专利名称：工业机器人单级摆线减速器的制作方法
工业机器人单级摆线减速器
技术领域：
本发明涉及工业机器人减速器技术领域，一种工业机器人单级摆线减速器。背景技术：
背景技术分单级减速与二级减速两种( 一 ) 二级减速渐开线行星齿轮+摆线(a)日本RV与我国CORT (97100463)的问题是①制造精度要求极高；②结构复 杂、另件多、散热性能不好；③回差不能自动补偿；④价格昂贵。(b)工业机器人微回差摆线减速器(200910196984. 4)的问题是①结构复杂、另 件多、散热性能不好；②偏心轴承内圈多头螺母加工困难；③不能制造类RV-C带中心孔机型。( 二)单级减速重庆大学“精密摆线针轮行星传动装置”(200810069737. 3)的优点是能消除回差， 但只有一片轮作功，回差增大时，必须停机调整。我国863计划、国家自然科学基金一再重复列项，希望国内齿轮专家、一流制造厂 在RV基础上，研制出中国人自己减速器取代日本RV。然而，至今仍然必需从日本进口 RV配套。
发明内容本发明系“工业机器人微回差摆线减速器”(200910196984. 4)与RV减速器的重 大改进，目的在于提出一种中等制造精度、工艺难度小、回差能自动补偿、制造成本估算为 RV、CORT的25 35%及能够制造类RV-C中空机型的工业机器人单级摆线减速器。工业机器人减速器的回差主要包括几何回差和负载时弹性变形回差。其中(一)空载时的几何回差运动精度通过传动误差(本发明为单级减速，因而只有 摆线传动与输出机构两个环节)来表示，回差值1' 1.5'。摆线传动中针齿销孔周向位 置误差、针齿销半径误差、等距及移距修形误差为几何回差主要因素；( 二)负载时弹性变形回差(刚性)在负载运动情况下，包括弹性变形引起的回 差在内的总回差不能超过6'(朱孝录《齿轮传动设计手册》827页)如何设计、制造小回差工业机器人减速器的具体技术方案如下(A)空载时零回差为了消除初始回差，结构上使摆线轮A沿顺针方向靠紧针齿、 摆线轮B沿逆针方向靠紧另半区针齿。因而二单偏心轴承a、b相位角Φ 180°。相位 角微小改变对静平衡影响不大，因为原整体双偏心轴承相位角也不可能严格等于180°。(B)负载时二轮同步作功，增大啮合刚度，减小弹性接触变形，其原理如下摆线轮Α、Β内偏心套(螺母)a、b在两侧弹簧预压力Qtl作用下，分别潜在“右移逆 针转”与“左移顺针转”的螺旋线运动，潜在转矩Mtl = 00((12/2) δ(λ+φ)ο当螺母右或左移 m(约0.05 0.15)时，则转矩增大为M1= (Q0+mp' ) (d2/2) tg ( λ + φ) (ρ ‘为弹簧刚性指 数)。当输入轴(右旋螺杆)顺时针转时螺杆驱动扭矩T = TQ+Ma，其中
T0是螺母a使摆线轮A逆时针转动做功所需的扭矩；Ma是螺母a沿轴向推动螺母b右移同时逆针转的转矩(与潜在左移、顺针转(矩) 相反)，显然Ma应大于或略大于M0,并且由于弹簧压力的增大，转矩Ma也会增大。螺母b右移同时逆针转动的瞬间使B轮轮齿沿顺时针快速靠向另半区针齿，于是 A、B轮同步逆针转实现功率输出。(中径d2，螺旋升角λ，摩擦角φ)断电后，依靠弹簧复位；再通电、螺杆反(逆时针)转、B轮作功，A轮滞后......