專利名稱：剛性內(nèi)外齒廓包齒減速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)用少齒差減速器，屬于減速器技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型受“國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)”資助。
背景技術(shù)：
用于機(jī)器人領(lǐng)域的減速器主要有兩大類:諧波減速器和擺線針輪減速器。曾作為機(jī)器人傳動主要裝置的諧波減速器，通過柔輪的彈性變形實(shí)現(xiàn)減速運(yùn)動，其彈性變形較大，由此引起的彈性回差也大，不可避免地影響機(jī)器人運(yùn)動的準(zhǔn)確性，在傳遞較大負(fù)載時，變形柔輪與剛輪嚙合并非共軛齒廓嚙合，保精度壽命低，不能用于重載機(jī)器人上，只能用于輕載、中輕載機(jī)器人上。日本Rotary Vector (簡稱RV)減速器與諧波傳動減速器相比具有體積小、重量輕、傳動比大、剛度大、精度和效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、回差小、運(yùn)動精度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，適于重載機(jī)器人使用。日本最新的RV減速器產(chǎn)品通過變通軸承外圈使減速器的體積進(jìn)一步縮小，機(jī)器人本體接口也隨之變小，代表著機(jī)器人用減速器向更小更好方向發(fā)展的趨勢。然而，在減速器體積不變的情況下，RV減速器的傳動比隨著針輪齒數(shù)的增大，擺線單個齒及針齒銷的尺寸變小，影響了減速器承載能力的進(jìn)一步提高。此外，RV減速器的加工精度要求高、成本高，制約了它的推廣與應(yīng)用，特別是要滿足兩個相差180度布置的偏心軸加工精度非常難，而它的精度直接影響減速器的傳動精度和效率。RV減速器的大速比來自其行星減速傳動和擺線針輪減速傳動，是復(fù)合二級減速，用日本FA減速器串聯(lián)或其它減速裝置串聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)大的減速比，但是軸向尺寸隨著減速器的串聯(lián)而成倍增加，不能滿足機(jī)器人用減速器體積小、高剛性、高效承載的需要。因此，少齒數(shù)、大速比、小體積、高承載、高效率長壽命的減速器是機(jī)器人向小巧高效大承載方向發(fā)展的瓶頸，亟待解決。
實(shí)用新型內(nèi) 容本實(shí)用新型的目的是針對上述問題，通過增加兩個與輸出運(yùn)動輪聯(lián)動的加強(qiáng)架，提供一種高剛性、少齒數(shù)、大速比、小體積、高承載、高效率長壽命特別適于重載機(jī)器人用減速器，在保證少齒數(shù)、大速比、高效高承載情況下有效減少減速器的體積和重量，并易于產(chǎn)業(yè)化和系列化。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種剛性內(nèi)外齒廓包齒減速器，包括有第一支架(9);第二支架(10)，其與第一支架(9)形成一容腔；輸入軸(1)，其通過第一支撐軸承(3)安裝于第一支架(9)上；輸出軸(20)，其安裝于第二支架(10)上；以及安裝于容腔內(nèi)的第一級減速機(jī)構(gòu)和第二級減速機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是:所述第一級減速機(jī)構(gòu)包括有:偏心輪(101)，其設(shè)于輸入軸(I)上；第一轉(zhuǎn)臂軸承(5)，其套設(shè)在偏心輪(101)上；外嚙合曲線輪(7)，其套設(shè)于第一轉(zhuǎn)臂軸承(5)上；以及針齒銷(8)，其固定在第一支架(9)上并與外嚙合曲線輪(7)外嚙合；所述第二級減速機(jī)構(gòu)包括有:偏心傳動輪(14)，其通過第二支撐軸承(17)安裝于輸入軸(I)上；第二轉(zhuǎn)臂軸承(13 )，其套設(shè)在偏心傳動輪(14)上；內(nèi)嚙合曲線輪(11 )，其套設(shè)在第二轉(zhuǎn)臂軸承(13)上，并與所述的針齒銷(8)內(nèi)嚙合配合；以及輸出盤(16)，其與輸出軸
