CN208951235U - 矢量摆线变速单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械传动技术领域，特别是公开了一种矢量摆线变速单元，包括摆线盘以及绕周向分布的若干个滚珠，所述摆线盘的轴向两侧分别设置有上固定夹板和下固定夹板，上固定夹板和下固定夹板固定连接，所述摆线盘和上固定夹板的相对面上分别设置有摆线槽和滚珠固定孔，摆线盘和下固定夹板的相对面上也分别设置有摆线槽和滚珠固定孔，滚珠置于摆线槽和滚珠固定孔之间使摆线盘与上固定夹板和下固定夹板均构成协调一致的摆线运动配合。采用上述结构，提供了一种不会产生轴向力的矢量摆线变速单元。

Description

矢量摆线变速单元

技术领域

本实用新型涉及机械传动技术领域，特别是一种应用于多关节机器人的矢量摆线变速单元。

背景技术

目前，应用于机器人、精密机床、航空航天等精密伺服机构的传动装置要求有高传动精度，高传动刚度，传动比大，传动效率高，体积小、重量轻，传动回差小，转动件的转动惯量小等特点。为了设计出符合上述要求的转动装置，中国专利公开的一项名称为“无齿轮的差动减速器”的申请（CN86104457），采用一对分别加工有内摆线滚道的盘和加工有外摆线滚道的盘为啮合传动副，两盘相对并在滚道中放入传动钢球，它利用了摆线传动的优点，并且钢球能循环运动。

另外在2012年公布的CN102767600A 中，披露了一种利用S 形摆线槽及其内置的滚珠实现减速的BS 减速机，这项技术不需要借助齿轮或蜗轮传动来实现变速，在一定程度上降低了减速机的噪音，提高了传动效率。

公告号为CN104964011A公开了一种用于多关节机器人的十字滑块驱动减速机，这项技术也是采用驱动滚珠在运动轨迹内的传动来实现减速，在一定程度上降低了减速机的噪音，提高了传动效率。

申请号为 201610997116 .6，名称为随动式驱动减速机的申请公开了通过传动滚珠固定在输出轴上传动滚珠固定孔上，让传动滚珠在差动变速器的滚珠运动轨道中运动，在运动过程滚珠不会发生移位，保证减速机正常运动。

在先申请的申请号为201810297804.0，名称为矢量摆线变速器的申请公开了将滚珠设置在摆线盘的摆线槽和驱动盘的滚珠固定孔中进行变速传动，其中，摆线盘固定在机体上，驱动盘由输入轴驱动，该变速器是由两个变速器组合而成。

上述各个公开文件中，滚珠均是在弧形的槽内运动，而且滚珠本身呈圆球形，所以槽对滚珠的作用力是各个方向上的，因此变速过程中，起到变速功能的变速单元在传动过程中不仅存在径向力还会产生轴向力，且该轴向力是单向的轴向力，所以长时间工作后，各个部件之间在轴向上不断遭受挤压，产生巨大的摩擦力，造成变速机输出不平稳、步进震动、发热量大、磨损率高等不良的现象。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种不会产生轴向力的矢量摆线变速单元。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种矢量摆线变速单元，包括摆线盘以及绕周向分布的若干个滚珠，所述摆线盘的轴向两侧分别设置有上固定夹板和下固定夹板，上固定夹板和下固定夹板固定连接，所述摆线盘和上固定夹板的相对面上分别设置有摆线槽和滚珠固定孔，摆线盘和下固定夹板的相对面上也分别设置有摆线槽和滚珠固定孔，滚珠置于摆线槽和滚珠固定孔之间使摆线盘与上固定夹板和下固定夹板均构成协调一致的摆线运动配合。

上述技术方案中，由于摆线槽的内壁是呈弧面设置的，所以当滚珠在做摆线运动时会产生单向的轴向分力，以摆线槽设置在摆线盘的上、下两侧面，滚珠固定孔设置在上固定夹板和下固定夹板上为例，摆线盘置于上固定夹板和下固定夹板之间，两排滚珠的轴向分力分别作用在上固定夹板和下固定夹板上形成作用力，由于上固定夹板和下固定夹板是固定连接，即上固定夹板和下固定夹板是固定不动的，所以上固定夹板和下固定夹板对滚珠会产生反作用力，又因为两摆线槽及滚珠参数完全一致，所以作用力和反作用力大小相等，方向相反，从而使摆线盘的轴向分力被消除，同理可得，当摆线槽设置在上固定夹板和下固定夹板上，滚珠固定孔设置在摆线盘的上、下两侧面时，轴向分离也会被消除，或者摆线槽设置在上固定夹板和摆线盘的下侧面，滚珠固定槽设置在下固定夹板和摆线盘的上侧面，或者摆线槽设置在下固定夹板和摆线盘的上侧面，滚珠固定槽设置在上固定夹板和摆线盘的下侧面，轴向分离均会被消除，还有本变速单元没有传统减速机所具有的输入和输出部分，这种变速单元的出现可以突破传统思想在机器人或其他领域的传动机构的设计，为实现多元化设计思想提供了基础和核心技术。

