专利名称：工业机器人三片式双摆线单级减速器的制作方法
工业机器人三片式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，一种工业机器人三片式双摆线单级减速O背景技术：
日本住友FA单级减速器，是新发展的摆线传动，大连交大学者对此作了多年的理 论研究。FA减速器三偏心轴承相位角等于120°，半埋齿结构。其优点在于(1)体积小、 重量轻；(2)因没有针齿套，最大减速比可达119(《三片摆线轮针摆传动减速机摆线轮强度 计算》机械设计2007. 10) ； (3)转臂轴承薄弱环节得以改善；(4)针齿与柱销受力均衡，传动 平稳；(5)理论上承载能力增加50%;(6)半埋齿结构，刚度大、抗冲击能力强。FA三片式减 速器许用输入转速为1500 1800r/min。
FA机器人减速器主要问题是制造精度要求很高、啮合面磨损后回差不能自动补 mte ο
双摆线传动中用内摆线轮便取代了由针齿壳、很多针齿及针齿套构成的针轮。其 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。
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” Q00910196984. 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%及能制造类RV-C中空机型的工业机器人三片式双摆线单级减速器。
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，因而只摆线传 动和输出机构两个环节)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、B沿顺针方向靠紧内摆 线齿圈上各自1/3区轮齿、摆线轮C沿逆针方向靠紧内摆线齿圈上另1/3区轮齿；
(B)负载时二轮同步作功，增大啮合刚度，减小接触变形，其原理如下
摆线轮A、B及C内偏心套(螺母)a、b及c在两侧弹簧预压力％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)
当输入轴(右旋螺杆)顺时针转时螺杆驱动扭矩T = ！；+Ma，其中
T0是螺母a、b使摆线轮A、B逆时针转动做功所需的扭矩；
Ma是螺母a、b沿轴向推动螺母c右移同时逆针转(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C右移同时逆针转动的瞬间使C轮轮齿沿顺时针快速靠向另1/3区内摆线 齿，于是A、B及C轮同步逆针转实现功率输出。(p'为弹簧刚性指数，中径(12，螺旋升角入， 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。
有益效果对照背景技术FA高精度减速器，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工艺难度小、毋需高精度机床；③在减速比 大于59时，内摆线轮毋须抽齿，同时由于内齿摆线轮与外齿摆线轮为纯滚动啮合，因而承 载能力可提高40 50%;④制造成本仅仅为FA减速器的25 35%;⑤内摆线轮比由针齿 壳、针齿及针齿套构成的针轮简单很多；⑥均载环可提高柱销刚度与弯曲强度。
图1.为本发明实施例的结构示意图
图2为初始状态(2_a)摆线轮A、B轮齿沿顺时针方向各自与1/3区内摆线轮齿 靠紧，而摆线轮C轮齿沿逆时针方向与另1/3区内摆线轮齿靠紧的结构示意(2-b)摆线轮A、B及C内的偏心轴承a、b及c与输入轴螺旋副结构示意图。
图3为工作时(3-a)摆线轮A、B及C轮齿沿顺时针方向与内摆线轮齿靠紧的结 构示意(3-b)摆线轮A、B及C内的偏心轴承a、b及c与输入轴螺旋副结构示意图。
具体实施方式
参照图1、2与3. 1. 一种工业机器人三片式双摆线单级减速器，由三摆线轮A、B与 C及装在内孔的偏心轴承，内摆线齿圈(10)，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，用柱销将左、 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)支承在内摆线 齿圈(10)两侧内孔，输入轴C3)两端分别用轴承( 与(1 支承在左、右机架内孔，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( 上依次装置弹性挡圈(4)、碟形弹簧( 、偏心轴承a、薄圈(15)、偏 心轴承b、隔圈(16)、偏心轴承C、碟形弹簧(14)及弹性挡圈(12)，其中
