一种谐波减速器及机器人关节驱动器制造技术

本实用新型专利技术提供一种谐波减速器，包括壳体组件、柔齿件和随齿件；柔齿件呈外圆周面具有一定齿数、可变形的圆筒状；所述外圆周面设有沿轴线方向延伸且呈圆周环状且均匀间隔分布的外齿；柔齿件采用柔性材料制作、外壳和所述随齿件采用刚性材料制作或柔齿件采用刚性材料制作，外壳和所述随齿件采用柔性材料制作。本实用新型专利技术提供的谐波减速器加工制作简单、成本低、传动平稳可靠、精度高。本实用新型专利技术还提供一种机器人关节驱动器，电机和谐波减速器采用一体化设计，减少了中间连接件，降低成本的同时减小了设备重量和体积，更适合小型机器人的应用；端面连接等同于电机端面的连接方式，方便设备的更新和改造，设计新颖具有较高的灵活性。

A harmonic reducer and robot joint driver

【技术实现步骤摘要】
一种谐波减速器及机器人关节驱动器
本技术涉及机器人
，具体涉及一种谐波减速器及机器人关节驱动器。
技术介绍
目前机器人关键的关节部位均是采用谐波减速器，谐波减速器相比其它减速器，在相同速比和相同负载下，其传动平稳、精度最高，结构体积小，机构重量轻，广泛应用于机器人、数控机床、半导体设备等精密行业。传统谐波减速器一般包括刚轮、柔轮及包含柔性轴承的波发生器等零部件。扭矩输出都是通过薄壁可变形柔轮进行传递；柔轮通常为杯型或者礼帽型，柔轮薄壁且存在呈接近90度直角部分。该种结构的柔轮对钢材性能要求较高，需要保证弹性要求的同时又要保证其硬度，一般采用进口的合金钢材，对加工精度要求比较高。由于其材料特殊，生产工艺要求高，因此其成本和价格远高于其他类型的减速器。目前，市场上也不存在小微型低成本的谐波减速器，传统谐波减速器尺寸较大和成本较高，对于一些扭矩需求较小的桌面型机器人并不适用。另外现有的带输入轴的谐波减速器，其整体结构不够紧凑，不仅导致谐波减速器体积较大，增加了空间占用的同时增加了制作原料，而且还导致输出不够稳定、精确。由于谐波减速器与电机之间需要通过其他的中间连接件进行连接(如电机固定架、连接法兰等)，因此导致整个减速装置制造起来比较麻烦，而且由于增加了许多中间连接件，同时也导致了整个减速装置的生产成本较高、传动精度低、体积大、重量重；其在作为机器人关节驱动器时，通用性、连接精度和密封性差，使用不方便。为了进一步降低成本和方便桌面型机器人使用，同时也便于日常工业生产，亟需设计一种谐波减速器及机器人关节驱动器来解决如上技术问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术的目的在于针对上述
技术介绍
中的缺陷和不足，提供一种小微型的、结构简单、传动平稳可靠、精度高和成本低的谐波减速器及机器人关节驱动器。同时该谐波减速器及机器人关节驱动器制造简单、成本较低、便于大规模生产应用。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：本技术提供一种谐波减速器，包括壳体组件和波发生器，所述壳体组件包括外壳和壳盖；所述外壳和壳盖固连后内部形成安装空腔，所述波发生器设置在所述安装空腔内，所述外壳内设置有内齿，还包括柔齿件和随齿件；所述柔齿件呈外圆周面具有一定齿数、可变形的圆筒状；所述外圆周面设有沿轴线方向延伸且呈圆周环状且均匀间隔分布的外齿；所述柔齿件采用柔性材料制作，所述外壳和所述随齿件采用刚性材料制作；所述柔齿件被波发生器挤压变形为椭圆状，所述外齿与所述内齿啮合；所述随齿件包括随齿盘部，所述随齿盘部设置在所述安装空腔内，所述随齿盘部设置有与所述柔齿件形状适配的内齿腔，所述柔齿件插入所述内齿腔中。进一步地，所述柔齿件为预应力复合材层抗扭齿环；所述复合材层通过由弹性钢环或钢丝中的任一种，结合玻璃纤维，再结合尼龙或橡胶或聚氨酯中任一种，硫化复合而成。进一步地，所述预应力通过在制作时，使弹性钢环或钢丝产生变形实现。进一步地，所述预应力复合材层抗扭齿环的齿形为梯形齿。进一步地，所述内齿个数大于所述外齿个数；所述外齿个数等于所述内齿腔的齿数。进一步地，所述外壳为杯型结构，所述外壳的杯底端面上设置有定位孔；所述壳盖为杯型结构，所述壳盖通过第一螺钉与外壳固连；所述壳盖的外端面上设置有凸台。