一种新型减速器组件及其应用的制作方法

本发明涉及减速器技术领域，特别涉及一种机器人的减速器。

背景技术：

工业机器人通常执行重复的动作，以完成相同的工序；为保证工业机器人在生产中能够可靠地完成工序任务，并确保工艺质量，对工业机器人的定位精度和重复定位精度要求很高。因此，提高和确保工业机器人的精度就需要采用rv减速器或谐波减速器。精密减速器在工业机器人中的另一作用是传递更大的扭矩。当负载较大时，一味提高伺服电机的功率是很不划算的，可以在适宜的速度范围内通过减速器来提高输出扭矩。此外，伺服电机在低频运转下容易发热和出现低频振动，对于长时间和周期性工作的工业机器人这都不利于确保其精确、可靠地运行。

传统的减速器，是依靠齿和齿的啮合来传动和锁止，齿和齿之间是一种悬臂的作用关系，依靠偏心轮顶上锁止，整个机构强度受制于材料的属性。传统的减速器通过单齿悬臂啮合传递力和扭矩，如图21所示，齿的尺寸大，这种齿和齿的啮合对组件的积累公差要求非常高，扭矩的阻力大，对材料要求高。齿轮的孔位与孔位之间的距离精度要求也非常高，装配、焊接过程中极小的容差或误差，会使得力和扭矩在传递过程中不顺畅，从而使得产品在后期使用过程中出现抖动、噪音等技术问题。由于减速器刚性连接在产品中，这种产品后期的抖动、噪音等技术问题，难以解决。

传统减速器，由于齿与齿的悬臂啮合作用，对齿轮表面处理的要求很高，因此加工成本高。

技术实现要素：

本发明提供了一种新型减速器组件，可以解决现有技术中的上述缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种新型减速器组件，包括：外圈、与所述外圈同轴设置的内圈、滚动体和驱动机构；所述外圈设置有多个第一弧形槽，所述内圈设置有多个第二弧形槽，所述第一弧形槽的数量大于所述第二弧形槽的数量；所述第一弧形槽、所述第二弧形槽适配形成圆弧形容置空间用于容纳所述滚动体，所述滚动体能够在所述圆弧形容置空间内自由转动，进行自适应调节；所述内圈与所述滚动体之间的力、扭矩通过挤压所述滚动体传递，所述外圈与所述滚动体之间的力、扭矩通过挤压所述滚动体传递；所述驱动机构驱动所述内圈，所述内圈驱动所述滚动体，通过所述外圈的第一弧形槽与所述内圈的第二弧形槽的数量差实现了对所述内圈的减速。

本发明的减速器组件，滚动体设置在所述第一弧形槽、所述第二弧形槽适配形成的圆弧形容置空间内，所述滚动体能够自由转动，进行自适应调节。滚动体在圆弧形容置空间内，由滚动体传递外圈与内圈间的力和扭矩，外圈、内圈分别通过弧形槽的圆弧段对滚动体的挤压，这种挤压为圆周楔形挤压。这种圆周楔形挤压进行传递力和扭矩的方式，当组件具有容差时，可以通过滚动体自身的转动或滚动进行容差微调，从而实现滚动体的自适应容差吸收作用。因此，本发明的减速器对于装配、焊接过程中的出现的微小误差，能够进行自适应调节，从而降低了对材料的要求，提高了负载。

同时滚动体的滚动摩擦较传统的滑动摩擦更小，减小了磨损，提高了寿命。

较佳地，所述驱动机构停止驱动时，所述滚动体位于所述第一弧形槽、所述第二弧形槽形成的圆弧形容置空间内，所述滚动体不能自由转动，将所述内圈与所述外圈固定，从而实现了所述新型减速器的自锁止。

如图22所示，本发明的减速器组件，滚动体在所述第一弧形槽、所述第二弧形槽中的受力示意图，内圈在驱动机构的作用下，驱动滚动体在外圈的第一弧形槽中啮合。当内圈想自由转动的时候，滚动体受外圈和内圈的挤压，阻止了内圈的转动形成锁止。与传统的齿悬臂啮合不同，本发明的减速器组件，滚动体是受外力的挤压由于楔形的作用阻止了相对转动。

较佳地，所述第一弧形槽均匀设置在所述外圈内侧面的周向上，所述第二弧形槽均匀设置在所述内圈外侧面的周向上，，所述驱动机构为凸轮，设置在所述内圈中。偏心设置的驱动机构，使得所述驱动机构转动一圈，所述内圈相对于所述外圈移动一个弧形槽。

