CN208816627U - 一种机器人少齿差超越谐波减速器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人少齿差超越谐波减速器装置，包括第一钢轮、第二钢轮、刚性柔轮和偏心驱动轴，第一钢轮和第二钢轮之间、第二钢轮和偏心驱动轴之间以及刚性柔轮和偏心驱动轴之间分别通过与相应部件一体设计的支撑部进行支撑连接。本实用新型使轴承滚道和本体融合在一体，仅装配滚珠和保持架，节约成本，并且提高了其装配精度，将整体的装配误差降到2微米以下，达到国际先进水准。

Description

一种机器人少齿差超越谐波减速器装置

技术领域

本实用新型涉及一种减速器装置，具体的说涉及一种增加定位精度、降低传动误差的机器人新型少齿差超越谐波减速器装置，属于减速器技术领域。

背景技术

谐波齿轮减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减速器。谐波齿轮传动（简称谐波传动），它是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种行星齿轮传动。

如图1所示，目前市场上最常用的谐波齿轮减速器，主要由三个基本构件组成：A、带有内齿圈的刚性齿轮，简称第一钢轮1，它相当于行星系中的中心轮；

B、带有外齿圈的柔性齿轮，简称柔轮（刚性柔轮）5，它相当于行星齿轮；

C、波发生器2，它相当于行星架。作为减速器使用，通常采用波发生器主动、钢轮固定、柔轮输出形式。

但是这种结构的减速器具有以下缺陷：

一是波发生器2的外圆周通过轴承支座3和柔性轴承4与第一钢轮1转动连接，多个零部件要进行分别加工，再进行多次组装，其装配误差较大；

二是刚性柔轮5的外圆周也通过滚子轴承安装座6和十字交叉滚子轴承7与第一钢轮1转动连接，同样存在多个零部件要进行分别加工，再进行多次组装，装配误差较大的缺陷；

三是刚性柔轮5的中心轴安装孔与波发生器2的中心轴安装孔，要求同轴，在实际组装过程中，由于刚性柔轮5与波发生器2之间没有直接的定位装置，完全依靠传动轴的装配精度来决定刚性柔轮5的中心轴安装孔与波发生器2的中心轴安装孔之间的同轴度，这样就会导致误差较大，大大降低了装配精度。导致整体的动力输出精度较低。

四是柔轮长时间反复挠性变形做工容易破裂，寿命较短。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是为了克服传统谐波减速器的上述缺陷，提供一种能够增加定位精度、降低传动误差的机器人少齿差超越谐波减速器装置。

为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：一种机器人少齿差超越谐波减速器装置，包括第一钢轮、第二钢轮、刚性柔轮和偏心驱动轴，第一钢轮和第二钢轮之间、第二钢轮和偏心驱动轴之间以及刚性柔轮和偏心驱动轴之间分别通过与相应部件一体设计的支撑部进行支撑连接。

以下是本实用新型对上述方案的进一步优化：所述支撑部包括与刚性柔轮一体设置的刚性柔轮内滚道、与偏心驱动轴一体设置的第一偏心驱动轴外滚道和第二偏心驱动轴外滚道、与第二钢轮一体设置的第二钢轮内滚道和第二钢轮外滚道、与第一钢轮一体设置的第一钢轮轴承滚道。

进一步优化：所述刚性柔轮内滚道与第二偏心驱动轴外滚道相对设置。

进一步优化：所述第一偏心驱动轴外滚道与第二钢轮内滚道相对设置。

进一步优化：所述第二钢轮外滚道与第一钢轮轴承滚道相对设置。

进一步优化：所述第二钢轮与第一钢轮同轴装配。

进一步优化：所述偏心驱动轴与第二钢轮同轴装配。

进一步优化：所述刚性柔轮与偏心驱动轴同轴装配，并位于第二钢轮与偏心驱动轴之间。

进一步优化：所述刚性柔轮上设置有刚性柔轮外齿，第一钢轮上与刚性柔轮外齿相对应的位置设有与刚性柔轮外齿啮合的钢轮内齿。

进一步优化：所述第二钢轮上与刚性柔轮外齿相对应的位置设有与刚性柔轮外齿啮合的第二钢轮内齿。

本实用新型产生的有益效果为：1、将向心球轴承的内圈、外圈分别一体加工在钢轮和刚性柔轮上，将钢球保持架直接进行装配，省去了内圈和外圈，节省了原材料，同时避免了后期整体轴承安装造成的误差，将整体的装配误差降到2微米以下；