进一步地，所述随齿盘部设有轴承安装腔和电机轴避让孔，所述轴承安装腔内设置有用于支撑电机轴的第一轴承；所述随齿件还包括输出轴部，所述输出轴部通过第二轴承旋转支撑在所述壳盖上，并伸出所述壳盖。进一步地，所述波发生器为双触点垂直型，双触点垂直型波发生器包括连接架，支撑轴和滚轮，并整体设置在所述外壳的杯型空腔内；所述连接架的两侧各分别设置有两个U型口，在两个所述U型口之间设置有滚轮避让部；所述支撑轴的两端设置有与所述U型口相适配的连接平面，所述滚轮套设在所述支撑轴的中部。进一步地，所述连接架设置有电机轴孔，所述电机轴孔上设置有连接通槽；所述电机轴为D型轴，穿设在所述电机轴孔中；所述连接通槽中设置有连接件，所述连接件均与所述连接通槽的槽底和所述电机轴的平面过盈配合。本技术还提供另外一种谐波减速器，包括壳体组件和波发生器，所述壳体组件包括外壳和壳盖；所述外壳和壳盖固连后内部形成安装空腔，所述波发生器设置在所述安装空腔内，所述外壳内设置有内齿，还包括柔齿件和随齿件；所述柔齿件呈外圆周面具有一定齿数、可变形的圆筒状；所述外圆周面设有沿轴线方向延伸且呈圆周环状且均匀间隔分布的外齿；所述柔齿件采用刚性材料制作，所述外壳和所述随齿件采用柔性材料制作；所述柔齿件被波发生器挤压产生局部压缩变形，所述外齿与所述内齿啮合；所述随齿件包括随齿盘部，所述随齿盘部设置在所述安装空腔内，所述随齿盘部设置有与所述柔齿件形状适配的内齿腔，所述柔齿件插入所述内齿腔中。进一步地，所述柔齿件采用弹簧钢制作；所述外壳和随齿件采用橡胶、尼龙或聚氨酯制作。进一步地，所述内齿能随所述柔齿件的变形产生相应变形；所述内齿腔中的齿形，能变形为以局部压缩变形后的柔齿件外齿在所述内齿腔上旋转范成出的齿形。本技术还提供一种机器人关节驱动器，包括电机和上述任一种谐波减速器，所述外壳上设置有沉头螺钉孔，第二螺钉穿过所述沉头螺钉孔后与所述电机的安装孔连接，将所述外壳和电机固连。进一步地，所述壳盖上设置有连接通孔，所述外壳上设置有连接螺纹孔，所述连接通孔和所述连接螺纹孔同轴布置；所述壳盖上还设置有用于所述机器人关节驱动器安装的安装螺纹孔，所述安装螺纹孔和所述电机的安装孔同轴布置。本技术提供的谐波减速器与现有技术相比，有益效果在于：本技术谐波减速器将传统谐波减速器的柔轮分为柔齿件和随齿件；柔齿件呈圆筒状，简化了柔轮的加工制造，大大降低谐波减速器的成本和加工难度；另外柔齿件没有传统的90度薄壁结构，消除了应力集中；增强谐波减速器的负载能力和抗冲击能力，大大提高其疲劳寿命。本技术谐波减速器的柔轮件采用预应力复合材层抗扭齿环，通过预应力和复合材层结构设置，可以减小摩擦力、增大传递扭矩和实现高精度传动；柔齿件的齿形采用梯形齿，相比传统谐波减速器的渐开线齿形，传动效率高，运行噪声小。本技术谐波减速器的波发生器采用双触点接触标准轴承代替柔性轴承，减小成本，便于加工制作。本技术提供的机器人关节驱动器与现有技术相比，有益效果在于：电机和减速器采用一体化设计，电机轴作为输入轴，同时成为波发生器的驱动轴，减少了中间连接件，降低成本的同时减小了设备重量和体积，更适合小型机器人（如桌面型机器人）微小机电系统应用；端面连接等同于电机端面的连接方式，方便设备的更新、改造和遵守传统的设计习惯；具有更高的精度、通用性、灵活性及更广的应用前景。本技术机器人关节驱动器，将谐波减速器壳体固定在电机外壳，可防止灰尘进入内部，密封性好，而且设计新颖具有较高的灵活性。总之，本技术提出了一种小巧紧凑、结构简单、实用性强、安全可靠的谐波减速器及机器人关节驱动器，其在机器人领域中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐波减速器，包括壳体组件和波发生器，所述壳体组件包括外壳和壳盖；所述外壳和壳盖固连后内部形成安装空腔，所述波发生器设置在所述安装空腔内，所述外壳内设置有内齿，其特征在于：还包括柔齿件和随齿件；所述柔齿件呈外圆周面具有一定齿数、可变形的圆筒状；所述外圆周面设有沿轴线方向延伸且呈圆周环状且均匀间隔分布的外齿；所述柔齿件采用柔性材料制作，所述外壳和所述随齿件采用刚性材料制作；所述柔齿件被波发生器挤压变形为椭圆状，所述外齿与所述内齿啮合；所述随齿件包括随齿盘部，所述随齿盘部设置在所述安装空腔内，所述随齿盘部设置有与所述柔齿件形状适配的内齿腔，所述柔齿件插入所述内齿腔中。/n

