CN205013590U - 针齿摆线减速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种针齿摆线减速器，其包括摆线盘、针齿壳和夹持在摆线盘和针齿壳之间的针齿组件。所述针齿组件包括若干沿针齿壳内侧圆周方向分布的弹性滚柱和实心滚柱。所述实心滚柱间隔分布于弹性滚柱之间,并且所述弹性滚柱的外径大于实心滚柱的外径。

Description

针齿摆线减速器

技术领域

本实用新型涉及减速器技术领域，尤其涉及一种针齿摆线减速器。

背景技术

针齿摆线减速器目前已广泛作为工业机器人的传动装置进行应用。尤其以RV型减速器为代表的针齿摆线减速器以其结构紧凑、传动能力强，成为机器人系统最重要的部件。请参照图1所示，RV型针齿摆线减速器主要由针齿壳1、针齿2、摆线盘3、偏心轴4等所组成。偏心轴4旋转带动摆线盘3，使摆线盘3在针齿2上做摆线运动而推动摆线盘3前进。理论上可以有接近1/3齿数的针齿2同时与摆线盘3配合工作，也就是说有那么多的针齿2可以同时受力承载。而在渐开线型的齿轮系统中一般只有一到二个齿能同时工作，由此可知，相比于其他形式的传动，摆线传动中由于工作时有多个针齿参与承载，因此其传动能力显示出无可比拟的优越性。

但是，这种多齿同时承载的要求也为其加工制造带来了巨大的困难。针齿2与摆线盘3的接触可能会因加工、磨损及变形等各种原因产生的误差与理论相差甚远，所以针齿2和摆线盘3的加工必须十分精确，允许误差极小，否则多齿同时承载的条件即遭到破坏，减速器将很快失效，甚至比其他方式还不如；这时出现的情况可从图2中看出。

图2中示出了针齿2与摆线盘3相接触的三种不同的情况。由于各种原因引起的偏差使针齿2仅在B处正好与摆线盘3相接触，能正好地推动摆线盘3前进。而在A处，二者之间的距离过近。针齿2受到强烈的压缩，产生很大的变形，尽管针齿2有可能仍能勉强地推动摆线盘3前进，但要是针齿2所受压力太大，针齿2可能会被压碎，或者被很快地磨损，摆线盘3也同样如此。所以这种情况是不能被允许的。在C处，二者之间距离变得过分地大，以至针齿2根本接触不到摆线盘3，这时针齿2不会推动摆线盘3前进。由此可见，各种原因引起的接触误差既可使同时承载的齿数降低，甚至还可使某些齿被“咬死”而破坏。

由于针齿2是一个实心的圆柱，刚度非常大，真正工作时产生的变形非常小；图2中所示的接触变化实际上是非常小的，一般仅为几个微米，肉眼是无法观察到的，图上所反映的变化实际上是极度地夸张放大了的。

为了保证有更多的针齿2同时参与承载，实际生产中往往选用过盈的配合，也就是使针齿2在受压状态下，但又不至于被压垮的情况下工作，但这种工作的范围是非常有限的。因为实心的滚柱可不被破坏地压缩的能力实在太有限。可能也正是因为这种过分严格的要求，使机器人使用的RV型针齿摆线减速器至今仍不能自主满足要求，主要仍需依靠进口。

为解决这种窘境，目前国内所采取的措施主要是进一步提高加工精度，全面向进口原装靠拢。而提高加工精度主要的措施是采购更高级、主要是进口的加工设备。但事实证明，单纯这样做并不能完全地达到目的，而由此带来的生产成本昂贵，也使人们怀疑将来能不能真正形成商品化，从而达到与国外产品竞争的能力。

因此，有必要提供一种改进的针齿摆线减速器以克服上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种兼具柔性和强度且结构简单、制造精度要求相对较低的针齿摆线减速器。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种针齿摆线减速器，其包括摆线盘、针齿壳和夹持在摆线盘和针齿壳之间的针齿组件，所述针齿组件包括若干沿针齿壳内侧圆周方向分布的弹性滚柱和实心滚柱，所述实心滚柱间隔分布于弹性滚柱之间,并且所述弹性滚柱的外径大于实心滚柱的外径。

