传动滚柱及具有其的针齿摆线减速器、轴承的制作方法

本实用新型涉及机械领域，尤其涉及一种承受压力时不易破损、使用寿命较长的传动滚柱及具有该传动滚柱的针齿摆线减速器、轴承。

背景技术：

在机械领域，针齿摆线减速器、轴承等传动装置中经常会用到传动滚柱，传统的传动滚柱为实心滚柱，传动装置的使用环境较为恶略，可能经常出现超载问题，因此实心滚柱也会受到不必要的额外负载，使磨损异常地增加，甚至会被破坏。这也是目前传动装置生产中比较普遍存在的通病。刚装配好的新机精度良好，使用不久，精度大大降低，润滑油迅速发黑，精度保持时间太短，这远不能满足要求。

为解决这种窘境，目前国内所采取的主要措施是进一步提高加工精度和装配精度，争取全面向进口原装靠拢。而提高精度的主要措施是使用更高级的，主要是进口的加工设备。但事实证明，单纯这样做并不能完全达到目的，而由此带来的生产成本昂贵，也使人怀疑将来能不能真正商品化，从而达到与国外产品竞争的能力。

另外，也有人提出在传动装置中引入具有弹性的空心滚柱代替传统的实心滚柱，通过弹性补偿来弥补由于加工误差，工作磨损等原因引起不良问题。实践证明，空心滚柱在承压时能略变形收缩，从而使传动装置的部件之间不致因加工误差或装配不准确引起过分的过盈配合，或使磨损引起的过大间隙得到补偿；因此弹性补偿确实能降低加工精度的要求，减少磨损，明显地延长传动装置的使用寿命、保持精度。

然而，考虑到传动装置的工作条件可能非常恶劣，经常有超载冲击等情况发生，如何进一步地增强具有弹性的空心滚柱的抗压能力、延长其使用寿命，是提高传动装置寿命的又一技术挑战。

有鉴于此，有必要提供一种新的传动滚柱及具有该传动滚柱的针齿摆线减速器、轴承，以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种承受压力时不易破损、使用寿命较长的传动滚柱及具有该传动滚柱的针齿摆线减速器、轴承。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种针齿摆线减速器，包括摆线盘、环绕于摆线盘外侧的针齿壳和夹持在摆线盘和针齿壳之间的针齿组件，所述针齿组件包括若干沿针齿壳内侧圆周方向均匀分布的传动滚柱，所述传动滚柱包括由钢带或钢丝螺旋密绕形成的空心滚柱，所述空心滚柱沿其轴向分布的两端受到挤压时，所述空心滚柱的长度不变。

作为本实用新型的进一步改进，所述空心滚柱的管壁厚度介于所述空心滚柱外径的1/4~1/6之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述空心滚柱的外径介于1.5mm~10mm之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述传动滚柱还包括位于所述空心滚柱内的内芯体，所述空心滚柱的内壁面与所述内芯体的外壁面之间设置有供空心滚柱发生弹性形变的间隙。

作为本实用新型的进一步改进，所述内芯体为实心柱体或螺旋弹簧。

作为本实用新型的进一步改进，所述内芯体为螺旋弹簧,所述螺旋弹簧与所述钢带或所述钢丝的螺旋方向相反。

作为本实用新型的进一步改进，所述传动滚柱还包括用以粘接所述空心滚柱与所述内芯体的弹性胶。

为实现上述实用新型目的，本实用新型还提供一种用于传动装置的传动滚柱，所述传动滚柱包括由钢带或钢丝螺旋密绕形成的空心滚柱，所述空心滚柱沿其轴向分布的两端受到挤压时，所述空心滚柱的长度不变。

作为本实用新型的进一步改进，所述空心滚柱的管壁厚度介于所述空心滚柱外径的1/4~1/6之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述空心滚柱的外径介于1.5mm~10mm之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述传动滚柱还包括位于所述空心滚柱内的内芯体，所述空心滚柱的内壁面与所述内芯体的外壁面之间设置有供空心滚柱发生弹性形变的间隙。

