工业机器人中空型零回差蜗轮减速器制造技术

本发明专利技术涉及机器人减速器技术领域，一种工业机器人中空型零回差蜗轮减速器，包括机座、蜗轮、蜗杆、输出轴、轴承及端盖，其特征在于：输出轴上依次装置弹性档圈、第二端齿套及弹簧，弹性档圈靠紧轴承端面，弹簧靠紧另一轴承内圈端面，二端齿套齿与齿啮合，第一端齿套外圆及内孔分别连接在半爿蜗轮A内孔及输出轴外圆，第二端齿套外圆与半爿蜗轮B内孔花键滑配，第二端齿套内孔空套在输出轴外圆上，两半爿蜗轮A、B中一半爿轮偏转0.1°～0.2°，使蜗杆螺旋牙槽的两侧面分别与半爿蜗轮A、B啮合。有益效果：环面蜗杆传动比大，传动平稳，噪声小、承载力大、不会断齿、效率0.85～0.95、轴承成本低；制造成本为CORT的25～30％，比日本RV-C型更低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业机器人减速器
，一种工业机器人中空型零回差蜗轮减速器。
技术介绍
专利技术专利CORT(97100463)主要问题是：①结构复杂、另件多，制造精度要求很高、价格昂贵；②回差不能自动补偿；③③无法取代RV-C中空机型。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、一流制造公司在日本RV基础上，研制出属于中国人自己、具有自主知识产权的减速器来取代日本RV。然而，至今为什麽仍然必需从日本进口RV配套？今年，科技部为什麽再次下达《2015年工业机器人高精度减速器863计划》？
技术实现思路
本专利技术是蜗杆传动的重大改进，目的在于：提出一种机加工工艺成熟、制造成本低的工业机器人中空型零回差蜗轮减速器，以取代日本RV-C型中空减速器。平面二次包络环面蜗杆传动，具有传动比大，结构紧凑；传动平稳，振动和噪声小；传动效率高(0.85～0.95)；承载力为普通蜗杆3～4倍，蜗杆传动除蜗轮轮齿因磨损使齿厚减薄过量外很难断齿，因而过载能力大，多数应用于重载动力传动场合。RV-320C中空型：外型尺寸φ440×140，80kg，额定输出扭矩为3136Nm，价格约5.5万元。机型TOP-200：蜗杆d1＝70.13，蜗轮b＝58，d2＝329.87，mt＝5.24，T2＝3984Nm售价8300元。二者外型尺寸相近，但TOP-200价格仅为RV-320C的15％。国内实现1arc min回差技术方案是：“高精度机床、高精度制造”。高精度机床需要高级制造人才及大量资金，使制造成本过高，企业必然受到日本RV减速器降价打压，直至被挤垮。因此，本专利技术不得不提出：《中级制造精度》减速器能否实现零回差？能否用低制造成本减速器取代日本高精度RV-C型减速器？本专利技术构思的理论依据有二：(一)数控机床进给系统的消除齿轮副间隙设计给本专利技术的启示：数控机床进给系统要求机械结构具有高传动刚度和尽可能消除齿轮副的传动间隙，因为传动间隙会造成进给系统每次反向运动滞后于指令信号，丢失指令脉冲并差生反向死区，对传动精度影响很大。数控机床采用两个薄齿轮的左右面分别与宽齿轮的左右面贴紧，以消除齿侧间隙；湖北汽车工程学院邱新桥提出了《圆柱齿轮齿侧间隙自动补偿新方法》：“在伺服驱动系统的齿轮传动机构中，为了保证双向传动精度，必需采取措施消除齿侧间隙，滑销滑动错齿调隙机构，齿侧间隙可自动补偿。”秦大同、谢里阳主编《现代机械设计手册》卷5第22篇(光机电一体化系统设计)中给出了直齿与斜齿轮消除齿轮间隙方法(详见卷5-22-168、169页)：主动齿轮与两片从动齿轮A及B啮合关系是：主动轮正转时与从动齿轮A啮合；主动轮反转时与从动齿轮A啮合。