[发明专利]工业机器人三片式双摆线单级减速器

说明书

【技术领域】

本发明涉及工业机器人减速器技术领域，一种工业机器人三片式双摆线单级减速器。

【背景技术】

日本住友FA单级减速器，是新发展的摆线传动，大连交大学者对此作了多年的理论研究。FA减速器三偏心轴承相位角等于120°，半埋齿结构。其优点在于：(1)体积小、重量轻；(2)因没有针齿套，最大减速比可达119(《三片摆线轮针摆传动减速机摆线轮强度计算》机械设计2007.10)；(3)转臂轴承薄弱环节得以改善；(4)针齿与柱销受力均衡，传动平稳；(5)理论上承载能力增加50％；(6)半埋齿结构，刚度大、抗冲击能力强。FA三片式减速器许用输入转速为1500～1800r/min。

FA机器人减速器主要问题是：制造精度要求很高、啮合面磨损后回差不能自动补偿。

双摆线传动中用内摆线轮便取代了由针齿壳、很多针齿及针齿套构成的针轮。其优点在于：(1)结构简单、另件少；(2)单级减速比很大，据称可达200(《没有针轮的摆线变速机》机械传动2006.04)；(3)在减速比大于59时，内摆线轮不像针轮必须抽齿，同时由于内齿摆线轮与外齿摆线轮为纯滚动啮合，因此在输入功率相同情况下，可将减速器的体积降低1-2个等级。摆线传动具有很高刚性和抗冲击力，这一特征是渐开线齿型所不具备。

我国863计划、国家自然科学基金一再重复列项，希望国内齿轮专家、一流制造厂在RV基础上，研制出中国人自己减速器取代日本RV。然而，至今仍然必需从日本进口RV配套。

【发明内容】

本发明系“工业机器人微回差摆线减速器”(200910196984.4)与RV减速器的重大改进，目的在于：提出一种中等制造精度、工艺难度小、回差能自动补偿、制造成本估算为RV、CORT的25-35％及能制造类RV-C中空机型的工业机器人三片式双摆线单级减速器。

工业机器人减速器的回差主要包括几何回差和负载时弹性变形回差。其中：

(一)空载时的几何回差：运动精度通过传动误差(本发明为单级，因而只摆线传动和输出机构两个环节)来表示，回差值1′～1.5′。摆线传动中针齿销孔周向位置误差、针齿销半径误差、等距及移距修形误差为几何回差主要因素；

(二)负载时弹性变形回差(刚性)：在负载运动情况下，包括弹性变形引起的回差在内的总回差不能超过6′(朱孝录《齿轮传动设计手册》827页)。

如何设计、制造小回差工业机器人减速器的具体技术方案如下：

(A)空载时零回差：为了消除初始回差，结构上使摆线轮A、B沿顺针方向靠紧内摆线齿圈上各自1/3区轮齿、摆线轮C沿逆针方向靠紧内摆线齿圈上另1/3区轮齿；

(B)负载时二轮同步作功，增大啮合刚度，减小接触变形，其原理如下：

摆线轮A、B及C内偏心套(螺母)a、b及c在两侧弹簧预压力Q₀作用下，分别潜在“右移逆针转”与“左移顺针转”的螺旋线运动，潜在转矩M₀＝Q₀(d₂/2)tg(λ+φ)。当螺母右或左移m(约0.05～0.15)时，则转矩增大为M₁＝(Q₀+mp′)(d₂/2)tg(λ+φ)

当输入轴(右旋螺杆)顺时针转时：螺杆驱动扭矩T＝T₀+Ma，其中：

T₀是螺母a、b使摆线轮A、B逆时针转动做功所需的扭矩；

Ma是螺母a、b沿轴向推动螺母c右移同时逆针转(与潜在左移、顺针转(矩)相反)，显然Ma应大于或略大于M₀，并且由于弹簧压力的增大，转矩Ma也会增大。

螺母c右移同时逆针转动的瞬间使C轮轮齿沿顺时针快速靠向另1/3区内摆线齿，于是A、B及C轮同步逆针转实现功率输出。(p′为弹簧刚性指数，中径d₂，螺旋升角λ，摩擦角φ)

断电后，依靠弹簧复位；再通电、螺杆反(逆时针)转、B轮作功，A轮滞后......

(C)输出轴采用大直径圆盘、两端支承的刚性笼形结构，刚性大、抗冲击性能高。

【有益效果】对照背景技术FA高精度减速器，其新颖性、创造性及实用性体现在：