一种轴承与谐波一体化的超小型谐波减速器的制作方法

本实用新型涉及一种谐波减速器，特别是一种轴承与谐波一体化的超小型谐波减速器。

背景技术：

谐波减速器具有传动效率高、体积小、重量轻、传动平稳、噪音小等特点，广泛应用于机器人领域，特别是在协作形机械臂、服务机器人等得到了广泛的应用。随着机器人技术的发展，对谐波的尺寸要求越来越严格。

传统的谐波减速器分为三大件：波发生器、柔轮和钢轮，为了满足谐波对轴向力、径向力、弯矩的要求，多采用交叉滚子轴承来连接柔轮和钢轮。

如绿的谐波LCD系列，采用杯状柔轮的形式，将柔轮的输出部分连接交叉滚针轴承外环，然后将钢轮连接到交叉滚子轴承的内圈，最终实现柔轮外齿与钢轮内齿的配合，形成一种谐波减速器的方案，同样其余帽状柔轮均为此连接原理。

如上所述，谐波减速器的直径最终被交叉滚子轴承限定，大于实际谐波原理上需求的直径。同时由于独立交叉滚子轴承的使用需要其它的中间连接形式，如连接法兰、紧固螺钉等，导致减速器制造难度大、体积和重量大，传动精度上差等特点。

技术实现要素：

本实用新型根据机器人关节应用现状，针对现有谐波减速器的设计缺点，通过将输入钢轮、输出钢轮和交叉滚子轴承进行一体化设计，提出一种轴承与谐波一体化的超小型谐波减速器，具有小体积、重量轻、精度高的特点。

本实用新型提出的一种轴承与谐波一体化的超小型谐波减速器，包括：钢轮a、钢轮b、钢轮c、柔轮、凸轮、柔性轴承、滚子、轴承挡圈和安装螺钉。钢轮a和钢轮b通过安装螺钉连接在一起，组成输入钢轮或输出钢轮，钢轮c作为输出钢轮或输入钢轮。

钢轮a的内环有直径较大和较小两部分，在直径较大内壁上加工有45°倒角，与钢轮b内壁加工的45°倒角组成V型环槽，再与钢轮c外壁加工的V型环槽配合形成方型环槽。滚子被安装和限位在所述的方形环槽内。钢轮a的直径较小内壁上加工有内齿，钢轮c的内壁上加工有内齿。钢轮a和钢轮c分别通过内齿与柔轮的外齿相啮合。柔轮、柔性轴承和凸轮按序套装。轴承挡圈安装在凸轮上，用于对柔性轴承径向限位。

所述的钢轮a和钢轮b作为轴承外圈，钢轮c作为轴承内圈，与滚子一起形成轴承与钢轮一体化结构。

所述的钢轮a和钢轮c的内齿齿数比，在柔轮外齿齿数固定时，与谐波减速器的减速比呈正比。

所述的柔轮为筒状柔轮。

本实用新型的优点与积极效果在于：

(1)本实用新型设计的谐波减速器的直径为钢轮的直径，比市场上同参数谐波减速器形式减小了一个轴承环的宽度；

(2)本实用新型设计的谐波减速器将轴承与钢轮一体化设计，比传统设计减少结构件数量、降低结构厚度、减轻了轴承壁的重量，使得谐波重量更轻，结构更简单；

(3)采用桶状柔轮形式，钢轮与轴承一体化设计方案能有效减小相同参数下谐波的直径和厚度；

(4)本实用新型将轴承与钢轮一体化设计，增加柔轮与钢轮的啮合宽度，比同类产品在相同尺寸下有更高的承载能力；

(5)在相同参数情况下本实用新型设计的谐波减速器为柱状结构，便于应用，在同类产品相同承载情况下保持圆柱结构，提高了使用性。

附图说明

图1是本实用新型的一种轴承与谐波一体化设计的超小型谐波减速器正视图；

图2是本实用新型的一种轴承与谐波一体化设计的超小型谐波减速器后视图；

图3是本实用新型的一种轴承与谐波一体化设计的超小型谐波减速器剖面图；

图4是本实用新型的谐波减速器中钢轮a的结构示意图；

图5是本实用新型的谐波减速器中钢轮c的结构示意图；

图中：

1-钢轮a；2-钢轮b；3-钢轮c；4-柔轮；5-凸轮；6-柔性轴承；

7-滚子；8-轴承挡圈；9-安装螺钉。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1～图3所示，本实用新型提供的一种轴承与谐波一体化设计的超小型谐波减速器，包括钢轮a1、钢轮b2、钢轮c3、柔轮4、凸轮5、柔性轴承6、滚子7、轴承挡圈8和安装螺钉9。

钢轮a1和钢轮b2通过安装螺钉9连接在一起，组成输入钢轮或输出钢轮，相应的，钢轮c3作为输出钢轮或输入钢轮。钢轮a1和钢轮c3的内齿与柔轮4的外齿相啮合，动力通过凸轮5输入，带动柔性轴承6转动变形，柔轮4与柔性轴承6发生相应变形，柔轮4与钢轮a1和钢轮c3相啮合，实现动力的传递。在钢轮a1和钢轮b2组合体固定或钢轮c3固定时，在滚子7配合下，通过钢轮c3或钢轮a1和钢轮b2组合体完成输出。

