CS230821B1

CS230821B1 - Generator of deformation of harmonic gearbox

Info

Publication number: CS230821B1
Application number: CS821787A
Authority: CS
Inventors: Zbynek Hrnic; Zdenek Staf
Original assignee: Zbynek Hrnic; Zdenek Staf
Priority date: 1982-03-16
Filing date: 1982-03-16
Publication date: 1984-08-13
Also published as: CS178782A1

Abstract

Vynález se týká generátoru deformaci harmonická převodovky, který je uložen na hnacím hřídeli a při svém otáěení deformuje pružné ozubené kolo, které se tak v jistých pásmech dostává do záběru s tuhým ozubeným kolem, které je obklopuje. Od pružného ozubeného kola je odvozeno otáčení hnaného hřídele. Pásma záběru se při otáčení generátoru deformací přemístují a během jedné otáčky se v záběru vystřídá postupně celé ozubení. Generátor deformací obsahuje těleso, které je nasazeno pevně na hnacím hřídeli, a jsou v něm pevně usazeny čepy s malou toleranci, která, dovoluje jejich těsné otáčení. Tyto čepy pokračují částmi, která jsou vůči oněm částem usazeným v tělese excentrické a jsou usazeny pevně v ložiskách. Míra nastavené excentricity se určuje natočením čepů, čemuž odpovídá míta excentricity a tedy poloha ložisek a deformace pružného ozubeného kola. Poloha čepů se zajištuje Šrouby. Vynález je použitelný ve všech strojírenských oborech, zvláště tam, kde se jedná o dosažení velkých převodových poměrů při zachování vysoké účinnosti a snížení váhy.The invention relates to a deformation generator harmonic gearbox that is stored on drive shaft and deforms as it rotates A flexible gear wheel that is so confident bands engage with rigid gear around them. From elastic toothed wheel is derived rotation of the driven shaft. The bands are rotated while the generator is rotating deformations and during one revolution the entire toothing alternates in the engagement. The deformation generator contains a body that it is mounted firmly on the drive shaft and is pins with low tolerance fixed in it which allows their tight rotation. These pins continue with the parts that are facing eccentric parts in the body and are seated firmly in bearings. Rate the set eccentricity is determined by rotation of pins, which corresponds to the eccentricity and thus, the position of the bearings and the elastic deformation gear wheel. The position of the pins is secured by screws. The invention is applicable to all engineering fields, especially where it is about reaching large gear proportions while maintaining high efficiency and weight reduction.

Description

(54) Generátor deformací harmonické převodovky(54) Harmonic transmission distortion generator

Vynález se týká generátoru deformaci harmonická převodovky, který je uložen na hnacím hřídeli a při svém otáěení deformuje pružné ozubené kolo, které se tak v jistých pásmech dostává do záběru s tuhým ozubeným kolem, které je obklopuje. Od pružného ozubeného kola je odvozeno otáčení hnaného hřídele. Pásma záběru se při otáčení generátoru deformací přemístují a během jedné otáčky se v záběru vystřídá postupně celé ozubení. Generátor deformací obsahuje těleso, které je nasazeno pevně na hnacím hřídeli, a jsou v něm pevně usazeny čepy s malou toleranci, která, dovoluje jejich těsné otáčení.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a harmonic transmission generator that is mounted on a drive shaft and deforms the flexible gear when rotating, thereby engaging the rigid gear surrounding it in certain zones. The rotation of the driven shaft is derived from the flexible gear. The engagement zones are displaced as the generator generates the deformation, and the entire toothing is alternately engaged in one engagement. The deformation generator comprises a body which is mounted firmly on the drive shaft, and there are firmly seated pins with a small tolerance which permits their tight rotation.

Tyto čepy pokračují částmi, která jsou vůči oněm částem usazeným v tělese excentrické a jsou usazeny pevně v ložiskách. Míra nastavené excentricity se určuje natočením čepů, čemuž odpovídá míta excentricity a tedy poloha ložisek a deformace pružného ozubeného kola. Poloha čepů se zajištuje Šrouby. Vynález je použitelný ve všech strojírenských oborech, zvláště tam, kde se jedná o dosažení velkých převodových poměrů při zachování vysoké účinnosti a snížení váhy.These pins continue with parts that are eccentric to the parts seated in the body and which are seated firmly in the bearings. The degree of eccentricity set is determined by the rotation of the pins, which corresponds to the eccentricity gauge and thus the position of the bearings and the deformation of the flexible gear. The position of the pins is secured by screws. The invention is applicable in all engineering fields, especially where large gear ratios are achieved while maintaining high efficiency and weight reduction.