2、相同体积下复合钢轮可以实现大减速比，刚性柔轮可以承载更大的扭矩；

3、刚性柔轮和滚道本体一体化设计，装配整机达到更高精度；

4、本减速器装置安装完成后可形成密闭空腔，实现密封润滑油的机构，解决了传统的减速器内外齿裸露安装啮合，无法实现密闭空间结构，取代传统油脂润滑方式，采用润滑油润滑，起到更显著的润滑和降温作用，寿命更长；

5、本实用新型与现有技术的对比如下：

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

附图说明

附图1为本实用新型背景技术中常用谐波减速机的结构示意图；

附图2为本实用新型实施例中的结构示意图；

附图3为本实用新型实施例中第一钢轮的结构示意图；

附图4为本实用新型实施例中第二钢轮的结构示意图；

附图5为本实用新型实施例中刚性柔轮的结构示意图；

附图6为本实用新型实施例中偏心驱动轴的结构示意图；

附图7为本实用新型实施例中第二钢轮的一次性装夹示意图；

附图8为本实用新型实施例中刚性柔轮的一次性装夹示意图；

附图9为本实用新型实施例中第一钢轮的一次性装夹示意图。

图中：1-第一钢轮；2-波发生器；3-轴承支座；4-柔性轴承；5-刚性柔轮；6-滚子轴承安装座；7-十字交叉滚子轴承；8-第二钢轮；9-偏心驱动轴；a-第一钢轮轴承滚道；b-第二钢轮外滚道；c-第二钢轮内滚道；d-第一偏心驱动轴外滚道；e-刚性柔轮内滚道；f-第二偏心驱动轴外滚道；g-第一钢轮内齿；h-第二钢轮内齿；i-刚性柔轮外齿；w-端盖；x-第一密封圈；y-第二密封圈；z-第三密封圈。

具体实施方式

实施例，如图2-6所示，一种机器人少齿差超越谐波减速器装置，包括组装在一起的第一钢轮1、第二钢轮8、刚性柔轮5和偏心驱动轴9，第一钢轮1和第二钢轮8之间、第二钢轮8和偏心驱动轴9之间以及刚性柔轮5和偏心驱动轴9之间分别通过与相应部件一体设计的支撑部进行支撑连接。

所述第一钢轮1、刚性柔轮5和第二钢轮8均为环形结构，偏心驱动轴9的纵截面为凸字型结构，且偏心驱动轴9的大径段与其上的小径段的圆心不在同一条轴线上。

所述第二钢轮8同轴装配在第一钢轮1内，偏心驱动轴9同轴装配在第二钢轮8内，刚性柔轮5同轴装配在偏心驱动轴9的小径段上，并位于第二钢轮8与偏心驱动轴9和第一钢轮1之间。