较佳地，所述减速器组件还连接工作端，所述工作端设置有至少2个圆形孔；所述内圈设置有至少2个圆台形输出端，所述圆台形输出端连接在所述工作端的圆形孔内，从而将所述减速器组件的不规律圆周运动输出为所述工作端的规律圆周运动。

较佳地，所述驱动机构设置2块弧状的楔形块，由弹性元件的将2块所述弧状的楔形块压紧至所述内圈。从而使得驱动机构与所述内圈形成两点式接触，所述驱动机构与所述内圈的接触更紧密。

较佳地，所述滚动体通过固定件将其固定在所述内圈的第二弧形槽内。

较佳地，所述固定件为束缚圈，所述束缚圈设置有与所述滚动体表面相对应的固定部，所述束缚圈沿所述内圈周向固定所述滚动体，所述固定部嵌套在所述滚动体上，从而将所述滚动体固定在所述内圈的第二弧形槽内。

较佳地，所述滚动体表面沿其周向设置有凹槽，所述束缚圈的固定部设置有与所述滚动体表面相对应的弯弧，所述束缚圈的弯弧嵌入所述滚动体的凹槽内，从而将所述滚动体固定在所述内圈的第二弧形槽内。

较佳地，所述束缚圈设置有通孔，所述束缚圈的通孔套在所述滚动体上，使得所述滚动体的表面能够伸出所述束缚带的通孔，从而将所述滚动体固定在所述内圈的第二弧形槽内。

较佳地，所述束缚圈为弹性束缚圈，所述弹性束缚圈的弹性变形作用能够将所述滚动体牢固固定在所述内圈的第二弧形槽内。

较佳地，所述滚动体的轴向设置有固定孔，所述固定件具有固定端和限制端，所述固定端固定在所述内圈上，所述限制端插入所述滚动体的固定孔内，从而将所述滚动体固定在所述内圈的第二弧形槽内，所述滚动体能够绕所述限制端自由转动。

较佳地，所述滚动体为球体或圆柱体。滚珠式的减速器组件对于装配中的要求比较低，它容许2个方向的冗余浮动，这对于刚性连接有很好的侧向自动调整性，同时滚珠式的成本相对较低；滚柱式的减速器组件承载更大。

一种新型类谐波减速器组件，包括：

外圈，所述外圈设置有多个第一弧形槽；

内圈，所述内圈与所述外圈同轴设置，所述内圈为不规则圆形；

保持架，所述保持架设置在所述外圈与所述内圈之间，所述保持架设置有多个第二弧形槽，所述第一弧形槽的数量大于所述第二弧形槽的数量，所述第一弧形槽与所述第二弧形槽的数量差为偶数；

滚动体，所述滚动体设置在所述外圈的第一弧形槽与所述保持架的第二弧形槽形成的圆弧形容置空间内，所述滚动体能够在所述圆弧形容置空间内自由转动，进行自适应调节；

驱动机构，所述驱动机构设置在所述内圈，所述驱动机构驱动所述内圈，所述内圈驱动所述滚动体；

所述内圈与所述滚动体之间的力、扭矩通过挤压所述滚动体传递，所述外圈与所述滚动体之间的力、扭矩通过挤压所述滚动体传递；通过所述外圈的第一弧形槽与所述内圈的第二弧形槽的数量差实现了对所述内圈的减速。相对于传统的谐波减速器，降低了对材料的要求。

本发明第二方面提供了一种包含上述的新型减速器的机器人。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

第一，本发明的一种新型减速器组件，所述减速器的外圈与内圈设置有弧形槽，所述外圈的弧型槽与所述内的弧形槽适配形成圆弧形容置空间，用于容纳滚动体，滚动体能够在圆弧形容置空间内自由转动，进行自适应调节；滚动体在圆弧形容置空间内，由滚动体传递外圈与内圈间的力和扭矩，外圈、内圈通过弧形槽的圆弧段对滚动体的挤压为圆周楔形挤压，这种圆周楔形挤压传递力和扭矩的方式，可以通过滚动体自身的旋转获得自适应容差吸收，进行容差微调，从而解决了传统的齿与齿的悬臂啮合的公差累积的技术问题；本发明的减速器组件相对于传统减速器，扭矩提高到了超过2倍，从而提高了减速器组件的负载。