作为本实用新型的进一步设置，所述上固定夹板和下固定夹板呈相合设置构成环形的盒体，盒体的内壁上设置有供摆线盘安装的环形夹持腔，摆线盘的直径小于环形夹持腔的外径。

上述技术方案中，环形夹持腔设置在上固定夹板和下固定夹板的连接处，环形夹持腔可以单独设置在其中一个夹板上，另一个夹板充当盖板，也可以一半设置在上固定夹板上，另一半设置在下固定夹板上，上固定夹板和下固定夹板相合后构成完整的环形夹持腔，因为摆线盘既有径向摆线运动又有周向转动运动，所以环形夹持腔的外径要大于摆线盘的直径，这样摆线盘才能在径向上有摆动空间，结构简单，加工方便。

作为本实用新型的进一步设置，所述摆线盘上设置有输入输出驱动孔。

上述技术方案中，输入输出驱动孔也可以是驱动键，用于安装驱动机构或连接输出轴。

作为本实用新型的进一步设置，所述摆线槽设置在摆线盘的上侧面和下侧面，滚珠固定孔设置在上固定夹板和下固定夹板上。

上述技术方案中，此处两摆线槽呈对称设置，两排滚珠固定孔也呈对称设置，保持摆线运动的一致性。

作为本实用新型的进一步设置，所述摆线槽设置在上固定夹板和下固定夹板上，滚珠固定孔设置在摆线盘的上侧面和下侧面。

上述技术方案中，此处两摆线槽呈对称设置，两排滚珠固定孔也呈对称设置，保持摆线运动的一致性。

作为本实用新型的进一步设置，所述摆线槽设置在摆线盘的上侧面和下固定夹板上，滚珠固定孔设置在摆线盘的下侧面和上固定夹板上。

上述技术方案中，此处两摆线槽不管是大小还是位置均一致，即两摆线槽在轴向上可完全重叠，两排滚珠固定孔的朝向和排列也完全一致，保持摆线运动的一致性。

作为本实用新型的进一步设置，所述摆线槽设置在摆线盘的下侧面和上固定夹板上，滚珠固定孔设置在摆线盘的上侧面和下固定夹板上。

上述技术方案中，此处两摆线槽不管是大小还是位置均一致，即两摆线槽在轴向上可完全重叠，两排滚珠固定孔的朝向和排列也完全一致，保持摆线运动的一致性。

作为本实用新型的进一步设置，所述上固定夹板和下固定夹板上均设置有沿其周向分布的安装孔。

上述技术方案中，安装孔可用于与机器人或其他结构连接，优选的上固定夹板上的各个安装孔与下固定夹板上的各个安装孔一一对应呈对齐设置，结构简单，方便安装。

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

附图说明

附图1为本实用新型具体实施例变速单元的结构示意图；

附图2为附图1的A-A剖视图；

附图3为本实用新型具体实施例变速单元的结构爆炸图；

附图4为本实用新型具体实施例变速单元的结构爆炸图；

附图5为本实用新型具体实施例变速单元的结构图；

附图6为本实用新型具体实施例变速单元的应用结构图；

附图7为附图6的A-A剖视图；

附图8为本实用新型具体实施例变速单元的应用结构爆炸图；

附图9为本实用新型具体实施例驱动机构的结构爆炸图。

具体实施方式

本实用新型的具体实施例如图1-9所示，一种矢量摆线变速单元，包括上固定夹板1、下固定夹板2以及设置在上固定夹板1和下固定夹板2之间的摆线盘3，上固定夹板1和下固定夹板2固定连接，所述摆线盘3和上固定夹板1的相对面上分别设置有摆线槽31和滚珠固定孔11、21，摆线盘3和下固定夹板2的相对面上也分别设置有摆线槽31和滚珠固定孔11、21，所述摆线盘3与上固定夹板1之间以及摆线盘3与下固定夹板2之间均设置有滚珠4，滚珠4处于摆线槽31和滚珠固定孔11、21中使摆线盘3与上固定夹板1和下固定夹板2构成摆线运动配合，两摆线槽31呈一致或对称设置，两滚珠固定孔11、21呈一致或对称设置。