一种新型谐波减速器及驱动器制造技术

本发明专利技术提供一种谐波减速器，包括柔轮，定轮和输出件，所述定轮设置有内齿，所述柔轮包括啮合部和拨爪；所述啮合部为具有外齿的圆筒状；所述外齿和所述内齿的齿形相同，所述外齿的齿数小于所述内齿的齿数；所述啮合部被致动变形后，使所述外齿和所述内齿啮合传动；所述拨爪设置在所述啮合部的一端，并与所述输出件传动连接。本发明专利技术提供的谐波减速器，柔轮传动时只产生二维变形，减小了传动过程中的内应力，提高了使用寿命和传动效率。本发明专利技术还提供一种驱动器。本发明专利技术提供的谐波减速器及驱动器，同时兼具传动效率高、使用寿命长、输出扭矩大及成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型谐波减速器及驱动器
本专利技术涉及机器人
，具体涉及一种新型谐波减速器及驱动器。
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。谐波减速器一般包括定轮、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。谐波减速机制造工艺复杂导致其成本居高不下，成为机器人普及应用的障碍之一。具有圆筒状柔轮的谐波减速器，由于没有90度薄壁结构，消除了应力集中，增强了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，同时也大大降低了谐波减速器的加工难度和成本。但此类型谐波减速器由于柔轮在输出转动过程中是动态三维曲面变形，壁薄的柔轮，可以减少内应力，传动效率高，但是会导致输出扭矩能力的下降；壁厚的柔轮，可以提高输出扭矩，但又使内应力增大，传动效率降低。
技术实现思路
为了至少解决上述技术问题之一，本专利技术的目的在于提供一种同时兼具传动效率高、使用寿命长、输出扭矩大及成本低的谐波减速器及驱动器。同时该谐波减速器及驱动器制造简单、成本较低、便于大规模生产应用。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：提供一种谐波减速器，包括柔轮，定轮和输出件，所述定轮设置有内齿，所述柔轮包括啮合部和拨爪；所述啮合部为具有外齿的圆筒状；所述外齿和所述内齿的齿形相同，所述外齿的齿数小于所述内齿的齿数；所述啮合部被致动变形后，使所述外齿和所述内齿啮合；所述拨爪设置在所述啮合部的一端，并与所述输出件传动连接。进一步地，所述外齿为设置在所述啮合部的外圆周面沿轴线方向延伸且呈圆周环状均匀间隔分布的齿，所述啮合部的内圆周面为光滑表面。进一步地，所述拨爪为多个，且均匀间隔呈圆形分布。进一步地，所述拨爪为圆柱。进一步地，还包括波发生器组件，所述波发生器组件致动所述啮合部变形，使所述啮合部的横截面由圆形变为椭圆；所述啮合部变形后椭圆长轴方向上的所述外齿与所述内齿，短轴方向上的所述外齿与所述内齿之间具有一定间隙。进一步地，所述输出件包括拨盘和输出轴，所述拨盘上设置有拨槽；所述拨爪通过所述拨槽与所述输出件传动连接。进一步地，所述拨槽为沿所述拨盘的径向设置的条孔，所述条孔的延长线汇交于所述拨盘的中心轴线；所述拨槽的数量与所述拨爪的数量相同，所述拨槽与所述拨爪形状适配，且所述拨爪能在所述拨槽中沿所述拨盘的径向滑动。进一步地，所述啮合部变形后，多个所述拨爪呈所述椭圆的方式分布。进一步地，还包括壳体组件，所述壳体组件包括壳体和壳盖；所述壳体和壳盖连接形成安装空腔；所述柔轮、定轮和波发生器组件设置在所述安装空腔中。进一步地，传动时所述拨爪相对所述拨槽沿所述拨盘的径向滑动；所述拨爪相对所述壳体组件的运动轨迹为随着所述柔轮相对所述拨盘产生的大椭圆的旋转运动而形成的所述拨爪自身的小椭圆轨迹。本专利技术还提供一种驱动器，包括电机和上述的谐波减速器，所述谐波减速器安装在所述电机的输出端。本专利技术提供的谐波减速器及驱动器与现有技术相比，有益效果在于：本申请提供的谐波减速器，柔轮在谐波减速传动过程中，由于拨爪可在拨槽内径向滑动，柔轮整体只呈现为横截面为椭圆的变形旋转，即只产生柱面的二维变形，不会出现整体为圆筒状的柔轮的三维扭曲变形。本申请中柔轮传动时的二维变形，减小了传动过程中的内应力，可以保护柔轮的弹性，提高了谐波减速器的使用寿命；同时由于变形量减小，也提高了传动效率。本申请提供的谐波减速器，壳体与定轮分体式的布置方式，使定轮上的内齿加工难度降低，成本更低；柔轮通过设置为啮合部和拨爪两部分组成，结构简单，材料更少，成本更低。