[发明专利]基于章动减速和摩擦传动的机器人关节减速器及设计方法

说明书

本发明公开了基于章动减速和摩擦传动的机器人关节减速器及设计方法，包括轴承基座、上定位环、下定位环共同组成的外壳，安装于下定位环上的章动轮座，安装于章动轮座上的章动轮；还包括安装于上定位环输出法兰，和安装于轴承基座上的定位针和小夹板。在定位针的限制作用和章动轮座的回转运动带动下，章动轮产生章动运动，在摩擦力作用下推动输出法兰旋转，产生减速运动。本发明具有扭矩载荷合理、传动速比大、传动精度高、传动平稳、反向自锁、结构简单紧凑等优点。

技术领域

本发明涉及机器人关节减速器技术领域，具体为基于章动减速和摩擦传动的机器人关节减速器及设计方法。

背景技术

随着工业化进程和自动化、无人化工厂的逐步发展，工业机器人在各领域应用日渐扩大，但我国机器人关键零部件产业尚与世界发达国家有一定差距。在工业机器人各零部件中，关节减速器为关节型工业机器人本体中最关键的部件，具有保证工业机器人定位精度、使用寿命等关键性能的作用。

而现有的关节减速器，存在整体结构复杂、装配维护困难、使用寿命受到材料限制等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供基于章动减速和摩擦传动的机器人关节减速器及设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于章动减速和摩擦传动的机器人关节减速器及设计方法，包括：

外壳，所述外壳由轴承基座、上定位环、下定位环共同组成，所述外壳用于减速器的安装基准，用以定位安装减速器本体，所述轴承基座上安装有定位针和小夹板，

章动轮座，所述章动轮座安装于下定位环上，所述章动轮座上安装有章动轮；

还包括安装于上定位环输出法兰。

优选的，所述外壳内安装一对薄壁四点接触球轴承或交叉滚子轴承，用以作为章动轮座和输出法兰的回转基准，使输入回转运动和输出回转运动同轴。

优选的，所述章动轮座内安装有一同减速器输入、输出轴线成一角度的轴承座，所述的轴承座通过薄壁四点接触球轴承或交叉滚子轴承安装有章动轮，章动轮座内章动轮安装轴线与减速器输入、输出轴线所成夹角即为减速器章动角。

优选的，所述章动轮为一带轴颈的外球面光轮，其工作面为外锥面。

优选的，所述章动轮外球面上有一道滑槽。

优选的，所述定位针为一具有光滑球头的陶瓷针，通过小夹板安固定于轴承基座上；所述定位针的球头表面为工作面，定位针球头在滑槽内滑动，用于抑制章动轮旋转。

优选的，所述输出法兰的工作面一端为内锥面，与所述章动轮外锥面接触并压紧，输出法兰另一端为一平法兰面。

在本发明所述基于章动减速的机器人关节减速器中，为减小减速器体积，将一般机器人关节减速器中高速输入端上的动力输入零件和联轴器做一体化设计，为章动轮座；将一般机器人关节减速器中低速输出端上的动力输出零件和章动减速机构中的内锥轮做一体化设计，为输出法兰。又由章动减速原理：将章动减速机构中的销轴设计为定位针，固定安装在减速器外壳上；将章动减速机构中的外锥轮设计为章动轮，安装在章动轮座上。由于章动轮相对于减速器本体不发生转动，故而其与章动轮座之间需要有回转支承以保证相对转动灵活。

进一步的，由于章动减速传动中，内、外锥轮上接触母线间无相对滑动，为减小工艺难度，避免内锥轮锥面上齿形加工困难，故而采取摩擦传动，即所述章动轮和输出法兰的传动工作面都为光面。

进一步的，由于本发明中章动减速传动采用摩擦传动，同时输出法兰末端所连接的执行部件也应考虑其有多种受力方向问题，故而所述减速器中各处回转支承均应能够同时承受径向载荷和各方向上的轴向载荷。为保证所述减速器结构紧凑性，在额定载荷较低的型号中选用四点接触球轴承；在额定载荷较高的型号中选用交叉滚子轴承作为所述减速器中各处的回转支承。