一种超薄大中空轻量化减速机制造技术

本发明专利技术提供了一种超薄大中空轻量化减速机，涉及减速机技术领域，包括波发生器、柔性轴承、柔轮、刚轮一和刚轮二，柔轮轴向长度不超过刚轮一和刚轮二总轴向长度，柔性轴承轴向总长度不超过柔轮轴向长度；波发生器、柔性轴承、柔轮、刚轮一和刚轮二中至少一个由工程塑料制成，减速机外径与其总轴向长度比大于3：1，波发生器内孔孔径与减速机总轴向长度比大于1：1；柔轮外壁设有齿形不同的第一啮合齿及第二啮合齿，第一啮合齿与刚轮一内齿同齿数或差齿数啮合，第二啮合齿与刚轮二内齿同齿数或差齿数啮合，第一啮合齿与刚轮一内齿的齿数差和第二啮合齿与刚轮二内齿的齿数差不同。本发明专利技术能满足模组小尺寸、轻量化、高转矩密度、低振动噪音的需求。的需求。的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种超薄大中空轻量化减速机


[0001]本专利技术涉及减速机
，尤其涉及一种超薄大中空轻量化减速机。

技术介绍

[0002]机器人关节模组是协作机器人、移动机器人、类人形机器人等小型机器人的核心部件，通过减速机、电机模块化的关节模组，实现机器人快速便捷的装配和维护。目前，机器人关节模组正被越来越多地应用于服务类机器人行业中，对模组的小尺寸、大中空、外形扁平化、轻量化、高转矩密度、高可靠性有着严格的要求。
[0003]现有的机器人关节模组多为采用单刚轮结构谐波减速机与无框力矩电机的集成化设计，轴向长度过长，中空孔较小，外形尺寸上无法满足使用需求。另外，传统谐波减速机中的刚轮和柔轮均为金属材料制成，通过精密的机械加工成型和多道热处理与表面工艺处理，虽然实现了工作齿部的高强度和高耐疲劳特性，但无法实现新型关节模组的轻量化需求。以PTFE、PPS、PAI、PEEK等作为代表的特种工程塑料具有重量轻、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、高强度、自润滑等一系列优异的综合性能在许多特殊领域正逐步替代金属、陶瓷等传统材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种超薄大中空轻量化减速机，其能够满足机器人关节模组的小尺寸、轻量化、高转矩密度、低振动噪音的应用需求。
[0005]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0006]一种超薄大中空轻量化减速机，包括波发生器、柔性轴承、柔轮、刚轮一和刚轮二，所述柔性轴承套装在波发生器外，所述柔轮套装在柔性轴承外，所述刚轮一和刚轮二套装在柔轮外，且所述刚轮一和刚轮二之间设有连接轴承，所述刚轮一的内齿和刚轮二的内齿分别与柔轮的外齿啮合；
[0007]所述波发生器在轴向方向上位于柔轮的中心位置，所述柔轮的轴向长度不超过刚轮一和刚轮二的总轴向长度；所述柔性轴承的数量为1
‑
4个，且其轴向总长度不超过柔轮的轴向长度；当所述柔性轴承数量为1个时，其位于柔轮的中心位置；
[0008]所述波发生器、柔性轴承、柔轮、刚轮一和刚轮二中至少一个由工程塑料制成；减速机的外径与减速机的总轴向长度比大于3：1，所述波发生器的内孔孔径与减速机的总轴向长度比大于1：1；
[0009]所述柔轮外壁设有位于刚轮一和刚轮二中间缝隙位置的分隔部，所述分隔部将柔轮的外齿分隔为第一啮合齿及第二啮合齿，所述第一啮合齿与第二啮合齿齿形不同；所述第一啮合齿与刚轮一内齿同齿数或差齿数啮合，所述第二啮合齿与刚轮二内齿同齿数或差齿数啮合，且所述第一啮合齿与刚轮一内齿的齿数差和第二啮合齿与刚轮二内齿的齿数差不同。
