專利名稱：工業(yè)機(jī)器人雙擺線單級(jí)減速器的制作方法
工業(yè)機(jī)器人雙擺線單級(jí)減速器
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人減速器技術(shù)領(lǐng)域，一種工業(yè)機(jī)器人雙擺線單級(jí)減速器。背景技術(shù)：
背景技術(shù)分單級(jí)減速與二級(jí)減速兩種( 一 ) 二級(jí)減速漸開線行星齒輪+擺線(a)日本RV與我國(guó)CORT (97100463)的問題是①制造精度要求極高；②結(jié)構(gòu)復(fù) 雜、另件多、散熱性能不好；③回差不能自動(dòng)補(bǔ)償；④價(jià)格昂貴。(b)工業(yè)機(jī)器人微回差擺線減速器(200910196984. 4)的問題是①結(jié)構(gòu)復(fù)雜、另 件多、散熱性能不好；②偏心軸承內(nèi)圈多頭螺母加工困難；③不能制造類RV-C帶中心孔機(jī)型。(二)單級(jí)減速(a) “內(nèi)擺線針輪傳動(dòng)”(200610001307. 9)沒有解決嚙合 面磨損后回差能自動(dòng)補(bǔ)償及制造精度要求極高的困難；(b) “雙圓盤擺線行星傳動(dòng)裝 置”(200510057463)重慶大學(xué)某教授認(rèn)為該發(fā)明制造精度要求很高，如果不具備大批量 生產(chǎn)條件，產(chǎn)品成本將非常高。我國(guó)863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金一再重復(fù)列項(xiàng)，希望國(guó)內(nèi)齒輪專家、一流制造廠 在RV基礎(chǔ)上，研制出中國(guó)人自己減速器以取代日本RV。然而，至今仍然必需從日本進(jìn)口 RV配套。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明系“工業(yè)機(jī)器人微回差擺線減速器”(200910196984. 4)與RV減速器的重 大改進(jìn)，目的在于提出一種中等制造精度、工藝難度小、回差能自動(dòng)補(bǔ)償、制造成本估算為 RV、CORT的25-35%及能制造類RV-C中空機(jī)型的工業(yè)機(jī)器人雙擺線單級(jí)減速器。工業(yè)機(jī)器人減速器的回差主要包括幾何回差和負(fù)載時(shí)彈性變形回差。其中(一 )空載時(shí)的幾何回差運(yùn)動(dòng)精度通過傳動(dòng)誤差(本發(fā)明為單級(jí)減速，因而只有 擺線傳動(dòng)與輸出機(jī)構(gòu)兩個(gè)環(huán)節(jié))來表示，回差值1' 1.5'。擺線傳動(dòng)中針齒銷孔周向位 置誤差、針齒銷半徑誤差、等距及移距修形誤差為幾何回差主要因素；( 二)負(fù)載時(shí)彈性變形回差(剛性)在負(fù)載運(yùn)動(dòng)情況下，包括彈性變形引起的回 差在內(nèi)的總回差不能超過6'(朱孝錄《齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》827頁)。如何設(shè)計(jì)、制造小回差工業(yè)機(jī)器人減速器的具體技術(shù)方案如下(A)空載時(shí)零回差為了消除初始回差，結(jié)構(gòu)上使擺線輪A沿順針方向靠緊內(nèi) 擺線輪齒、擺線輪B沿逆針方向靠緊另半?yún)^(qū)內(nèi)擺線輪齒。因而二單偏心軸承a、b相位角 Φ 180°。相位角微小改變對(duì)靜平衡影響不大，因?yàn)樵w雙偏心軸承相位角也不可能 嚴(yán)格等于180°。(B)負(fù)載時(shí)二輪同步作功，增大嚙合剛度，減小接觸變形，其原理如下擺線輪Α、Β內(nèi)偏心套(螺母)a、b在兩側(cè)彈簧預(yù)壓力Qtl作用下，分別潛在“右移逆 針轉(zhuǎn)”與“左移順針轉(zhuǎn)”的螺旋線運(yùn)動(dòng)，其潛在轉(zhuǎn)矩Mtl = 00((12/2) (λ+φ)ο當(dāng)螺母右或左 移m(約0.05-0. 15)時(shí)，則轉(zhuǎn)矩增大為M1 = (Q0+mp' ) (d2/2) tg ( λ + φ) (p'為彈簧剛性指