输入轴(3)与三只单偏心轴承a、b及c之间用相同旋向多头螺纹联接；与轴滑动4配合的隔圈(16)的轴向长度应使摆线轮A与B的轮齿沿顺时针方向与内摆线齿圈(10)上 各自1/3区轮齿靠紧，而摆线轮C轮齿沿逆时针方向与内摆线齿圈上另1/3区轮齿靠紧，因 此，偏心轴承a与b相位角为120°，而a与c相位角牝 120°、b与c相位角Φ 2 120°， Φ ！ ^ Φ2 ；
(d)三单偏心轴承a、b与c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，三偏心套内孔为同旋向多头螺纹与输入轴C3)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。
所述的工业机器人三片式双摆线单级减速器，其特征在于内摆线齿圈(10)的内 摆线轮齿采用线切割加工得到。《齿轮传动设计手册》839页指出“影响RV减速器回差主 要因素针齿销孔周向位置误差、针齿销半径误差、修形误差。”实践证明，内摆线轮用中慢 走丝线切割机床割出一连续、光滑曲线。线切割最佳表面粗糙度为RaO. 5 0. 8 μ m，切割精 度为士0.005mm。比之“铣齿-热处理-磨齿”工艺，减速比越大，线切割的优点越显突出。
所述的工业机器人三片式双摆线单级减速器，其特征在于在左、右机架之间的摆 线轮A、B与C中A与B 二摆线轮之间有一套在柱销(7)上的均载环板(9) ；B与C 二摆线 轮之间有一套在柱销(7)上的均载环板(19)，置于二摆线轮均布销孔中的柱套(6)与摆线 轮等宽。均载环可提高柱销刚度与弯曲强度，长套改短可改善润滑与受力更合理。
所述工业机器人三片式双摆线单级减速器，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RV-C中空机型。
上述实施例是对本发明的说明而不是对限定，任何简单变换后均属于本发明保护 范围。
权利要求
1.一种工业机器人三片式双摆线单级减速器，由三摆线轮A、B与C及装在内孔的偏心 轴承，内摆线齿圈(10)，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，用柱销将左、右机架 紧配合及螺钉(未画出)联接一体，左、右机架分别依靠轴承(8)、(11)支承在内摆线齿圈 (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C3)上依次装置弹性挡圈G)、碟形弹簧(5)、偏心轴承a、薄圈(15)、偏心轴 承b、隔圈(16)、偏心轴承C、碟形弹簧(14)及弹性挡圈(12)，其中输入轴(3)与三单偏心轴承a、b及c之间用同旋向多头螺纹联接；隔圈(16)的轴向长 度应使摆线轮A与B的轮齿沿顺时针方向与内摆线齿圈(10)上各自1/3区轮齿靠紧，而摆 线轮C轮齿沿逆时针方向与内摆线齿圈上另另1/3区轮齿靠紧，因此，偏心轴承a与b相位 角为120°，而a与c相位角(^ 120°、b与c相位角Φ2 120°，(^乒φ2;(d)三单偏心轴承a、b与c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，三偏心套内孔为同旋向多头螺纹与输入轴( 上多头螺纹构成螺旋副。
2.根据权利要求1所述的工业机器人三片式双摆线单级减速器，其特征在于内摆线 齿圈(10)的内摆线轮齿采用线切割加工得到。
3.根据权利要求1或2所述的工业机器人三片式双摆线单级减速器，其特征在于在 左、右机架之间的摆线轮A、B与C中A与B 二摆线轮之间有一套在柱销(7)上的均载环板 (9) ；B与C 二摆线轮之间有一套在柱销(7)上的均载环板(19)，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所述工业机器人三片式双摆线单级减速器，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，一种工业机器人三片式双摆线单级减速器。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承载能力可提高40～50％；④制造成本仅仅为FA减速器的25～35％；⑤内摆线轮比由针齿壳、针齿及针齿套构成的针轮简单很多；⑥均载环可提高柱销刚度与弯曲强度。
文档编号F16H1/32GK102032324SQ20101026355
公开日2011年4月27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