轴承与固定模块主体连接，两段输入轴主体分别通过轴承与输出模块和轴承套连接；中间模块套装在偏心段上，二者上均设置滚道，滚珠放在滚道内；外齿轮I和外齿轮Ⅱ分别与内齿轮I和内齿轮Ⅱ啮合形成少齿差啮合副。本实用新型尤其适用于工业机器人传动。

Description

适用于工业机器人传动的高性能减速器

技术领域

本实用新型涉及一种减速器，尤其涉及一种适用于工业机器人传动的高性能减速器。

背景技术

减速器作为工业机器人重要核心关键部件，成本高达机器人总成本三分之一，其性能优劣直接影响着机器人工作的整体性能。目前谐波减速器、RV减速器作为工业机器人主要传动装置，但由于谐波传动的单级传动比范围有限通常<360，通过柔轮传递转矩，弹性元件扭转刚度低、传递转矩有限，减速器容易与执行机构产生非线性耦合振动而出现“卡涩”或“卡死”等现象，使系统不能正常工作甚至完全失效。RV减速器体积庞大，不适用于工业机器人距末端较近的几处关节。

工业机器人产业的飞速发展导致对小体积工业机器人减速器传动精度、传动效率和使用寿命等性能的要求逐步提升。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种小体积、高效率、低振动和长寿命的适用于工业机器人传动的高性能减速器。

为解决上述问题采用的技术方案是：适用于工业机器人传动的高性能减速器包括固定模块、偏心输入轴、输出模块、中间模块、轴承I、轴承Ⅱ、轴承Ⅲ和若干滚珠；

偏心输入轴包括两段输入轴主体和位于两段输入轴主体之间的偏心段，偏心段外部设置有内滚道；固定模块包括固定模块主体和轴承套，固定模块主体上设置有内齿轮I，轴承套与固定模块主体连接；输出模块包括内齿轮Ⅱ；中间模块包括外齿轮I、外齿轮Ⅱ和外滚道；

输出模块外部通过轴承I与固定模块主体连接，一段输入轴主体通过轴承Ⅱ与输出模块内部连接，另一段输入轴主体通过轴承Ⅲ与轴承套内部连接；中间模块套装在偏心段上，内滚道与外滚道共同形成滚珠滚道，滚珠位于滚珠滚道内；

外齿轮I与内齿轮I啮合形成少齿差啮合副，外齿轮Ⅱ与内齿轮Ⅱ啮合形成少齿差啮合副。

进一步的是：外齿轮I和外齿轮Ⅱ均进行了齿向修形处理使轮齿在齿宽中央鼓起，齿面与端面圆弧过渡。

进一步的是：轴承I、轴承Ⅱ和轴承Ⅲ均为滚动轴承。

本实用新型的有益效果是：通过少齿差啮合副实现减速，使得减速器具有小体积、轻量化的特点。在中间模块与偏心输入轴之间不设置轴承，而是在中间模块与偏心输入轴上分别设置外滚道和内滚道，将滚珠置于滚珠滚道内，使得减速器体积进一步减小。通过齿向修形，改善了轮齿润滑条件，提高传动效率，同时降低冲击振动，延长服役寿命。

附图说明

图1是适用于工业机器人传动的高性能减速器的结构图；

图2是齿向修形处理示意图；

图3是齿向修形前后齿轮油膜和压力分布对比图；

图4是齿向修形前后齿轮的扭振角加速度对比图；

图中标记为：固定模块1、固定模块主体1-1、轴承套1-2、内齿轮I1-3、偏心输入轴2、输入轴主体2-1、偏心段2-2、内滚道2-3、输出模块3、内齿轮Ⅱ3-1、中间模块4、外齿轮I4-1、外齿轮Ⅱ4-2、外滚道4-3、轴承I5、轴承Ⅱ6、轴承Ⅲ7、滚珠8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示，适用于工业机器人传动的高性能减速器包括固定模块1、偏心输入轴2、输出模块3、中间模块4、轴承I5、轴承Ⅱ6、轴承Ⅲ7和若干滚珠8；

偏心输入轴2包括两段输入轴主体2-1和位于两段输入轴主体2-1之间的偏心段2-2，偏心段2-2外部设置有内滚道2-3；固定模块1包括固定模块主体1-1和轴承套1-2，固定模块主体1-1上设置有内齿轮I1-3，轴承套1-2与固定模块主体1-1连接；输出模块3包括内齿轮Ⅱ3-1；中间模块4包括外齿轮I4-1、外齿轮Ⅱ4-2和外滚道4-3；

输出模块3外部通过轴承I5与固定模块主体1-1连接，一段输入轴主体2-1通过轴承Ⅱ6与输出模块3内部连接，另一段输入轴主体2-1通过轴承Ⅲ7与轴承套1-2内部连接；中间模块4套装在偏心段2-2上，内滚道2-3与外滚道4-3共同形成滚珠滚道，滚珠8位于滚珠滚道内；