作为本实用新型的进一步改进，所述弹性滚柱和实心滚柱在所述针齿壳的圆周方向上都均匀分布。

作为本实用新型的进一步改进，所述弹性滚柱的外径是实心滚柱外径的1.003至1.006倍。

作为本实用新型的进一步改进，所述弹性滚柱的数量不少于所述弹性滚柱和实心滚柱总数的四分之一。

作为本实用新型的进一步改进，所述弹性滚柱为空心滚柱，并且所述空心滚柱的壁厚为空心滚柱外径的0.12-0.18倍。

作为本实用新型的进一步改进，所述弹性滚柱为空心滚柱，并且所述空心滚柱的空心度为60%至70%。

作为本实用新型的进一步改进，所述弹性滚柱为由至少两层具有不同硬度和不同弹性的不同材料复合成型的复合型弹性滚柱。

作为本实用新型的进一步改进，所述针齿摆线减速器还包括与摆线盘配合设置的曲柄轴和设置在曲柄轴和摆线盘之间的滚子轴承，所述滚子轴承具有内滚道、外滚道以及位于内滚道和外滚道之间的若干滚子。

作为本实用新型的进一步改进，若干所述滚子包括若干沿内滚道圆周方向分布的弹性滚子和实心滚子，所述弹性滚子间隔分布于实心滚子之间,并且所述弹性滚子的外径大于实心滚子的外径。

作为本实用新型的进一步改进，若干所述滚子均为弹性滚子，所述弹性滚子包括空心滚子以及设置于空心滚子内侧的实心滚子，所述空心滚子的内壁面与实心滚子的外壁面之间设置有供空心滚子发生弹性形变的浮动间隙；并且所述空心滚子的外径大于内滚道和外滚道之间的间隙。

本实用新型的有益效果是：本实用新型针齿摆线减速器将针齿组件设置为间隔分布的弹性滚柱和实心滚柱，其中正常情况下实心滚柱可正好填满针齿壳和摆线盘之间的间隙，而直径稍大一些的弹性滚柱即可被稍压扁一些挤在间隙中，起到弹性补偿的作用；同时，实心滚柱又可提供一定的支撑力，防止弹性滚柱因过大载荷而被压扁破坏，使得本实用新型针齿摆线减速器具有抵抗强大的超载冲击，强度较高，不会损坏，从而达到可靠的弹性补偿目的，并进一步提高本实用新型针齿摆线减速器的使用寿命；此外，结合上述可知，本实用新型中弹性滚柱的设置，还可降低现有技术中摆线盘的制造精度，方便制造，同时该种结构设置较为简单，方便制造且成本较低。

附图说明

图1是现有技术中针齿摆线减速器的剖视示意图；

图2是图1中圈出部位的放大图；

图3是本实用新型针齿摆线减速器一较佳实施例的剖视示意图；

图4是图3中圈出部位的放大图；

图5是图4中针齿摆线减速器的弹性滚柱的另一实施例的剖视示意图，显示弹性滚柱为由复合材料制成；

图6是图3中针齿摆线减速器的滚子轴承的剖视示意图；

图7是图6中滚子轴承上滚子的另一实施例的剖视示意图；

图8是图7中滚子的再一实施例的剖视示意图；

图9是图7中滚子的又一实施例的轴向剖视示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

请参照图3至图9所示为本实用新型针齿摆线减速器100的较佳实施方式。所述针齿摆线减速器100包括位于中间以连接伺服电动机（未图示）的输入轴（未图示）、一体形成在输入轴末端的输入齿轮（未图示）、啮合设置在输入齿轮周围的行星齿轮（未图示）、与行星齿轮相固定的曲柄轴1、与曲柄轴1配合设置的摆线盘2、配合设置在曲柄轴1和摆线盘2之间的滚子轴承3、针齿壳4、夹持在摆线盘2和针齿壳4之间的针齿组件5以及与摆线盘2相配合设置的输出元件6。所述摆线盘2上设置有收容所述曲柄轴1和滚子轴承3的穿孔21。

其中，请参照图3和图4所示，所述针齿组件5包括若干沿针齿壳4内侧圆周方向分布的弹性滚柱51和实心滚柱52，所述实心滚柱52间隔分布于弹性滚柱51之间,并且所述弹性滚柱51的外径大于实心滚柱52的外径。

具体地，所述弹性滚柱51和实心滚柱52在所述针齿壳4的圆周方向上都均匀分布。所述弹性滚柱51的外径是实心滚柱52外径的1.003至1.006倍。

另外，所述弹性滚柱51的数量不少于所述弹性滚柱51和实心滚柱52总数的四分之一。具体地，所述弹性滚柱51和实心滚柱52的排列方式可以因本实用新型针齿摆线减速器100的工作条件而变化，当针齿摆线减速器100工作载荷比较恒定，不会发生过分强大的冲击时，弹性滚柱51的比例可以高一些，例如，每隔四个弹性滚柱51添加一个实心滚柱52，即实心滚柱52为弹性滚柱51数量的四分之一；而在本实用新型针齿摆线减速器100工作载荷变动较大，多突然冲击时，可以多加一些实心滚柱52，例如每一个弹性滚柱51隔一个实心滚柱52,即弹性滚柱51和实心滚柱52的数量可基本相同；进一步地，经多次实验证明，在弹性滚柱51占弹性滚柱51和实心滚柱52总数的一小部分，例如三分之一或四分之一时，该种布局方式对本实用新型针齿摆线减速器100的磨损或精度要求仍具有较好的补偿作用。

