彈性滾柱、針齒擺線減速器和軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及減速器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種兼具柔性和強(qiáng)度的彈性滾柱、具有該彈性滾柱的針齒擺線減速器和軸承。
【背景技術(shù)】
[0002]針齒擺線減速器目前已廣泛作為工業(yè)機(jī)器人的傳動(dòng)裝置進(jìn)行應(yīng)用。尤其以RV型減速器為代表的針齒擺線減速器以其結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)能力強(qiáng)，成為機(jī)器人系統(tǒng)最重要的部件。請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，RV型針齒擺線減速器主要由針齒殼1、針齒2、擺線盤3、偏心軸4等所組成。偏心軸4旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)擺線盤3，使擺線盤3在針齒2上做擺線運(yùn)動(dòng)而推動(dòng)擺線盤3前進(jìn)。理論上可以有接近1/3齒數(shù)的針齒2同時(shí)與擺線盤3配合工作，也就是說有那么多的針齒2可以同時(shí)受力承載。而在漸開線型的齒輪系統(tǒng)中一般只有一到二個(gè)齒能同時(shí)工作，由此可知，相比于其他形式的傳動(dòng)，擺線傳動(dòng)中由于工作時(shí)有多個(gè)針齒參與承載，因此其傳動(dòng)能力顯示出無可比擬的優(yōu)越性。
[0003]但是，這種多齒同時(shí)承載的要求也為其加工制造帶來了巨大的困難。針齒2與擺線盤3的接觸可能會(huì)因加工、磨損及變形等各種原因產(chǎn)生的誤差與理論相差甚遠(yuǎn)，所以針齒2及擺線盤3加工必須十分精確，允許誤差極小，否則多齒同時(shí)承載的條件即遭到破壞，減速器將很快失效，甚至比其他方式還不如；這時(shí)出現(xiàn)的情況可從圖2中看出。
[0004]圖2中示出了針齒2與擺線盤3相接觸的三種不同的情況。由于各種原因引起的偏差使針齒2僅在B處正好與擺線盤3相接觸，能正好地推動(dòng)擺線盤3前進(jìn)。而在A處，二者之間的距離過近。針齒2受到強(qiáng)烈的壓縮，產(chǎn)生很大的變形，盡管針齒2有可能仍能勉強(qiáng)地推動(dòng)擺線盤3前進(jìn)，但要是針齒2所受壓力太大，針齒2可能會(huì)被壓碎，或者被很快地磨損，擺線盤3也同樣如此。所以這種情況是不能被允許的。在C處，二者之間距離變得過分地大，以至針齒2根本接觸不到擺線盤3，這時(shí)針齒2不會(huì)推動(dòng)擺線盤3前進(jìn)。由此可見，各種原因引起的接觸誤差既可使同時(shí)承載的齒數(shù)降低，甚至還可使某些齒被“咬死”而破壞。
[0005]由于針齒2是一個(gè)實(shí)心的圓柱，剛度非常大，真正工作時(shí)產(chǎn)生的變形非常?。粓D2中所示的接觸變化實(shí)際上是非常小的，一般僅為幾個(gè)微米，肉眼是無法觀察到的，圖上所反映的變化實(shí)際上是極度地夸張放大了的。
[0006]為了保證有更多的針齒2同時(shí)參與承載，實(shí)際生產(chǎn)中往往選用過盈的配合，也就是使針齒2在受壓狀態(tài)下，但又不至于被壓垮的情況下工作，但這種工作的范圍是非常有限的。因?yàn)閷?shí)心的滾柱可不被破壞地壓縮的能力實(shí)在太有限?？赡芤舱且?yàn)檫@種過分嚴(yán)格的要求，使機(jī)器人使用的RV型針齒擺線減速器至今仍不能自主滿足要求，主要仍需依靠進(jìn)口。
[0007]為解決這種窘境，目前國內(nèi)所采取的措施主要是進(jìn)一步提高加工精度，全面向進(jìn)口原裝靠攏。而提高加工精度主要的措施是采購更高級(jí)、主要是進(jìn)口的加工設(shè)備。但事實(shí)證明，單純這樣做并不能完全地達(dá)到目的，而由此帶來的生產(chǎn)成本昂貴，也使人們懷疑將來能不能真正形成商品化，從而達(dá)到與國外產(chǎn)品競爭的能力。
[0008]因此，有必要提供一種改進(jìn)的針齒擺線減速器以克服上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種兼具柔性和強(qiáng)度的彈性滾柱、具有該彈性滾柱的針齒擺線減速器和軸承。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種彈性滾柱，其包括空心滾柱以及設(shè)置于空心滾柱內(nèi)側(cè)的實(shí)心滾柱，所述空心滾柱的內(nèi)壁面與實(shí)心滾柱的外壁面之間設(shè)置有供空心滾柱發(fā)生彈性形變的浮動(dòng)間隙。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述空心滾柱的壁厚為空心滾柱外徑的0.12-0.18倍。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述實(shí)心滾柱位于空心滾柱的軸心位置處時(shí)，所述浮動(dòng)間隙均勻形成在實(shí)心滾柱的周圍，并且浮動(dòng)間隙沿空心滾柱徑向的大小為空心滾柱外徑的 0.002-0.007 倍。