第二，本发明的一种新型减速器组件，当驱动机构停止驱动时，所述滚动体位于所述第一弧形槽、所述第二弧形槽形成的圆弧形容置空间内，所述滚动体受所述第一弧形槽和所述第二弧形槽的束缚，阻止了所述内圈的转动从而实现自锁止，省去了传统减速器额外设置的锁止机构。

第三，本发明的一种新型减速器组件，将传统的内圈与外圈的滑动摩擦转化为滚动体与弧形槽之间的滚动摩擦，滚动摩擦力相对于滑动摩擦力更小，提高了材料的耐受度，减小了磨损，提高了寿命。

第四，本发明的一种新型减速器组件，由于滚动体的自适应容差吸收作用，本发明的减速器对于装配、焊接过程中的出现的微小误差，能够进行自适应调节；因此本发明的减速器组件能允许一定的公差累积，从而降低了对材料的要求，降低了装配的精度要求、以及材料表面处理的要求；本发明的减速器组件驱动时工作平稳无抖动，小噪音。

第五，本发明的一种新型减速器组件，由于对材料属性的要求降低，从而使得所述外圈、内圈的尺寸可以做的更小，进而可以获得更为广泛的应用。

第六，本发明的一种新型减速器组件，内圈通过连接至少2个圆形输出端，工作端设置对应的圆形通孔，内圈的输出端连接在工作端的圆形通孔内，即可实现将所述内圈的不规律圆周运动向所述工作端规律的匀速圆周运动的转化，从而实现工作端更为精细的动作。

第七，本发明的包含新型减速器组件的机器人，工作平稳无抖动，无噪音，降低了后期的处理、维护的要求。

第八，本发明的包含新型减速器组件的机器人，由于外圈、内圈、滚动体之间的力与扭矩通过滚动体的圆周楔形挤压传递，扭矩提高到了超过2倍，从而使得所述机器人获得更高的负载。

第九，本发明的包含新型减速器组件的机器人，外圈通过圆形输出端连接在工作端的圆形孔内，从而使工作端获得规律的匀速圆周运动，使得所述机器人工作端的动作更为协调、灵活。

第十，本发明的一种新型减速器组件以及包含新型减速器组件的机器人，由于减速器对材料属性、材料表面处理的要求降低，以及对装配精度的降低，从而降低了生产、加工以及后期的维护成本。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1是本发明实施例1的减速器组件的分解示意图；

图2是本发明实施例1的驱动偏心轮的示意图；

图3是本发明实施例1的驱动偏心轮的侧视图；

图4是本发明实施例1的ω簧的侧视图；

图5是本发明实施例1的驱动总成示意图；

图6是本发明实施例1的减速器组件的示意图；

图7是本发明实施例2的滚筒的示意图；

图8是本发明实施例2的弹性束缚圈的示意图；

图9是本发明实施例2的替换实施例中滚筒的示意图；

图10是本发明实施例2的替换实施例中束缚圈的示意图；

图11是本发明实施例2的替换实施例中固定圈的示意图；

图12是本发明实施例3的减速器组件的示意图；

图13是本发明实施例3的减速器组件的示意图；

图14是本发明实施例3的减速器组件的示意图；

图15是本发明实施例4的机器人手臂的示意图；

图16是本发明实施例4的机器人手臂的分解示意图；

图17是本发明实施例4的机器人手臂的分解示意图；

图18是本发明实施例4的机器人手臂的示意图；

图19是本发明实施例5的机器人腿部关节的示意图；

图20是本发明实施例5的机器人腿部关节的示意图；

图21是传统减速器中单齿悬臂啮合受力示意图；

图22是本发明实施例1的减速器组件滚珠的受力示意图；

图23是本发明实施例6的类谐波减速器的示意图；

图24是本发明实施例6的类谐波减速器的分解示意图。

附图标记：

止挡圈1；外圈2；内圈3；弧状楔形块4；ω簧5；滚珠6；弹性束缚圈7；盖板8；驱动偏心轮9；减速器组件10；固定孔21；第一弧形槽22；中心孔31；第二弧形槽32；伸出部91；凹槽92；引脚51；通孔93；卡槽911；滚筒61；周向槽611；束缚圈71；圆弧段711；圆形孔612；束缚件72；固定端722；限制端721；固定圈73；固定孔731；圆形凸台33；支撑架10；圆形通孔11；支撑臂100；工作臂110；减速器组件10；电机200；驱动杆210；安装孔101；安装部112；支撑部120；工作部130.