Vynález se týká generátoru deformaci harmonické převodovky a řeší přesnost jeho nastavení.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a harmonic generator deformation generator and solves the accuracy of its adjustment.

Harmonická převodovka je, jak známo, žaložena na principu pružné deformace ozubeného kola zabírajícího s tuhým ozubeným kolem, přičemž pružné ozubené kolo může být provedeno jako vnitřní 8 vnějším ozubením, které zabírá s tuhým vnějším ozubeným kolem s vnitřním ozubením. Oenerátor deformací uložený na hnacím hřídeli vyvolává deformaci pružného kola a posunuje tím záběrové místo po obvodě tek, že při jedné otáčce generátoru deformací se záběrové místo posune o celý obvod. Vzhledem k tomu, že rozdíl počtu zubů vnějšího a vnitřního kola je malý, dosahuje se mezi otáčkami generátoru deformací a otáčkami pružného ozubeného kole v jediném stupni velkého převodového čísla. Otáčení hnaného hřídele je potom odvozeno od pružného ozubeného kola.The harmonic gearbox is known to be based on the principle of resilient deformation of a rigid gear engaging gear, wherein the resilient gear may be designed as an internal 8 external gear engaging a rigid external gear internal gear. The deformation generator mounted on the drive shaft causes the elastic wheel to deform, thereby shifting the engagement point circumferentially, so that at one revolution of the deformation generator the engagement point is displaced by the entire circumference. Because the difference in the number of teeth of the outer and inner wheels is small, the deformation speed of the generator and the speed of the flexible gear are achieved in a single stage of the large gear number. The rotation of the driven shaft is then derived from the flexible gear.

Harmonických převodovek se používá především v servopohonech a malými silovými účinky. Přitom se požaduje například u robotů přesnost nastavení poháněných prvků a tedy. záběr ozubení bez vůle. To vyžaduje přesného nastavení ozubení pružného kola ve stavu nedeformova nám, tj. bez záběru s tuhým ozubeným věncem. Přesnost nastavení má významný vliv i na účin? nost přenosu energie, na dosažení přenosu maximálního točivého momentu a na životnost a spolehlivost. Dosažení spolehlivá deformace pružného ozubeného kola vyžaduje použití malých modulů ozubení. Výroba i nastavení všech prvků je proto náročná na přesnost.Harmonic gearboxes are mainly used in servo drives and low power effects. In this case, for example, robots require the accuracy of the adjustment of the driven elements and thus. up of gearing without play. This requires precise adjustment of the sprocket teeth in a non-deformed state, i.e. without engaging the rigid gear ring. The accuracy of the adjustment also has a significant effect on efficiency? power transmission, maximum torque transmission and durability and reliability. Achieving reliable deformation of the flexible gear requires the use of small gear modules. The manufacturing and adjustment of all elements is therefore exacting.

Ve známých provedeních harmonických převodovek se k deformaci pružného ozubeného kola používá kuličkového ložiska s nekruhovou oválnou dráhou. Při uložení na ovlálném čepu generátoru deformací je velice obtížné stanovit teoretický stav oválu a jeho výrobních tolerancí a dodržení předepsaných rozměrů při výrobě. Takové provedení není již dodatečně stavitelné. Obdobná je situace při použití oválného kluzného ložiska.In known harmonic transmissions, ball bearings with a non-circular oval track are used to deform the flexible gear. When mounted on the oval pivot of the deformation generator, it is very difficult to determine the theoretical state of the oval and its manufacturing tolerances and to maintain the prescribed dimensions during manufacture. Such an embodiment is no longer adjustable. The situation is similar when using an oval plain bearing.

Tuto nevýhodu odstraňuje řešení, při kterém není ložisko uloženo po celém obvodě, ale pouze v místech záběru pružného ozubeného kola s tuhým vnějším zubeným kolem. Uložení se například skládá z radiálně posuvných segmentů rozpínaných centrálním kuželem nebo šrouby. Nedostatkem těchto provedení je složitý tvar dalších elementů a vysoké nároky na přesnost výroby. Snaha o zjednodušení výroby vedla k nahrazení centrálního ložiska dvěma nebo více ložisky podle počtu záběrových míst. V takovém případě jsou ložiska umístěna souměrně na čepech generátoru deformací. Tato úprava však není seřizovatelné.This disadvantage is overcome by a solution in which the bearing is not mounted all the way around the periphery, but only at the points of engagement of the flexible gear with the rigid outer gear. For example, the bearing consists of radially displaceable segments expanded by a central cone or screws. The disadvantages of these designs are the complex shape of the other elements and the high demands on manufacturing accuracy. Efforts to simplify production have led to replacing the central bearing with two or more bearings according to the number of engagement points. In this case, the bearings are located symmetrically on the deformation generator pins. However, this adjustment is not adjustable.

