一种摆珠式减速的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种摆珠式减速机，包括壳体和一端通过轴承一安装在壳体内部的传动轴，所述传动轴另一端与输入设备连接；还包括分别通过轴承二和轴承三套接于安装在壳体内部传动轴上的支承板和输出轴；支承板与壳体内部之间设置有滚珠一和滚珠一的运动区间一，运动区间一为在壳体内部端面和支承板一侧面之间设置的孔一和轨迹槽一，滚珠一放置在孔一内；支承板与输出轴之间设置有滚珠二和滚珠二的运动区间二，运动区间二为在输出轴端面和支承板另一侧面之间设置的孔二和轨迹槽二；滚珠二放置在孔二内；输出轴的外壳与壳体连接。该减速机结构简单紧凑，加工难度小，而且可有效提高减速机的减速比和传动效率。
【专利说明】一种摆珠式减速机
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械传动减速的【技术领域】，更具体地说，涉及一种减速机。
【背景技术】
[0002]在各类传动机械设计中，减速机是必不可少的环节。现有的减速机已经系列化和标准化，其种类繁多，按照传动类型可分为齿轮减速机、蜗杆减速机和行星齿轮减速机等等。在上述的机械传动式减速机中，大多数采用齿轮或蜗轮传动为基础，利用改变齿轮齿数来实现变速的。其中，摆线针轮减速机由于具有减速比大和体积小等优点而逐步替代齿轮减速机和蜗杆减速机，并作为驱动或减速装置广泛应用在速度与扭矩的转换设备中。
[0003]摆线针轮减速机是采用摆针和摆线方式传动动力，其减速传动部件是采用圆弧齿与滚针圆柱面接触，但是，由于减速机的动力传递接触面运动过程是以高副形式运动，因此容易造成磨损。而且其结构复杂，加工精度要求高，在设计和安装过程中要留有一定的工艺间隙，导致工作时转动不够平稳，噪声大，转动效率低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种结构紧凑、噪音低和转动平稳可靠性高的摆珠式减速机，以实现在提高减速机传动效率和减速比的同时可简化减速机内部结构、降低减速机体积，进而降低减速机的生产成本。
[0005]为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现:一种摆珠式减速机，与输入设备连接；其特征在于:包括壳体和一端通过轴承一安装在壳体内部的传动轴，所述传动轴另一端与输入设备连接；还包括分别通过轴承二和轴承三上下套接于安装在壳体内部传动轴上的支承板和输出轴；所述支承板与壳体内部之间设置有滚珠一和滚珠一的运动区间一，所述运动区间一为在壳体内部端面和支承板一侧面之间设置的孔一和轨迹槽一，所述滚珠一放置在孔一内；所述支承板与输出轴之间设置有滚珠二和滚珠二的运动区间二，所述运动区间二为在输出轴端面和支承板另一侧面之间设置的孔二和轨迹槽二；所述滚珠二放置在孔二内；所述输出轴外套接有外壳，外壳与壳体连接。
[0006]在上述方案中，滚珠一在运动区间一滚动或滑动可形成减速机的防自转机构，该防自转机构由现有技术中的两组滚珠啮合改进为一组滚珠啮合，从而减少了啮合接触面，减少了接触弹性变形环节，进而增强减速机的传动刚性。同时，该防自转机构不需要设置保持架，提高了减速机的结构紧凑性，同时也增加了滚珠一与支承板一侧面的接触域，从而提闻减速机的承载能力。
[0007]而滚珠二在运动区间二滚动或滑动则可形成减速机的动力输出机构，该动力输出机构中滚珠二的运动区间二是采用孔二与轨迹槽二的结合，相对于现有的采用内摆线滚道和外摆线滚道两个轨迹槽形成的运动区间来说，则不存在滚珠在内摆线滚道和外摆线滚道滚动时产生的相位差，可有效避免滚珠在两个轨迹槽滚动时相互抵消输出的转动角度的现象，因此，本发明的减速机采用孔二与轨迹槽二的结合可有效提高减速机的减速比、传动效率和转动平稳可靠性。