(20)聯(lián)動連接；所述的偏心傳動輪(14)通過柱銷(26)與外嚙合曲線輪(7)傳動連接，所述的內(nèi)嚙合曲線輪(11)通過傳動銷(24)與輸出盤(16)傳動連接；所述針齒銷(8)的數(shù)量少于內(nèi)嚙合曲線輪(11)的齒數(shù)而多于外嚙合曲線輪(7)的齒數(shù)；在外嚙合曲線輪(7)的靠近第一支架(9)的一側(cè)設(shè)有第一加強(qiáng)架(6)，該第一加強(qiáng)架(6)通過第一軸承(4)安裝在輸入軸(I)上，在第一加強(qiáng)架(6)上設(shè)有多個凸臺(61 )，所述的外嚙合曲線輪(7)相應(yīng)設(shè)有多個通孔(71)，第一加強(qiáng)架(6)的凸臺(61)穿過通孔(71)與偏心傳動輪(14)固定連接，所述外嚙合曲線輪(7)在運(yùn)動過程中始終不與所述凸臺(61)相接觸；在內(nèi)嚙合曲線輪(11)的一側(cè)還設(shè)有第二加強(qiáng)架(23)，該第二加強(qiáng)架(23)通過第二軸承(25)安裝于所述的偏心傳動輪(14)上，所述的第二加強(qiáng)架(23)上也設(shè)有多個凸臺(231)，在內(nèi)嚙合曲線輪(11)上相應(yīng)設(shè)有多個通孔(111)，第二加強(qiáng)架(23)的凸臺(231)穿過通孔(111)與輸出盤(16)固定連接，所述內(nèi)嚙合曲線輪(11)在運(yùn)動過程中始終不與所述凸臺(231)相接觸。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案:所述的第一加強(qiáng)架(6)、第二加強(qiáng)架(23)上的凸臺(61,231)皆為三個以輸入軸的軸線為中心周向均勻分布。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案:所述的偏心傳動輪(14)上設(shè)有與輸入軸(I)同軸的凸肩(141),凸肩(141)與輸出盤(16)之間設(shè)有第三支撐軸承(15)。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案:所述的針齒銷(8)的數(shù)量比外嚙合曲線輪(7)的齒數(shù)多一個，所述的內(nèi)嚙合曲線輪(11)的齒數(shù)比針齒銷(8)的數(shù)量多一個。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案:所述的輸出盤(16)與輸出軸(20) —體設(shè)置。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案:所述的偏心輪(101)與輸入軸(I) 一體設(shè)置。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案:所述的傳動銷(24) —端固定于輸出盤(16)上，另一端穿設(shè)于內(nèi)嚙合曲線輪(11)上，在輸出盤(16)的端面上設(shè)有與傳動銷(24)對應(yīng)的傳動銷擋圈(22)。作為本實(shí)用 新型的優(yōu)選方案:所述的第一支架(9)的端側(cè)與輸入軸(I)之間設(shè)有第一密封擋圈(2)。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案:所述的第二支架(10)的端側(cè)與輸出軸(20)之間設(shè)有第二密封擋圈(19)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比其有益效果是:本實(shí)用新型通過少齒差內(nèi)外嚙合曲線輪齒廓與同一固定針齒銷相嚙合，實(shí)現(xiàn)大速比減速運(yùn)動，由于兩級減速共用同一組針齒銷，減速器的軸向尺寸比以往的兩個一級減速器簡單串聯(lián)的尺寸大大減小，又由于外嚙合曲線輪與內(nèi)嚙合曲線輪受力方向一個沿針齒銷與曲線嚙合處相切的法線方向向外，一個向里，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)外嚙合曲線輪嚙合力部分抵消，提高了減速器的承載能力和傳動效率，免去了RV減速器擺線輪必須兩片相差180度的偏心布置，由此也免去了偏心軸上兩個相差180度布置的偏心軸段要求。本實(shí)用新型的減速器每級減速只用一個設(shè)于偏心軸上的偏心輪，兩級減速只用兩個獨(dú)立的單個偏心輪就可實(shí)現(xiàn)減速器受力均衡問題，因此與RV減速器相比，結(jié)構(gòu)上減少了一個擺線輪，還減少了一段加工精度要求較高的必須滿足偏置180度的偏心軸段，這不僅減少了軸向尺寸，減輕了減速器的重量，而且大大簡化了偏心軸的加工工藝和制造成本、易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。另外，RV減速器是行星減速傳動和少齒差擺線針輪減速復(fù)合二級減速，與本實(shí)用新型的兩個少齒差的二級減速相比，相同減速比，本實(shí)用新型的減速器的齒數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于RV減速器。