Je taká známo provedení, u kterého se efektu seřizování dosahuje dutým pouzdrem otáčeným okolo seřizovacího upevňovacího šroubu. Toto pouzdro vytváří excentrický efekt, kterým se seřizuje míre rozepnutí pružného kola a tedy i záběru. Nedostatkem tohoto provedení je, že šroub je současně středícím i pevnostním prvkem, což vede k složenému namáhání a uvolňování.Such an embodiment is known in which the adjustment effect is achieved by a hollow bushing rotated around the adjusting fastening screw. This bushing creates an eccentric effect which adjusts the degree of expansion of the elastic wheel and thus the engagement. A drawback of this embodiment is that the bolt is both a centering and a strength element, leading to compound stresses and loosening.

Těmto nedostatkům čelí generátor deformací podle vynálezu, jehož podstatou je, že těleso generátoru deformací je opatřeno dvěma rozevíracimi otvory umístěnými proti sobě po obou stranách hnacího hřídele, v kterých jsou nasazeny zajistitelné čepy pokračující nesouosými prodlouženými díly nasazenými v ložiskách pro ^rozpínání pružného ozubeného kola.The deformation generator according to the invention is based on these drawbacks, in which the deformation generator body is provided with two openings opposite each other on both sides of the drive shaft, in which securing pins are mounted, continuing with misaligned extension parts mounted in bearings for expanding the flexible gear.

Řešení podle vynálezu umožňuje nastavit rozepnutí pružného ozubeného kola s velkou přesností. Excentricita čepu a konstrukční umístění osy čepů na generátoru deformací, při kterém je pro součet výrobních tolerancí u všech elementů ovlivňujících přesnost záběru ozubení využito vrcholu dráhy osy excentru, umožňuje, aby velkému netočení čepu odpovídalo malé rozepnutí. Při zajištování čepu v požadované poloze nedojde k jeho nežádoucímu dodatečnému pootočení. Konstrukční provedení je jednoduché a pro nastavení čepů není třeba speciálních nástrojů.The solution according to the invention makes it possible to adjust the opening of the flexible gear with great accuracy. The eccentricity of the spigot and the design position of the spigot axis on the deformation generator, where the sum of the eccentric axis travel is used for the sum of the manufacturing tolerances of all the elements affecting the accuracy of the tooth engagement, allows a large non-rotational spigot When the pin is locked in the desired position, it does not rotate undesirably. The design is simple and no special tools are required to adjust the pins.

Přiklad provedení vynálezu bude vysvětlen ne připojených výkresech, kde na obr. 1 je celá harmonická převodovka v podélném řezu a na obr. 2 je řez generátorem deformací podle roviny A-A z obr. 1.An exemplary embodiment of the invention will be explained in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows the entire harmonic transmission in a longitudinal section and Fig. 2 shows a section through the deformation generator according to plane A-A in Fig. 1.

V tělese í převodovky je otočně uložen hnací hřídel 1, na kterém je nasazeno těleso 2 generátoru opatřené otvory 1 1. které jsou vytvořeny obojkem představujícím v principu křivý prut, přičemž sevření se zajištuje zajištovacími šrouby 2, 9' umístěnými v tělese 2 generátoru vzájemně rovnoběžně a směřujícími ve dvou protilehlých směrech ke středu tělěsa 2 generátoru. V otvorech 11 jsou nasazeny čepy i. Čepy í pokračují axiálně svým prodlouženým dílem 12. který je nesouosý s čepem 4, tj· je vůči čepu 4 nasazenému v otvoru 11 tělesa 2 generátoru excentrický, jak je znázorněno na obr. 2, kde míra excentricity je označena písmenem Z. a dále znázorněna průměry označenými D, a Dg. Prodloužené díly 12 čepů A jsou nasazeny v kuličkových ložiskách J. Pružný válec 6 je na straně přivrácené k hnacímu hřídeli i opatřen ozubením, takže tvoří pružné ozubené kolo I3 obklopené pevným ozubeným věncem 2 pevně spojeným s tělesem 2 převodovky.The transmission housing 1 is rotatably mounted on a drive shaft 1 on which the generator housing 2 is provided with holes 11 formed by a collar representing in principle a crooked rod, the clamping being secured by locking screws 2, 9 'disposed in the generator housing 2 parallel to each other. and pointing in two opposite directions to the center of the generator body 2. Pins 1 are mounted in the openings 11. Pins 1 continue axially with their elongated portion 12 which is misaligned with the pin 4, ie eccentric with respect to the pin 4 mounted in the opening 11 of the generator body 2 as shown in FIG. is indicated by the letter Z. and is further illustrated by the diameters designated D, and Dg. The extension parts 12 of the journals A are mounted in ball bearings J. The spring roller 6 is toothed on the side facing the drive shaft, so that it forms a flexible gear 13 surrounded by a fixed gear ring 2 fixedly connected to the gear housing 2.