3數(shù))。當(dāng)輸入軸(右旋螺桿)順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)螺桿驅(qū)動(dòng)扭矩T = ?。?Ma，其中Ttl是螺母a使擺線輪A逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)做功所需的扭矩；Ma是螺母a沿軸向推動(dòng)螺母b右移同時(shí)逆針轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩(與潛在左移、順針轉(zhuǎn)(矩) 相反)，顯然Ma應(yīng)大于或略大于M0,并且由于彈簧壓力的增大，轉(zhuǎn)矩Ma也會(huì)增大。螺母b右移同時(shí)逆針轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬間使B輪輪齒沿順時(shí)針快速靠向另半?yún)^(qū)輪齒，于是 A、B輪同步逆針轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)功率輸出。(中徑d2，螺旋升角λ，摩擦角φ)斷電后，依靠彈簧復(fù) 位；再通電、螺桿反(逆時(shí)針)轉(zhuǎn)、B輪作功，A輪滯后......(C)輸出軸采用大直徑機(jī)架、兩端支承的剛性籠形結(jié)構(gòu)，剛性大、抗沖擊性能高；雙擺線傳動(dòng)中用內(nèi)擺線輪便取代了由針齒殼、很多針齒及針齒套構(gòu)成的針輪。其 優(yōu)點(diǎn)(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、另件少；(2)單級(jí)減速比很大，據(jù)稱可達(dá)200 (《沒有針輪的擺線變速機(jī)》 機(jī)械傳動(dòng)2006. 04) ； (3)在減速比大于59時(shí)，內(nèi)擺線輪不像針輪必須抽齒，同時(shí)由于內(nèi)齒擺 線輪與外齒擺線輪為純滾動(dòng)嚙合，因此在輸入功率相同情況下，體積降低1個(gè)等級(jí)。有益效果本發(fā)明比照RV，其創(chuàng)造、新穎、實(shí)用性體現(xiàn)在①嚙合面磨損后回差能自動(dòng)補(bǔ)償；②去掉三偏心軸、6只軸承及7只齒輪，簡(jiǎn)化了 結(jié)構(gòu)，增加了散熱空間，消除了三偏心軸帶來的加工與裝配誤差；③工藝難度小、毋需高精 度機(jī)床；④制造成本估算為RV、CORT的25 35%。本發(fā)明比照工業(yè)機(jī)器人微回差擺線減速器(200910196984. 4)，其創(chuàng)造等三性體現(xiàn) 在①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、另件少、散熱空間大；②采用標(biāo)準(zhǔn)軸承+內(nèi)圈多頭螺母結(jié)構(gòu)，大大降 低了多頭螺母的加工難度；③可制造類RV-E及RV-C中空機(jī)型；④內(nèi)齒擺線輪與外齒擺線 輪為純滾動(dòng)嚙合，因此在輸入功率相同情況下，減速器體積可降低1個(gè)等級(jí)。

圖1.為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意2為初始狀態(tài)(2_a)擺線輪A沿順針方向與上半?yún)^(qū)內(nèi)擺線輪齒靠緊時(shí)的結(jié)構(gòu) 示意圖；擺線輪B沿逆針方向與下半?yún)^(qū)內(nèi)擺線輪齒靠緊時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；(2-b)擺線輪A、B內(nèi)偏心軸承a、b與輸入軸螺旋副的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為工作時(shí)(3_a)擺線輪A、B沿順針方向與內(nèi)擺線輪上、下半?yún)^(qū)輪齒靠緊時(shí)示 