[0010]通过采用上述技术方案，现有技术中的谐波减速机由于自身结构强度的要求，谐
波减速机的中空孔往往较小，中空孔径与减速机的轴向长度比为1：3
‑
1：2，对于需要中孔孔径较大的应用场合，例如现有机器人关节模组需要在中空孔内穿设大量导线、气管、冷却水管时，在保证结构强度的前提下，现有技术中的谐波减速机无法满足要求。
[0011]而本专利技术中，将波发生器在轴向方向上设置于柔轮的中心位置，柔轮的轴向长度不超过刚轮一和刚轮二的总轴向长度，柔性轴承的数量为1
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4个，且其轴向总长度不超过柔轮的轴向长度，而且柔性轴承数量为1个时设置在柔轮的中心的位置，这样尽可能减少减速机的轴向长度，同时可通过加大刚轮一、刚轮二、柔轮、柔性轴承和波发生器的外径，减小刚轮一、刚轮二、柔轮、柔性轴承和波发生器的轴向长度，实现减速机的超薄特性。现有机器人关节模组轴向要排布减速机、电机、刹车、编码器、驱动板等多种零部件，导致机器人关节模组轴向长度普遍过长，使用本专利技术的超薄减速机，则能够尽可能地缩短机器人关节模组的轴向长度。其中，本专利技术中减速机的外径与减速机轴向总长度的比大于3：1，保证减速机轴向长度变小时其扭转刚性和弯曲刚性不会减弱。
[0012]同时，本专利技术中波发生器内孔即减速机的中孔相应增大，波发生器的内孔孔径(即减速机孔径)与减速机的总轴向长度的比大于1：1，使得减速机达到超薄和大中空，不仅便于各种导线管道的排布，减少通线长度，使得线缆不易扭曲缠绕导致加速损坏，而且方便其他部件与减速机的输出端连接。另外，本专利技术的减速机中，波发生器、柔性轴承、柔轮、刚轮一和刚轮二中至少一个零件由工程塑料制成，以此来减轻减速机的重量，使其满足轻量化的应用需求。
[0013]另外，现有技术中柔轮与刚轮一和刚轮二同时进行啮合时，一般是一个同齿数啮合、另一个差齿数啮合，而且刚轮一的内齿和刚轮二的内齿是两种不同的齿形，柔轮外齿为轴向贯穿的单种齿形，因此无论柔轮外齿是何种齿形，在其与刚轮一和刚轮二啮合时，两对齿啮合中必然有至少一种无法达到最佳啮合状态，并且至少有一对齿啮合之间会留有一定的侧隙，而且由于刚轮一和刚轮二有相对运动，会对柔轮产生方向相反的两种力，这就导致减速机在啮合刚度、齿隙精度、传动精度、噪音、振动等各种性能上大打折扣。
[0014]本专利技术中利用分隔部将柔轮的外齿分隔为第一啮合齿和第二啮合齿，避免柔轮同一段外齿受到刚轮一和刚轮二两种不同作用力的相互影响。而且第一啮合外齿和第二啮合外齿齿形不同，这样第一啮合齿和第二啮合齿可以根据对应的刚轮一和刚轮二的内齿齿形啮合情况单独设计，可以将两段啮合都达到各自的最优解，从而整体优化柔轮与刚轮一、刚轮二的啮合效果。另外，第一啮合齿和第二啮合齿的齿数可以相同也可以不相同，与对应的刚轮一、刚轮二可以是同齿数啮合也可以是差齿数啮合，只要第一啮合齿与刚轮一内齿的齿数差和第二啮合齿与刚轮二内齿的齿数差不同即可，还可以根据刚轮一、刚轮二与柔轮之间的齿数差不同，设计出更大或更小的减速比。
[0015]进一步地，所述波发生器上设有与分隔部对应的分隔槽，且所述波发生器中位于分隔槽两侧的凸轮形状不同；所述柔性轴承数量至少为2个，且所述波发生器的两端凸轮分别与至少一个柔性轴承对应。