所述刚性柔轮5的外圆周上环形阵列有刚性柔轮外齿i，第一钢轮1上与刚性柔轮外齿i相对应的位置开设有与刚性柔轮外齿i啮合的第一钢轮内齿g。

所述第二钢轮8上与刚性柔轮外齿i相对应的位置开设有与刚性柔轮外齿i啮合的第二钢轮内齿h。

所述支撑部包括刚性柔轮5内壁上开设的环形结构的刚性柔轮内滚道e，偏心驱动轴9上与刚性柔轮内滚道e相对应的位置开设有环形结构的第二偏心驱动轴外滚道f。

所述刚性柔轮内滚道e与第二偏心驱动轴外滚道f之间环形阵列有多个滚动体，该多个滚动体为滚珠，多个滚动体通过保持架进行连接。

所述刚性柔轮内滚道e与第二偏心驱动轴外滚道f以及滚动体组成一体设计的向心球轴承。

所述该向心球轴承采用一体化设计，在组装本装置时使得偏心驱动轴9与刚性柔轮5之间的装配精度降到2微米以下，其径向跳动误差降到5微米以下。

所述偏心驱动轴9大径端的外圆周上开设有环形结构的第一偏心驱动轴外滚道d，第二钢轮8的内壁上与第一偏心驱动轴外滚道d相对应的位置开设有环形结构的第二钢轮内滚道c。

所述第一偏心驱动轴外滚道d与第二钢轮内滚道c之间环形阵列有多个滚动体，该多个滚动体为滚珠，多个滚动体通过保持架进行连接。

所述第一偏心驱动轴外滚道d与第二钢轮内滚道c以及滚动体组成一体设计的向心球轴承。

所述该向心球轴承采用一体化设计，在组装本装置时使得偏心驱动轴9与第二钢轮8之间的装配精度降到2微米以下，其径向跳动误差降到5微米以下。

所述第一偏心驱动轴外滚道d与第二偏心驱动轴外滚道f的圆心不在同一条直线上，即第一偏心驱动轴外滚道d与第二偏心驱动轴外滚道f之间存在一定的偏心距。

所述第二钢轮8的外圆周上靠近一端的位置开设有环形结构的第二钢轮外滚道b，第一钢轮1的内壁上与第二钢轮外滚道b相对应的位置开设有环形结构的第一钢轮轴承滚道a。

所述第二钢轮外滚道b与第一钢轮轴承滚道a之间环形阵列有多个滚动体，该多个滚动体为滚珠，多个滚动体通过保持架进行连接。

所述第二钢轮外滚道b与第一钢轮轴承滚道a以及滚动体组成一体设计的向心球轴承。

所述该向心球轴承采用一体化设计，在组装本装置时使得第一钢轮1与第二钢轮8之间的装配精度降到2微米以下，其径向跳动误差降到5微米以下。

如图9所示，所述第一钢轮1的一次性装夹磨削方式：

以第一钢轮1的一端面为基准，放置于工装上，然后将该工装安装在数控磨床上，数控磨床自动寻找本工件的圆心，之后固定本零件，依靠砂轮修整器修整砂轮，修整砂轮至第一钢轮轴承滚道a要求尺寸，然后进行高精度磨削，第一钢轮轴承滚道a磨削加工结束之后重新修整砂轮至第一钢轮内齿g要求尺寸，然后对第一钢轮内齿g进行高精度磨齿，在磨削第一钢轮轴承滚道a和磨削第一钢轮内齿g的过程中，零件没有二次装夹，保证了整个零件的精度。

如图8所示，刚性柔轮5的一次性装夹磨削方式：

以刚性柔轮5的一端面为基准，放置于工装上，然后将该工装安装在数控磨床上，数控磨床自动寻找本工件的圆心，之后固定本零件，依靠砂轮修整器修整砂轮，修整砂轮至刚性柔轮内滚道e要求尺寸，然后进行高精度磨削刚性柔轮内滚道e，刚性柔轮内滚道e磨削加工结束之后重新修整砂轮至刚性柔轮外齿i要求尺寸，然后对刚性柔轮外齿i进行高精度磨齿，在磨削刚性柔轮内滚道e和磨削刚性柔轮外齿i过程中，零件没有二次装夹，保证了整个零件的精度。

所述刚性柔轮5通过一次装夹完成外齿（刚性柔轮外齿i）和内部轴承滚道（刚性柔轮内滚道e）的加工，能够保证安装时外齿和轴承（刚性柔轮5和偏心驱动轴9之间的向心球轴承）同心。

所述偏心驱动轴9通过世界顶级的数控磨床可以一次完成柔性轴承部分的偏心位置（偏心位置依靠先进设备自身精度保证，精度误差小于2微米）和轴承滚道（第一偏心驱动轴外滚道d与第二偏心驱动轴外滚道f）的加工，能够保证和外部轴承滚道配合的轴承滚道精度，且能够最大限度的保证偏心距的尺寸，保证内外齿的平滑啮合。

如图7所示，所述第二钢轮8的一次性装夹磨削方式：

以第二钢轮8的一端面为基准，放置于工装上，然后将该工装安装在数控磨床上，数控磨床自动寻找本工件的圆心，之后固定本零件，依靠砂轮修整器修整砂轮，修整砂轮至第二钢轮外滚道b或第二钢轮内滚道c要求尺寸，然后进行高精度磨削内外滚道（第二钢轮外滚道b、第二钢轮内滚道c）；

滚道磨削加工结束之后重新修整砂轮至第二钢轮内齿h要求尺寸，然后对第二钢轮内齿h进行高精度磨齿，在磨削内外滚道和磨削第二钢轮内齿h过程中，零件没有二次装夹，保证了整个零件的精度。

所述第二钢轮8的内外滚道（第二钢轮外滚道b、第二钢轮内滚道c）和第二钢轮内齿h通过一次装夹完成内齿的加工和内外滚道的磨削，保证了第二钢轮8与第一钢轮1的同心安装，同心度误差小于2微米，保证了偏心驱动轴9和第二钢轮8的同心安装，同心度误差小于2微米。

所述第一钢轮轴承滚道a、第二钢轮外滚道b、第二钢轮内滚道c、第一偏心驱动轴外滚道d、刚性柔轮内滚道e和第二偏心驱动轴外滚道f均为轴承滚道。

所述第一钢轮轴承滚道a、第二钢轮外滚道b、第二钢轮内滚道c、第一偏心驱动轴外滚道d、刚性柔轮内滚道e和第二偏心驱动轴外滚道f横截面的形状与相应的滚动体横截面的形状相适应。