作为本实用新型的进一步改进，所述内芯体为实心柱体或螺旋弹簧。

作为本实用新型的进一步改进，所述内芯体为螺旋弹簧,所述螺旋弹簧与所述钢带或所述钢丝的螺旋方向相反。

作为本实用新型的进一步改进，所述传动滚柱还包括用以粘接所述空心滚柱与所述内芯体的弹性胶。

为实现上述实用新型目的，本实用新型还提供一种轴承，所述轴承包括间隔设置的外轴承环、内轴承环、设置于外轴承环和内轴承环之间且均匀设置的若干上述传动滚柱。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的针齿摆线减速器，由钢带或钢丝螺旋密绕形成的空心滚柱作为传动滚柱，不但能够承载针齿摆线减速器所需要承受的压力，且空心滚柱在受到外界压力时，其端部不易破损，且在使用过程中不会向中部延伸发展，使用寿命长。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1为本实用新型一较佳实施例的针齿摆线减速器的剖视示意图；

图2是图1中圈出部分的放大图；

图3是一长空心滚柱在受压时端部发生变形的示意图；

图4是一短空心滚柱在受压时端部发生变形的示意图；

图5a是本实用新型一较佳实施例的传动滚柱的结构示意图；

图5b是图5a沿X方向的示意图；

图6a是本实用新型又一较佳实施例的传动滚柱的结构示意图；

图6b是图6a沿X方向的示意图；

图7a是本实用新型又一较佳实施例的传动滚柱的结构示意图；

图7b是图7a沿X方向的示意图；

图8a是本实用新型又一较佳实施例的传动滚柱的结构示意图；

图8b是图8a沿X方向的示意图；

图9是本实用新型一较佳实施例的轴承的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

针齿摆线减速器目前已广泛作为工业机器人的传动装置进行应用，尤其以RV型减速器为代表的针齿摆线减速器以其结构紧凑、传动能力强，成为机器人系统最重要的部件。

请参阅图1并结合图2所示，为本实用新型为本实用新型的针齿摆线减速器100的较佳实施方式。所述针齿摆线减速器100主要包括位于中间以连接伺服电动机（未图示）的输入轴（未图示）、设置在输入轴末端的输入齿轮（未图示）、啮合设置在输入齿轮周围的正齿轮（未图示）、与正齿轮相固定的曲柄轴1、与曲柄轴1配合设置的摆线盘2、配合设置在曲柄轴1和摆线盘2之间的轴承3、针齿壳4、夹持在摆线盘2和针齿壳4之间的针齿组件5以及与摆线盘2相配合设置的输出元件6。所述摆线盘2上设置有收容所述曲柄轴1和轴承3的穿孔21。本实用新型中，所述针齿摆线减速器100的各个部件之间的装配、工作原理等均可参考第201510640442.7号专利，于此不再赘述。

请具体参阅图2所示，所述针齿组件5包括若干沿针齿壳4内侧圆周方向均匀分布的针齿51。本实用新型中，采用图4~图8所示的传动滚柱7作为针齿51，所述传动滚柱7包括但不限于具有一定弹性的空心滚柱71。在遇到超载等情况时，所述空心滚柱71在承压时略变形收缩而产生弹性补偿，从而使摆线盘2、针齿壳4和针齿组件5的各部件之间不致因加工误差或装配不准确引起过分的过盈配合，或使磨损引起的过大间隙得到补偿；因此能降低加工精度的要求，减少磨损，明显地延长所述针齿摆线减速器100的使用寿命、保持精度。

具体地，请参阅图4~图8所示，所述传动滚柱7包括由钢带712或钢丝712'螺旋密绕形成的空心滚柱71，“密绕”是指钢带712或钢丝712'无缝隙螺旋缠绕，在所述空心滚柱71沿其轴向分布的两端受到挤压时，所述空心滚柱71的长度不变。其中，图4仅示意了所述传动滚柱7轴向一端的一圈钢带712或钢丝712'。

所述空心滚柱71在受到外界压力时，其端部不易破损，且在使用过程中不会向中部延伸发展，使用寿命长。分析说明如下：

请参图3所示，沿其轴向为一个整体的空心滚柱可以理解为长度较长的空心滚柱，以下简称长空心滚柱；当有压力P作用于长空心滚柱端部时，其端部会发生变形。具体地，端部的管壁在压力P的作用下会向内凹陷，并在周围形成如图中CDE所包围的一个凹坑。此凹坑在端口处最深，而在距离端口处最远的D处最浅。端口内凹后形成图1中以虚线所表示的曲线。内壁处原B点内凹后移到A点。AB两点的距离为图3上△所表示，即此处最大的变形距离。