(C)输出轴采用大直径圆盘、两端支承的刚性笼形结构，刚性大、抗冲击性能高；有益效果本发明比照日本RV减速器，其创造、新颖、实用性体现在①啮合面磨损后回差能自动补偿；②去掉三偏心轴、6只轴承及7只齿轮，简化了 结构，增加了散热空间，消除了三偏心轴带来的加工与装配误差；③工艺难度小、毋需高精 度机床；④制造成本估算为RV、CORT的25 35%。本发明比照工业机器人微回差摆线减速器(200910196984. 4)，其创造等三性体现 在①结构简化、另件少、散热空间大；②采用标准轴承+内圈多头螺母结构，大大降 低了多头螺母的加工难度；③可制造类RV-E及RV-C中空机型。
图1.为本发明实施例的结构示意2为初始状态(2_a)摆线轮A沿顺针方向与上半区针齿销靠紧时的结构示意 图；摆线轮B沿逆针方向与下半区针齿销靠紧时的结构示意图；(2-b)摆线轮A、B内偏心轴承a、b与输入轴螺旋副的结构示意图。图3为工作时(3_a)摆线轮A、B沿顺针方向与上、下半区针齿销靠紧时的结构示 意图；(3-b)摆线轮A、B内偏心轴承a、b与输入轴螺旋副的结构示意图。具体实施方式
参照图1、2与3. —种工业机器人单级摆线减速器，由二摆线轮A与B及装在内孔 的偏心轴承，针齿壳(10)，针齿销(16)，柱销(7)，柱套(6)，输入轴(3)及W输出机构组成， 其特征在于(a)输入轴(3)经摆线轮单级减速由W输出机构同轴输出；(b)W输出机构由左机架⑴、右机架(17)、柱销(7)及柱套(6)组成，依靠柱销(7) 将左、右机架紧配合及螺钉(未画出)联接一体，左、右机架分别用轴承(8)、(11)支承在针 齿壳(10)两侧内孔，输入轴(3)两端分别用轴承(2)与(13)支承在左、右机架内孔中，w输 出机构采用大直径机架、两端支承的刚性笼形结构，因而刚性大、抗冲击性能高；(c)输入轴(3)上依次装置弹性挡圈(4)、碟形弹簧(5)、偏心轴承a、与轴滑动配 合的隔圈(15)、偏心轴承b、碟形弹簧(14)及弹性挡圈(12)，其中输入轴与二单偏心轴承 a、b之间用同旋向多头螺纹联接；隔圈(15)宽度应使摆线轮A轮齿沿顺时针方向与针齿壳 上半区针齿销(16)靠紧，而摆线轮B轮齿沿逆时针方向与针齿壳下半区针齿销(16)靠紧；
(d) 二单偏心轴承a、b由标准无外圈滚子轴承与内偏心套紧配、或过度配合加销 而成，二偏心套内孔为同旋向多头螺纹与输入轴(3)上多头螺纹构成螺旋副。理论计算结 果表明，采用标准无外圈滚子轴承+内偏心套结构，能够满足额定使用寿命的要求。标准无 外圈滚子轴承+内偏心套结构的优点是大大降低了内偏心套的多头螺母的机加工难度。所述的工业机器人单级摆线减速器，其特征在于针齿壳(10)上针销孔用中慢走 丝线切割出一连续、光滑曲线得到。半埋齿结构接触变形极小。《齿轮传动设计手册》839页指出“影响RV减速器回差主要因素是针齿销孔周 向位置误差、针齿销半径误差、等距及移距修形误差。”实践证明，针齿壳上针销孔用中慢 走丝线切割出一连续、光滑曲线，表面粗糙度RaO. 5 0. 8 μ m(相当于磨齿)，切割精度为 士0.005mm。比之“钻孔-铰孔或镗孔再车内孔”工艺，针销直径越小，线切割工艺的优点越 显突出，减速比可达到119，因而当选用IOOOrpm或1500rpm伺服电机时，(FA三片式减速器 许用输入转速为1500 1800r/min)单级减速可满足实际使用要求。所述的工业机器人单级摆线减速器，其特征在于在左、右机架之间有摆线轮A与 B，二摆线轮之间有一套在柱销(7)上的均载环板(9)，置于二摆线轮均布销孔中的柱套(6) 与摆线轮等宽。