專利名稱：一種柔輪、諧波減速器及機器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柔輪、諧波減速器及機器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
諧波減速傳動是一種依靠柔性齒輪所產(chǎn)生的可控彈性變形來傳遞運動和力的新型機械傳動。如圖ι和圖2所示，其基本構(gòu)件包括橢圓形的波發(fā)生器1，薄壁筒體狀的柔輪 2和有很好剛性的剛輪3。當波發(fā)生器1轉(zhuǎn)動時，迫使柔輪2產(chǎn)生彈性變形，使它的齒與剛輪3齒相互作用，從而實現(xiàn)傳動的目的。柔輪在高頻率和高次數(shù)的彈性變形中，柔輪筒體極易產(chǎn)生疲勞破壞，一般情況下， 裂紋起源于柔輪齒根部分，然后沿軸向延伸，進而呈45°斜向擴展。若柔輪旋轉(zhuǎn)方向不斷變化，則裂紋還能呈雙向45°擴展這是目前公知的諧波減速傳動最為主要的失效形式。諧波減速傳動的固有特點需要和制造的需要，通常先將柔輪制造成薄壁圓筒桶狀。當柔輪與波發(fā)生器，剛輪組合裝配完畢后，柔輪的圓形開口端將會被橢圓形的波發(fā)生器迫使變?yōu)闄E圓形。在對現(xiàn)有技術(shù)的研究和實踐過程中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述現(xiàn)有技術(shù)中由于柔輪的圓形截面圓周長不變，必然使得柔輪變形后橢圓形開口的長軸比原來的圓直徑長， 而短軸比原來的圓直徑短，如圖3至圖5所示，會直接導(dǎo)致橢圓形開口的長軸端與柔輪的另一端形成凸錐面，而短軸端與柔輪的另一端形成凹錐面，而在橢圓形開口的長軸端正是柔輪齒與剛輪齒嚙合區(qū)域。由于不可避免的凸錐面和凹錐面的形成，直接導(dǎo)致了柔輪與剛輪的齒面嚙合面成了錐面。如圖6所示，這將使的柔輪和剛輪的齒嚙合面積減少，單位嚙合面積承受的壓力增大，同時因受力點往齒頂方向偏移，齒根承受的彎矩加大，最終加速齒根的疲勞裂紋的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中柔輪齒根承受的彎矩加大，最終加速齒根的疲勞裂紋產(chǎn)生的問題，本發(fā)明實施例提供了一種柔輪、諧波減速器及機器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明實施例提供一種柔輪，包括徑向可彎曲的柔輪體、外部齒和固定臺，所述柔輪體一端開口，另一端連接用于固定輸出軸或輸入軸的所述固定臺；所述外部齒位于所述柔輪體開口端外緣表面；所述柔輪體和所述固定臺之間通過彈性部過渡。本發(fā)明實施例還提供一種諧波減速器，包括剛輪、柔輪以及波形發(fā)生器，所述柔輪包括徑向可彎曲的柔輪體、外部齒和固定臺，所述柔輪體一端開口，另一端連接用于固定輸出軸的所述固定臺；所述外部齒位于所述柔輪體開口端外緣表面；所述柔輪體和所述固定臺之間通過彈性部過渡，所述波形發(fā)生器用來將所述柔輪彎曲成橢圓形使之與所述剛輪嚙合。本發(fā)明實施例還提供一種機器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，包括殼體，電機和上述的諧波減速器，所述電機和所述諧波減速器位于所述殼體內(nèi)，所述電機與諧波減速器的輸入軸相連，驅(qū)動所述諧波減速器通過輸出軸實現(xiàn)機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動。本發(fā)明實施例在柔輪的柔輪體和固定臺之間增加彈性部，通過彈性部過渡形成的彈性緩沖，可以有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使的柔輪柔輪體開口端與另一端形成的凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴重程度，因而能產(chǎn)生很大的承載能力，并且提高柔輪的使用壽命。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他
的附圖。其中
圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中一種諧波減速器的主視圖2顯示了圖1的側(cè)面剖視圖3顯示了諧波減速器工作過程示意圖4顯示了圖1的局部放大圖5顯示了圖1的局部放大圖6顯示了現(xiàn)有技術(shù)諧波減速器中柔輪與剛輪嚙合受力示意圖7顯示了本發(fā)明實施例一柔輪結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8顯示了本發(fā)明實施例二諧波減速器剖視圖9顯示了圖8局部放大圖10顯示了本發(fā)明實施例二諧波減速器中柔輪與剛輪嚙合受力示意圖11顯示了本發(fā)明實施例三柔輪結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12顯示了本發(fā)明實施例四諧波減速器剖視圖13顯示了圖12局部放大圖14顯示了本發(fā)明實施例四諧波減速器中柔輪與剛輪嚙合受力示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例一本發(fā)明實施例提供一種柔輪8，如圖7所示，包括徑向可彎曲的柔輪體5、外部齒6 和固定臺7，所述柔輪體5 —端開口，另一端連接用于固定輸出軸或輸入軸的所述固定臺7 ； 所述外部齒6位于所述柔輪體5開口端外緣表面；所述柔輪體5和所述固定臺7之間通過彈性部10過渡。所述彈性部10與柔輪體相連續(xù)并沿徑向向柔輪的軸心方向延伸到固定臺7。優(yōu)選的，所述柔輪體5通過雙圓弧形彈性部過渡到固定臺7，所述彈性部10為雙圓弧，所述雙圓弧彈性部一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺。
優(yōu)選的，所述柔輪體5通過反S形彈性部過渡到固定臺7，所述彈性部10為反S 形，所述反S形彈性部一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺。另一種實施方式，所述柔輪體通過多圓弧形彈性部過渡到固定臺。本發(fā)明實施例在柔輪的柔輪體和固定臺之間增加彈性部，通過彈性部過渡形成的彈性緩沖，可以有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使的柔輪柔輪體考口端與另一端形成的凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴重程度，因而能產(chǎn)生很大的承載能力，并且提高了柔輪的使用壽命。實施例二本發(fā)明實施例提供一種諧波減速器，如圖8所示，包括剛輪3、柔輪8以及波形發(fā)生器1，所述波形發(fā)生器1用來將所述柔輪8彎曲成橢圓形使之與所述剛輪3嚙合。所述柔輪8，包括徑向可彎曲的柔輪體5、外部齒6和固定臺7，所述柔輪體5 —端開口，另一端連接用于固定輸出軸的所述固定臺7 ；所述外部齒6位于所述柔輪體5開口端外緣表面；所述柔輪體5和所述固定臺7之間通過彈性部10過渡。所述彈性部10與柔輪體相連續(xù)并沿徑向向柔輪的軸心方向延伸到固定臺7。優(yōu)選的，所述柔輪體5通過雙圓弧形彈性部過渡到固定臺7，所述彈性部10為雙圓弧，所述雙圓弧彈性部一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺。優(yōu)選的，所述柔輪體5通過反S形彈性部弧過渡到固定臺7，所述彈性部10為反S 形，所述反S形彈性部一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺。另一種實施方式，所述柔輪體通過多圓弧形彈性部過渡到固定臺。本發(fā)明實施例在柔輪的柔輪體與固定臺之間增加了雙圓弧彈性部過渡。通過雙圓弧過渡形成彈性緩沖，當波形發(fā)生器迫使柔輪柔輪體徑向可彎曲端發(fā)生橢圓形變時，柔輪的柔輪體與固定臺之間的雙圓弧就會釋放增大，同時圓弧中心點M沿徑向跟隨向外偏移至 Ml處，即向外偏移距離B5，如圖9，使得柔輪柔輪體開口端的橢圓形的長軸與另一端的圓直徑差減少，從而有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使的柔輪徑向可彎曲端與另一端形成的凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴重程度，更關(guān)鍵的是使形成的凸錐面和凹錐面的錐度減少。柔輪嚙合齒與剛輪嚙合齒的接觸區(qū)域面積增大，嚙合的齒頂線更接近理論嚙合線，嚙合傳遞的力中心點也會向齒根部為靠近，力對嚙合齒齒根形成的力矩相應(yīng)減小(力臂減短)如圖10，因而能產(chǎn)生很大的承載能力和提高諧波減速傳動機構(gòu)的使用壽命。本發(fā)明實施例諧波減速器在柔輪的柔輪體和固定臺之間增加雙圓弧彈性部，通過雙圓弧彈性部過渡形成的彈性緩沖，可以有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使的柔輪柔輪體考口端與另一端形成的凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴重程度，因而能產(chǎn)生很大的承載能力，并且提高了柔輪的使用壽命。