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供一种新型减速器组件，请参见图1，从左到右的零件依次是：止挡圈1，外圈2，内圈3，弧状楔形块4，ω簧5，滚珠6，弹性束缚圈7，盖板8，驱动偏心轮9，所述盖板8为圆环形。

所述外圈2为圆盘形，中心处设置有通孔，所述通孔处设置有环形固定部21，所述外圈2的内侧面沿其圆周方向均匀设置有第一弧形槽22。所述内圈3为圆环形，所述圆环形内圈3具有中心孔31，所述内圈3的外侧沿其圆周方向均匀设置有第二弧形槽32，所述第一弧形槽22的数量大于所述第二弧形槽32的数量。滚珠6安装在第二弧形槽32中，弹性束缚圈7设置有与所述滚珠6相对应的孔，安装时，弹性束缚圈7将滚珠6束缚在内圈3的第二弧形槽32中，且弹性束缚圈7的孔套在滚珠6的表面，使得滚珠6的上表面伸出所述弹性束缚圈7的孔。由于弹性束缚圈7对滚珠6的束缚作用，使得滚珠6能够在内圈3的第二弧形槽32中自由转动。

外圈2的第一弧形槽22与内圈3的第二弧形槽32适配形成圆弧形的容纳空间，用于容纳滚珠6，在内圈3相对外圈2的转动过程中滚珠6能够在所述圆弧形的容纳空间内自由转动，进行自适应调节，以吸收组件的累积公差，一旦停止运动，则内外圈、滚动体均相互制约不能相互转动。外圈2、内圈3对滚珠6的挤压为圆周楔形挤压，当组件出现公差时，滚珠6在圆周楔形挤压的作用下自由转动以消除公差。

请参见图2、图3、图4，所述驱动偏心轮9一端沿轴向设置有伸出部91，所述伸出部91与所述外圈2的环形固定部21相配合。所述驱动偏心轮9设置有凹槽92，用于容置ω簧5，ω簧5安置在凹槽92中时处于弹性压缩状态。两块弧状楔形块4设置在驱动偏心轮9的一端，ω簧5的端部设置有两个轴向引脚51，所述弧状楔形块4上设置有轴向的插孔，所述ω簧5的两个引脚51分置于两块所述弧状楔形块4的轴向插孔内，从而对两块所述弧状楔形块4施加从内向外的推力，使其压紧内圈3。所述驱动偏心轮9设置通孔93，以连接输入端。

本实施例的新型减速器组件的组装：

(1)滚珠6分置于内圈3的第二弧形槽32内，弹性束缚圈7将滚珠6束缚在内圈3的第二弧形槽32中形成一个内圈滚珠小总成；

(2)ω簧5置于所述驱动偏心轮9的凹槽92内，两块所述弧状楔形块4安置于所述驱动偏心轮上，ω簧5的两个引脚51分置于两块所述弧状楔形块4的轴向插孔内，形成驱动偏心轮小总成；

(3)内圈滚珠小总成同轴安装在所述外圈2内，所述内圈3的中心孔31与所述外圈2的环形固定孔31之间形成间隙；所述驱动偏心轮小总成安装在所述内圈3的中心孔31与所述外圈2的环形固定孔21之间的间隙内，所述驱动偏心轮9的伸出端91置于所述外圈2的固定孔21内，所述ω簧5将两块所述弧状楔形块4撑开，使所述驱动偏心轮9在转动时始终压紧内圈3；所述内圈滚珠小总成、所述驱动偏心轮小总成、所述外圈形成一个驱动的总成，请参见图5；

(4)所述环状盖板8固定连接在所述外圈2上，将所述内圈3的滚珠6固定在所述外圈2中，请参见图6；

(5)所述驱动偏心轮9的伸出端91从所述外圈2的固定孔21中伸出，所述偏心轮9的伸出端91的周向设置有卡槽911，所述止挡圈1置于所述伸出端91的卡槽911内，将所述驱动偏心轮9固定在所述外圈2上。

本实施例的新型减速器组件安装完成后，电机驱动所述驱动偏心轮9转动，所述驱动偏心轮9驱动所述内圈3转动，外圈2和内圈3的弧数差实现了所述减速器组件的减速转动。所述驱动偏心轮9转动一圈时，所述内圈3相对于外圈2移动一个弧形槽。