由于摆线槽31的内壁是呈弧面设置的，所以当滚珠4在做摆线运动时会产生单向的轴向分力，以摆线槽31设置在摆线盘3的上、下两侧面，滚珠固定孔11、21设置在上固定夹板1和下固定夹板2上为例，摆线盘3置于上固定夹板1和下固定夹板2之间，两排滚珠4的轴向分力分别作用在上固定夹板1和下固定夹板2上形成作用力，由于上固定夹板1和下固定夹板2是固定连接，即上固定夹板1和下固定夹板2是固定不动的，所以上固定夹板1和下固定夹板2对滚珠4会产生反作用力，又因为两摆线槽31及滚珠4参数完全一致，所以作用力和反作用力大小相等，方向相反，从而使摆线盘3的轴向分力被消除，同理可得，当摆线槽31设置在上固定夹板1和下固定夹板2上，滚珠固定孔11、21设置在摆线盘3的上、下两侧面时，轴向分离也会被消除，或者摆线槽31设置在上固定夹板1和摆线盘3的下侧面，滚珠4固定槽设置在下固定夹板2和摆线盘3的上侧面，或者摆线槽31设置在下固定夹板2和摆线盘3的上侧面，滚珠4固定槽设置在上固定夹板1和摆线盘3的下侧面，轴向分离均会被消除，还有本变速单元没有传统减速机所具有的输入和输出部分，这种变速单元的出现可以突破传统思想在机器人或其他领域的传动机构的设计，为实现多元化设计思想提供了基础和核心技术。

上述上固定夹板1和下固定夹板2呈相合设置构成环形的盒体A，盒体A的内壁上设置有供摆线盘3安装的环形夹持腔A1，摆线盘3的直径小于环形夹持腔A1的外径。环形夹持腔A1设置在上固定夹板1和下固定夹板2的连接处，环形夹持腔A1可以单独设置在其中一个夹板上，另一个夹板充当盖板，也可以一半设置在上固定夹板1上，另一半设置在下固定夹板2上，上固定夹板1和下固定夹板2相合后构成完整的环形夹持腔A1，因为摆线盘3既有径向摆线运动又有周向转动运动，所以环形夹持腔A1的外径要大于摆线盘3的直径，这样摆线盘3才能在径向上有摆动空间，结构简单，加工方便。

实施例1，摆线槽31设置在摆线盘3的上侧面和下侧面，滚珠固定孔11、21设置在上固定夹板1和下固定夹板2上。此处两摆线槽31呈对称设置，两排滚珠固定孔11、21也呈对称设置，保持摆线运动的一致性。

实施例2，摆线槽31设置在上固定夹板1和下固定夹板2上，滚珠固定孔11、21设置在摆线盘3的上侧面和下侧面。此处两摆线槽31呈对称设置，两排滚珠固定孔11、21也呈对称设置，保持摆线运动的一致性。

实施例3，摆线槽31设置在摆线盘3的上侧面和下固定夹板2上，滚珠固定孔11、21设置在摆线盘3的下侧面和上固定夹板1上。此处两摆线槽31不管是大小还是位置均一致，即两摆线槽31在轴向上可完全重叠，两排滚珠固定孔11、21的朝向和排列也完全一致，保持摆线运动的一致性。

实施例4，摆线槽31设置在摆线盘3的下侧面和上固定夹板1上，滚珠固定孔11、21设置在摆线盘3的上侧面和下固定夹板2上。此处两摆线槽31不管是大小还是位置均一致，即两摆线槽31在轴向上可完全重叠，两排滚珠固定孔11、21的朝向和排列也完全一致，保持摆线运动的一致性。

上述上固定夹板1和下固定夹板2上均设置有沿其周向分布的安装孔12、22，安装孔12、22沿上固定夹板1或下固定夹板2的轴向穿设。安装孔12、22可用于与机器人或其他结构连接，优选的上固定夹板1上的各个安装孔12、22与下固定夹板2上的各个安装孔12、22一一对应呈对齐设置，结构简单，方便安装。

