专利名称：工业机器人双摆线单级减速器的制作方法
工业机器人双摆线单级减速器
技术领域：
本发明涉及工业机器人减速器技术领域，一种工业机器人双摆线单级减速器。背景技术：
本发明是在“工业机器人微回差减速机”(01102848.3)样机取得成功 的基础上，将二级减速改为单级减速。
背景技术：
分单级减速与二级减速两种( 一 ) 二级减速一级渐开线行星+ —级摆线(变厚齿)(a)日本帝人精机RV ； (b)纳博特斯克株式会社“附接到工业机器人的关节联接部 分上的减速器”(200580027453. 2) ； (c)北航陈仕贤教授C0RT (97100463)。三项发明的问题 是①回差不能自动补偿；②制造精度要求极高；③结构复杂、另件多、散热性能不会太好；(d)变厚齿减速器大连交大魏延刚教授“新型环板式RV传动装 置” (200710010135. 6)与哈工大李瑰贤教授“RV30A型变厚齿减速器”(国家863计划)。1954年美国A. S. Beam提出“变厚齿”至今，国内还没有建立起完整的“变厚齿”计 算理论，很少有人研究加工机床特别是磨床设计与制造理论，机床制造厂商在市场不明情 况下不会投入大量资金来研制加工机床，因此“变厚齿”将难以进入工业各领域，这反过来 又迟缓了“变厚齿”理论研究与制造的发展。RV是很好例证我国八十年代末就开始研究 RV，至今二十年过去了，我国863计划、国家自然科学基金一再重复列项，至今还是“研究”。( 二)单级减速(a)周晓汀高级工程师“内摆线针轮传动”(200610001307. 9)没有解决啮合面磨 损后回差能自动补偿及制造精度要求极高的困难；(b)重庆大学陈兵奎教授“双圆盘摆线 行星传动装置” (200510057463)发明者自己都认为“锥形圆弧内齿轮的半埋齿结构制造困 难，目前还没有较成熟的加工方法。”，重庆大学梁锡昌教授则认为该发明制造精度要求很 高，如果不具备大批量生产条件，产品成本将非常高。我国863计划、国家自然科学基金一再重复列项，希望国内名牌大学的齿轮专家、 教授和一流制造厂能在RV、FA的基础上自主创新，研制出比日本RV、FA更先进、中国人自己 的工业机器人减速器。然而，至今国产机器人仍然必需从日本进口 RV配套。
发明内容本发明目的在于提出一种磨损后回差能自动补偿、工艺难度小、毋需 高精度机床、制造成本仅为RV、C0RT的75-85%的工业机器人双摆线单级减速器。摆线针轮传动中的针轮是由许多针齿销、针齿套和针齿壳组成，而双摆线传动中 仅用一片内摆线轮便取代了很多另件的针轮。与摆线针轮相比，双摆线传动的优点在于 (1)结构简单、另件少；(2)单级减速比很大，据称可达200 (《没有针轮的摆线变速机》机械 传动2006. 04) ； (3)在减速比大于59时，内摆线轮不像针轮必须抽齿，同时由于内齿摆线 轮与外齿摆线轮为纯滚动啮合，因此在输入功率相同的情况下，可将减速器的体积降低1-2 个等级。摆线传动具有很高刚性和抗冲击力，这一特征是渐开线齿型所不具备。具体技术 方案如下(a)回差自动补偿二单偏心轴承相位角不等于180°，其内孔与输入轴用同旋向 多头螺纹联结，输入轴上依次装置“挡圈_偏心轴承a-碟形弹簧_偏心轴承b-轴用弹性挡 圈”。