意圖；(3-b)擺線輪A、B內(nèi)偏心軸承a、b與輸入軸螺旋副的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式參照?qǐng)D1、2與3. —種工業(yè)機(jī)器人雙擺線單級(jí)減速器，由擺線輪A與B及置于其內(nèi) 的偏心軸承，內(nèi)擺線齒圈(10)，柱銷(7)，柱套(6)，輸入軸(3)及W輸出機(jī)構(gòu)組成，其特征在 于(a)輸入軸(3)經(jīng)擺線輪單級(jí)減速由W輸出機(jī)構(gòu)同軸輸出；(b)W輸出機(jī)構(gòu)由左機(jī)架(1)、右機(jī)架(16)、柱銷(7)及柱套(6)組成，依靠柱銷將 左、右機(jī)架緊配合及螺釘(未畫出)聯(lián)接一體，左、右機(jī)架分別依靠軸承(8)、(11)支承在內(nèi)擺線齒圈(10)兩側(cè)內(nèi)孔，輸入軸(3)兩端分別用軸承(2)與(13)支承在左、右機(jī)架內(nèi)孔， W輸出機(jī)構(gòu)采用大直徑機(jī)架、兩端支承的剛性籠形結(jié)構(gòu)，因而剛性大、抗沖擊性能高；(c)輸入軸(3)上依次裝置彈性擋圈(4)、碟形彈簧(5)、偏心軸承a、與軸滑動(dòng)配 合的隔圈(15)、偏心軸承b、碟形彈簧(14)及彈性擋圈(12)，其中輸入軸(3)與二單偏心軸承a、b之間用同旋向多頭螺紋聯(lián)接；隔圈(15)的軸向長(zhǎng) 度應(yīng)使擺線輪A輪齒沿順時(shí)針方向與內(nèi)擺線齒圈(10)上半?yún)^(qū)輪齒靠緊，而擺線輪B輪齒沿 逆時(shí)針方向與內(nèi)擺線齒圈(10)下半?yún)^(qū)輪齒靠緊；(d) 二單偏心軸承a、b由標(biāo)準(zhǔn)無外圈滾子軸承與內(nèi)偏心套緊配、或過度配合加銷 而成，二偏心套內(nèi)孔為同旋向多頭螺紋與輸入軸(3)上多頭螺紋構(gòu)成螺旋副。理論計(jì)算結(jié) 果表明，采用標(biāo)準(zhǔn)無外圈滾子軸承+內(nèi)偏心套結(jié)構(gòu)，能夠滿足額定使用壽命的要求。標(biāo)準(zhǔn)無 外圈滾子軸承+內(nèi)偏心套結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是大大降低了內(nèi)偏心套的多頭螺母的機(jī)加工難度。所述的工業(yè)機(jī)器人雙擺線單級(jí)減速器，其特征在于內(nèi)擺線輪(10)的內(nèi)擺線輪 齒采用線切割加工得到。內(nèi)擺線輪用中慢走絲線切割出一連續(xù)、光滑曲線，表面粗糙度 RaO. 5 0.8 μ m(相當(dāng)于磨齒)，切割精度為士0. 005mm,比之其它工藝，減速比越大，線切割 工藝的優(yōu)點(diǎn)越顯突出，因而當(dāng)選用IOOOrpm或1500rpm伺服電機(jī)時(shí)，(FA三片式減速器許用 輸入轉(zhuǎn)速為1500 1800r/min)單級(jí)減速可滿足實(shí)際使用要求。所述的工業(yè)機(jī)器人雙擺線單級(jí)減速器，其特征在于在左、右機(jī)架之間有擺線輪A 與B，二擺線輪之間有一套在柱銷(7)上的均載環(huán)板(9)，置于二擺線輪均布銷孔中的柱套 (6)與擺線輪等寬。均載環(huán)板(9)大大提高了柱銷(7)的機(jī)械強(qiáng)度與剛性。所述的工業(yè)機(jī)器人雙擺線單級(jí)減速器，其特征在于輸入軸(3)為空心軸，其輸入 端聯(lián)接一從動(dòng)齒輪(未畫出)，左機(jī)架(1)有一中心孔與輸入軸內(nèi)孔相通。輸入端從動(dòng)齒輪 用以與伺服電機(jī)主動(dòng)齒輪嚙合，形成中空結(jié)構(gòu)，用來取代日本的RV-C、RD-C中空減速器。
權(quán)利要求