實施例三本發(fā)明實施例提供一種柔輪11，如圖11所示，包括徑向可彎曲的柔輪體12、外部齒13和固定臺14，所述柔輪體12 —端開口，另一端連接用于固定輸出軸或輸入軸的所述固定臺14 ；所述外部齒13位于所述柔輪體12開口端外緣表面；所述柔輪體12和所述固定臺 14之間通過彈性部15過渡。所述彈性部15與柔輪體相連續(xù)并沿徑向背離柔輪的軸心方向延伸到固定臺14。優(yōu)選的，所述柔輪體12通過雙圓弧形彈性部過渡到固定臺14，所述彈性部15為雙圓弧，所述雙圓弧一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺。
優(yōu)選的，所述柔輪體12通過反S形彈性部過渡到固定臺14，所述彈性部15為反S 形，所述反S形彈性部一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺。另一種實施方式，所述柔輪體通過多圓弧形彈性部過渡到固定臺。本發(fā)明實施例在柔輪的柔輪體和固定臺之間增加彈性部，通過彈性部過渡形成的彈性緩沖，可以有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使的柔輪徑向可彎曲端與柔輪另一端形成的凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴重程度，因而能產(chǎn)生很大的承載能力，并且提高了柔輪的使用壽命。實施例四本發(fā)明實施例提供一種諧波減速器，如圖8所示，包括剛輪16、柔輪11以及波形發(fā)生器17，所述波形發(fā)生器17用來將所述柔輪11彎曲成橢圓形使之與所述剛輪16嚙合。本發(fā)明實施例提供一種柔輪11，如圖11所示，包括徑向可彎曲的柔輪體12、外部齒13和固定臺14，所述柔輪體12—端開口，另一端連接用于固定輸出軸的所述固定臺14; 所述外部齒13位于所述柔輪體12開口端外緣表面；所述柔輪體12和所述固定臺14之間通過彈性部15過渡。所述彈性部15與柔輪體相連續(xù)并沿徑向背離柔輪的軸心方向延伸到固定臺14。優(yōu)選的，所述柔輪體12通過雙圓弧形彈性部過渡到固定臺14，所述彈性部15為雙圓弧，所述雙圓弧一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺。優(yōu)選的，所述柔輪體12通過反S形彈性部過渡到固定臺14，所述彈性部15為反S 形，所述反S形彈性部一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺。另一種實施方式，所述柔輪體通過多圓弧形彈性部過渡到固定臺。本發(fā)明實施例在柔輪的柔輪體與固定臺之間增加了雙圓弧彈性部過渡。通過雙圓弧彈性部過渡形成彈性緩沖，當波形發(fā)生器迫使柔輪柔輪體開口端發(fā)生橢圓形變時，柔輪柔輪體另一端與固定臺之間的雙圓弧彈性部就會釋放增大，同時圓弧中心點N沿徑向跟隨向外偏移至m處，即向外偏移距離B5，如圖12，使得柔輪柔輪體一端的橢圓形的長軸與另一端的圓直徑差減少，從而有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使的柔輪開口端與另一端形成的凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴重程度，更關(guān)鍵的是使形成的凸錐面和凹錐面的錐度減少。柔輪嚙合齒與剛輪嚙合齒的接觸區(qū)域面積增大，嚙合的齒頂線更接近理論嚙合線，嚙合傳遞的力中心點也會向齒根部為靠近，力對嚙合齒齒根形成的力矩相應(yīng)減小(力臂減短)如圖13， 因而能產(chǎn)生很大的承載能力和提高諧波減速傳動機構(gòu)的使用壽命。本發(fā)明實施例諧波減速器在柔輪的柔輪體和固定臺之間增加雙圓弧彈性部，通過雙圓弧彈性部過渡形成的彈性緩沖，可以有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使的柔輪柔輪體考口端與另一端形成的凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴重程度，因而能產(chǎn)生很大的承載能力，并且提高了柔輪的使用壽命。實施例五一種機器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，包括殼體，電機和如實施例二或?qū)嵤├乃龅闹C波減速器，所述電機和所述諧波減速器位于所述殼體內(nèi)，所述電機與諧波減速器的輸入軸相連，驅(qū)動所述諧波減速器通過輸出軸實現(xiàn)機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動。值得一提的是，以上實施例中，不同的結(jié)構(gòu)特征(例如上述的多種連接方式)可以相互組合使用，并不限于各附圖所示。
