一种高精度谐波减速器及其制造方法与流程

本发明涉及一种高精度谐波减速器及其制造方法。

背景技术：

目前在机械传动领域，谐波减速器由于原理上的先天优势，在相同速比和相同负载下，其精度最高，结构体积最小，机构重量最轻，因此广泛用于中小型工业机器人。但是由于其材料特殊，生产工艺要求高，因此只有少数公司能够生产出满足工业机器人要求的谐波减速器，因此其价格比其他类型的减速器高。

现有的谐波减速器一般波发生器的位置无法进行改变，因此只能满足一种型号减速器的使用，实用性较差。虽然有行星结构的谐波减速器出现，但是稳定性和强度不高。

技术实现要素：

本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种高精度谐波减速器及其制造方法的技术方案，通过连接器的设计，可以调节相邻两个波发生器之间的间距，满足谐波减速器在不同场合的使用需求，提高谐波减速器的实用性和灵活性，两个波发生器为一组，大大提高了谐波减速器工作时的稳定性和可靠性，提高传动精度，满足高精密机械臂的使用，该制造工艺步骤简单，且制造的谐波减速器精度高，能满足流水线生产，同时可以满足不同场合的使用。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种高精度谐波减速器，包括输入轴转盘、波发生器、刚轮和柔轮，输入轴转盘位于刚轮的中心处，输入轴转盘的外圆周侧面上均匀设置有至少三组谐波机构，柔轮位于刚轮与谐波机构之间，其特征在于：每组谐波机构包括固定杆、连接器和波发生器，两个波发生器对称设置在连接器的两侧，连接器通过第一伸缩杆连接固定杆，固定杆均匀设置在输入轴转盘上；通过连接器的设计，可以调节相邻两个波发生器之间的间距，满足谐波减速器在不同场合的使用需求，提高谐波减速器的实用性和灵活性，两个波发生器为一组，大大提高了谐波减速器工作时的稳定性和可靠性，提高传动精度，满足高精密机械臂的使用，第一伸缩杆可以将固定杆和连接器进行连接，能满足不同尺寸大小刚轮和柔轮的使用。

进一步，连接器包括t形架和伸缩块，t形架上设置有第一限位槽，第一限位槽与第一伸缩杆相匹配，第一限位槽的上方设置有螺纹孔，通过顶紧螺栓穿过螺纹孔实现连接器与第一伸缩杆的固定连接，通过第一伸缩杆沿着第一限位槽移动，可以调节t形架与固定杆之间的间距，满足不同尺寸刚轮的安装需要，当位置确定后，通过拧紧顶紧螺栓即可实现t形架与第一伸缩杆的固定连接。

进一步，t形架的两侧对称设置有u形槽，伸缩块与u形槽相匹配，u形槽内设置有第二伸缩杆，伸缩块上设置有第二限位槽，第二伸缩杆与第二限位槽相匹配，伸缩块的顶面上设置有顶紧螺栓，伸缩块的底面上连接波发生器，伸缩块的两侧通过限位机构连接u形槽，通过第二伸缩杆和第二限位槽的设计，可以使伸缩块沿着u形槽水平移动，进而调节相邻两个波发生器之间的间距，满足不同尺寸刚轮的安装需要，顶紧螺栓可以将伸缩块进行定位固定，防止谐波减速器在工作时发生移动而影响整个减速器的正常工作，提高安全性。

进一步，限位机构包括支撑条和卡槽，支撑条对称设置在伸缩块的两侧，卡槽位于u形槽的内侧面上，支撑条与卡槽相匹配，支撑条不仅可以起到限位导向的作用，而且可以对伸缩块起到支撑作用，提高伸缩杆移动时的稳定性和可靠性。