其中，在本实施例中，所述弹性滚柱51为空心滚柱，并且所述空心滚柱51的壁厚为空心滚柱51外径的0.12-0.18倍。另外，所述空心滚柱51的空心度为60%至70%，空心度为空心滚柱51内部的空心孔的直径所占空心滚柱51的外部直径比。在前述两种结构设置下，所述弹性滚柱51均可保持较好的弹性补偿效果。

另外，参照图5所示，作为本实用新型的另一较佳实施例，所述弹性滚柱51也可为由至少两层具有不同硬度和不同弹性的不同材料复合成型的复合型弹性滚柱，具体为由硬度较高、有一定的弹性而不脆的材料e与硬度低、弹性大的材料f相间层叠复合而成。其中，所述硬度高、弹性大而不脆的材料e可为轴承钢或弹簧钢等材料；所述硬度低、弹性大的材料f可为各种复合材料或高分子材料。为适应本实用新型针齿摆线减速器100的使用环境，所述弹性滚柱51为复合型弹性滚柱结构时，将外层设置为硬度较高、有一定的弹性而不脆的材料。该种复合型弹性滚柱51可为空心结构，也可为实心结构。

当然，所述弹性滚柱51也可直接由其他具有适当弹性变形量的耐磨弹性材料制成，也可达成本实用新型的目的。

请参照图3和图6所示，在本实用新型针齿摆线减速器100的制造中，曲柄轴1和摆线盘2之间的滚子轴承3也是一个薄弱环节。所述滚子轴承3通常包括内滚道、外滚道、位于内滚道和外滚道之间的轴承支架（未图示）和定位于轴承支架上的若干滚子31。通常，滚子轴承中的滚子都使用实心无弹性的滚子，由于加工误差等原因，如滚子部分，现有技术中真正同时参与承载的滚子的数量也比较少，且滚子容易被损坏，滚子轴承中的内外侧滚道也同样如此。因此，本实施方式中，所述滚子轴承3的滚子31也参考针齿组件5的设置，使得若干所述滚子31包括若干沿内滚道圆周方向分布的弹性滚子311和实心滚子312，所述弹性滚子311间隔分布于实心滚子312之间,并且所述弹性滚子311的外径大于实心滚子312的外径。

另外，所述弹性滚子311也可类似于弹性滚柱51的结构设置，为壁厚为其外径的0.12-0.18倍和/或者空心度为60%至70%设置；当然，也可为由复合材料制成的复合型弹性滚子311，如此一来，该滚子轴承3也可如上述弹性滚柱51部分所讲具有弹性补偿效果、降低滚子轴承3的磨损和制造精度，且使其承载率得到有效保证。

此外，作为另一较佳实施例，所述滚子31也可全部设置为由如图7所示的空心滚子313以及设置于空心滚子313内侧的实心滚子314组成的弹性滚子；其中，所述空心滚子313的内壁面与实心滚子314的外壁面之间设置有供空心滚子313发生弹性形变的浮动间隙315。

在正常工作状态下，滚子31受到一个合理的来自曲柄轴1和摆线盘2的压力，所有空心滚子313均可以正常地工作。而当外界有强大的超载冲击时，该压力会极大地增加，可能会使空心滚子313过分变形；而此时，在空心滚子313被挤压而压到直接贴靠实心滚子314时，可通过实心滚子314的有效支撑抵抗强大的超载冲击,有效地避免空心滚子313被过分挤压变形而损坏。即，在外界施加非常强大的冲击载荷时，只要实心滚子314能够支撑得住，空心滚子313便不会被破坏，整个弹性滚子31也就可以安全无恙。

优选地，本实用新型中空心滚子313和实心滚子314采用耐磨且具有高强度的轴承钢或高分子碳纤维材料制成，所述空心滚子313的壁厚设置为空心滚子313外径的0.12-0.18倍，优选为0.13至0.16倍；即外径大一些的空心滚子313壁厚可厚一些，外径较小的空心滚子313壁厚可薄一些。该种壁厚的设置可使得空心滚子313本身就具有一定的抗冲击强度，同时又在受到较大的外力挤压时，可产生一定的弹性变形，避免滚子31被过分挤压损坏或磨损。

