一種輕量化諧波齒輪減速器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種輕量化諧波齒輪減速器，包括剛輪、柔輪和波發(fā)生器，帶有內(nèi)齒圈的剛輪套裝在帶有外齒圈的柔輪外，波發(fā)生器嵌入于柔輪的內(nèi)孔中，其特征在于：所述剛輪包括一外環(huán)本體構(gòu)件和一個帶內(nèi)齒圈的內(nèi)環(huán)構(gòu)件；外環(huán)本體構(gòu)件上呈環(huán)形分布有若干通孔，內(nèi)環(huán)構(gòu)件的外表面呈環(huán)形分布有若干與通孔對應(yīng)的盲孔，內(nèi)環(huán)構(gòu)件通過過盈連接的方式嵌于外環(huán)本體構(gòu)件的內(nèi)表面，并在通孔內(nèi)嵌入定位銷，該定位銷的端部伸入盲孔中。本實用新型優(yōu)點在于：外環(huán)本體構(gòu)件和內(nèi)環(huán)構(gòu)件連接時，采用過盈配合加定位銷雙重連接固定的方式，結(jié)構(gòu)簡單、連接方便，也不會對構(gòu)件表面帶來不必要的變形，同時也保證了構(gòu)件的精度。
【專利說明】
一種輕量化諧波齒輪減速器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及一種減速器，特別涉及一種輕量化諧波齒輪減速器。
【背景技術(shù)】
[0002]諧波齒輪減速器是一種由剛輪、柔輪、和使柔輪發(fā)生徑向變形的波發(fā)生器組成，具有高精度、高承載力、傳動比大等優(yōu)點，且體積小、重量輕，廣泛應(yīng)用于電子、航天航空、機器人、機床等行業(yè)。
[0003]傳統(tǒng)的剛輪采用的材料是鋼或鑄鐵材質(zhì)，而杯型組件中的剛輪占了整體相當(dāng)大的部分，因此剛輪占據(jù)整體的主要重量。隨著機械手臂愈來愈高速的要求，輕量化已成為下世代機械手臂發(fā)展的重點，因為輕量化是降低機械慣性的必要手段，不但可使功率輸出更低，也能達(dá)到高加減速的要求。因此為了輕量化諧波齒輪減速器，必須輕量化剛輪。然而剛輪為承載負(fù)荷的結(jié)構(gòu)件，齒輪的強度及剛性不能因此降低，因而為了輕量化諧波齒輪，目前的技術(shù)主要是將剛輪分為一個帶齒的內(nèi)環(huán)構(gòu)件和一個外環(huán)本體構(gòu)件，帶齒的內(nèi)環(huán)構(gòu)件的材料是帶有高強度和高耐磨性的鋼或鑄鐵制造的，而外環(huán)本體構(gòu)件是由比較輕的鋁合金制造的，大大地減輕了剛輪重量。
[0004]目前剛輪的內(nèi)、外環(huán)連接方式主要有以下幾種:
[0005]( I)兩構(gòu)件之間用焊連接，這多少會導(dǎo)致構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)力集中，加速材料的破裂，為了避免此現(xiàn)象的發(fā)生，焊接結(jié)束后需要采用熱處理的方法來消除應(yīng)力，這樣工藝就復(fù)雜化了，增加成本；
[0006](2)將內(nèi)環(huán)外表面加工成槽型(例如US 2002/0184766 Al)，然后擠壓連接在一起，加工成槽型是比較復(fù)雜的工藝，加工精度也不易把握；
[0007](3)目前大部分針對諧波減速器的輕量化都以嵌入鑲件結(jié)合鋁壓鑄工法制成(如US06682220、US0696855、US07128469、US07716838等)，即將外環(huán)鑄造連接在內(nèi)環(huán)上，其中嵌入鑲件材料為剛或鑄鐵，主要提供給需要強度的剛輪，然而鋁壓鑄本身在冷卻過程中存在收縮的問題，且其線膨脹系數(shù)為鋼鐵材料的兩倍，這意謂兩種材料之間于冷卻后，將難以真正緊密接合，是故為防止嵌入鑲件松脫，該鑲件與鑄鋁之接合面還必須經(jīng)過特別加工，以防止軸向與徑向的滑動，全部制程繁瑣且成本高昂，且未能保證長期使用下的精度保持以及壽命。
[0008]因此，研發(fā)一種連接簡單、可靠且成本低的輕量化諧波齒輪減速器勢在必行?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0009]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種連接簡單、可靠且成本低的輕量化諧波齒輪減速器勢在必行。