適用于工業(yè)機器人傳動的高性能減速器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種減速器，尤其涉及一種適用于工業(yè)機器人傳動的高性能減速器。
【背景技術(shù)】
[0002]減速器作為工業(yè)機器人重要核心關(guān)鍵部件，成本高達機器人總成本三分之一，其性能優(yōu)劣直接影響著機器人工作的整體性能。目前諧波減速器、RV減速器作為工業(yè)機器人主要傳動裝置，但由于諧波傳動的單級傳動比范圍有限通?！?60，通過柔輪傳遞轉(zhuǎn)矩，彈性元件扭轉(zhuǎn)剛度低、傳遞轉(zhuǎn)矩有限，減速器容易與執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生非線性耦合振動而出現(xiàn)“卡澀”或“卡死”等現(xiàn)象，使系統(tǒng)不能正常工作甚至完全失效。RV減速器體積龐大，不適用于工業(yè)機器人距末端較近的幾處關(guān)節(jié)。
[0003]工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展導(dǎo)致對小體積工業(yè)機器人減速器傳動精度、傳動效率和使用壽命等性能的要求逐步提升。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種小體積、高效率、低振動和長壽命的適用于工業(yè)機器人傳動的高性能減速器。
[0005]為解決上述問題采用的技術(shù)方案是:適用于工業(yè)機器人傳動的高性能減速器包括固定模塊、偏心輸入軸、輸出模塊、中間模塊、軸承1、軸承I1、軸承III和若干滾珠；
[0006]偏心輸入軸包括兩段輸入軸主體和位于兩段輸入軸主體之間的偏心段，偏心段外部設(shè)置有內(nèi)滾道；固定模塊包括固定模塊主體和軸承套，固定模塊主體上設(shè)置有內(nèi)齒輪I，軸承套與固定模塊主體連接；輸出模塊包括內(nèi)齒輪II ;中間模塊包括外齒輪1、外齒輪II和外滾道；
[0007]輸出模塊外部通過軸承I與固定模塊主體連接，一段輸入軸主體通過軸承II與輸出模塊內(nèi)部連接，另一段輸入軸主體通過軸承III與軸承套內(nèi)部連接；中間模塊套裝在偏心段上，內(nèi)滾道與外滾道共同形成滾珠滾道，滾珠位于滾珠滾道內(nèi)；
[0008]外齒輪I與內(nèi)齒輪I嚙合形成少齒差嚙合副，外齒輪II與內(nèi)齒輪II嚙合形成少齒差嚙合副。
[0009]進一步的是:外齒輪I和外齒輪II均進行了齒向修形處理使輪齒在齒寬中央鼓起，齒面與端面圓弧過渡。
[0010]進一步的是:軸承1、軸承II和軸承III均為滾動軸承。
[0011]本實用新型的有益效果是:通過少齒差嚙合副實現(xiàn)減速，使得減速器具有小體積、輕量化的特點。在中間模塊與偏心輸入軸之間不設(shè)置軸承，而是在中間模塊與偏心輸入軸上分別設(shè)置外滾道和內(nèi)滾道，將滾珠置于滾珠滾道內(nèi)，使得減速器體積進一步減小。通過齒向修形，改善了輪齒潤滑條件，提高傳動效率，同時降低沖擊振動，延長服役壽命。
【附圖說明】
[0012]圖1是適用于工業(yè)機器人傳動的高性能減速器的結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2是齒向修形處理示意圖；
[0014]圖3是齒向修形前后齒輪油膜和壓力分布對比圖；
[0015]圖4是齒向修形前后齒輪的扭振角加速度對比圖；