本实用新型中钢带712或钢丝712'螺旋密绕形成的空心滚柱71中，以所述空心滚柱71轴向一端的一圈钢带712或钢丝712'构成图4所示的短空心滚柱，当压力P'作用于与图3中的长空心滚柱具有同样直径及厚薄的短空心滚柱时，短空心滚柱同样形成内凹现象，图4的虚线表示在这种情况下的变形。在适当的压力P'作用下，内壁处原B'点移到A'处下凹△'。这时，我们发现即使△'=△，即二者内凹的量是相同的，但变形距离不同，变形的性质是完全不同的。

对于图3所示的长空心滚柱而言，由于受全长刚度的约束，变形只能发生在端口附近一块小弧形圈CDE中；A点处管壁形状变化激烈，曲率半径很小。而对于图4所示的短空心滚柱而言，由于长度方向没有多大约束，所以图4的虚线所表示的短空心滚柱沿轴向的两端口处的变形曲线几乎是平行相同的。沿周向从C'到E'很长的一段弧线都参与了变形，因此尽管内壁B'点的下陷量△'和图3中的△相等，但该点处管壁的形状变化却不大，曲率半径甚大；曲率半径的变化表示该处真实变形的程度。因此，即使，二者下陷量相同，但长空心滚柱有可能会开裂，但短空心滚柱是安全的，不易破碎，使用寿命长。

由上分析可知，短空心滚柱比长空心滚柱能承受较大的变形，因此，本实用新型的所述空心滚柱71比传统的沿轴向呈一体式的空心滚柱71能承受较大的变形；本实用新型的传动滚柱7不但可以发挥长空心滚柱的弹性补偿作用，且在承受的压力相同时，不易损毁，使用寿命长。

其中，所述钢带712的厚度和宽度不限，且钢丝712'的截面可以为圆形或异形，只要能通过紧凑密绕的方式形成具有传动滚柱7需要的刚度的空心滚柱71即可；当所述空心滚柱71表面承受每公斤压力时，其沿径向的变形量为2~5微米。

为保证所述传动滚柱7与针齿槽及摆线盘2的充分接触，增加接触面积，减少磨损，所述空心滚柱71的外周可以研磨一下，以保证合适的外径尺寸及必要的光洁度。例如，所述空心滚柱71的外径介于1.5mm~10mm之间，以适应不同的需求。

所述空心滚柱71的管壁厚度介于所述空心滚柱71外径的1/4~1/6之间，管壁厚度介于0.3mm~2.5mm之间。例如：空心滚柱71的外径为6mm时，钢带712的厚度或钢丝712'的线径为1.5mm；或空心滚柱71的外径为10mm时，钢带712的厚度或钢丝712'的线径为2.5mm；或空心滚柱71的外径为1.5mm时，钢带712的厚度或钢丝712'的线径为0.3mm。

当所述空心滚柱71的外径较大时，所述空心滚柱71的管壁也越厚，可以使得所述空心滚柱71本身就具有一定的抗冲击强度，同时在受到较大的外力挤压时，又可产生一定的弹性变形进行补偿。所述空心滚柱71的管壁与钢带712的厚度一致、或钢丝712'紧凑密绕后沿所述空心滚柱71径向方向的线径一致。

进一步地，请参阅图7a~图8b所示，上述任意一种传动滚柱7还包括位于所述空心滚柱71内的内芯体72，所述空心滚柱71的内壁面与所述内芯体72的外壁面之间设置有供空心滚柱71发生弹性形变的间隙△''。在超大载荷作用下，也即所述空心滚柱71受到外界压力时，所述空心滚柱71向内发生弹性变形并与所述内芯体72接触，所述内芯体72对所述空心滚柱71提供强大的支撑力以增强其对超载冲击的抵抗，从而可以保证空心滚柱71在工作过程中受到异常强大的冲击压力时不被破坏。

具体地，请参阅图7a~图7b所示，所述内芯体72为实心柱体72a，实心柱体72a的抗压能力强，可防止所述空心滚柱71进一步变形而导致结构破坏。

或请参阅图8a~图8b所示，所述内芯体72为由钢丝712'或窄薄钢带712呈螺旋状紧密绕制而成的螺旋弹簧72b，可以减少所述空心滚柱71最后的变形程度，使所述传动滚柱7整体在受力时先软后硬，达到最佳的补偿作用。