Od pražného válce 6 je známým způsobem odvozeno otáčení hnaného hřídele 8. K přesnému nastavení rozepnutí pružného ozubeného kola 13 jsou čepy £ opatřeny šestihrany JJ). Těleso 2 generátoru je zhotoveno ze dvou dílů, například z oceli a je s hnacím hřídelem J. nerozebíratelně spojeno. Těleso 2 generátoru deformací je po obvodě upraveno do kužele s rostoucím průměrem směrem k místu záběru ozubeného věnce 2 s ozubeným kolem 13. přičemž největší průměr je o málo menší než očekávaná nejmenší míra přes ložiska J.The rotation of the driven shaft 8 is derived from the cylinder 6 in a known manner. In order to precisely adjust the opening of the flexible gear 13, the pins 6 are provided with hexagonal blades 11). The generator body 2 is made of two parts, for example steel, and is permanently connected to the drive shaft. The deformation generator body 2 is circumferentially adapted to a cone of increasing diameter towards the engagement point of the ring gear 2 with the gear 13, the largest diameter being slightly smaller than the expected smallest rate over the bearings J.

Požadovaná excentricita prodloužených dílů J2 čepů A se nastaví běžným klíčem pro šestihran 10 pootočením čepů 4 v otvorech JJ. do potřebné polohy, protože pružný obojek při uvolněných zajišiovacích šroubech 2> 2Í. umožňuje jistou toleranci. Natáčeni čepu 4 a jeho prodloužené části funguje na způsob kliky.The desired eccentricity of the elongated portions 12 of the pins A is set by a conventional hexagon key 10 by turning the pins 4 in the holes 11. to the required position, because the elastic collar with the securing screws 2 > allows some tolerance. The pivoting of the pin 4 and its elongated part works in the manner of a crank.

Poloha se potom zajistí zajištovacími šrouby 2i 2.· Při vsazováni tělesa 2 generátoru deformací do pružného válce 6 se tento válec se zvětšujícím se průměrem tělesa 2 generátoru již slabě deformuje, jeho ozubaúá část již přestává být kruhovou a po dokončení montáže je dosaženo žádané větší nebo menší míry deformace, tj. radiálního rozepnutí pružného ozubeného kola 13 na pružném válci 6 kuličkovými ložisky J, když míra tohoto rozepnutí je určena nastavenou polohou prodloužených dílů 12 čepů 4· Tak je zajištěn potřebný záběr a bezvůlový stav mezi ozubením na pružném válci 6 a na ozubeném věnci 2· zřejmé, že při zachování podstaty vynálezu jsou možné modifikace, například ložisko může být také válečkové, kluzné.The position is then locked by the locking screws 2i 2. · When the generator body 2 is inserted into the flexible cylinder 6, this cylinder, with the increasing diameter of the generator body 2, becomes slightly deformed, its toothed part no longer becomes circular and a smaller degree of deformation, i.e. radial expansion of the elastic gear 13 on the flexible cylinder 6 by ball bearings J when the extent of this expansion is determined by the set position of the elongated parts 12 of the pins 4. It will be appreciated that modifications are possible while maintaining the essence of the invention, for example the bearing may also be a roller, sliding bearing.

Generátor deformací podle vynálezu je použitelný v převodovkách v nejrůznějších strojních oborech zvláště tam, kde se jedná o dosažení velkých převodových poměrů při zachování vysoké účinnosti, velké kinematické přesnosti, snížení váhy a dlouhé životnosti.The deformation generator according to the invention can be used in gearboxes in a wide variety of machine fields, especially where high gear ratios are achieved while maintaining high efficiency, high kinematic accuracy, weight reduction and long service life.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A harmonic transmission deformation generator mounted on the drive shaft and causing an adjustable radial expansion to deform the flexible gear engaging the rigid gear, characterized in that the deformation generator housing (2) is provided with two openings (11) opposite each other on both sides of the drive shaft (1) in which the securing pins (4) are mounted, continuing with non-aligned extension parts (12) mounted in bearings (31 for expanding the flexible gear (13).