[0016]圖中標記為:固定模塊1、固定模塊主體1-1、軸承套1-2、內(nèi)齒輪11-3、偏心輸入軸2、輸入軸主體2_1、偏心段2_2、內(nèi)滾道2_3、輸出模塊3、內(nèi)齒輪II 3_1、中間模塊4、外齒輪14-1、外齒輪II 4-2、外滾道4-3、軸承15、軸承II 6、軸承III 7、滾珠8。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進一步說明。
[0018]如圖1所示，適用于工業(yè)機器人傳動的高性能減速器包括固定模塊1、偏心輸入軸2、輸出模塊3、中間模塊4、軸承15、軸承II 6、軸承III 7和若干滾珠8 ；
[0019]偏心輸入軸2包括兩段輸入軸主體2-1和位于兩段輸入軸主體2-1之間的偏心段
2-2，偏心段2-2外部設(shè)置有內(nèi)滾道2-3 ;固定模塊I包括固定模塊主體1-1和軸承套1_2，固定模塊主體1-1上設(shè)置有內(nèi)齒輪11-3，軸承套1-2與固定模塊主體1-1連接；輸出模塊3包括內(nèi)齒輪II 3-1 ;中間模塊4包括外齒輪14-1、外齒輪II 4-2和外滾道4-3 ；
[0020]輸出模塊3外部通過軸承15與固定模塊主體1-1連接，一段輸入軸主體2-1通過軸承II 6與輸出模塊3內(nèi)部連接，另一段輸入軸主體2-1通過軸承III 7與軸承套1-2內(nèi)部連接；中間模塊4套裝在偏心段2-2上，內(nèi)滾道2-3與外滾道4-3共同形成滾珠滾道，滾珠8位于滾珠滾道內(nèi)；
[0021]外齒輪14-1與內(nèi)齒輪11-3嚙合形成少齒差嚙合副，外齒輪II 4-2與內(nèi)齒輪II 3-1嚙合形成少齒差嚙合副。
[0022]本實用新型減速原理如下:驅(qū)動裝置(例如電動機)帶動偏心輸入軸2旋轉(zhuǎn)。中間模塊4套裝于偏心段2-2上且二者之間設(shè)置滾珠8，因此中間模塊4不與偏心輸入軸2同步旋轉(zhuǎn)，只是繞輸入軸主體2-1公轉(zhuǎn)。中間模塊4繞輸入軸主體2-1公轉(zhuǎn)過程中，外齒輪
14-1的輪齒與內(nèi)齒輪11-3的輪齒依次嚙合，內(nèi)齒輪11-3固定不動，因此內(nèi)齒輪11-3推動外齒輪14-1自轉(zhuǎn)。外齒輪14-1與內(nèi)齒輪11-3齒數(shù)差越少則外齒輪14-1自轉(zhuǎn)速度越慢。外齒輪14-1帶動中間模塊4旋轉(zhuǎn)也就帶動了外齒輪II 4-2旋轉(zhuǎn)，外齒輪II 4-2和與內(nèi)齒輪II 3-1嚙合即帶動輸出模塊3旋轉(zhuǎn)完成減速過程。
[0023]通過少齒差嚙合副實現(xiàn)減速，使得減速器具有小體積、輕量化的特點。
[0024]在中間模塊4與偏心輸入軸2之間不設(shè)置軸承，而是在中間模塊4與偏心輸入軸2上分別設(shè)置外滾道4-3和內(nèi)滾道2-3，將滾珠8置于滾珠滾道內(nèi)，外滾道4-3和內(nèi)滾道2_3分別替代軸承外圈和內(nèi)圈，中間模塊4與偏心輸入軸2之間不設(shè)置滾動軸承，使得減速器體積進一步減小。由于中間模塊4與偏心輸入軸2之間需要裝入滾珠8，使得裝備難度相對增加。將固定模塊I分為固定模塊主體1-1和軸承套1-2，使得裝配時可將中間模塊4、偏心輸入軸2、滾珠8、軸承III 7和軸承套1-2裝配好后再一起裝入固定模塊主體1-1，有利于降低裝配難度。固定模塊主體1-1與軸承套1-2可以通過螺栓連接，也可以通過過盈配合連接。軸承15、軸承II 6和軸承III 7最好為適用于高速狀況的滾動軸承。