[0008]所述运动区间一为在壳体内部端面和支承板一侧面之间设置的孔一和轨迹槽一是指:运动区间一为在壳体内部端面设置的孔一和支承板一侧面设置的轨迹槽一，或者运动区间一为在壳体内部端面设置的轨迹槽一和支承板一侧面设置的孔一；所述运动区间二为在输出轴端面和支承板另一侧面之间设置的孔二和轨迹槽二是指:运动区间二为输出轴端面设置的轨迹槽二和支承板另一侧面设置的孔二，或者运动区间二为输出轴端面设置的孔二和支承板另一侧面设置的轨迹槽二。本发明的运动区间一中孔一和轨迹一的设置位置是可以互换的，同样，运动区间二中孔二和轨迹二的设置位置也是可以互换的，这样可提高减速机内部结构的灵活性和多样性。
[0009]更具体地说，所述轨迹槽一为两两相互独立的圆轨迹槽，并且轨迹槽一设置的位置与所述孔一的位置相对应。每个轨迹槽一为圆轨迹槽，可实现滚珠一在圆轨迹槽内做运动，从而限制支承板的自转。
[0010]所述轨迹槽一的中心设置有尖部；所述轨迹槽一的内径大于滚珠的直径。本发明轨迹槽一的内径的大小决定了支承板往复摆动的幅度。本发明尖部的设置和轨迹槽一设计为圆轨迹槽，可使得滚珠在轨迹槽内做圆周运动来限制支承板的自转，从而更好地实现防自转功能。
[0011]所述轨迹槽二为横截面呈双“U”字形凹槽；所述横截面呈双“U”字形凹槽是指:一个“U”字形凹槽设置在另一个“U”字形凹槽的底部，上、下两个凹槽连通并且槽的开口方向相同。在减速机工作时，本发明的滚珠二在上“U”字形凹槽滚动，而下“U”字形凹槽可作为油孔，在油孔内存放一定量润滑油，使得滚珠二在滚动过程中快速得到润滑，从而减小滚珠二与轨迹槽二摩擦，降低减速机的机械磨损。
[0012]上“U”字形凹槽的槽径R >下“U”字形凹槽的槽径r ;所述上“U”字形凹槽的槽径R与滚珠外径相匹配。
[0013]所述轨迹槽二在支承板与输出轴之间形成具有波数的摆线封闭导槽；所述轨迹槽二的波数与孔二的数量具有差值。本发明轨迹槽二的波数比孔二的数量具有一定的差值，轨迹槽二的波数可以比孔二的数量多，或者孔二的数量可以比轨迹槽二的波数多，这样设计可以增加减速机的减速比，也有利于机械的简化和加工。若轨迹槽二的波数与孔二的数量相同，则轨迹槽二的波的位置与孔二的位置匹配相对应，因此，滚珠二不能实现在运动区间二进行滚动或滑动，无法实现支承板另一侧面与输出轴端面的啮合，从而减速机不能起到减速的作用。
[0014]所述支承板为圆环形支承板，其内圆通过轴承套接于传动轴外侧；
[0015]每个所述轨迹槽一 /孔一均匀设置在支承板一侧面的圆环面上，并且每个轨迹槽一/孔一的圆心连线形成圆环的同心圆；
[0016]运动区间二为输出轴端面设置的轨迹槽二和支承板另一侧面设置的孔二时，所述孔二均匀设置在支承板另一侧面的圆环面上，并且每个孔二的圆心连线形成圆环的同心圆。
[0017]所述孔一为孔径与滚珠一外径相匹配的半圆孔，滚珠一、孔一和轨迹槽一的数量相等；所述孔二为孔径与滚珠二外径相匹配的半圆孔，孔二和滚珠二的数量相等。
[0018]所述传动轴为凸轮轴或偏心轴；所述输出轴为轴承四。凸轮轴能减小摩擦和磨损，而且传递给支承板较大的动力。从上述的技术方案可得到一个结构中空的减速机，在使用时，与传动轴连接的输入设备或与输出轴连接的输出设备采用的连接件，如电路、气管和液压管等等，则不需要采用固定件夹持或固定，而只需放置在减速机中空位置即可，从而可有效提高减速机和外部设备安装连接的紧密型和便捷性，而且也可缩小减速机使用的占用空间。
[0019]本发明的防自转机构与动力输出机构组合形成的减速机结构简单紧凑，而且无齿轮传动能达到理想减速效果。该减速机减速的工作原理是这样的:当输入设备高速转动，凸轮轴可使支承板的中心作以偏心量为半径的圆周运动，此时，放置在孔一内的滚珠一在对应的轨迹槽一内滚动或滑动，从而限制了支承板自转并对支承板传递横向压力，实现支承板在水平方向往复摆动。同时，在支承板水平方向往复摆动过程中，放置在孔二内的滚珠二在轨迹二槽内滚动或滑动，并对输出轴施加运动作用力，使得支承板另一侧面以滚珠二作为媒介啮合件来实现与输出轴端面啮合，从而实现凸轮轴每转动360°，输出轴在滚珠二的运动压力作用下偏移一定量的转动角度，进而将输入设备的转动减速传递至减速机的输出轴，以达到减速的效果。