进一步地，对于所述浮动间隙315的设置，设置得过大容易导致空心滚子313过分变形而被破坏，太小又起不到补偿的作用。经过大量的计算、实验及测试后设置为，在所述实心滚子314位于空心滚子313的轴心位置处时，使所述浮动间隙315均匀形成在实心滚子314的周围，由此可使得滚子31转动工作时，整个圆周上的弹性补偿力度相同，并且，使所述浮动间隙315沿空心滚柱313径向的大小为空心滚子313外径的0.002-0.007倍。

进一步地，为方便安装，所述浮动间隙315内可填充软胶316，所述软胶316的承载力在力学分析上可以忽略不计。当然，也可在所述浮动间隙315内设置弹性元件317，例如图9所示的弹簧或波浪形金属管等，以进一步提高滚子31的弹性补偿效果和降低制造精度，减小磨损。

另外，一般情况下，所述滚子轴承3还具有分别位于轴承支架和滚子31内侧和外侧的内壳和外壳（未图示）。其中，上述内滚道和外滚道分别形成在内壳外侧和外壳内侧。

当然，作为本实用新型的优选实施方式，本实用新型中使所述摆线盘2上穿孔21的内壁直接形成为滚子轴承3中的外滚道，所述曲柄轴1的凸轮外表面直接形成为所述滚子轴承3中的内滚道，即使得滚子31夹持设置在穿孔21内壁和曲柄轴1的凸轮外表面之间，由此一方面可减少零部件，降低成本，另一方面还可减小误差的叠加，使得可直接通过部分或全部滚子31呈弹性设置来抵消摆线盘2和曲柄轴1之间或滚子31本身的制造误差，并且使得滚子31承载效果较好。

综合上述可知，本实用新型针齿摆线减速器100将针齿组件5设置为间隔分布的弹性滚柱51和实心滚柱52，其中正常情况下实心滚柱52可正好填满针齿壳4和摆线盘2之间的间隙，而直径稍大一些的弹性滚柱51即可被稍压扁一些挤在间隙中，起到弹性补偿的作用，减少磨损；同时，实心滚柱52又可提供一定的支撑力，防止弹性滚柱51因过大载荷而被压扁破坏，使得本实用新型针齿摆线减速器100具有抵抗强大的超载冲击，强度较高，不会损坏，从而达到可靠的弹性补偿目的，并进一步提高本实用新型针齿摆线减速器100的使用寿命；此外，结合上述可知，本实用新型中弹性滚柱51的设置，还可降低现有技术中摆线盘2的制造精度，方便制造，同时该种结构设置较为简单，方便制造且成本较低。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种针齿摆线减速器，包括摆线盘、针齿壳和夹持在摆线盘和针齿壳之间的针齿组件，其特征在于：所述针齿组件包括若干沿针齿壳内侧圆周方向分布的弹性滚柱和实心滚柱，所述实心滚柱间隔分布于弹性滚柱之间,并且所述弹性滚柱的外径大于实心滚柱的外径。

2.根据权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于：所述弹性滚柱和实心滚柱在所述针齿壳的圆周方向上都均匀分布。

3.根据权利要求1或2所述的针齿摆线减速器，其特征在于：所述弹性滚柱的外径是实心滚柱外径的1.003至1.006倍。

4.根据权利要求1或2所述的针齿摆线减速器，其特征在于：所述弹性滚柱的数量不少于所述弹性滚柱和实心滚柱总数的四分之一。

5.根据权利要求1或2所述的针齿摆线减速器，其特征在于：所述弹性滚柱为空心滚柱，并且所述空心滚柱的壁厚为空心滚柱外径的0.12-0.18倍。

6.根据权利要求1或2所述的针齿摆线减速器，其特征在于：所述弹性滚柱为空心滚柱，并且所述空心滚柱的空心度为60%至70%。

7.如权利要求1或2所述的针齿摆线减速器，其特征在于：所述弹性滚柱为由至少两层具有不同硬度和不同弹性的不同材料复合成型的复合型弹性滚柱。

8.根据权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于：所述针齿摆线减速器还包括与摆线盘配合设置的曲柄轴和设置在曲柄轴和摆线盘之间的滚子轴承，所述滚子轴承具有内滚道、外滚道以及位于内滚道和外滚道之间的若干滚子。

9.根据权利要求8所述的针齿摆线减速器，其特征在于：若干所述滚子包括若干沿内滚道圆周方向分布的弹性滚子和实心滚子，所述弹性滚子间隔分布于实心滚子之间,并且所述弹性滚子的外径大于实心滚子的外径。

10.根据权利要求8所述的针齿摆线减速器，其特征在于：若干所述滚子均为弹性滚子，所述弹性滚子包括空心滚子以及设置于空心滚子内侧的实心滚子，所述空心滚子的内壁面与实心滚子的外壁面之间设置有供空心滚子发生弹性形变的浮动间隙；并且所述空心滚子的外径大于内滚道和外滚道之间的间隙。