【技术特征摘要】
1.一种谐波减速器，包括壳体组件和波发生器，所述壳体组件包括外壳和壳盖；所述外壳和壳盖固连后内部形成安装空腔，所述波发生器设置在所述安装空腔内，所述外壳内设置有内齿，其特征在于：还包括柔齿件和随齿件；所述柔齿件呈外圆周面具有一定齿数、可变形的圆筒状；所述外圆周面设有沿轴线方向延伸且呈圆周环状且均匀间隔分布的外齿；所述柔齿件采用柔性材料制作，所述外壳和所述随齿件采用刚性材料制作；所述柔齿件被波发生器挤压变形为椭圆状，所述外齿与所述内齿啮合；所述随齿件包括随齿盘部，所述随齿盘部设置在所述安装空腔内，所述随齿盘部设置有与所述柔齿件形状适配的内齿腔，所述柔齿件插入所述内齿腔中。


2.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于：所述柔齿件的齿形为梯形齿。


3.根据权利要求2所述的谐波减速器，其特征在于：所述内齿个数大于所述外齿个数；所述外齿个数等于所述内齿腔的齿数。


4.根据权利要求3所述的谐波减速器，其特征在于：所述外壳为杯型结构，所述外壳的杯底端面上设置有定位孔；所述壳盖为杯型结构，所述壳盖通过第一螺钉与外壳固连；所述壳盖的外端面上设置有凸台。


5.根据权利要求4所述的谐波减速器，其特征在于：所述随齿盘部设有轴承安装腔和电机轴避让孔，所述轴承安装腔内设置有用于支撑电机轴的第一轴承；所述随齿件还包括输出轴部，所述输出轴部通过第二轴承旋转支撑在所述壳盖上，并伸出所述壳盖。


6.根据权利要求5所述的谐波减速器，其特征在于：所述波发生器为双触点垂直型，双触点垂直型波发生器包括连接架，支撑轴和滚轮，并整体设置在所述外壳的杯型空腔内；所述连接架的两侧各分别设置有两个U型口，在两个所述U型口之间设置有滚轮避让部；所述支撑轴的两端设置有与所述U型口相适配的连接平面，所述滚轮套设在所述支撑轴的中部。


7.根据权利要求6所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾瑞清，张钧嘉，王乾，贾敏，谢明佐，刘欢，王磊，
申请(专利权)人：北京勤牛创智科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11