[0020]与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果:
[0021]1、本发明摆珠式减速机构结构简单紧凑，而且加工难度小，从而实现在提高减速机传动效率的同时可简化减速机内部结构、降低减速机体积，进而降低减速机的生产成本。
[0022]2、本发明滚珠一在运动区间一滚动或滑动可形成的防自转机构由两组滚珠啮合改进为一组滚珠啮合，从而减少了啮合接触面，减少了接触弹性变形环节，进而增强减速机的传动刚性。
[0023]3、本发明滚珠一在运动区间一滚动或滑动形成的防自转机构不需要设置保持架，提高了减速机的结构紧凑性，同时也增加了滚珠一与支承板一侧面的接触域，从而提高减速机的承载能力。
[0024]4、本发明摆珠式减速机的动力输出机构改变了滚珠二的运动轨迹，从而提高滚珠~■的传动性能，进而有效提闻减速机的减速比和传动效率。
[0025]5、本发明摆珠式减速机的动力输出机构结构简单和加工难度小，有利于在传动机械行业内使用和推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明摆珠式减速机的结构示意图；
[0027]图2是本发明摆珠式减速机的壳体内部端面的示意图；
[0028]图3是本发明摆珠式减速机的支承板一侧面上设置有轨迹槽一的示意图；
[0029]图4是本发明摆珠式减速机的支承板另一侧面上设置有孔二的示意图；
[0030]图5是本发明摆珠式减速机的输出轴端面设置有轨迹槽二的示意图；
[0031]图6是图1中A处放大图；
[0032]图7是图1中B处放大图；
[0033]其中，1为壳体、2为轴承一、3为凸轮轴、4为支承板、5为滚珠一、6为孔一、7为轨迹槽一、8为尖部、9为轴承二、10为输出轴、11为轨迹槽二、12为孔二、13为滚珠二、14为轴承三、15为外壳。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细的描述。
[0035]实施例一
[0036]本实施例以运动区间一为在壳体内部端面设置的孔一和支承板一侧面设置的轨迹槽一，运动区间二为输出轴端面设置的轨迹槽二和支承板另一侧面设置的孔二为例进行说明。
[0037]如图1至6所示，本发明的摆珠式减速机是与输入设备连接的，该减速机包括壳体1和一端通过轴承一 2安装在壳体内部的凸轮轴3，凸轮轴3的另一端与输入设备连接。本发明的减速机还包括分别通过轴承二 9和轴承三14上下套接于安装在壳体1内部凸轮轴3上的支承板4和输出轴10，其中，本发明的输出轴10为一个轴承四，轴承四外套接有外壳15，外壳15与壳体1连接，传动轴也可采用偏心轴代替凸轮轴3进行传动。
[0038]本发明在支承板4与壳体1内部之间设置有滚珠一 5和滚珠一 5的运动区间一，运动区间一为在壳体1内部端面设置的孔一 6和支承板4 一侧面设置的轨迹槽一 7，其中，孔一 6为孔径与滚珠一 5外径相匹配的半圆孔，滚珠一 5放置在孔一 6内，滚珠一 5、孔一 6和轨迹槽一 7的数量相等。在支承板4与输出轴10之间设置有滚珠二 13和滚珠二 13的运动区间二，运动区间二为输出轴10端面设置的轨迹槽二 11和支承板4另一侧面设置的孔二 12，其中，孔二 12为孔径与滚珠二 13外径相匹配的半圆孔，孔二 12的数量与滚珠二13的数量相同，滚珠二 13放置在孔二 12内。