例如，RV40EQ減速器行星減速部分由齒數(shù)分別為16和32的齒輪組成，擺線針齒減速部分由擺線輪齒數(shù)39,針齒齒數(shù)40構(gòu)成,總減速比為81 ;相似傳動比80，本實(shí)用新型用內(nèi)嚙合曲線輪和外嚙合曲線輪的齒數(shù)分別為8和10，針齒數(shù)9。二級減速總共用曲線輪齒數(shù)18個和針齒數(shù)9個，而RV 二級減速要用的齒數(shù)87個，針齒數(shù)39個。同樣體積的減速器，本實(shí)用新型的針齒銷和曲線輪可以做得很粗很厚，剛性很強(qiáng)。特別是增設(shè)加強(qiáng)架后，其整機(jī)構(gòu)的剛性得到進(jìn)一步的提高，也就是，相同傳動比，本實(shí)用新型由于增加兩個與輸出運(yùn)動輪聯(lián)動的加強(qiáng)架，不僅高剛性、齒數(shù)少、大承載、高效率，而且又大大簡化了偏心軸的加工工藝和難度、減低了制造成本，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，特別適合重載機(jī)器人用減速器高剛性、小體積、大承載、高效率長壽命的實(shí)用要求。

圖1為本實(shí)用新型的機(jī)構(gòu)傳動原理圖。圖2為本實(shí)用新型的內(nèi)嚙合曲線輪和外嚙合曲線輪與針齒銷相嚙合的示意圖。圖3為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例示意圖。圖4為本實(shí)用新型內(nèi)嚙合曲線輪和外嚙合曲線輪與針齒銷相嚙合的受力作用線示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:如圖1——圖4所示，本實(shí)用新型一種剛性內(nèi)外齒廓包齒減速器實(shí)施例，包括有第一支架9和第二支架10，第一、第二支架9、10形成一容腔；在第一支架上設(shè)有帶偏心輪的輸入軸I，該輸入軸I通過第一支撐軸承3安裝于第一支架9上；在第二支架10上設(shè)有輸出軸20，輸出軸20上位于容腔內(nèi)的部分為輸出盤16，輸出軸20通過第四支撐軸承18安裝于第二支架10上，容腔內(nèi)的設(shè)有第一級減速機(jī)構(gòu)和第二級減速機(jī)構(gòu)，第一級減速機(jī)構(gòu)由偏心輪101、設(shè)在偏 心輪101上的第一轉(zhuǎn)臂軸承5、套設(shè)于第一轉(zhuǎn)臂軸承5上的外嚙合曲線輪7以及固定在第一支架9上并與外嚙合曲線輪7外嚙合的針齒銷8組成；第二級減速機(jī)構(gòu)由通過第二支撐軸承17安裝于輸入軸I上的偏心傳動輪14、套設(shè)在偏心傳動輪14上的第二轉(zhuǎn)臂軸承13、套設(shè)在第二轉(zhuǎn)臂軸承13上并與所述的針齒銷8內(nèi)嚙合配合的內(nèi)嚙合曲線輪11以及輸出盤16、柱銷26、傳動銷24組成；在外嚙合曲線輪7的靠近第一支架9的一側(cè)設(shè)有第一加強(qiáng)架6，該第一加強(qiáng)架6通過第一軸承4安裝在輸入軸I上，在第一加強(qiáng)架6上設(shè)有多個凸臺61，所述的外嚙合曲線輪7相應(yīng)設(shè)有多個通孔71，第一加強(qiáng)架6的凸臺61穿過通孔71與偏心傳動輪14固定連接，所述外嚙合曲線輪7在運(yùn)動過程中始終不與所述凸臺61相接觸；在內(nèi)嚙合曲線輪11的一側(cè)還設(shè)有第二加強(qiáng)架23，該第二加強(qiáng)架23通過第二軸承25安裝于所述的偏心傳動輪14上，所述的第二加強(qiáng)架23上也設(shè)有多個凸臺231，在內(nèi)嚙合曲線輪11上相應(yīng)設(shè)有多個通孔111，第二加強(qiáng)架23的凸臺231穿過通孔111與輸出盤16固定連接，所述內(nèi)嚙合曲線輪11在運(yùn)動過程中始終不與所述凸臺231相接觸。上述第一加強(qiáng)架6、第二加強(qiáng)架23上的凸臺61、231皆為三個以輸入軸的軸線為中心周向均勻分布。圖不中，偏心傳動輪14上設(shè)有與輸入軸I同軸的凸肩141,凸肩141與輸出盤16之間設(shè)有第三支撐軸承15。通過增設(shè)凸肩141及第三支撐軸承15，可以提高輸出盤及偏心傳動輪14運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。