(二)重庆大学陈小安博士导师专利技术专利《精密摆线针轮行星传动装置》(ZL200810069737)：该专利技术的技术特征：若针齿壳A中的摆线轮a与针齿啮合的齿廓面方向为顺时针；则针齿壳B中的摆线轮b与针齿啮合的齿廓面方向为逆时针，因而正、反转时零回差。原理与(一)所述相同。中等制造精度，正、反转时零回差；缺点：单片摆线轮做功。本专利技术的技术方案如下：输出轴上依次装置弹性档圈、第一、二端齿套及碟型弹簧，弹性档圈靠紧第一圆锥滚子轴承内圈端面，碟型弹簧靠紧第二圆锥滚子轴承内圈端面；第一、二端齿套的内侧端面齿为三角齿，或是梯形齿，齿与齿啮合，第一端齿套外圆及内孔分别连接在半爿蜗轮A内孔及输出轴外圆，第二端齿套外圆与半爿蜗轮B内孔花键滑配，所述第二端齿套内孔空套在输出轴外圆上；两只半爿蜗轮A、B整体加工后，装配时将其中一只半爿蜗轮偏转0.1°～0.2°，使蜗杆2螺旋牙槽的两侧面分别与两只半爿蜗轮A、B斜齿啮合。第一、二端齿套内侧端面齿为波浪状圆弧齿、或是正弦、类似于正弦的曲线齿。两只半爿蜗轮A、B为锌基耐磨合金。【有益效果】本专利技术比之日本RV-C型减速器，其创造、新颖、实用性在于：(1)平面二次包络环面蜗杆传动工艺成熟、传动比大，结构紧凑、传动平稳，振动和噪声小、承载能力大、不会断齿、传动效率高达0.85～0.95、毋需昂贵的特制专用轴承；(2)制造成本估算为RV、CORT的25～30％，比日本RV-C型中空减速器的成本更低。比之重庆大学《双蜗轮精密传动装置》(200810069736)：回差小、结构简单，制造成本低。【附图说明】图1.为本专利技术实施例的结构示意图图2初始状态：蜗杆螺旋槽的两侧N、M面分另靠紧半爿蜗轮A、B时的示意图图3右旋蜗轮左手定则：左手四指、大姆指向分别为蜗杆、蜗轮运转方向原理示意图【具体实施方式】参照图1-3，一种工业机器人中空型零回差蜗轮减速器，包括机座1、装在机座1内的蜗轮、与蜗轮啮合的蜗杆2、带法兰盘输出轴5、支承轴承及端盖，所述蜗轮包括以喉圆为分型面的两只半爿蜗轮A、B，所述半爿蜗轮A外侧轴颈由第一轴承3支承在机座1内孔，其轴向由联接在机座1上的圆端盖4限定，所述半爿蜗轮B外侧轴颈由第二轴承9支承在大端盖8内孔，大端盖联接在机座1上，所述半爿蜗轮A与半爿蜗轮B的内侧轴颈上配合一只铜合金或锌基耐磨合金套圈14，装置套圈14的目的使半爿蜗轮A、B形成简支结构，所述输出轴5中设装电缆线通孔，所述输出轴5法兰盘用以连接外部驱动件，所述输出轴5两端用第一、二圆锥滚子轴承10、7分别支承在大端盖8与圆端盖4内孔，其特征在于：所述输出轴5上依次装置弹性档圈12、第一、二端齿套13、6及弹簧11，所述弹性档圈12靠紧第一圆锥滚子轴承10内圈端面，弹簧11靠紧第二圆锥滚子轴承7内圈端面，所述弹簧11为碟型或圆柱压缩弹簧，弹性档圈12用来限位，弹簧11用来复位；所述第一、二端齿套13、6的内侧端面齿为三角齿，或是梯形齿，齿与齿啮合，所述第一端齿套13外圆及内孔分别连接在半爿蜗轮A内孔及输出轴5外圆，所述第二端齿套6外圆与半爿蜗轮B内孔花键滑配，所述第二端齿套6内孔空套在输出轴5外圆上，蜗杆2负载转动做功时：由于第一、二端齿套13、6为端面齿啮合，端面齿间正压力Fn的两个分力：轴向力Fa与周向力Ft，当轴向力Fa大于复位弹簧11压缩力时，轴向力Fa推动第二端齿套6右移，周向力Ft使第二端齿套6反向偏转一很小角Δθ＝0.1°～0.2°，于是半爿蜗轮A斜齿与蜗杆2螺旋牙槽另一侧N面靠紧，二半爿蜗轮A、B同向驱动输出轴5作功；所述两只半爿蜗轮A、B整体加工后，装配时将其中一只半爿蜗轮偏转Δθ＝0.1°～0.2°，使蜗杆2螺旋牙槽的两侧面分别与两只半爿蜗轮A、B斜齿啮合，偏转角Δθ大小取决于蜗杆、蜗轮加工时所产生的啮合侧隙。