钢轮a1为金属材料加工成的环形回转体结构，如图4所示。图4中左侧为正视图，右侧为A-A剖视图。钢轮a1的内环有直径较大和较小两部分，在直径较大内壁加工有45°倒角，与钢轮b2内壁加工的45°倒角组成V型环槽，再与钢轮c3外壁加工的V型环槽配合形成方型环槽。滚子7被安装和限位在所述的方型环槽内。钢轮a1的直径较小内壁上加工有内齿，钢轮c3的内壁上加工有内齿。钢轮a1和钢轮c3分别通过内齿与柔轮的外齿相啮合，实现动力的传动。钢轮a1结构体上加工有螺纹孔，与钢轮b2加工的沉头孔对应，通过安装螺钉9将钢轮a1和钢轮b2固定连接。

钢轮b2为金属材料加工成的环形回转体结构，内壁一侧加工有45°倒角，在与钢轮a1固定安装后，两者之间的内侧倒角组成V型环槽，提供滚子7的安装限位空间。钢轮b2结构体上加工有沉头通孔，用于通过安装螺钉9和钢轮a1固定一起。

在钢轮a1和钢轮b2的结构体上沿圆周均布加工有通孔，钢轮a1的圆周通孔和钢轮b2的圆周通孔相对应，使得钢轮a1和钢轮b2组合体在实际使用时通过标准螺钉实现谐波减速器的固定安装。

钢轮c3为金属材料加工成的环形回转体结构，内壁加工有内齿，通过内齿和柔轮4外齿啮合实现动力的传动。如图5所示，左侧为钢轮c3的正视图，右侧为A-A剖视图。钢轮c3的内环加工有柔轮环形限位凸台，实现柔轮4的轴向限位。钢轮3外壁加工有环形V槽，用于滚子7的安装空间和限位。钢轮3在结构体上加工有螺纹孔，通过使用标准螺钉等连接件将钢轮3作为输出钢轮或输入钢轮的安装固定。钢轮b2和钢轮c3之间通过滚子7实现连接。

所述的钢轮a1和钢轮b2作为轴承外圈，钢轮c3作为轴承内圈，与滚子7一起形成轴承和钢轮一体化结构。相对于现有的采用交叉滚子轴承来连接柔轮和钢轮的结构，本实用新型通过滚子轴承内圈和外圈直接作为钢轮使用，实现保证性能要求情况下简化了结构，减小了直径和厚度。同时，通过钢轮a1和钢轮c3加工内齿与柔轮啮合，增加了承载能力。

所述的柔轮4为筒状柔轮。柔轮4为金属材料加工成的环形回转薄壁结构，外壁加工有外齿，柔轮4外齿与钢轮a1和钢轮c3内齿分别啮合，通过柔轮4在凸轮5和柔性轴承6作用下的变形，为钢轮传递传动动力。柔轮4采用筒状形式，在同样承载条件下，减小了谐波减速器尺寸。

所述的钢轮a和钢轮c的内齿齿数比，在柔轮4外齿齿数固定时，与谐波减速器的减速比呈正比。在柔轮4外齿齿数固定情况下，通过改变钢轮a的内齿和钢轮c的内齿的齿数比，可调节谐波减速器的减速比。

凸轮5为金属材料加工成的回转体结构，外壁为椭圆结构，在外界动力输入时将动力转化为柔性轴承6的变形，柔轮4随之变形，继而实现动力的传递。凸轮5外环一端加工有环形凸台，另一端加工有环形凹槽，环形凹槽安装有轴承挡圈8，通过环形凸台和轴承挡圈8实现柔性轴承6的径向限位。凸轮5的内环加工有通孔，通过使用标准螺钉等连接件与动力输入轴进行连接。

柔轮4、柔性轴承6和凸轮5按序套装。通过凸轮5的凸台和轴承挡圈8进行柔性轴承6的径向限位，柔轮4和柔性轴承6紧配合。

柔性轴承6为标准件，通过自身的变形将凸轮5的动力转化为柔轮4变形，完成动力的传递。

滚子7为金属材料加工成的圆柱体结构，交叉安装在钢轮a1和钢轮b2组合体与钢轮c3组成的矩形环槽内，实现本实用新型的横向和径向承载及输入钢轮和输出钢轮之间的动力传递。

轴承挡圈8安装在凸轮5上，用于对柔性轴承6径向限位。轴承挡圈8为金属材料加工成的开口弹簧卡环，通过自身弹性力可安装到凸轮5环形凹槽内。

安装螺钉9为标准件，实现钢轮a1和钢轮b2的安装固定。

本实用新型通过将钢轮a1、钢轮b2、钢轮c3和滚子7组合成钢轮组合体，将凸轮5、柔性轴承6、轴承挡圈8组成波发生器，由钢轮组合体、柔轮4和波发生器组合成本实用新型的超小型谐波减速器。通过凸轮5与实际应用中的输入轴连接，作为本实用新型的输入，将钢轮a1作为输入端或将钢轮c3作为输入端，通过柔轮4和钢轮的啮合实现钢轮c3或钢轮a1的输出。通过凸轮5将输入动力传入，柔性轴承6在凸轮5作用下发生变形带动柔轮4变形，通过柔轮4和钢轮之间内外齿啮合实现动力的传递，完成输入动力的输出。本实用新型具有结构简单、尺寸小、承载力大等特点。