[0039]本发明的支承板4为圆环形支承板，其内圆通过轴承二 9套接于凸轮轴3外侧。而轨迹槽一 7为两两相互独立的圆轨迹槽，每个轨迹槽一 7均匀设置在支承板4 一侧面的圆环面上，并且每个轨迹槽一 7的圆心连线形成圆环的同心圆，轨迹槽一 7的位置与孔一 6的位置相对应。为了实现滚珠一 5在圆轨迹槽内做圆周运动来限制支承板4的自转，轨迹槽一 7的内径大于滚珠一 5的直径，而且轨迹槽一 7的中心设置有尖部8。
[0040]本发明的轨迹槽二 11为横截面呈双“U”字形凹槽，其中，一个“U”字形凹槽设置在另一个“U”字形凹槽的底部，上、下两个凹槽连通并且槽的开口方向相同，而且，上“U”字形凹槽的槽径R >下“U”字形凹槽的槽径r，上“U”字形凹槽的槽径R与滚珠二 13外径相匹配。本实施例中，上“U”字形凹槽的槽径R的范围为0.05?0.08毫米，粗糙度是小于0.5。在减速机工作时，本发明的滚珠二 13在上“U”字形凹槽滚动，而下“U”字形凹槽可作为油孔，在油孔内存放一定量润滑油，使得滚珠二 13在滚动过程中快速得到润滑，从而减小滚珠二 13与轨迹槽二 11摩擦，降低减速机的机械磨损。在轨迹槽二 11加工时，由于球状刀具的中心没有切削力从而影响加工精度，为了提高上“U”字形凹槽的精度，先对下“U”字形凹槽进行加工，然后再精加工上“U”字形凹槽。本发明的轨迹槽二 11在输出轴10端面形成具有波数的摆线封闭导槽，该摆线封闭导槽的波数与孔二 12的数量差值为1。本发明轨迹槽二 11的波数比孔二 12的数量具有一定的差值，轨迹槽二 11的波数可以比孔二 12的数量多，或者孔二 12的数量可以比轨迹槽二 11的波数多，这样设计可以增加减速机的减速t匕，也有利于机械的简化和加工。本发明的差值可以为1、2或3等等。若轨迹槽二 11的波数与孔二 12的数量相同，则轨迹槽二 11的波的位置与孔二 12的位置匹配相对应，因此，滚珠二 13不能实现在运动区间二进行滚动或滑动，无法实现支承板4另一侧面与输出轴10端面的啮合，从而减速机不能起到减速的作用。孔二 12均匀设置在支承板4另一侧面的圆环面上，并且每个孔二 12的孔心连线形成圆环的同心圆。
[0041]本发明的防自转机构与动力输出机构组合形成的减速机结构简单紧凑，而且无齿轮传动能达到理想减速效果。该减速机减速的工作原理是这样的:当输入设备高速转动，凸轮轴3可使支承板4的中心作以偏心量为半径的圆周运动，此时，放置在孔一6内的滚珠一5在对应的轨迹槽一 7内滚动或滑动，从而限制了支承板4自转并对支承板4传递横向压力，实现支承板4在水平方向往复摆动。同时，在支承板4水平方向往复摆动过程中，放置在孔二 12内的滚珠二 13在轨迹二槽11内滚动或滑动，并对输出轴10施加运动作用力，使得支承板4另一侧面以滚珠二 13作为媒介啮合件来实现与输出轴10端面啮合，从而实现凸轮轴3每转动360°，输出轴10在滚珠二 13的运动压力作用下偏移一定量的转动角度，进而将输入设备的转动减速传递至减速机的输出轴10，以达到减速的效果。
[0042]在减速机的工作过程中，由于防自转机构由两组滚珠啮合改进为一组滚珠啮合，从而减少了啮合接触面，减少了接触弹性变形环节，进而增强减速机的传动刚性。而且动力输出机构中的滚珠二 13的运动区间二是采用半圆孔与轨迹槽二 11的结合，相对于现有的采用内摆线滚道和外摆线滚道两个轨迹槽形成的运动区间来说，则不存在滚珠二在内摆线滚道和外摆线滚道滚动时产生的相位差，可有效避免滚珠二 13在两个轨迹槽滚动时相互抵消输出的转动角度的现象，因此，本发明的减速机采用半圆孔与轨迹槽二 11的结合可有效提闻减速机的减速比和传动效率。本实施例的减速机的减速比大，零间隙，转动效率可达到85-90%,而且低噪音，转动平稳可靠。
[0043]实施例二
[0044]本实施例与实施例一不同之处仅在于:运动区间一为在壳体内部端面设置的孔一和支承板一侧面设置的轨迹槽一，运动区间二为输出轴端面设置的孔二和支承板另一侧面设置的轨迹槽二，其它结构与实施例一一致。