所述工业机器人中空型零回差蜗轮减速器，其特征在于：所述第一、二端齿套13、6内侧端面齿为波浪状圆弧齿、或是正弦、类似于正弦的曲线齿，由于波浪状圆弧齿不存在应力集中而不易断齿，波浪状圆弧齿易于铣、磨削加工及动作灵敏。所述工业机器人中空型零回差蜗轮减速器，其特征在于：所述两只半爿蜗轮A、B为铸造锌基耐磨合金，铸造锌基耐磨合金，具有高强度，高耐磨的性能，铸造工艺简单，适用于各种铸造工艺方法，满足生产和使用的要求，是一种优良的工程材料，用于代替ZQSn10-1、ZQSn6-6-3、ZQAl9-4合金后，降低成本50～70％。工作原理简述如下：(a)初始状态回差为零：蜗杆2螺旋牙槽的两侧M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业机器人中空型零回差蜗轮减速器，包括机座(1)、装在机座(1)内的蜗轮、与蜗轮啮合的蜗杆(2)、带法兰盘输出轴(5)、支承轴承及端盖组成，所述蜗轮包括以喉圆为分型面的两只半爿蜗轮(A、B)，所述半爿蜗轮(A)外侧轴颈由第一轴承(3)支承在机座(1)内孔，其轴向由联接在机座(1)上的圆端盖(4)限定，所述半爿蜗轮(B)外侧轴颈由第二轴承(9)支承在大端盖(8)内孔，大端盖联接在机座(1)上，所述半爿蜗轮(A)与半爿蜗轮(B)的内侧轴颈上配合一只铜合金或锌基耐磨合金套圈(14)，所述输出轴(5)中设装电缆线通孔，所述输出轴(5)法兰盘用以连接外部驱动件，所述输出轴(5)两端用第一、二圆锥滚子轴承(10、7)分别支承在大端盖(8)与圆端盖(4)内孔，其特征在于：所述输出轴(5)上依次装置弹性档圈(12)、第一、二端齿套(13、6)及弹簧(11)，所述弹性档圈(12)靠紧第一圆锥滚子轴承(10)内圈端面，所述弹簧(11)靠紧第二圆锥滚子轴承(7)内圈端面，所述弹簧(11)为碟型或圆柱压缩弹簧；所述第一、二端齿套(13、6)的)内侧端面齿为三角齿或梯形齿，齿与齿啮合，所述第一端齿套(13)外圆及内孔分别连接在半爿蜗轮(A)内及输出轴(5)外圆，所述第二端齿套(6)外圆与半爿蜗轮(B)内花键滑配，第二端齿套(6)内孔空套在输出轴(5)外圆上；所述两只半爿蜗轮(A、B)整体加工后，装配时将其中一只半爿蜗轮偏转0.1°～0.2°，使蜗杆(2)螺旋牙槽的两侧面分别与两只半爿蜗轮(A、B)斜齿啮合。...

【技术特征摘要】
1.一种工业机器人中空型零回差蜗轮减速器，包括机座(1)、装在机座(1)内的蜗轮、与蜗轮啮合的蜗杆(2)、带法兰盘输出轴(5)、支承轴承及端盖组成，所述蜗轮包括以喉圆为分型面的两只半爿蜗轮(A、B)，所述半爿蜗轮(A)外侧轴颈由第一轴承(3)支承在机座(1)内孔，其轴向由联接在机座(1)上的圆端盖(4)限定，所述半爿蜗轮(B)外侧轴颈由第二轴承(9)支承在大端盖(8)内孔，大端盖联接在机座(1)上，所述半爿蜗轮(A)与半爿蜗轮(B)的内侧轴颈上配合一只铜合金或锌基耐磨合金套圈(14)，所述输出轴(5)中设装电缆线通孔，所述输出轴(5)法兰盘用以连接外部驱动件，所述输出轴(5)两端用第一、二圆锥滚子轴承(10、7)分别支承在大端盖(8)与圆端盖(4)内孔，其特征在于：所述输出轴(5)上依次装置弹性档圈(12)、第一、二端齿套(13、6)及弹簧(11)，所述弹性档圈(12)靠紧第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴声震，
申请(专利权)人：吴小杰，
类型：发明
国别省市：浙江;33