一种轻量化谐波齿轮减速器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种轻量化谐波齿轮减速器，包括刚轮、柔轮和波发生器，带有内齿圈的刚轮套装在带有外齿圈的柔轮外，波发生器嵌入于柔轮的内孔中，其特征在于：所述刚轮包括一外环本体构件和一个带内齿圈的内环构件；外环本体构件上呈环形分布有若干通孔，内环构件的外表面呈环形分布有若干与通孔对应的盲孔，内环构件通过过盈连接的方式嵌于外环本体构件的内表面，并在通孔内嵌入定位销，该定位销的端部伸入盲孔中。本实用新型优点在于：外环本体构件和内环构件连接时，采用过盈配合加定位销双重连接固定的方式，结构简单、连接方便，也不会对构件表面带来不必要的变形，同时也保证了构件的精度。
【专利说明】
一种轻量化谐波齿轮减速器
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种减速器，特别涉及一种轻量化谐波齿轮减速器。
【背景技术】
[0002]谐波齿轮减速器是一种由刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的波发生器组成，具有高精度、高承载力、传动比大等优点，且体积小、重量轻，广泛应用于电子、航天航空、机器人、机床等行业。
[0003]传统的刚轮采用的材料是钢或铸铁材质，而杯型组件中的刚轮占了整体相当大的部分，因此刚轮占据整体的主要重量。随着机械手臂愈来愈高速的要求，轻量化已成为下世代机械手臂发展的重点，因为轻量化是降低机械惯性的必要手段，不但可使功率输出更低，也能达到高加减速的要求。因此为了轻量化谐波齿轮减速器，必须轻量化刚轮。然而刚轮为承载负荷的结构件，齿轮的强度及刚性不能因此降低，因而为了轻量化谐波齿轮，目前的技术主要是将刚轮分为一个带齿的内环构件和一个外环本体构件，带齿的内环构件的材料是带有高强度和高耐磨性的钢或铸铁制造的，而外环本体构件是由比较轻的铝合金制造的，大大地减轻了刚轮重量。
[0004]目前刚轮的内、外环连接方式主要有以下几种:
[0005]( I)两构件之间用焊连接，这多少会导致构件内部的应力集中，加速材料的破裂，为了避免此现象的发生，焊接结束后需要采用热处理的方法来消除应力，这样工艺就复杂化了，增加成本；
[0006](2)将内环外表面加工成槽型(例如US 2002/0184766 Al)，然后挤压连接在一起，加工成槽型是比较复杂的工艺，加工精度也不易把握；
[0007](3)目前大部分针对谐波减速器的轻量化都以嵌入镶件结合铝压铸工法制成(如US06682220、US0696855、US07128469、US07716838等)，即将外环铸造连接在内环上，其中嵌入镶件材料为刚或铸铁，主要提供给需要强度的刚轮，然而铝压铸本身在冷却过程中存在收缩的问题，且其线膨胀系数为钢铁材料的两倍，这意谓两种材料之间于冷却后，将难以真正紧密接合，是故为防止嵌入镶件松脱，该镶件与铸铝之接合面还必须经过特别加工，以防止轴向与径向的滑动，全部制程繁琐且成本高昂，且未能保证长期使用下的精度保持以及寿命。
[0008]因此，研发一种连接简单、可靠且成本低的轻量化谐波齿轮减速器势在必行。【实用新型内容】
[0009]本实用新型要解决的技术问题是提供一种连接简单、可靠且成本低的轻量化谐波齿轮减速器势在必行。
[0010]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为:一种轻量化谐波齿轮减速器，包括刚轮、柔轮和波发生器，带有内齿圈的刚轮套装在带有外齿圈的柔轮外，波发生器嵌入于柔轮的内孔中，其创新点在于:所述刚轮包括一外环本体构件和一个带内齿圈的内环构件；所述外环本体构件上以外环本体构件轴线为中心呈环形分布有若干通孔，所述通孔的两端分别贯穿外环本体构件的内、外表面，且通孔的轴线穿过环形的中心;所述内环构件的外表面呈环形分布有若干与通孔对应的盲孔，所述内环构件通过过盈连接的方式嵌于外环本体构件的内表面，并在通孔内嵌入定位销，该定位销的端部伸入盲孔中。
[0011]优选的，所述外环本体构件的内表面具有一道用于对内环构件进行轴向限位的环形台阶面。
[0012]优选的，所述外环本体构件的内表面或者内环构件外表面镀有铬层或镍层。
[0013]优选的，所述定位销上设置有通气孔或者采用削单边的定位销。
[0014]优选的，所述通孔的外端孔口塞有与外环本体构件相同材质的孔塞。
[0015]本实用新型的优点在于:
[0016]本实用新型中，刚轮分为一个外环本体构件和一个带齿的内环构件。外环本体结构将采用铝合金的材料，使刚轮整体轻量，而带齿的内环构件将采用铸钢或铸铁类的材料，这样保证了齿的强度和耐磨性。外环本体构件和内环构件连接时，采用过盈配合加定位销双重连接固定的方式，结构简单、连接方便，也不会对构件表面带来不必要的变形，同时也保证了构件的精度。