均载环板(9)大大提高了柱销(7)的机械强度与刚性。所述的工业机器人单级摆线减速器，其特征在于输入轴(3)为空心轴，其输入端 联接一从动齿轮(未画出)，左机架(1)有一中心孔与输入轴内孔相通。输入端从动齿轮用 以与伺服电机主动齿轮啮合，形成中空结构，用来取代日本的RV-C、RD-C中空减速器。上述实施例是对本发明的说明而不是限定，任何简单变换后的方案均属于本发明 保护范围。
权利要求
一种工业机器人单级摆线减速器，由二摆线轮A与B及装在内孔偏心轴承，针齿壳(10)，针齿销(16)，柱销(7)，柱套(6)，输入轴(3)及W输出机构组成，其特征在于(a)输入轴(3)经摆线轮单级减速由W输出机构同轴输出；(b)W机构由左机架(1)、右机架(17)、柱销(7)及柱套(6)组成，依靠柱销(7)将左、右机架紧配合及螺钉(未画出)联接一体，左、右机架分别用轴承(8)、(11)支承在针齿壳(10)两侧内孔，输入轴(3)两端分别用轴承(2)与(13)支承在左、右机架内孔；(c)输入轴(3)上依次装置弹性挡圈(4)、碟形弹簧(5)、偏心轴承a、隔圈(15)、偏心轴承b、碟形弹簧(14)及弹性挡圈(12)，其中输入轴(3)与二单偏心轴承a、b之间用同旋向多头螺纹联接；隔圈(15)的轴向长度应使摆线轮A轮齿沿顺时针方向与针齿壳(10)上半区针齿销(16)靠紧，而摆线轮B轮齿沿逆时针方向与针齿壳(10)下半区针齿销(16)靠紧；(d)二单偏心轴承a、b由标准无外圈滚子轴承与内偏心套紧配、或过度配合加销而成，二偏心套内孔为同旋向多头螺纹与输入轴(3)上多头螺纹构成螺旋副。
2.根据权利要求1所述的工业机器人单级摆线减速器，其特征在于针齿壳(10)上针 齿销孔用中慢走丝线切割出一连续、光滑曲线得到。
3.根据权利要求1或2所述的工业机器人单级摆线减速器，其特征在于在左、右机架 之间有摆线轮A与B，二摆线轮之间有一套在柱销(7)上的均载环板(9)，置于二摆线轮均 布销孔中的柱套(6)与摆线轮等宽。
4.根据权利要求3所述的工业机器人单级摆线减速器，其特征在于输入轴(3)为空 心轴，其输入端联接一从动齿轮(未画出)，左机架(1)有一中心孔与输入轴内孔相通。
全文摘要
本发明涉及工业机器人减速器技术领域，一种工业机器人单级摆线减速器。其特征在于(a)单级减速；(b)输出轴采用大直径圆盘、两端支承的刚性笼形结构；(c)输入轴(3)上依次装置弹性挡圈(4)、碟形弹簧(5)、偏心轴承a、隔圈(15)、偏心轴承b、碟形弹簧(14)及弹性挡圈(12)，其中输入轴与二单偏心轴承a、b之间用同旋向多头螺纹联接；初始时摆线轮A轮齿沿顺时针方向与针齿壳(10)上半区针齿销(16)靠紧，而摆线轮B轮齿沿逆时针方向与针齿壳(10)下半区针齿销(16)靠紧；(d)二单偏心轴承a、b由标准无外圈滚子轴承与内偏心套紧配而成，有益效果①结构简化、另件少、散热空间大；②采用标准轴承+内圈多头螺母结构，大大降低了多头螺母的加工难度；③可制造类RV-E及RV-C中空机型。
文档编号B23H7/02GK101949429SQ20101026355
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月18日 优先权日2010年8月18日
发明者吴声震 申请人:吴声震