[0023]本實(shí)用新型實(shí)施例的運(yùn)行過程如下:輸入軸I通過偏心輪101經(jīng)過支撐軸承3及第一轉(zhuǎn)臂軸承5帶動外嚙合曲線輪7與針齒銷8相嚙合實(shí)現(xiàn)一級減速；外嚙合曲線輪7上的柱銷26將減速運(yùn)動傳遞給第二支撐軸承17上的偏心傳動輪14 (偏心傳動輪14與第一加強(qiáng)架6聯(lián)動)、偏心傳動輪14經(jīng)第二轉(zhuǎn)臂軸承13帶動內(nèi)嚙合曲線輪11再次與針齒銷8相嚙合實(shí)現(xiàn)二級減速，內(nèi)嚙合曲線輪11上的傳動銷24將運(yùn)動傳遞給第三支撐軸承15及第四支撐軸承18上的輸出盤16和輸出軸20 (輸出盤16與第二加強(qiáng)架23聯(lián)動)，將減速運(yùn)動輸出出去。本實(shí)施例中，內(nèi)嚙合曲線輪、針齒銷和外嚙合曲線輪齒數(shù)分別相差1，即二級減速每級都是一齒差減速。圖不實(shí)施例中，傳動銷24—端固定于輸出盤16上,另一端穿設(shè)于內(nèi)卩齒合曲線輪11上，在輸出盤16的端面上設(shè)有與傳動銷24對應(yīng)的傳動銷擋圈22。這樣傳動銷的一端被傳動銷擋圈22阻擋、另一端被第二加強(qiáng)架23阻擋，從而可確傳動銷24在運(yùn)行過程中不會從軸向脫離出去，而軸銷26的兩端由于有第三支撐軸承15和第一加強(qiáng)架6的擋位，故在運(yùn)行過程中也不會從軸向脫離出去。圖中，在第一支架9的端側(cè)與輸入軸I之間還設(shè)有第一密封擋圈2，第二支架10的端側(cè)與輸出軸20之間設(shè)有第二密封擋圈19。本實(shí)施例中，各支撐軸承通常采用球軸承，各轉(zhuǎn)臂軸承通常采用圓柱滾子軸承。但各軸承的選用并不限于此。上述實(shí)施例中，還可以在針齒銷上再加設(shè)套筒從而使內(nèi)嚙合曲線輪11、外嚙合曲線輪7先與套筒嚙合，從而在運(yùn)動過程中由滑移配合改成滾動配合，使運(yùn)動摩擦力更??；在柱銷、傳動銷上可以加設(shè)套筒或由與偏心輪相同的偏心銷構(gòu)成，通過套筒從而使傳動時由滑移配合改成滾動配合，從而使摩擦力更小。輸入軸也可以采用中空式?？傊?，以上所述的 實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型剛性內(nèi)外齒廓包齒減速器的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型方案的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種外型變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型內(nèi)外齒廓包齒減速器的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種剛性內(nèi)外齒廓包齒減速器，包括有 第一支架(9)； 第二支架(10)，其與第一支架(9)形成一容腔； 輸入軸(1)，其通過第一支撐軸承(3)安裝于第一支架(9)上； 輸出軸(20)，其安裝于第二支架(10)上； 以及安裝于容腔內(nèi)的第一級減速機(jī)構(gòu)和第二級減速機(jī)構(gòu)；其特征是: 所述第一級減速機(jī)構(gòu)包括有: 偏心輪(101)，其設(shè)于輸入軸(I)上； 第一轉(zhuǎn)臂軸承(5)，其套設(shè)在偏心輪(101)上； 外嚙合曲線輪(7)，其套設(shè)于第一轉(zhuǎn)臂軸承(5)上； 以及針齒銷(8)，其固定在第一支架(9)上并與外嚙合曲線輪(7)外嚙合； 所述第二級減速機(jī)構(gòu)包括有: 偏心傳動輪(14)，其通 過第二支撐軸承(17)安裝于輸入軸(I)上； 第二轉(zhuǎn)臂軸承(13)，其套設(shè)在偏心傳動輪(14)上； 內(nèi)嚙合曲線輪(11 )，其套設(shè)在第二轉(zhuǎn)臂軸承(13)上，并與所述的針齒銷(8)內(nèi)嚙合配合； 以及輸出盤(16)，其與輸出軸(20)聯(lián)動連接； 所述的偏心傳動輪(14)通過柱銷(26 )與外嚙合曲線輪(7 )傳動連接，所述的內(nèi)嚙合曲線輪(11)通過傳動銷(24)與輸出盤(16 )傳動連接； 所述針齒銷(8)的數(shù)量少于內(nèi)嚙合曲線輪(11)的齒數(shù)而多于外嚙合曲線輪(7)的齒數(shù)； 