进一步，第二伸缩杆和第一伸缩杆的顶面上均设置有刻度，刻度的设计提高了波发生器安装的精度，保证两个波发生器对称安装在连接器上，使连接器受力均衡，延长其使用寿命。

进一步，固定杆与输入轴转盘的外侧面之间设置有加强块，加强块提高了固定杆安装的稳定性和可靠性。

进一步，柔轮的端面上均匀设置有安装孔，通过螺钉穿过安装孔实现柔轮与输出轴转盘的固定连接，便于将柔轮与输出轴转盘进行固定连接，提高传动时的稳定性。

如上述的一种高精度谐波减速器的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

1)配料

首先按质量份分别选取90～95份铁、0.2～0.3份碳、0.02～0.04份铜、0.4～0.5份石墨烯、0.4～0.5份硅、0.6～0.7份锰、0.1～0.2份硫和0.2～0.3份铝，然后将上述原料分别加入混合搅拌器中，同时连续通入氮气，加热至1500～1700℃形成液态合金溶液；

2)刚轮加工

a、首先根据谐波减速器的设计要求确定刚轮的尺寸大小，并制作相应的刚轮铸模；

b、然后将上述液态合金溶液倒入刚轮铸模中进行冷却，形成刚轮胚体后脱模，再对刚轮胚体进行冲孔处理；

c、接着根据刚轮的设计齿数在刚轮胚体的内侧面上进行滚齿处理；

d、最后将加工好的刚轮胚体进行正火、淬火和回火处理，得到所需的刚轮；

3)柔轮加工

a、首先跟刚轮的齿数和尺寸确定柔轮的尺寸大小，并制作相应的柔轮铸模；

b、然后将上述液态合金溶液倒入到柔轮铸模中进行冷却，形成柔轮胚体后脱模，再对柔轮胚体的侧面进行安装孔的冲孔处理；

c、接着根据柔轮的设计齿数沿着柔轮胚体的外侧面进行滚齿处理；

d、最后将加工好的柔轮胚体进行正火、淬火和回火处理，得到所需的柔轮；

4)波发生器加工

根据设计要求确定波发生器的尺寸大小，并通过铸模成型制作尺寸相匹配的轴承圆盘和轴承外圈，并在轴承圆盘和轴承外圈之间均匀安装滚珠，直至所需的波发生器加工完毕；

5)连接器加工

a、首先将波发生器两两为一组进行分配，根据两个波发生器之间的中心连线长度确定t形架的尺寸大小；

b、然后通过浇注成型制作相应的t形架，并对t形架进行打磨处理，再制作带有支撑条的伸缩块，将伸缩块上的第二限位槽和支撑条分别插入t形架上的第二伸缩杆和卡槽内，同时在伸缩块的顶面上安装顶紧螺栓，并将波发生器的轴承圆盘转动安装在伸缩块的底面端部，两个波发生器对称安装在t形架上；

c、接着在t形架另一端开设第一限位槽，并在第一限位槽的顶面上等距离开设螺纹孔，在螺纹孔内插入顶紧螺栓，直至将三组波发生器安装完毕；

6)输入轴转盘安装

a、根据设计的尺寸要求制作相应的模具，通过浇注成型制作输入轴转盘，并对输入轴转盘进行打磨抛光处理；

b、然后在输入轴转盘的外圆周侧面上均匀安装三个固定杆，并将固定杆的侧面通过加强块与输入轴转盘进行连接；

c、接着在固定杆的端部安装第一伸缩杆，将连接器套接在第一伸缩杆上，并通过第一伸缩杆调节连接器的长度位置，再用顶紧螺栓进行固定，直至三组连接器安装完毕；

7)谐波减速器试运行

将输入轴转盘安装在输入轴上，将柔轮的端面通过安装孔与输出轴圆盘进行固定连接，通过输入轴带动输入轴转盘转动，并带动各个波发生器旋转，使柔轮带动输出轴圆盘旋转，观察传动速度。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1、通过连接器的设计，可以调节相邻两个波发生器之间的间距，满足谐波减速器在不同场合的使用需求，提高谐波减速器的实用性和灵活性。