[0016]通过采用上述技术方案，波发生器的凸轮形状以分隔槽作为分界线，设计为两端形状不同的凸轮，来进一步优化柔轮的第一啮合齿与刚轮一内齿、第二啮合齿与刚轮二内齿的啮合效果。其中，当波发生器两端的凸轮形状不同时，柔性轴承至少要有2个，且波发生器两端的凸轮分别要至少与一个柔性轴承对应，以此保证工作效果。
[0017]进一步地，所述分隔部为凹槽或凸起，当所述分隔部为凹槽时，所述凹槽最深处柔轮的壁厚不小于0.1mm；当所述分隔部为凸起时，所述刚轮一和刚轮二之间设有与凸起配合的让位槽。
[0018]通过采用上述技术方案，分隔部设置为凹槽或凸起，利用凹槽或凸起将柔轮外齿分隔为第一啮合齿和第二啮合齿两部分，减少刚轮一和刚轮二分别与柔轮啮合时的相互影响。当分隔部为凹槽时，凹槽部分在减速机受到冲击时可以起到一定的缓冲作用。其中，凹槽最深处柔轮的壁厚不小于0.1mm，避免凹槽最深处壁厚过小影响柔轮的强度。当分隔部为凸起时，凸起可以在柔轮受力最集中的部位起到加强加固作用，防止柔轮在受到冲击时分隔部对应位置发生扭曲变形，提高减速机的抗冲击能力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超薄大中空轻量化减速机，其特征在于：包括波发生器(1)、柔性轴承(2)、柔轮(3)、刚轮一(4)和刚轮二(5)，所述柔性轴承(2)套装在波发生器(1)外，所述柔轮(3)套装在柔性轴承(2)外，所述刚轮一(4)和刚轮二(5)套装在柔轮(3)外，且所述刚轮一(4)和刚轮二(5)之间设有连接轴承(6)，所述刚轮一(4)的内齿和刚轮二(5)的内齿分别与柔轮(3)的外齿啮合；所述波发生器(1)在轴向方向上位于柔轮(3)的中心位置，所述柔轮(3)的轴向长度不超过刚轮一(4)和刚轮二(5)的总轴向长度；所述柔性轴承(2)的数量为1
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4个，且其轴向总长度不超过柔轮(3)的轴向长度；当所述柔性轴承(2)数量为1个时，其位于柔轮(3)的中心位置；所述波发生器(1)、柔性轴承(2)、柔轮(3)、刚轮一(4)和刚轮二(5)中至少一个由工程塑料制成；减速机的外径与减速机的总轴向长度比大于3：1，所述波发生器(1)的内孔孔径与减速机的总轴向长度比大于1：1；所述柔轮(3)外壁设有位于刚轮一(4)和刚轮二(5)中间缝隙位置的分隔部(31)，所述分隔部(31)将柔轮(3)的外齿分隔为第一啮合齿(32)及第二啮合齿(33)，所述第一啮合齿(32)与第二啮合齿(33)齿形不同；所述第一啮合齿(32)与刚轮一(4)内齿同齿数或差齿数啮合，所述第二啮合齿(33)与刚轮二(5)内齿同齿数或差齿数啮合，且所述第一啮合齿(32)与刚轮一(4)内齿的齿数差和第二啮合齿(33)与刚轮二(5)内齿的齿数差不同。2.根据权利要求1所述的一种超薄大中空轻量化减速机，其特征在于：所述波发生器(1)上设有与分隔部(31)对应的分隔槽(11)，且所述波发生器(1)中位于分隔槽(11)两侧的凸轮形状不同；所述柔性轴承(2)数量至少为2个，且所述波发生器(1)的两端凸轮分别与至少一个柔性轴承(2)对应。3.根据权利要求1或2所述的一种超薄大中空轻量化减速机，其特征在于：所述分隔部(31)为凹槽或凸起，当...

【专利技术属性】
技术研发人员：童彤，顾京君，
申请(专利权)人：南通振康焊接机电有限公司，
类型：发明
国别省市：