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案為:一種輕量化諧波齒輪減速器，包括剛輪、柔輪和波發(fā)生器，帶有內(nèi)齒圈的剛輪套裝在帶有外齒圈的柔輪外，波發(fā)生器嵌入于柔輪的內(nèi)孔中，其創(chuàng)新點在于:所述剛輪包括一外環(huán)本體構(gòu)件和一個帶內(nèi)齒圈的內(nèi)環(huán)構(gòu)件；所述外環(huán)本體構(gòu)件上以外環(huán)本體構(gòu)件軸線為中心呈環(huán)形分布有若干通孔，所述通孔的兩端分別貫穿外環(huán)本體構(gòu)件的內(nèi)、外表面，且通孔的軸線穿過環(huán)形的中心;所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件的外表面呈環(huán)形分布有若干與通孔對應(yīng)的盲孔，所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件通過過盈連接的方式嵌于外環(huán)本體構(gòu)件的內(nèi)表面，并在通孔內(nèi)嵌入定位銷，該定位銷的端部伸入盲孔中。
[0011]優(yōu)選的，所述外環(huán)本體構(gòu)件的內(nèi)表面具有一道用于對內(nèi)環(huán)構(gòu)件進(jìn)行軸向限位的環(huán)形臺階面。
[0012]優(yōu)選的，所述外環(huán)本體構(gòu)件的內(nèi)表面或者內(nèi)環(huán)構(gòu)件外表面鍍有鉻層或鎳層。
[0013]優(yōu)選的，所述定位銷上設(shè)置有通氣孔或者采用削單邊的定位銷。
[0014]優(yōu)選的，所述通孔的外端孔口塞有與外環(huán)本體構(gòu)件相同材質(zhì)的孔塞。
[0015]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0016]本實用新型中，剛輪分為一個外環(huán)本體構(gòu)件和一個帶齒的內(nèi)環(huán)構(gòu)件。外環(huán)本體結(jié)構(gòu)將采用鋁合金的材料，使剛輪整體輕量，而帶齒的內(nèi)環(huán)構(gòu)件將采用鑄鋼或鑄鐵類的材料，這樣保證了齒的強度和耐磨性。外環(huán)本體構(gòu)件和內(nèi)環(huán)構(gòu)件連接時，采用過盈配合加定位銷雙重連接固定的方式，結(jié)構(gòu)簡單、連接方便，也不會對構(gòu)件表面帶來不必要的變形，同時也保證了構(gòu)件的精度。
[0017]制造時，對這兩個構(gòu)件先粗加工，然后過盈配合在一起，再打盲孔，用定位銷連接起來，盲孔剩余空間用相同鋁合金材料塞起來，最后進(jìn)行精加工，使外觀保持整齊。
[0018]通過以上方式不但連接結(jié)構(gòu)簡單、可靠，成本低廉，安裝方便，同時，還能大大減輕減速器的整體質(zhì)量同時也保證了整體強度和耐磨性。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型輕量化諧波齒輪減速器剖視圖。
[0020]圖2為本實用新型輕量化諧波齒輪減速器側(cè)視圖。
[0021]圖3為圖1中局部放大圖A。
【具體實施方式】
[0022]圖1、2、3示出了采用本實用新型結(jié)構(gòu)的杯型諧波齒輪減速器結(jié)構(gòu)，其主要包括剛輪、柔輪2、凸輪3、柔性軸承4、輸入軸5、歐丹環(huán)6、交叉滾子軸承7、壓力蓋10。
[0023]帶有內(nèi)齒圈的剛輪套裝在帶有外齒圈的柔輪2外，波發(fā)生器嵌入于柔輪2的內(nèi)孔中，其中，波發(fā)生器由凸輪3以及套在凸輪3外的柔性軸承4組成，凸輪3安裝在輸入軸5上，并在凸輪3和輸入軸5之間用歐丹環(huán)6連接固定著，歐丹環(huán)6起著自動校正兩者同軸的作用;交叉滾子軸承7的外圈通過螺栓8與剛輪側(cè)端面連接固定，交叉滾子軸承7的內(nèi)圈側(cè)端面通過另一組螺栓9與柔輪2、壓力蓋10連接固定。
[0024]凸輪3促使柔性軸承4變成橢圓形，這樣就可以使剛輪和柔輪2不斷地嚙合。由于剛輪和柔輪2存在著齒數(shù)差，使兩者之間差生了相對運動，這里波發(fā)生器是輸入部分，柔輪是輸出部分，這樣就起到了降低轉(zhuǎn)速的效果；當(dāng)馬達(dá)帶動輸入軸5旋轉(zhuǎn)時，進(jìn)而帶動波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)，波發(fā)生器帶動柔輪2和剛輪的旋轉(zhuǎn)，剛輪再帶動交叉滾子軸承7的旋轉(zhuǎn)，最終帶動壓力蓋10的旋轉(zhuǎn)，這樣就起到減速并帶動其他周邊零部件的轉(zhuǎn)動。
[0025]本實用新型中，剛輪包括一外環(huán)本體構(gòu)件11和一個帶內(nèi)齒圈的內(nèi)環(huán)構(gòu)件12;外環(huán)本體構(gòu)件11可以選用鋁合金，鈦合金或其他一些比較輕的合金金屬，而內(nèi)環(huán)構(gòu)件12則可以選用鋼，鑄鐵或其他一些高強度的金屬；
