CN217842575U - 一种轻量化小体积谐波减速机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轻量化小体积谐波减速机构，包括谐波减速机、交叉滚子轴承和输出轴，谐波减速机包括波发生器和柔轮，输出轴穿过凸轮轴的中心通孔，交叉滚子轴承的内圈套装于柔性轴承外，交叉滚子轴承的内圈的圆周内壁上均匀设有多个轴承轮齿形成轴承齿轮，柔轮的齿端置于柔性轴承与轴承齿轮之间并与轴承齿轮啮合连接，柔轮的非齿端与交叉滚子轴承的外圈固定连接，输出轴上设有输出轴凸环，输出轴凸环与交叉滚子轴承的内圈固定连接，输出轴凸环与凸轮轴之间通过第一滚珠轴承连接。本实用新型用轴承齿轮代替传统谐波减速机的刚轮，并将柔轮的齿端与轴承齿轮啮合连接，如此实现高减速比的减速传动功能，整个减速机构显著减小了重量和体积。

Description

一种轻量化小体积谐波减速机构

技术领域

本实用新型涉及一种减速机构，尤其涉及一种基于谐波减速机的轻量化小体积谐波减速机构。

背景技术

谐波减速机是一种靠波发生器使柔轮(即柔性齿轮)产生可控弹性变形并与刚轮(即刚性齿轮)相啮合来传递旋转动力的减速机。谐波减速机广泛用于机器人关节等部位，实现减速驱动功能，尤其多用于协作机器人。谐波减速机与其它关联部件组装在一起构成谐波减速机构，比如，谐波减速机与交叉滚子轴承、输入轴、输出轴、制动器等部件共同构成能够变速且能够制动的谐波减速机构。

随着机器人等各种机械设备的应用向着越来越精细化的方向发展，对于谐波减速机构的重量和体积都提出了更加严格的要求，谐波减速机构的重量越轻、体积越小，就越能满足应用需求。

传统谐波减速机构的谐波减速机主要由波发生器、柔轮和刚轮组成，波发生器包括凸轮轴和套装于凸轮轴外的柔性轴承，柔轮的一端置于柔性轴承和刚轮之间并与刚轮通过齿轮啮合连接，波发生器旋转带动柔轮或刚轮旋转作为输出动力，其减速比极高。

上述传统谐波减速机构的缺陷在于：柔轮的一端与刚轮啮合连接、另一端与交叉滚子轴承连接，多个部件具有较大重量且需要占用较大空间，使整个谐波减速机构的重量和体积难以在减小各部件本身尺寸的基础上再进一步减小，使谐波减速机构的轻量化和小体积方面的改进受限。

另外，传统谐波减速机构的制动器安装在动力输入端，一般与电机、编码器等部件集成在一起，制动器紧靠电机，发热源过于集中导致温度上升很快且温度很高不利于散热，容易出现故障，降低寿命，当制动器损坏或发生异常需要维护更换时，需要专业的维护人员先拆卸电机等零件后，才能对制动器进行检查维护更换，费时费力。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种将交叉滚子轴承和刚轮合二为一的轻量化小体积谐波减速机构。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种轻量化小体积谐波减速机构，包括谐波减速机、交叉滚子轴承和输出轴，所述谐波减速机包括波发生器和柔轮，所述波发生器包括凸轮轴和套装在所述凸轮轴上的凸轮外的柔性轴承，所述输出轴穿过所述凸轮轴的中心通孔，所述输出轴的中心线与所述凸轮轴的中心线相互重合，所述交叉滚子轴承的内圈套装于所述柔性轴承外，所述交叉滚子轴承的内圈的圆周内壁上均匀设有多个轴承轮齿形成轴承齿轮，所述柔轮的齿端置于所述柔性轴承与所述轴承齿轮之间并与所述轴承齿轮啮合连接，所述柔轮的非齿端与所述交叉滚子轴承的外圈固定连接，所述输出轴上位于所述凸轮轴外且靠近所述柔性轴承的位置设有向外周方向凸起的输出轴凸环，所述输出轴凸环与所述交叉滚子轴承的内圈固定连接，所述输出轴凸环与所述凸轮轴之间通过第一滚珠轴承连接。