例如滚动体的横截面为圆形，那么第一钢轮轴承滚道a、第二钢轮外滚道b、第二钢轮内滚道c、第一偏心驱动轴外滚道d、刚性柔轮内滚道e和第二偏心驱动轴外滚道f横截面的形状为与该圆形相适应的弧形结构。

所述工装均为纵截面为凹字型结构的一次装夹精密工装，该一次装夹精密工装均为导磁盘，每个导磁盘根据相应零部件的尺寸进行调整，使其对相应零部件加工时没有干涉部分即可，具体如图7至9所示。

导磁盘工作原理：工装没有励磁之前放置零部件，当数控磨床自动寻找零件中心结束之后开始励磁，使零件固定在工装之上，然后进行下一步的磨削。

所述偏心驱动轴9与刚性柔轮5之间远离偏心驱动轴9大径端的一端通过环形结构的第一密封圈x进行密封。

所述第一钢轮1的右端由端盖w进行封堵，第一钢轮1与第二钢轮8的外圆面之间通过环形结构的第二密封圈y密封。

所述端盖w与第二钢轮8的内壁之间通过环形结构的第三密封圈z进行密封，且端盖w与第三密封圈z相对应的位置开设有能容纳第三密封圈z的环形凹槽。

本装置通过偏心驱动轴9驱动刚性柔轮5和第一钢轮1啮合，且第一钢轮1为固定端，同时刚性柔轮5和第二钢轮8啮合，通过两级少齿差减速复合而成。

本实用新型使轴承滚道和本体融合在一体，仅装配滚珠和保持架，节约成本，并且提高了其装配精度，将整体的装配误差降到2微米以下，达到国际先进水准。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型，因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种机器人少齿差超越谐波减速器装置，包括第一钢轮（1）、第二钢轮（8）、刚性柔轮（5）和偏心驱动轴（9），其特征在于：第一钢轮（1）和第二钢轮（8）之间、第二钢轮（8）和偏心驱动轴（9）之间以及刚性柔轮（5）和偏心驱动轴（9）之间分别通过与相应部件一体设计的支撑部进行支撑连接。

2.根据权利要求1所述的一种机器人少齿差超越谐波减速器装置，其特征在于：所述支撑部包括与刚性柔轮（5）一体设置的刚性柔轮内滚道（e）、与偏心驱动轴（9）一体设置的第一偏心驱动轴外滚道（d）和第二偏心驱动轴外滚道（f）、与第二钢轮（8）一体设置的第二钢轮内滚道（c）和第二钢轮外滚道（b）、与第一钢轮（1）一体设置的第一钢轮轴承滚道（a）。

3.根据权利要求2所述的一种机器人少齿差超越谐波减速器装置，其特征在于：所述刚性柔轮内滚道（e）与第二偏心驱动轴外滚道（f）相对设置。

4.根据权利要求3所述的一种机器人少齿差超越谐波减速器装置，其特征在于：所述第一偏心驱动轴外滚道（d）与第二钢轮内滚道（c）相对设置。

5.根据权利要求4所述的一种机器人少齿差超越谐波减速器装置，其特征在于：所述第二钢轮外滚道（b）与第一钢轮轴承滚道（a）相对设置。

6.根据权利要求5所述的一种机器人少齿差超越谐波减速器装置，其特征在于：所述第二钢轮（8）与第一钢轮（1）同轴装配。

7.根据权利要求6所述的一种机器人少齿差超越谐波减速器装置，其特征在于：所述偏心驱动轴（9）与第二钢轮（8）同轴装配。

8.根据权利要求7所述的一种机器人少齿差超越谐波减速器装置，其特征在于：所述刚性柔轮（5）与偏心驱动轴（9）同轴装配，并位于第二钢轮（8）与偏心驱动轴（9）之间。

9.根据权利要求8所述的一种机器人少齿差超越谐波减速器装置，其特征在于：所述刚性柔轮（5）上设置有刚性柔轮外齿（i），第一钢轮（1）上与刚性柔轮外齿（i）相对应的位置设有与刚性柔轮外齿（i）啮合的钢轮内齿（g）。

10.根据权利要求9所述的一种机器人少齿差超越谐波减速器装置，其特征在于：所述第二钢轮（8）上与刚性柔轮外齿（i）相对应的位置设有与刚性柔轮外齿（i）啮合的第二钢轮内齿（h）。