外齿轮I4-1与内齿轮I1-3啮合形成少齿差啮合副，外齿轮Ⅱ4-2与内齿轮Ⅱ3-1啮合形成少齿差啮合副。

本实用新型减速原理如下：驱动装置(例如电动机)带动偏心输入轴2旋转。中间模块4套装于偏心段2-2上且二者之间设置滚珠8，因此中间模块4不与偏心输入轴2同步旋转，只是绕输入轴主体2-1公转。中间模块4绕输入轴主体2-1公转过程中，外齿轮I4-1的轮齿与内齿轮I1-3的轮齿依次啮合，内齿轮I1-3固定不动，因此内齿轮I1-3推动外齿轮I4-1自转。外齿轮I4-1与内齿轮I1-3齿数差越少则外齿轮I4-1自转速度越慢。外齿轮I4-1带动中间模块4旋转也就带动了外齿轮Ⅱ4-2旋转，外齿轮Ⅱ4-2和与内齿轮Ⅱ3-1啮合即带动输出模块3旋转完成减速过程。

通过少齿差啮合副实现减速，使得减速器具有小体积、轻量化的特点。

在中间模块4与偏心输入轴2之间不设置轴承，而是在中间模块4与偏心输入轴2上分别设置外滚道4-3和内滚道2-3，将滚珠8置于滚珠滚道内，外滚道4-3和内滚道2-3分别替代轴承外圈和内圈，中间模块4与偏心输入轴2之间不设置滚动轴承，使得减速器体积进一步减小。由于中间模块4与偏心输入轴2之间需要装入滚珠8，使得装备难度相对增加。将固定模块1分为固定模块主体1-1和轴承套1-2，使得装配时可将中间模块4、偏心输入轴2、滚珠8、轴承Ⅲ7和轴承套1-2装配好后再一起装入固定模块主体1-1，有利于降低装配难度。固定模块主体1-1与轴承套1-2可以通过螺栓连接，也可以通过过盈配合连接。轴承I5、轴承Ⅱ6和轴承Ⅲ7最好为适用于高速状况的滚动轴承。

进一步的如图2所示，外齿轮I4-1和外齿轮Ⅱ4-2均进行了齿向修形处理，使轮齿在齿宽中央鼓起，齿面与端面圆弧过渡。图2中Ry为轮齿中部圆弧半径，r为齿面与端面过渡圆弧的半径。通过齿向修形，可弱化轮齿接触边缘效应，避免应力集中，同时获得较好的齿向油膜分布，改善了轮齿润滑条件，并且有效减低振动幅值，减少振动冲击，提高传动平稳性，因此提升传动效率，延长服役寿命。具体如图3和图4所示，图3左图表示修形前轮齿压力与油膜分布，轮齿接触边缘存在较大的应力集中，图3右图表示修形后轮齿压力与油膜分布，应力集中现象显著改善；图4左图表示修形前齿轮的振动加速度，存在大量冲击，且冲击幅值较大，右图表示修形后的振动加速度，冲击明显减少且幅值减小。

Claims (3)

1.适用于工业机器人传动的高性能减速器，其特征在于：包括固定模块(1)、偏心输入轴(2)、输出模块(3)、中间模块(4)、轴承I(5)、轴承Ⅱ(6)、轴承Ⅲ(7)和若干滚珠(8)；

偏心输入轴(2)包括两段输入轴主体(2-1)和位于两段输入轴主体(2-1)之间的偏心段(2-2)，偏心段(2-2)外部设置有内滚道(2-3)；固定模块(1)包括固定模块主体(1-1)和轴承套(1-2)，固定模块主体(1-1)上设置有内齿轮I(1-3)，轴承套(1-2)与固定模块主体(1-1)连接；输出模块(3)包括内齿轮Ⅱ(3-1)；中间模块(4)包括外齿轮I(4-1)、外齿轮Ⅱ(4-2)和外滚道(4-3)；

输出模块(3)外部通过轴承I(5)与固定模块主体(1-1)连接，一段输入轴主体(2-1)通过轴承Ⅱ(6)与输出模块(3)内部连接，另一段输入轴主体(2-1)通过轴承Ⅲ(7)与轴承套(1-2)内部连接；中间模块(4)套装在偏心段(2-2)上，内滚道(2-3)与外滚道(4-3)共同形成滚珠滚道，滚珠(8)位于滚珠滚道内；

外齿轮I(4-1)与内齿轮I(1-3)啮合形成少齿差啮合副，外齿轮Ⅱ(4-2)与内齿轮Ⅱ(3-1)啮合形成少齿差啮合副。

2.根据权利要求1所述的适用于工业机器人传动的高性能减速器，其特征在于：外齿轮I(4-1)和外齿轮Ⅱ(4-2)均进行了齿向修形处理使轮齿在齿宽中央鼓起，齿面与端面圆弧过渡。

3.根据权利要求2所述的适用于工业机器人传动的高性能减速器，其特征在于：轴承I(5)、轴承Ⅱ(6)和轴承Ⅲ(7)均为滚动轴承。