在外嚙合曲線輪(7)的靠近第一支架(9)的一側(cè)設(shè)有第一加強(qiáng)架(6)，該第一加強(qiáng)架(6)通過第一軸承(4)安裝在輸入軸(I)上，在第一加強(qiáng)架(6)上設(shè)有多個凸臺(61)，所述的外嚙合曲線輪(7)相應(yīng)設(shè)有多個通孔(71)，第一加強(qiáng)架(6)的凸臺(61)穿過通孔(71)與偏心傳動輪(14)固定連接，所述外嚙合曲線輪(7)在運(yùn)動過程中始終不與所述凸臺(61)相接觸；在內(nèi)嚙合曲線輪(11)的一側(cè)還設(shè)有第二加強(qiáng)架(23)，該第二加強(qiáng)架(23)通過第二軸承(25)安裝于所述的偏心傳動輪(14)上，所述的第二加強(qiáng)架(23)上也設(shè)有多個凸臺(231)，在內(nèi)嚙合曲線輪(11)上相應(yīng)設(shè)有多個通孔(111)，第二加強(qiáng)架(23)的凸臺(231)穿過通孔(111)與輸出盤(16)固定連接，所述內(nèi)嚙合曲線輪(11)在運(yùn)動過程中始終不與所述凸臺(231)相接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性內(nèi)外齒廓包齒減速器，其特征在于:所述的第一加強(qiáng)架(6)、第二加強(qiáng)架(23)上的凸臺(61、231)皆為三個且以輸入軸(I)的軸線為中心周向均勻分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性內(nèi)外齒廓包齒減速器，其特征在于:所述的偏心傳動輪(14)上設(shè)有與輸入軸(I)同軸的凸肩(141),凸肩(141)與輸出盤(16)之間設(shè)有第三支撐軸承(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性內(nèi)外齒廓包齒減速器，其特征在于:所述的針齒銷(8)的數(shù)量比外嚙合曲線輪(7)的齒數(shù)多一個，所述的內(nèi)嚙合曲線輪(11)的齒數(shù)比針齒銷(8)的數(shù)量多一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性內(nèi)外齒廓包齒減速器，其特征在于:所述的輸出盤(16)與輸出軸(20) —體設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)外齒廓包齒減速器，其特征在于:所述的偏心輪(101)與輸入軸(I) 一體設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性內(nèi)外齒廓包齒減速器，其特征在于:所述的傳動銷(12)一端固定于輸出盤(16)上,另一端穿設(shè)于內(nèi)哨合曲線輪(11)上，在輸出盤(16)的端面上設(shè)有與傳動銷(24)對應(yīng)的傳動銷擋圈(22)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性內(nèi)外齒廓包齒減速器，其特征在于:所述的第一支架(9)的端側(cè)與輸入軸(I)之間設(shè)有第一密封擋圈(2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性內(nèi)外齒廓包齒減速器，其特征在于:所述的第二支架(IO )的 端側(cè)與輸出軸(20 )之間設(shè)有第二密封擋圈(19 )。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種剛性內(nèi)外齒廓包齒減速器，包括第一級減速機(jī)構(gòu)和第二級減速機(jī)構(gòu)，第一級減速機(jī)構(gòu)包括有:偏心輪(101)；第一轉(zhuǎn)臂軸承(5)；外嚙合曲線輪(7)；以及針齒銷(8)，其固定在第一支架(9)上并與外嚙合曲線輪(7)外嚙合；第二級減速機(jī)構(gòu)包括有偏心傳動輪(14)；第二轉(zhuǎn)臂軸承(13)；內(nèi)嚙合曲線輪(11)，其與針齒銷(8)內(nèi)嚙合配合；以及輸出盤(16)，其與輸出軸(20)聯(lián)動連接；偏心傳動輪(14)通過柱銷(26)與外嚙合曲線輪(7)傳動連接，所述的內(nèi)嚙合曲線輪(11)通過傳動銷(24)與輸出盤(16)傳動連接，在外嚙合曲線輪(7)的一側(cè)設(shè)有第一加強(qiáng)架(6)，在內(nèi)嚙合曲線輪(11)的一側(cè)還設(shè)有第二加強(qiáng)架(23)。本實(shí)用新型具有少齒數(shù)、大速比、小體積、高承載、高效率長壽命、高剛性優(yōu)點(diǎn)，特別適于重載機(jī)器人用減速器。
文檔編號F16H1/24GK203130926SQ20132009514
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月2日
發(fā)明者孔向東, 葉勝康 申請人:浙江恒豐泰減速機(jī)制造有限公司