变速单元的应用，摆线盘3上设置有驱动其径向平移的驱动机构5以及与摆线盘3联动的输出轴6，摆线盘3上设置有三个呈三角分布的输入输出驱动孔32，输入输出驱动孔32个数可以更多，输入输出驱动孔32上穿设有转轴51，转轴51上设置有偏心轮511，偏心轮511正对输入输出驱动孔32，偏心轮511上套设有轴承52，偏心轮511的上下两侧设置有锥形轴承53，转轴51的一端设置有传动齿轮54，传动齿轮54上套设有行星齿轮55，行星齿轮55与传动齿轮54啮合，三个行星齿轮55由设置在三者之间的驱动齿轮驱动，转轴51、传动齿轮54、行星齿轮55和驱动齿轮构成上述的驱动机构5，该驱动机构5采用行星传动的原理，当然本申请的变速单元还可采用其他传动进行驱动，如在摆线盘3的中间设置一个偏心轴也可进行驱动，输出轴6分为两部分分别设置在摆线盘3的对应两侧构成上输出端61和下输出端62，上输出端61和下输出端62通过穿设在输入输出驱动孔33中的连接销63联动，输入输出驱动孔33与连接销63间隙配合，驱动齿轮、行星齿轮55和传动齿轮54之间通过行星传动驱动摆线盘3径向移动，径向移动的过程中，通过滚珠4在摆线槽31内的运动来驱动摆线盘3的转动，从而带动输出轴6转动，由于摆线槽31的齿廓数少于滚珠4数1到n个，因此摆线盘3质心公转的同时绕自身轴线做转动，从而达到从转轴到输出轴6的减速传动，反之加速，为了消除输出轴6的径向移动，上固定夹板1上连接有上连接盖7，下固定夹板2上连接有下连接盖8，上连接盖7与上固定夹板1通过连接在安装孔12、22内的螺丝固定，下连接盖8与下固定夹板2通过连接在安装孔12、22内的螺丝固定，上连接盖7和下连接盖8也成环形，上输出端61和下输出端62分别穿过上连接盖7和下连接盖8，上固定夹板1、上连接盖7与上输出端61之间设置有交叉滚柱轴承71、81，下固定夹板2、下连接盖8与下输出端62之间也设置有交叉滚柱轴承71、81，行星齿轮55和驱动齿轮位于上输出端61的外侧。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本实用新型公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本实用新型的，或者凡是采用本实用新型的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种矢量摆线变速单元，包括摆线盘以及绕周向分布的若干个滚珠，其特征在于：所述摆线盘的轴向两侧分别设置有上固定夹板和下固定夹板，上固定夹板和下固定夹板固定连接，所述摆线盘和上固定夹板的相对面上分别设置有摆线槽和滚珠固定孔，摆线盘和下固定夹板的相对面上也分别设置有摆线槽和滚珠固定孔，滚珠置于摆线槽和滚珠固定孔之间使摆线盘与上固定夹板和下固定夹板均构成协调一致的摆线运动配合。

2.根据权利要求1所述的矢量摆线变速单元，其特征在于：所述上固定夹板和下固定夹板呈相合设置构成环形的盒体，盒体的内壁上设置有供摆线盘安装的环形夹持腔，摆线盘的直径小于环形夹持腔的外径。

3.根据权利要求2所述的矢量摆线变速单元，其特征在于：所述摆线盘上设置有输入输出驱动孔。

4.根据权利要求1或2或3所述的矢量摆线变速单元，其特征在于：所述摆线槽设置在摆线盘的上侧面和下侧面，滚珠固定孔设置在上固定夹板和下固定夹板上。

5.根据权利要求1或2或3所述的矢量摆线变速单元，其特征在于：所述摆线槽设置在上固定夹板和下固定夹板上，滚珠固定孔设置在摆线盘的上侧面和下侧面。

6.根据权利要求1或2或3所述的矢量摆线变速单元，其特征在于：所述摆线槽设置在摆线盘的上侧面和下固定夹板上，滚珠固定孔设置在摆线盘的下侧面和上固定夹板上。

7.根据权利要求1或2或3所述的矢量摆线变速单元，其特征在于：所述摆线槽设置在摆线盘的下侧面和上固定夹板上，滚珠固定孔设置在摆线盘的上侧面和下固定夹板上。

8.根据权利要求1或2或3所述的矢量摆线变速单元，其特征在于：所述上固定夹板和下固定夹板上均设置有沿其周向分布的安装孔。