[0045]实施例三
[0046]本实施例与实施例一不同之处仅在于:运动区间一为在壳体内部端面设置的轨迹槽一和支承板一侧面设置的孔一，运动区间二为输出轴端面设置的轨迹槽二和支承板另一侧面设置的孔二，其它结构与实施例一一致。
[0047]实施例四
[0048]本实施例与实施例一不同之处仅在于:运动区间一为在壳体内部端面设置的轨迹槽一和支承板一侧面设置的孔一，运动区间二为输出轴端面设置的孔二和支承板另一侧面设置的轨迹槽二，其它结构与实施例一一致。
[0049]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种摆珠式减速机，与输入设备连接；其特征在于:包括壳体和一端通过轴承一安装在壳体内部的传动轴，所述传动轴另一端与输入设备连接；还包括分别通过轴承二和轴承三上下套接于安装在壳体内部传动轴上的支承板和输出轴；所述支承板与壳体内部之间设置有滚珠一和滚珠一的运动区间一，所述运动区间一为在壳体内部端面和支承板一侧面之间设置的孔一和轨迹槽一，所述滚珠一放置在孔一内；所述支承板与输出轴之间设置有滚珠二和滚珠二的运动区间二，所述运动区间二为在输出轴端面和支承板另一侧面之间设置的孔二和轨迹槽二 ；所述滚珠二放置在孔二内；所述输出轴外套接有外壳，外壳与壳体连接。
2.根据权利要求1所述的摆珠式减速机，其特征在于:所述运动区间一为在壳体内部端面和支承板一侧面之间设置的孔一和轨迹槽一是指:运动区间一为在壳体内部端面设置的孔一和支承板一侧面设置的轨迹槽一，或者运动区间一为在壳体内部端面设置的轨迹槽一和支承板一侧面设置的孔一；所述运动区间二为在输出轴端面和支承板另一侧面之间设置的孔二和轨迹槽二是指:运动区间二为输出轴端面设置的轨迹槽二和支承板另一侧面设置的孔二，或者运动区间二为输出轴端面设置的孔二和支承板另一侧面设置的轨迹槽二。
3.根据权利要求1所述的摆珠式减速机，其特征在于:所述轨迹槽一为两两相互独立的圆轨迹槽，并且轨迹槽一设置的位置与所述孔一的位置相对应。
4.根据权利要求1所述的摆珠式减速机，其特征在于:所述轨迹槽一的中心设置有尖部；所述轨迹槽一的内径大于滚珠的直径。
5.根据权利要求1所述的摆珠式减速机，其特征在于:所述轨迹槽二为横截面呈双“U”字形凹槽；所述横截面呈双“U”字形凹槽是指:一个“U”字形凹槽设置在另一个“U”字形凹槽的底部，上、下两个凹槽连通并且槽的开口方向相同。
6.根据权利要求5所述的摆珠式减速机，其特征在于:上“U”字形凹槽的槽径R>下“U”字形凹槽的槽径r ;所述上“U”字形凹槽的槽径R与滚珠外径相匹配。
7.根据权利要求1所述的摆珠式减速机，其特征在于:所述轨迹槽二在支承板与输出轴之间形成具有波数的摆线封闭导槽；所述轨迹槽二的波数与孔二的数量具有差值。
8.根据权利要求2所述的摆珠式减速机，其特征在于:所述支承板为圆环形支承板，其内圆通过轴承套接于传动轴外侧； 每个所述轨迹槽一 /孔一均匀设置在支承板一侧面的圆环面上，并且每个轨迹槽一 /孔一的圆心连线形成圆环的同心圆； 运动区间二为输出轴端面设置的轨迹槽二和支承板另一侧面设置的孔二时，所述孔二均匀设置在支承板另一侧面的圆环面上，并且每个孔二的圆心连线形成圆环的同心圆。
9.根据权利要求1所述的摆珠式减速机，其特征在于:所述孔一为孔径与滚珠一外径相匹配的半圆孔，滚珠一、孔一和轨迹槽一的数量相等；所述孔二为孔径与滚珠二外径相匹配的半圆孔，孔二和滚珠二的数量相等。
10.根据权利要求1所述的摆珠式减速机，其特征在于:所述传动轴为凸轮轴或偏心轴；所述输出轴为轴承四。
【文档编号】F16H1/28GK104265842SQ201410484143
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】卢新建, 廖绪森, 陈飞龙 申请人:佛山市诺尔贝机器人技术有限公司