本申请提供的谐波减速器柔轮通过采用不同弹性材料的啮合部和拨爪复合而成，在传动过程中能够克服拨爪强度相对偏低的缺陷，形成弹性和强度互补的柔轮，可以提高整个谐波减速器的传动效率和使用寿命。本申请提供的柔轮拨爪在与拨盘啮合时，每个圆柱形拨爪的运动轨迹为随着柔轮相对拨盘产生的大椭圆的旋转运动而形成的拨爪自身的小椭圆轨迹。通过设置拨爪圆柱体的直径及拨槽的宽度，可以调整两者不同的松紧配合程度。由于拨槽的宽度是个定值，传动过程中拨爪相对拨槽沿拨盘的径向滑动，拨爪相对壳体组件产生的自身的小椭圆轨迹运动，因此传动过程中拨爪挤压拨槽侧壁，产生相应变形应力，使两者紧密结合，从而消除传动回差。本申请提供的柔轮中带拨爪的结构，柔轮在传动过程中可以承受比较大的椭圆变形，所以本申请提供的谐波减速机的减速比可小于35，更适合轻量型的服务机器人领域的应用。本申请提供的柔轮结构可以将柔轮设置为具有足够的厚度，并且不会引起内应力太大的变化，所以在设计疲劳寿命时具有较大的耦合范围，有利于进行提高疲劳寿命的设计。同时也有利于拨爪疲劳寿命的结构设计和柔轮使用寿命的延长。总之，本专利技术提供了一种同时兼具传动效率高、使用寿命长、输出扭矩大及成本低的谐波减速器及驱动器。同时该谐波减速器及驱动器制造简单、成本较低、便于大规模生产应用。附图说明图1示意性示出了根据本专利技术一个具体实施方式的带谐波减速器的驱动器的整体结构图；图2示意性示出了根据本专利技术一个具体实施方式的带谐波减速器的驱动器的爆炸图；图3示意性示出了根据本专利技术一个具体实施方式的带谐波减速器的驱动器的一个视角的内部结构图；图4示意性示出了根据本专利技术一个具体实施方式的带谐波减速器的驱动器的另一个视角的内部结构图；图5示意性示出了根据本专利技术一个具体实施方式的柔轮一个视角的结构示意图；图6示意性示出了根据本专利技术一个具体实施方式的柔轮另一个视角的结构示意图；图7示意性示出了根据本专利技术一个具体实施方式的谐波减速器的部分内部结构图；图8示意性示出了根据本专利技术一个具体实施方式的拨爪和拨盘的配合。其中，附图标记说明如下：1电机，2壳体，2-1定轮，3壳盖，4波发生器组件，4-1连接架，4-2滚轮，支撑轴4-3，5柔轮，5-1啮合部，5-2拨爪，6输出件，6-1拨盘，6-11拨槽，6-2输出轴。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐波减速器，包括柔轮，定轮和输出件，其特征在于：所述定轮设置有内齿，所述柔轮包括啮合部和拨爪；所述啮合部为具有外齿的圆筒状；所述外齿和所述内齿的齿形相同，所述外齿的齿数小于所述内齿的齿数；所述啮合部被致动变形后，使所述外齿和所述内齿啮合；所述拨爪设置在所述啮合部的一端，并与所述输出件传动连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种谐波减速器，包括柔轮，定轮和输出件，其特征在于：所述定轮设置有内齿，所述柔轮包括啮合部和拨爪；所述啮合部为具有外齿的圆筒状；所述外齿和所述内齿的齿形相同，所述外齿的齿数小于所述内齿的齿数；所述啮合部被致动变形后，使所述外齿和所述内齿啮合；所述拨爪设置在所述啮合部的一端，并与所述输出件传动连接。


2.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于：所述外齿为设置在所述啮合部的外圆周面沿轴线方向延伸且呈圆周环状均匀间隔分布的齿，所述啮合部的内圆周面为光滑表面。


3.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于：所述拨爪为多个，且均匀间隔呈圆形分布。


4.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于：所述拨爪为圆柱。


5.根据权利要求3所述的谐波减速器，其特征在于：还包括波发生器组件，所述波发生器组件致动所述啮合部变形，使所述啮合部的横截面由圆形变为椭圆；所述啮合部变形后椭圆长轴方向上的所述外齿与所述内齿，短轴方向上的所述外齿与所述内齿之间具有一定间隙。


6.根据权利要求5所述的谐波减...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾瑞清，
申请(专利权)人：贾瑞清，
类型：发明
国别省市：北京;11