一種工業(yè)機(jī)器人雙擺線單級(jí)減速器，由二外擺線輪A與B及置于其內(nèi)孔的偏心軸承，內(nèi)擺線齒圈(10)，柱銷(7)，柱套(6)，輸入軸(3)及W輸出機(jī)構(gòu)組成，其特征在于(a)輸入軸(3)經(jīng)擺線輪單級(jí)減速由W輸出機(jī)構(gòu)同軸輸出；(b)W機(jī)構(gòu)由左機(jī)架(1)、右機(jī)架(16)、柱銷(7)及柱套(6)組成，依靠柱銷將左、右機(jī)架緊配合及螺釘(未畫出)聯(lián)接一體，左、右機(jī)架分別用軸承(8)、(11)支承在內(nèi)擺線齒圈(10)兩側(cè)內(nèi)孔，輸入軸(3)兩端分別用軸承(2)與(13)支承在左、右機(jī)架內(nèi)孔；(c)輸入軸(3)上依次裝置彈性擋圈(4)、碟形彈簧(5)、偏心軸承a、隔圈(15)、偏心軸承b、碟形彈簧(14)及彈性擋圈(12)，其中輸入軸(3)與二單偏心軸承a、b之間用同旋向多頭螺紋聯(lián)接；隔圈(15)的軸向長(zhǎng)度應(yīng)使擺線輪A輪齒沿順時(shí)針方向與內(nèi)擺線齒圈(10)上半?yún)^(qū)輪齒靠緊，而擺線輪B輪齒沿逆時(shí)針方向與內(nèi)擺線齒圈(10)下半?yún)^(qū)輪齒靠緊；(d)二單偏心軸承a、b由標(biāo)準(zhǔn)無外圈滾子軸承與內(nèi)偏心套緊配、或過度配合加銷而成，二偏心套內(nèi)孔為同旋向多頭螺紋與輸入軸(3)上多頭螺紋構(gòu)成螺旋副。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)機(jī)器人雙擺線單級(jí)減速器，其特征在于內(nèi)擺線齒圈 (10)的內(nèi)擺線輪齒采用線切割加工得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工業(yè)機(jī)器人雙擺線單級(jí)減速器，其特征在于在左、右機(jī) 架之間有擺線輪A與B，二擺線輪之間有一套在柱銷(7)上的均載環(huán)板(9)，置于二擺線輪 均布銷孔中的柱套(6)與擺線輪等寬。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工業(yè)機(jī)器人雙擺線單級(jí)減速器，其特征在于輸入軸(3)為 空心軸，其輸入端聯(lián)接一從動(dòng)齒輪(未畫出)，左機(jī)架(1)有一中心孔與輸入軸內(nèi)孔相通。
全文摘要
本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人減速器技術(shù)領(lǐng)域，一種工業(yè)機(jī)器人雙擺線單級(jí)減速器。其特征在于(a)單級(jí)減速；(b)輸出軸采用大直徑圓盤、兩端支承的剛性籠形結(jié)構(gòu)；(c)輸入軸(3)上依次裝置彈性擋圈(4)、碟形彈簧(5)、偏心軸承a、隔圈(15)、偏心軸承b、碟形彈簧(14)及彈性擋圈(12)，其中輸入軸與二單偏心軸承a、b之間用同旋向多頭螺紋聯(lián)接；初始時(shí)擺線輪A輪齒沿順時(shí)針方向與針齒殼(10)上半?yún)^(qū)針齒銷(16)靠緊，而擺線輪B輪齒沿逆時(shí)針方向與針齒殼(10)下半?yún)^(qū)針齒銷(16)靠緊；(d)二單偏心軸承a、b由標(biāo)準(zhǔn)無外圈滾子軸承與內(nèi)偏心套緊配而成，有益效果①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、另件少、散熱空間大；②采用標(biāo)準(zhǔn)軸承+內(nèi)圈多頭螺母結(jié)構(gòu)，大大降低了多頭螺母的加工難度；③可制造類RV-E及RV-C中空機(jī)型；④內(nèi)齒擺線輪與外齒擺線輪為純滾動(dòng)嚙合，因此在輸入功率相同情況下，減速器體積可降低1個(gè)等級(jí)。
文檔編號(hào)F16H1/32GK101907149SQ201010263550
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月18日
發(fā)明者吳聲震 申請(qǐng)人:吳聲震