并且，所述空心滚柱71为由钢丝712'或窄薄钢带712呈螺旋状紧密绕制而成的螺旋弹簧状的空心结构,且所述内芯体72也为由钢丝712'或窄薄钢带712呈螺旋状紧密绕制而成的螺旋弹簧72b时，所述空心滚柱71和所述螺旋弹簧72b的螺旋卷绕方向相反。通常，所述空心滚柱71和所述螺旋弹簧72b可以采用不同宽度、厚度的窄薄钢带712或不同直径的钢丝712'紧密绕制而成，以适应不同需求。另外，所述空心滚柱71通常比所述螺旋弹簧72b的弹性大，能有效地进行弹性补偿，或所述螺旋弹簧72b通常比所述空心滚柱71的强度大，以起到更好的支撑作用。

所述传动滚柱7还包括用以粘接所述空心滚柱71与所述内芯体72的弹性胶，使得所述空心滚柱71与所述内芯体72成为一体，不能随意滑动。例如，可以将所述空心滚柱71的长度设置为比所述内芯体72略短，也即所述内芯体72的两端可分别突出于所述空心滚柱71的两端，这样便于在端头处设置弹性胶将两者固定。

本实用新型上述任意一种传动滚柱7还可以用于其他传动装置，其结构及其能够达成的效果参上述描述，于此不再赘述。

请参阅图9所示，本实用新型的上述各种传动滚柱7也可以用于轴承3中，该轴承3可以用作图1所示的上述针齿摆线减速器100中曲柄轴1和摆线盘2之间的轴承3，也可适用于其他需要设置轴承3的传动装置上。

如图9所示，所述轴承3通常包括间隔设置的外轴承环31和内轴承环32、设置于外轴承环31和内轴承环32之间且均匀设置的若干滚柱；所述轴承3的滚柱33可以为前述传动滚柱7的各种实施例设置方式，并能够达成如上实施例中的所述传动滚柱7可以达成的效果，例如该轴承3可如上述传动滚柱7部分所讲的承载率得到有效保证，同时其轴承3的制造精度也可得以降低，且该轴承3的使用寿命也得到了有效地改善。

其中，所述外轴承环31、所述内轴承环32分别形成滚柱33的外滚道、内滚道；所述外轴承环31和所述内轴承环32可以为独立的结构，也可以为使用该轴承的产品的部分结构，一方面可减少零部件，降低成本，另一方面还可减小误差的叠加。例如，将轴承3应用在本实用新型的针齿摆线减速器100上时，所述外轴承环31、内轴承环32也分别由摆线盘2、曲柄轴1构成，即摆线盘2上穿孔21的内壁直接形成为所述外滚道，所述曲柄轴1的凸轮外表面形成为内滚道，由此可使得滚柱33夹持设置在穿孔21内壁和曲柄轴1的凸轮外表面之间，可直接通过滚柱33呈弹性设置来抵消摆线盘2和曲柄轴1之间或滚柱33本身的制造误差，并且使得滚柱33承载效果较好。

其中，所述滚柱33的直径设置为略大于内滚道和外滚道之间的间隙，使得在静止状态下，滚柱33都是被压扁略呈椭圆状处于预应力状态，挤在内滚道和外滚道之间，不会有一个空缺，这样不会有个别滚柱33因过载而破坏，同时内滚道和外滚道表面也得到了有效保护。

综上所述，本实用新型的传动滚柱7包括由钢带712或钢丝712'螺旋密绕形成的空心滚柱71，在受到外界压力时，其端部不易破损，且在使用过程中不会向中部延伸发展，使用寿命长；进而提高针齿摆线减速器、轴承等传动装置的使用寿命。

本实用新型的针齿摆线减速器、轴承，由钢带712或钢丝712'螺旋密绕形成的空心滚柱71作为传动滚柱7，不但能够承载针齿摆线减速器、轴承所需要承受的压力，且空心滚柱71在受到外界压力时，其端部不易破损，且在使用过程中不会向中部延伸发展，使用寿命长；进而提高针齿摆线减速器、轴承等传动装置的使用寿命。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。