实施例2

请参见图7，本实施例中，将滚珠6设置为圆柱体形的滚筒61，滚筒61轴向分置于内圈3的第二弧形槽32内。

围绕所述滚筒61的周向设置有周向槽611，与所述滚筒61对应的，束缚圈71均匀设置有能够嵌入周向槽611中的圆弧段711，参见图8。束缚圈71将滚筒61束缚在内圈3上，束缚圈71的圆弧段711嵌入滚筒61的周向槽611中，从而不影响所述滚筒61的转动。

请参见图9至图11，提供了本实施例的另一替换实施例，所述滚筒61设置有轴向的圆形孔612，束缚件72包括固定端722和限制端721，限制端721为杆状，沿轴向均匀设置在束缚件72的固定端722上。所述滚筒61分置于内圈3的第二弧形槽32内，束缚件72的限制端721分别穿过所述滚筒61的圆形孔612，固定端722固定在所述内圈3的一侧，从而将所述滚筒61固定在所述内圈3上。还包括固定圈73，所述固定圈73上对应设置有固定孔731，所述固定圈73设置在所述内圈3的另一侧，束缚件72的限制端721穿过所述滚筒61后插入所述固定孔731。从而使得所述滚筒61能够绕所述限制端721自由旋转。

实施例3

本实施例的减速器组件10，请参见图12、图13，内圈3的侧面围绕所述中心孔31均匀设置有8个向外凸出的圆形凸台33，本实施例的减速器组件10通过所述圆形凸台33实现与外部工作端的连接。

参见图14，工作端设置有相应的圆形孔11，减速器组件10的圆形凸台33连接在工作端的圆形通孔11内，从而将本实施例的减速器组件10的不规律圆周运动输出为工作端的规律的匀速圆周运动。

实施例4

本实施例的一种减速器组件10在机器人手臂关节上的应用，请参见图15至图18，一种机器人的手臂，包括支撑臂100、工作臂110、减速器组件10和电机200、驱动杆210。支撑臂100上设置有安装孔101，工作臂110设置有向外凸出的安装部112，安装部112上设置有与所述减速器组件10的圆形凸台33对应的圆形通孔11，圆形通孔11的内径大于圆形凸台33的外径。

本实施例的机器人手臂的组装，减速器组件10、工作臂110的安装部112分别从所述支撑臂100的两侧安装在所述支撑臂100的安装孔101内，所述减速器组件10的圆形凸台33插入所述安装部112的圆形通孔111内，驱动杆210依次穿过电机200、减速器组件10，电机200驱动所述减速器组件10转动，减速器组件10驱动所述工作臂转动。

所述减速器组件10的圆形凸台33与所述工作臂110的圆形通孔11的配合，从而将所述减速器组件10的不规律圆周运动输出为工作臂110的规律的匀速圆周运动。

实施例5

本实施例的一种减速器组件10在机器人腿部关节上的应用，请参见图19、图20，一种机器人的机械腿，包括支撑部120、工作部130、减速器组件10。通过所述减速器组件10的圆形凸台与所述工作部130设置的圆形通孔的配合，从而将所述减速器组件10的不规律圆周运动输出为工作部130的规律的匀速圆周运动。

实施例6

本实施例提供了一种类谐波减速器，请参见图23、图24，其内圈3对称设置有圆弧段凸出部34，所述内圈与所述外圈间设置有支撑架10，所述支撑架10设置有第二弧形槽10.1，外圈2设置的第一弧形槽的数量大于所述第二弧形槽的数量，第一弧形槽与所述第二弧形槽的数量差为偶数，如2或4。滚柱6设置在支撑架10的第二弧形槽32内，滚动体能够在支撑架10.1上自由转动。本实施例的类谐波减速器，相对于传统的谐波减速器，对材料的要求低。

本发明的减速器组件，滚动体能够在外圈的第一弧形槽与内圈的第二弧形槽内自由转动，滚动体与弧的连接方式替代了传统齿与齿的啮合。由设置在内圈上的滚动体传递内圈的力和扭矩，以及传递外圈的力和扭矩，内圈与外圈间的力和扭矩通过圆周楔形挤压传递，滚动体的这种圆周楔形挤压传递力和扭矩的方式，能够实现自适应容差吸收，从而消除了组件的公差累积。这样的设计，使得本发明的减速器组件能够实现大扭矩和高负载的效果，极大的提高了减速器的使用性能。

以上公开的仅为本发明优选实施例。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。