在上述實施例，僅對本發(fā)明進行示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本專利申請后在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種柔輪，其特征在于包括徑向可彎曲的柔輪體、外部齒和固定臺，所述柔輪體一端開口，另一端連接用于固定輸出軸或輸入軸的所述固定臺；所述外部齒位于所述柔輪體開口端外緣表面；所述柔輪體和所述固定臺之間通過彈性部過渡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔輪，其特征在于所述彈性部與柔輪體相連續(xù)并沿徑向向柔輪的軸心方向延伸到固定臺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔輪，其特征在于所述彈性部與柔輪體相連續(xù)并沿徑向背離柔輪的軸心方向延伸到固定臺。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的柔輪，其特征在于所述柔輪體通過雙圓弧形彈性部過渡到固定臺。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柔輪，其特征在于所述柔輪體通過反S形彈性部過渡到固定臺。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的柔輪，其特征在于所述柔輪體通過多圓弧形彈性部過渡到固定臺。
7.一種諧波減速器，其特征在于包括剛輪、柔輪以及波形發(fā)生器，所述柔輪包括徑向可彎曲的柔輪體、外部齒和固定臺，所述柔輪體一端開口，另一端連接用于固定輸出軸的所述固定臺；所述外部齒位于所述柔輪體開口端外緣表面；所述柔輪體和所述固定臺之間通過彈性部過渡，所述波形發(fā)生器用來將所述柔輪彎曲成橢圓形使之與所述剛輪嚙合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的諧波減速器，其特征在于所述彈性部與柔輪體相連續(xù)并沿徑向向柔輪的軸心方向延伸到固定臺。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的諧波減速器，其特征在于所述彈性部與柔輪體相連續(xù)并沿徑向背離柔輪的軸心方向延伸到固定臺。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的諧波減速器，其特征在于所述柔輪體通過雙圓弧形彈性部過渡到固定臺。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的諧波減速器，其特征在于所述柔輪體通過反S形彈性部過渡到固定臺。
12.一種機器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，包括殼體，電機和如權(quán)7至11任意一項所述的諧波減速器， 所述電機和所述諧波減速器位于所述殼體內(nèi)，所述電機與諧波減速器的輸入軸相連，驅(qū)動所述諧波減速器通過輸出軸實現(xiàn)機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柔輪，包括徑向可彎曲的柔輪體、外部齒和固定臺，所述柔輪體一端開口，另一端連接用于固定輸出軸或輸入軸的所述固定臺；所述外部齒位于所述柔輪體開口端外緣表面；所述柔輪體和所述固定臺之間通過彈性部過渡，還公開了一種諧波減速器，包括剛輪、上述的柔輪以及波形發(fā)生器，所述波形發(fā)生器用來將所述柔輪彎曲成橢圓形使之與所述剛輪嚙合，本發(fā)明在柔輪的柔輪體和固定臺之間增加彈性部，通過彈性部過渡形成的彈性緩沖，可以有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使柔輪的柔輪體開口端與另一端形成的凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴重程度，因而能產(chǎn)生很大的承載能力，并且提高柔輪的使用壽命。
文檔編號B25J17/00GK102312987SQ201110037909
公開日2012年1月11日 申請日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月1日
發(fā)明者孫尚傳 申請人:配天(安徽)電子技術(shù)有限公司