2、两个波发生器为一组，大大提高了谐波减速器工作时的稳定性和可靠性，提高传动精度，满足高精密机械臂的使用。

3、第一伸缩杆可以将固定杆和连接器进行连接，能满足不同尺寸大小刚轮和柔轮的使用。

4、本发明的制造工艺步骤简单，且制造的谐波减速器精度高，能满足流水线生产，同时可以满足不同场合的使用。

附图说明：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种高精度谐波减速器及其制造方法中谐波减速器的结构示意图；

图2为本发明中连接器的结构示意图；

图3为本发明中刚轮与柔轮的连接示意图。

图中：1-输入轴转盘；2-波发生器；3-刚轮；4-柔轮；5-固定杆；6-连接器；7-第一伸缩杆；8-加强块；9-t形架；10-第一限位槽；11-螺纹孔；12-伸缩块；13-u形槽；14-第二伸缩杆；15-支撑条；16-顶紧螺栓；17-安装孔。

具体实施方式

如图1至图3所示，为本发明一种高精度谐波减速器，包括输入轴转盘1、波发生器2、刚轮3和柔轮4，输入轴转盘1位于刚轮3的中心处，输入轴转盘1的外圆周侧面上均匀设置有至少三组谐波机构，柔轮4位于刚轮3与谐波机构之间，柔轮4的端面上均匀设置有安装孔17，通过螺钉穿过安装孔17实现柔轮4与输出轴转盘的固定连接，便于将柔轮4与输出轴转盘进行固定连接，提高传动时的稳定性。

每组谐波机构包括固定杆5、连接器6和波发生器2，两个波发生器2对称设置在连接器6的两侧，连接器6包括t形架9和伸缩块12，t形架9上设置有第一限位槽10，第一限位槽10与第一伸缩杆7相匹配，第一限位槽10的上方设置有螺纹孔11，通过顶紧螺栓16穿过螺纹孔11实现连接器6与第一伸缩杆7的固定连接，通过第一伸缩杆7沿着第一限位槽10移动，可以调节t形架9与固定杆5之间的间距，满足不同尺寸刚轮3的安装需要，当位置确定后，通过拧紧顶紧螺栓16即可实现t形架9与第一伸缩杆7的固定连接。

t形架9的两侧对称设置有u形槽13，伸缩块12与u形槽13相匹配，u形槽13内设置有第二伸缩杆14，伸缩块12上设置有第二限位槽(图中未标出)，第二伸缩杆14与第二限位槽相匹配，伸缩块12的顶面上设置有顶紧螺栓16，伸缩块12的底面上连接波发生器2，伸缩块12的两侧通过限位机构连接u形槽13，通过第二伸缩杆14和第二限位槽的设计，可以使伸缩块12沿着u形槽13水平移动，进而调节相邻两个波发生器2之间的间距，满足不同尺寸刚轮3的安装需要，顶紧螺栓16可以将伸缩块12进行定位固定，防止谐波减速器在工作时发生移动而影响整个减速器的正常工作，提高安全性，限位机构包括支撑条15和卡槽(图中未标出)，支撑条15对称设置在伸缩块12的两侧，卡槽位于u形槽13的内侧面上，支撑条15与卡槽相匹配，支撑条15不仅可以起到限位导向的作用，而且可以对伸缩块12起到支撑作用，提高伸缩杆移动时的稳定性和可靠性，第二伸缩杆14和第一伸缩杆7的顶面上均设置有刻度，刻度的设计提高了波发生器2安装的精度，保证两个波发生器2对称安装在连接器6上，使连接器6受力均衡，延长其使用寿命。