作为优选，为了将制动器与电机分别置于输出轴的两端以减小温升且便于单独拆装制动器以更换或维修制动器，所述输出轴上靠近所述输出轴凸环且位于所述凸轮轴以外的位置安装有制动器，所述制动器与所述输出轴凸环固定连接。

作为优选，为了将柔轮、交叉滚子轴承和凸轮轴组装在一起，所述轻量化小体积谐波减速机构还包括端盖，所述凸轮轴穿过所述端盖的中心通孔，所述端盖上靠近边缘的位置与所述柔轮的非齿端与所述交叉滚子轴承的外圈固定连接且所述柔轮的非齿端位于所述交叉滚子轴承的外圈和所述端盖之间，所述端盖的中心通孔孔壁与所述凸轮轴之间安装有第二滚珠轴承。

作为优选，为了便于安装第二滚珠轴承，所述端盖上远离所述柔轮的外侧表面设有端盖沉孔，所述端盖沉孔的中心线与所述端盖的中心通孔的中心线相互重合，所述端盖沉孔内安装有盖板，所述凸轮轴穿过所述盖板的中心通孔，所述盖板上靠近内测边缘的位置将所述第二滚珠轴承挡住。

具体地，所述第一滚轴轴承和所述第二滚轴轴承均为深沟球轴承。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过在交叉滚子轴承的内圈的圆周内壁上设置轴承齿轮，用轴承齿轮代替传统谐波减速机的刚轮，并将柔轮的齿端与轴承齿轮啮合连接，波发生器的旋转动力在减速后通过交叉滚子轴承的内圈传递给输出轴，如此实现高减速比的减速传动功能，整个减速机构因为取消了传统刚轮而显著减小了重量和体积，同时还具有以下优点：交叉滚子轴承为特殊球墨铸铁材料，相比传统刚轮的合金钢材料能够吸收噪音、减小震动，而且特殊球墨铸铁零件在表面应力的作用下，奥氏体重的高碳奥氏体有一部分转变为稳晶马氏体，提高了表面层硬度，改善抗磨性，提高了使用寿命，同时避免了传统交叉滚子轴承和刚轮之间同轴度不高的问题。

附图说明

图1是本实用新型所述轻量化小体积谐波减速机构的主视剖视图；

图2是本实用新型所述轻量化小体积谐波减速机构的立体结构示意图；

图3是本实用新型所述轻量化小体积谐波减速机构应用时的主视剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1和图2所示，本实用新型所述轻量化小体积谐波减速机构包括谐波减速机、交叉滚子轴承6和输出轴2，所述谐波减速机包括波发生器9和柔轮10，波发生器9包括凸轮轴5和套装在凸轮轴5上的凸轮外的柔性轴承8，输出轴2穿过凸轮轴5的中心通孔，输出轴2的中心线与凸轮轴5的中心线相互重合，交叉滚子轴承6的内圈套装于柔性轴承8外，交叉滚子轴承6的内圈的圆周内壁上均匀设有多个轴承轮齿形成轴承齿轮7，柔轮10的齿端置于柔性轴承8与轴承齿轮7之间并与轴承齿轮7啮合连接，柔轮10的非齿端与交叉滚子轴承6的外圈通过螺钉固定连接，输出轴2上位于凸轮轴5外且靠近柔性轴承8的位置设有向外周方向凸起的输出轴凸环3，输出轴凸环3与交叉滚子轴承6的内圈通过螺钉固定连接，输出轴凸环3与凸轮轴5之间通过第一滚珠轴承4连接。

如图1和图2所示，本实用新型还公开了以下多种更加优化的具体结构：

为了将制动器1与电机(图中未示出，参考图3的电机组件14)分别置于输出轴2的两端以减小温升且便于单独拆装制动器1以更换或维修制动器1，输出轴2上靠近输出轴凸环3且位于凸轮轴5以外的位置安装有制动器1，制动器1与输出轴凸环3通过螺钉固定连接。

为了将柔轮10、交叉滚子轴承6和凸轮轴5组装在一起，所述轻量化小体积谐波减速机构还包括端盖12，凸轮轴5穿过端盖12的中心通孔，端盖12上靠近边缘的位置与柔轮10的非齿端与交叉滚子轴承6的外圈通过螺钉固定连接且柔轮10的非齿端位于交叉滚子轴承6的外圈和端盖12之间，端盖12的中心通孔孔壁与凸轮轴5之间安装有第二滚珠轴承11。