[0025]進一步的如圖2所示，外齒輪14-1和外齒輪II 4-2均進行了齒向修形處理，使輪齒在齒寬中央鼓起，齒面與端面圓弧過渡。圖2中Ry為輪齒中部圓弧半徑，r為齒面與端面過渡圓弧的半徑。通過齒向修形，可弱化輪齒接觸邊緣效應(yīng)，避免應(yīng)力集中，同時獲得較好的齒向油膜分布，改善了輪齒潤滑條件，并且有效減低振動幅值，減少振動沖擊，提高傳動平穩(wěn)性，因此提升傳動效率，延長服役壽命。具體如圖3和圖4所示，圖3左圖表示修形前輪齒壓力與油膜分布，輪齒接觸邊緣存在較大的應(yīng)力集中，圖3右圖表示修形后輪齒壓力與油膜分布，應(yīng)力集中現(xiàn)象顯著改善；圖4左圖表示修形前齒輪的振動加速度，存在大量沖擊，且沖擊幅值較大，右圖表示修形后的振動加速度，沖擊明顯減少且幅值減小。
【主權(quán)項】
1.適用于工業(yè)機器人傳動的高性能減速器，其特征在于:包括固定模塊(I)、偏心輸入軸(2)、輸出模塊(3)、中間模塊(4)、軸承I (5)、軸承II (6)、軸承III (7)和若干滾珠⑶； 偏心輸入軸(2)包括兩段輸入軸主體(2-1)和位于兩段輸入軸主體(2-1)之間的偏心段(2-2)，偏心段(2-2)外部設(shè)置有內(nèi)滾道(2-3);固定模塊(I)包括固定模塊主體(1-1)和軸承套(1-2)，固定模塊主體(1-1)上設(shè)置有內(nèi)齒輪I (1-3)，軸承套(1-2)與固定模塊主體(1-1)連接；輸出模塊⑶包括內(nèi)齒輪II (3-1)沖間模塊(4)包括外齒輪I (4-1)、外齒輪II (4-2)和外滾道(4-3); 輸出模塊(3)外部通過軸承1(5)與固定模塊主體(1-1)連接，一段輸入軸主體(2-1)通過軸承II (6)與輸出模塊(3)內(nèi)部連接，另一段輸入軸主體(2-1)通過軸承III (7)與軸承套(1-2)內(nèi)部連接；中間模塊(4)套裝在偏心段(2-2)上，內(nèi)滾道(2-3)與外滾道(4-3)共同形成滾珠滾道，滾珠(8)位于滾珠滾道內(nèi)； 外齒輪I (4-1)與內(nèi)齒輪1(1-3)嚙合形成少齒差嚙合副，外齒輪II (4-2)與內(nèi)齒輪II(3-1)嚙合形成少齒差嚙合副。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于工業(yè)機器人傳動的高性能減速器，其特征在于:外齒輪1(4-1)和外齒輪II (4-2)均進行了齒向修形處理使輪齒在齒寬中央鼓起，齒面與端面圓弧過渡。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于工業(yè)機器人傳動的高性能減速器，其特征在于:軸承I (5)、軸承II (6)和軸承III (7)均為滾動軸承。
【專利摘要】本實用新型公開了一種適用于工業(yè)機器人傳動的高性能減速器，涉及減速器領(lǐng)域，提供一種小體積、高效率、低振動和長壽命的減速器。該減速器包括固定模塊、偏心輸入軸、輸出模塊；偏心輸入軸包括兩段輸入軸主體和偏心段，固定模塊包括固定模塊主體和軸承套，固定模塊主體上設(shè)置有內(nèi)齒輪I，軸承套與固定模塊主體連接；輸出模塊包括內(nèi)齒輪Ⅱ；中間模塊包括外齒輪I、外齒輪Ⅱ；輸出模塊外部通過軸承與固定模塊主體連接，兩段輸入軸主體分別通過軸承與輸出模塊和軸承套連接；中間模塊套裝在偏心段上，二者上均設(shè)置滾道，滾珠放在滾道內(nèi)；外齒輪I和外齒輪Ⅱ分別與內(nèi)齒輪I和內(nèi)齒輪Ⅱ嚙合形成少齒差嚙合副。本實用新型尤其適用于工業(yè)機器人傳動。
【IPC分類】F16H1/32, F16H57/021
【公開號】CN204704331
【申請?zhí)枴緾N201520444694
【發(fā)明人】蒲偉, 王家序, 張瑩
【申請人】四川大學(xué)
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年6月26日