[0026]其中，外環(huán)本體構(gòu)件11上以外環(huán)本體構(gòu)件11軸線為中心呈環(huán)形分布有若干通孔13，各通孔13的兩端分別貫穿外環(huán)本體構(gòu)件11的內(nèi)、外表面，且通孔13的軸線穿過環(huán)形的中心；同時，在外環(huán)本體構(gòu)件11的內(nèi)表面具有一道用于對內(nèi)環(huán)構(gòu)件12進(jìn)行軸向限位的環(huán)形臺階面，
[0027]內(nèi)環(huán)構(gòu)件12的外表面呈環(huán)形分布有若干與通孔13同時加工的盲孔14，內(nèi)環(huán)構(gòu)件12通過過盈連接的方式嵌于外環(huán)本體構(gòu)件11的內(nèi)表面，并在通孔13內(nèi)嵌入定位銷15，該定位銷15的端部伸入盲孔14中。當(dāng)然，這里的通孔13、盲孔14必須與剛輪上的其它螺紋孔或孔錯開來，避免干涉。
[0028]由于外環(huán)本體構(gòu)件11內(nèi)表面是與內(nèi)環(huán)構(gòu)件12內(nèi)表面連接處，需要一定的強度防止裂變，因此在外環(huán)本體構(gòu)件11的內(nèi)表面或者內(nèi)環(huán)構(gòu)件外表面鍍有鉻層或鎳層，以增加強度。
[0029]在制作剛輪的過程中，外環(huán)本體構(gòu)件11和內(nèi)環(huán)構(gòu)件12先粗加工，其中兩者的配合面需精加工好，然后過盈配合在一起，并在徑向打孔，形成外環(huán)本體構(gòu)件11的通孔13和內(nèi)環(huán)構(gòu)件12的盲孔14，然后用定位銷15嵌入通孔13內(nèi)并伸入到盲孔14中進(jìn)而將兩者連接起來，使得定位銷15與通孔13、盲孔14過盈配合，最后對外形和齒面進(jìn)行精加工。其中對于定位銷15的選擇，必須考慮到盲孔的密封性，故必須采用帶通氣孔的定位銷或者削單邊的定位銷。
[0030]此外，在通孔13的外端孔口塞有與外環(huán)本體構(gòu)件11相同材質(zhì)的孔塞16，最后進(jìn)行精加工，使外觀保持整齊。
[0031]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征以及本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種輕量化諧波齒輪減速器，包括剛輪、柔輪和波發(fā)生器，帶有內(nèi)齒圈的剛輪套裝在帶有外齒圈的柔輪外，波發(fā)生器嵌入于柔輪的內(nèi)孔中，其特征在于:所述剛輪包括一外環(huán)本體構(gòu)件和一個帶內(nèi)齒圈的內(nèi)環(huán)構(gòu)件； 所述外環(huán)本體構(gòu)件上以外環(huán)本體構(gòu)件軸線為中心呈環(huán)形分布有若干通孔，所述通孔的兩端分別貫穿外環(huán)本體構(gòu)件的內(nèi)、外表面，且通孔的軸線穿過環(huán)形的中心； 所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件的外表面呈環(huán)形分布有若干與通孔對應(yīng)的盲孔，所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件通過過盈連接的方式嵌于外環(huán)本體構(gòu)件的內(nèi)表面，并在通孔內(nèi)嵌入定位銷，該定位銷的端部伸入盲孔中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化諧波齒輪減速器，其特征在于:所述外環(huán)本體構(gòu)件的內(nèi)表面具有一道用于對內(nèi)環(huán)構(gòu)件進(jìn)行軸向限位的環(huán)形臺階面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化諧波齒輪減速器，其特征在于:所述外環(huán)本體構(gòu)件的內(nèi)表面或者內(nèi)環(huán)構(gòu)件外表面鍍有鉻層或鎳層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化諧波齒輪減速器，其特征在于:所述定位銷上設(shè)置有通氣孔或者采用削單邊的定位銷。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化諧波齒輪減速器，其特征在于:所述通孔的外端孔口塞有與外環(huán)本體構(gòu)件相同材質(zhì)的孔塞。
【文檔編號】F16H1/32GK205534039SQ201620273811
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月6日
【發(fā)明人】吳文
【申請人】南通慧幸智能科技有限公司