为了便于安装第二滚珠轴承11，端盖12上远离柔轮10的外侧表面设有端盖沉孔，所述端盖沉孔的中心线与端盖12的中心通孔的中心线相互重合，所述端盖沉孔内安装有盖板13，凸轮轴5穿过盖板13的中心通孔，盖板13上靠近内测边缘的位置将第二滚珠轴承11挡住。

具体地，第一滚轴轴承4和第二滚轴轴承11均为深沟球轴承。

如图3所示，使用时，将电机组件14(包括电机、编码器等)安装在靠近端盖12的一端并与凸轮轴5连接，将本减速机构置于更大模块(如机器人关节模块)的外壳(图中未示出)内，该外壳与与交叉滚子轴承6的外圈连接且同时与制动器1对应关联，使制动器的摩擦片与该外壳之间形成摩擦制动结构，该结构由于需要与其它外壳配合，所以未在本减速机构中具体描述，这里只是说明其功能的可实施性；电机组件14内的电机带动凸轮轴5的一端(该端即作为本减速机构的输入轴)旋转，凸轮轴5通过柔性轴承8和柔轮10的齿端驱动交叉滚子轴承6的内圈旋转，交叉滚子轴承6的内圈带动输出轴2同步旋转，输出经过大减速比减速的旋转动力。需要制动时，制动器1动作，其摩擦片与外壳摩擦制动。由于制动器1与电机组件14分开组装，所以整个机构温升较慢且利于散热；如果制动器1损坏需要更换或维修，则只需直接拆装制动器1，不需拆装电机组件14(传统方式是将制动器1安装在电机组件14内的)，所以省时省力。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (5)

1.一种轻量化小体积谐波减速机构，包括谐波减速机、交叉滚子轴承和输出轴，所述谐波减速机包括波发生器和柔轮，所述波发生器包括凸轮轴和套装在所述凸轮轴上的凸轮外的柔性轴承，所述输出轴穿过所述凸轮轴的中心通孔，所述输出轴的中心线与所述凸轮轴的中心线相互重合，其特征在于：所述交叉滚子轴承的内圈套装于所述柔性轴承外，所述交叉滚子轴承的内圈的圆周内壁上均匀设有多个轴承轮齿形成轴承齿轮，所述柔轮的齿端置于所述柔性轴承与所述轴承齿轮之间并与所述轴承齿轮啮合连接，所述柔轮的非齿端与所述交叉滚子轴承的外圈固定连接，所述输出轴上位于所述凸轮轴外且靠近所述柔性轴承的位置设有向外周方向凸起的输出轴凸环，所述输出轴凸环与所述交叉滚子轴承的内圈固定连接，所述输出轴凸环与所述凸轮轴之间通过第一滚珠轴承连接。

2.根据权利要求1所述的轻量化小体积谐波减速机构，其特征在于：所述输出轴上靠近所述输出轴凸环且位于所述凸轮轴以外的位置安装有制动器，所述制动器与所述输出轴凸环固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的轻量化小体积谐波减速机构，其特征在于：所述轻量化小体积谐波减速机构还包括端盖，所述凸轮轴穿过所述端盖的中心通孔，所述端盖上靠近边缘的位置与所述柔轮的非齿端与所述交叉滚子轴承的外圈固定连接且所述柔轮的非齿端位于所述交叉滚子轴承的外圈和所述端盖之间，所述端盖的中心通孔孔壁与所述凸轮轴之间安装有第二滚珠轴承。

4.根据权利要求3所述的轻量化小体积谐波减速机构，其特征在于：所述端盖上远离所述柔轮的外侧表面设有端盖沉孔，所述端盖沉孔的中心线与所述端盖的中心通孔的中心线相互重合，所述端盖沉孔内安装有盖板，所述凸轮轴穿过所述盖板的中心通孔，所述盖板上靠近内测边缘的位置将所述第二滚珠轴承挡住。

5.根据权利要求3所述的轻量化小体积谐波减速机构，其特征在于：所述第一滚珠轴承和所述第二滚珠轴承均为深沟球轴承。

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