[0017]制造时，对这两个构件先粗加工，然后过盈配合在一起，再打盲孔，用定位销连接起来，盲孔剩余空间用相同铝合金材料塞起来，最后进行精加工，使外观保持整齐。
[0018]通过以上方式不但连接结构简单、可靠，成本低廉，安装方便，同时，还能大大减轻减速器的整体质量同时也保证了整体强度和耐磨性。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型轻量化谐波齿轮减速器剖视图。
[0020]图2为本实用新型轻量化谐波齿轮减速器侧视图。
[0021]图3为图1中局部放大图A。
【具体实施方式】
[0022]图1、2、3示出了采用本实用新型结构的杯型谐波齿轮减速器结构，其主要包括刚轮、柔轮2、凸轮3、柔性轴承4、输入轴5、欧丹环6、交叉滚子轴承7、压力盖10。
[0023]带有内齿圈的刚轮套装在带有外齿圈的柔轮2外，波发生器嵌入于柔轮2的内孔中，其中，波发生器由凸轮3以及套在凸轮3外的柔性轴承4组成，凸轮3安装在输入轴5上，并在凸轮3和输入轴5之间用欧丹环6连接固定着，欧丹环6起着自动校正两者同轴的作用;交叉滚子轴承7的外圈通过螺栓8与刚轮侧端面连接固定，交叉滚子轴承7的内圈侧端面通过另一组螺栓9与柔轮2、压力盖10连接固定。
[0024]凸轮3促使柔性轴承4变成椭圆形，这样就可以使刚轮和柔轮2不断地啮合。由于刚轮和柔轮2存在着齿数差，使两者之间差生了相对运动，这里波发生器是输入部分，柔轮是输出部分，这样就起到了降低转速的效果；当马达带动输入轴5旋转时，进而带动波发生器旋转，波发生器带动柔轮2和刚轮的旋转，刚轮再带动交叉滚子轴承7的旋转，最终带动压力盖10的旋转，这样就起到减速并带动其他周边零部件的转动。
[0025]本实用新型中，刚轮包括一外环本体构件11和一个带内齿圈的内环构件12;外环本体构件11可以选用铝合金，钛合金或其他一些比较轻的合金金属，而内环构件12则可以选用钢，铸铁或其他一些高强度的金属；
[0026]其中，外环本体构件11上以外环本体构件11轴线为中心呈环形分布有若干通孔13，各通孔13的两端分别贯穿外环本体构件11的内、外表面，且通孔13的轴线穿过环形的中心；同时，在外环本体构件11的内表面具有一道用于对内环构件12进行轴向限位的环形台阶面，
[0027]内环构件12的外表面呈环形分布有若干与通孔13同时加工的盲孔14，内环构件12通过过盈连接的方式嵌于外环本体构件11的内表面，并在通孔13内嵌入定位销15，该定位销15的端部伸入盲孔14中。当然，这里的通孔13、盲孔14必须与刚轮上的其它螺纹孔或孔错开来，避免干涉。
[0028]由于外环本体构件11内表面是与内环构件12内表面连接处，需要一定的强度防止裂变，因此在外环本体构件11的内表面或者内环构件外表面镀有铬层或镍层，以增加强度。
[0029]在制作刚轮的过程中，外环本体构件11和内环构件12先粗加工，其中两者的配合面需精加工好，然后过盈配合在一起，并在径向打孔，形成外环本体构件11的通孔13和内环构件12的盲孔14，然后用定位销15嵌入通孔13内并伸入到盲孔14中进而将两者连接起来，使得定位销15与通孔13、盲孔14过盈配合，最后对外形和齿面进行精加工。其中对于定位销15的选择，必须考虑到盲孔的密封性，故必须采用带通气孔的定位销或者削单边的定位销。
[0030]此外，在通孔13的外端孔口塞有与外环本体构件11相同材质的孔塞16，最后进行精加工，使外观保持整齐。
[0031]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种轻量化谐波齿轮减速器，包括刚轮、柔轮和波发生器，带有内齿圈的刚轮套装在带有外齿圈的柔轮外，波发生器嵌入于柔轮的内孔中，其特征在于:所述刚轮包括一外环本体构件和一个带内齿圈的内环构件； 所述外环本体构件上以外环本体构件轴线为中心呈环形分布有若干通孔，所述通孔的两端分别贯穿外环本体构件的内、外表面，且通孔的轴线穿过环形的中心； 所述内环构件的外表面呈环形分布有若干与通孔对应的盲孔，所述内环构件通过过盈连接的方式嵌于外环本体构件的内表面，并在通孔内嵌入定位销，该定位销的端部伸入盲孔中。2.根据权利要求1所述的轻量化谐波齿轮减速器，其特征在于:所述外环本体构件的内表面具有一道用于对内环构件进行轴向限位的环形台阶面。3.根据权利要求1所述的轻量化谐波齿轮减速器，其特征在于:所述外环本体构件的内表面或者内环构件外表面镀有铬层或镍层。4.根据权利要求1所述的轻量化谐波齿轮减速器，其特征在于:所述定位销上设置有通气孔或者采用削单边的定位销。5.根据权利要求1所述的轻量化谐波齿轮减速器，其特征在于:所述通孔的外端孔口塞有与外环本体构件相同材质的孔塞。
【文档编号】F16H1/32GK205534039SQ201620273811
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】吴文
【申请人】南通慧幸智能科技有限公司