初始处于零回差状态摆线轮A轮齿沿顺时针方向与内摆线齿圈(8)上半区轮齿 靠紧；而摆线轮B轮齿沿逆时针方向与下半区轮齿靠紧。当右旋输入轴顺时针转时摆线 轮A作功，由于右旋螺纹的作用下，偏心套b在轴向移动同时转动，而使摆线轮B与轮齿另 一侧靠紧，因而二摆线轮同时作功；停电时，在碟形弹簧的作用下，摆线轮B回到初始位置。 同理，当输入轴逆时针转动时摆线轮B作功，由于右旋螺纹的作用下，偏心套a在轴向移动 同时转动，而使摆线轮A与轮齿另一侧靠紧，因而二摆线轮同时作功。(b)内摆线齿圈(8)用中慢走丝线切割机床根据内摆线方程割出一连续、光滑曲 线得到。线切割表面粗糙度为Ra0.5-0. 8 ym，切割精度为士0.005mm(相当于磨削)。比 之“铣齿_热处理_高速很小砂轮磨齿”工艺，减速比越大，线切割工艺的优点越显突出。有益效果本发明对照背景技术中RV等二级减速器，其新颖性、创造性及实用性 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制造成本仅仅为RV、C0RT的75-85% ；⑤均载环可提高柱销的刚度与弯曲强度。
图1.本发明实施例的结构示意2.本发明偏心轴承内圈与空心输入轴多头螺纹联接的结构示意3.本发明偏心轴承内孔二螺旋槽或斜槽与输入轴带销的结构示意4.标准轴承K内圈紧配偏心套内孔二螺旋槽或斜槽与输入轴带销的结构示意 图
具体实施方式参照图1、2、3与4 一种工业机器人双摆线单级减速器，包括输入轴(3)、摆线轮A、 B与内孔中的偏心轴承a、b、内摆线齿圈(8)及W输出机构，其中W机构由左机架(1)、右机 架(7)、柱销(5)及柱套(4)组成，依靠均布的柱销与左、右机架紧配合联接一体，而左、右机 架分别依靠轴承(6)、(10)支承在内摆线齿圈(8)两侧内孔中，输入轴(3)的两端分别用轴 承(2)与(11)支承在左、右机架内孔中，其特征在于(a)输入轴(3)与W输出机构同轴，单级减速；(b)内摆线齿圈⑶用中慢走丝线切割机床根据内摆线割出一连续、光滑曲线得 到，线切割表面粗糙度为Ra0.5--0.8ym，切割精度为士0. 005mm(相当于磨削)。根据RV 减速器输出转速为15-60r/min，而线切割加工时，减速比可达到119或更大，因此可选用 1000、2000r/min伺服电机，以1000r/min最好，FA高精度减速器输入为1500r/min ；(c)摆线轮A与B之间有一套在柱销(5)上的均载环(9)，柱套⑷宽度等于摆线 轮宽度。均载环可提高柱销的刚度与弯曲强度；长套改短可改善润滑与受力更合理。(d) 二单偏心轴承a与b相位角不等于180°，其内孔与输入轴(3)用同旋向多头 螺纹联结，输入轴上依次装置轴用弹性挡圈、偏心轴承a、碟形弹簧、偏心轴承b及轴用弹性 挡圈，多头螺纹的螺纹升角为X =22° -30°，初始处于零回差状态摆线轮A轮齿沿顺时 针方向与内摆线齿圈(8)上半区轮齿靠紧，而摆线轮B轮齿沿逆时针方向与内摆线齿圈(8) 下半区轮齿靠紧。当右旋输入轴顺时针转时摆线轮A作功，由于右旋螺纹的作用下，偏心套b在轴向移动同时转动，而使摆线轮B与内摆线齿圈(8)轮齿另一侧靠紧，因而二摆线 同时作功；停电时，在碟形弹簧的作用下，摆线轮B回到初始位置。同理，当输入轴逆时针转 动时摆线轮B作功，由于右旋螺纹的作用下，偏心套a在轴向移动同时转动，而使摆线轮A 与内摆线齿圈(8)轮齿另一侧靠紧，因而二摆线轮同时作功。所述的工业机器人双摆线单级减速器，其特征在于偏心轴承由标准轴承K内孔 紧配偏心套(14)而成，二偏心套内孔为升角\ =22° -30°同旋向多头螺纹。偏心轴承 由标准轴承内孔紧配偏心套的目的在于降低偏心轴承的机加工难度，同时还由于标准轴承 价廉物美。所述的工业机器人双摆线单级减速器，其特征在于偏心轴承由标准轴承K内孔 紧配偏心套(14)而成，二偏心套内孔有二条同旋向螺旋槽(或斜槽)，二槽错开180°，螺 旋槽升角(或斜角)为X = 22° -30°，输入轴(3)径向装配两只圆柱销(13)，圆柱销两 端伸出部分各自置于二偏心轴承内孔螺旋槽(或斜槽)内。