连接器6通过第一伸缩杆7连接固定杆5，固定杆5均匀设置在输入轴转盘1上，固定杆5与输入轴转盘1的外侧面之间设置有加强块8，加强块8提高了固定杆5安装的稳定性和可靠性；通过连接器6的设计，可以调节相邻两个波发生器2之间的间距，满足谐波减速器在不同场合的使用需求，提高谐波减速器的实用性和灵活性，两个波发生器2为一组，大大提高了谐波减速器工作时的稳定性和可靠性，提高传动精度，满足高精密机械臂的使用，第一伸缩杆7可以将固定杆5和连接器6进行连接，能满足不同尺寸大小刚轮3和柔轮4的使用。

如上述的一种高精度谐波减速器的制造方法，包括如下步骤：

1)配料

首先按质量份分别选取90～95份铁、0.2～0.3份碳、0.02～0.04份铜、0.4～0.5份石墨烯、0.4～0.5份硅、0.6～0.7份锰、0.1～0.2份硫和0.2～0.3份铝，然后将上述原料分别加入混合搅拌器中，同时连续通入氮气，加热至1500～1700℃形成液态合金溶液；

2)刚轮加工

a、首先根据谐波减速器的设计要求确定刚轮3的尺寸大小，并制作相应的刚轮3铸模；

b、然后将上述液态合金溶液倒入刚轮3铸模中进行冷却，形成刚轮3胚体后脱模，再对刚轮3胚体进行冲孔处理；

c、接着根据刚轮3的设计齿数在刚轮3胚体的内侧面上进行滚齿处理；

d、最后将加工好的刚轮3胚体进行正火、淬火和回火处理，得到所需的刚轮3；

3)柔轮加工

a、首先跟刚轮3的齿数和尺寸确定柔轮4的尺寸大小，并制作相应的柔轮4铸模；

b、然后将上述液态合金溶液倒入到柔轮4铸模中进行冷却，形成柔轮4胚体后脱模，再对柔轮4胚体的侧面进行安装孔17的冲孔处理；

c、接着根据柔轮4的设计齿数沿着柔轮4胚体的外侧面进行滚齿处理；

d、最后将加工好的柔轮4胚体进行正火、淬火和回火处理，得到所需的柔轮4；

4)波发生器加工

根据设计要求确定波发生器2的尺寸大小，并通过铸模成型制作尺寸相匹配的轴承圆盘和轴承外圈，并在轴承圆盘和轴承外圈之间均匀安装滚珠，直至所需的波发生器2加工完毕；

5)连接器加工

a、首先将波发生器2两两为一组进行分配，根据两个波发生器2之间的中心连线长度确定t形架9的尺寸大小；

b、然后通过浇注成型制作相应的t形架9，并对t形架9进行打磨处理，再制作带有支撑条15的伸缩块12，将伸缩块12上的第二限位槽和支撑条15分别插入t形架9上的第二伸缩杆14和卡槽内，同时在伸缩块12的顶面上安装顶紧螺栓16，并将波发生器2的轴承圆盘转动安装在伸缩块12的底面端部，两个波发生器2对称安装在t形架9上；

c、接着在t形架9另一端开设第一限位槽10，并在第一限位槽10的顶面上等距离开设螺纹孔11，在螺纹孔11内插入顶紧螺栓16，直至将三组波发生器2安装完毕；

6)输入轴转盘安装

a、根据设计的尺寸要求制作相应的模具，通过浇注成型制作输入轴转盘1，并对输入轴转盘1进行打磨抛光处理；

b、然后在输入轴转盘1的外圆周侧面上均匀安装三个固定杆5，并将固定杆5的侧面通过加强块8与输入轴转盘1进行连接；

c、接着在固定杆5的端部安装第一伸缩杆7，将连接器6套接在第一伸缩杆7上，并通过第一伸缩杆7调节连接器6的长度位置，再用顶紧螺栓16进行固定，直至三组连接器6安装完毕；

7)谐波减速器试运行

将输入轴转盘1安装在输入轴上，将柔轮4的端面通过安装孔17与输出轴圆盘进行固定连接，通过输入轴带动输入轴转盘1转动，并带动各个波发生器2旋转，使柔轮4带动输出轴圆盘旋转，观察传动速度。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。