螺旋槽、斜槽机加工艺比多头 螺纹简单。所述的工业机器人双摆线单级减速器，其特征在于输入轴(3)为空心轴，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 用以与电机主动齿轮啮合，形成中空结构，取代日本的RV-C、RD_C中空减速器。日本“附接 到工业机器人的关节联接部分上的减速器”(200580027453. 2)为二级减速附加一对减速齿 轮。上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后 的方案均属于本发明的保护范围。
权利要求
一种工业机器人双摆线单级减速器，包括输入轴(3)、摆线轮A、B及装在摆线轮内孔的偏心轴承a、b、内摆线齿圈(8)及W输出机构，其中W机构由左机架(1)、右机架(7)、柱销(5)及柱套(4)组成，依靠柱销与左、右机架紧配合而联接一体，左、右机架分别依靠轴承(6)、(10)支承在内摆线齿圈(8)两侧内孔，输入轴(3)用轴承(2)与(11)分别支承在左、右机架内孔，其特征在于(a)从输入轴(3)到W输出机构输出，输入与输出同轴，单级减速；(b)内摆线齿圈(8)用线切割机床根据内摆线方程割出一连续、光滑曲线得到；(c)摆线轮A与B之间有一套在柱销(5)上的均载环(9)，柱套(4)与摆线轮等宽；(d)二单偏心轴承a与b相位角不等于180°，其内孔与输入轴(3)用同旋向多头螺纹联接，输入轴上依次装置弹性挡圈、偏心轴承a、碟形弹簧、偏心轴承b及弹性挡圈，螺纹升角λ＝22°-30°，初始状态是，摆线轮A轮齿沿顺时针方向与内摆线齿圈(8)上半区轮齿靠紧，而摆线轮B轮齿沿逆时针方向与内摆线齿圈(8)下半区轮齿靠紧。
2.根据权利要求1所述的工业机器人双摆线单级减速器，其特征在于偏心轴承由标 准轴承K内孔紧配偏心套(14)而成，二偏心套内孔为升角X =22° -30°同旋向多头螺 纹。
3.根据权利要求1所述的工业机器人双摆线单级减速器，其特征在于偏心轴承由标 准轴承K内孔紧配偏心套(14)而成，二偏心套内孔有二条同旋向螺旋槽(或斜槽)，二槽 错开180°，螺旋槽升角(或斜角)为X = 22° -30°，输入轴(3)径向装配两只圆柱销 (13)，圆柱销两端伸出部分各自置于二偏心轴承内孔螺旋槽(或斜槽)内。
4.根据权利要求1或2所述的工业机器人双摆线单级减速器，其特征在于输入轴(3) 为空心轴，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
本发明涉及精密减速器领域，一种工业机器人双摆线单级减速器。其特征在于(a)输入与输出同轴，单级减速；(b)内摆线齿圈用线切割割出一光滑曲线得到；(c)二单偏心轴承相位角不等于180°；(d)偏心轴承是标准轴承K内圈紧配偏心套而成，其内孔与输入轴用多头螺纹联结，输入轴上依次装置挡圈、偏心轴承a、碟形弹簧、偏心轴承b及挡圈。初始状态摆线轮A轮齿沿顺时针方向与内摆线齿圈上半区轮齿靠紧，而摆线轮B轮齿沿逆时针方向与内摆线齿圈下半区轮齿靠紧；(e)摆线轮A与B之间有一均载环，柱套宽度等于摆线轮宽度。有益效果①啮合面磨损后，回差能自动补偿；②工艺难度小、毋需高精度机床；③设备投资少；④制造成本仅仅为RV、CORT的75-85％；⑤生产周期短；⑥单级减速比之RV二级减速结构简单，另件少，散热性能好。
文档编号F16H1/32GK101832364SQ20101016983
公开日2010年9月15日 申请日期2010年4月17日 优先权日2010年4月17日
发明者吴声震 申请人:吴声震