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述浮動(dòng)間隙內(nèi)填充有軟膠。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述浮動(dòng)間隙內(nèi)設(shè)置有彈性元件。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述彈性元件為套設(shè)于實(shí)心滾柱外圍的彈簧，所述浮動(dòng)間隙包括設(shè)置于空心滾柱與彈簧之間的第一間隙和設(shè)置于彈簧與實(shí)心滾柱之間的第二間隙。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述實(shí)心滾柱、彈簧、空心滾柱的軸線位于同一直線時(shí)，所述第一間隙和第二間隙沿徑向的大小為空心滾柱外徑的0.003-0.007倍。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述彈性元件為環(huán)繞設(shè)置在實(shí)心滾柱外側(cè)的波浪形金屬管，所述浮動(dòng)間隙沿與空心滾柱內(nèi)壁面或與實(shí)心滾柱外壁面之間的大小為空心滾柱外徑的 0.003-0.007 倍。
[0018]本發(fā)明還提供了一種針齒擺線減速器，其包括擺線盤、環(huán)繞于擺線盤外側(cè)的針齒殼和夾持在擺線盤和針齒殼之間的針齒組件，所述針齒組件包括若干沿針齒殼內(nèi)側(cè)圓周方向均勻分布的彈性滾柱，所述彈性滾柱如前述設(shè)置。
[0019]本發(fā)明還提供了一種軸承，其包括間隔設(shè)置的外軸承環(huán)和內(nèi)軸承環(huán)、設(shè)置于外軸承環(huán)和內(nèi)軸承環(huán)之間且均勻設(shè)置的若干滾柱，所述滾柱如前述彈性滾柱設(shè)置。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過將彈性滾柱采用空實(shí)結(jié)合的方式進(jìn)行制造，即空心滾柱位于外側(cè)，實(shí)心滾柱填充在空心滾柱內(nèi)側(cè)，并在空心滾柱和實(shí)心滾柱之間設(shè)置可供空心滾柱發(fā)生形變的浮動(dòng)間隙，由此可通過浮動(dòng)間隙提供空心滾柱一定的彈性變形空間，進(jìn)而在選用過盈配合時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)充分的彈性補(bǔ)償能力，同時(shí)，又可通過內(nèi)側(cè)的實(shí)心滾柱提供一定的支撐力，防止空心滾柱因過大的載荷而被壓扁破壞，使得彈性滾柱具有抵抗強(qiáng)大的超載沖擊，強(qiáng)度較高，不會(huì)損壞，從而達(dá)到可靠的彈性補(bǔ)償目的，并進(jìn)一步提高本發(fā)明彈性滾柱、針齒擺線減速器和軸承的使用壽命；此外，結(jié)合上述可知，本發(fā)明中彈性滾柱的設(shè)置，還可降低現(xiàn)有技術(shù)中滾柱、擺線盤和針齒殼的制造精度，方便制造，同時(shí)該種結(jié)構(gòu)設(shè)置較為簡單，方便制造且成本較低。
【附圖說明】
[0021]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中針齒擺線減速器的剖視示意圖；
圖2是圖1中圈出部位的放大圖；
圖3是本發(fā)明針齒擺線減速器第一較佳實(shí)施例的剖視示意圖；
圖4是圖3中圈出部位的放大圖；
圖5是圖4中A處彈性滾柱在空心滾柱被擠壓至貼靠實(shí)心滾柱的使用狀態(tài)圖；
圖6是本發(fā)明中彈性滾柱的第二較佳實(shí)施例的橫向剖視圖；
圖7是圖6中彈性滾柱的縱向剖視圖；
圖8是本發(fā)明中彈性滾柱的第三較佳實(shí)施例的縱向剖視示意圖；
圖9是本發(fā)明中軸承的剖視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下將結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0023]請(qǐng)參照?qǐng)D3至圖7所示為本發(fā)明中針齒擺線減速器100的較佳實(shí)施方式。所述針齒擺線減速器100包括位于中間以連接伺服電動(dòng)機(jī)(未圖示)的輸入軸(未圖示)、一體形成在輸入軸末端的輸入齒輪(未圖示)、嚙合設(shè)置在輸入齒輪周圍的行星齒輪(未圖示)、與行星齒輪相固定的曲柄軸1、與曲柄軸I配合設(shè)置的擺線盤2、配合設(shè)置在曲柄軸I和擺線盤2之間的軸承3、針齒殼4、夾持在擺線盤2和針齒殼4之間的針齒組件5以及與擺線盤2相配合設(shè)置的輸出元件6。所述擺線盤2上設(shè)置有收容所述曲柄軸I和軸承3的穿孔21。
[0024]其中，請(qǐng)參照?qǐng)D3和圖4所示，所述針齒組件5包括若干沿針齒殼4內(nèi)側(cè)圓周方向均勻分布的彈性滾柱51。作為本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例，所述彈性滾柱51包括空心滾柱52以及設(shè)置于空心滾柱52內(nèi)側(cè)的實(shí)心滾柱53。所述空心滾柱52的內(nèi)壁面與實(shí)心滾柱53的外壁面之間設(shè)置有供空心滾柱52發(fā)生彈性形變的浮動(dòng)間隙54。
[0025]圖4為圖3中圈出部分的放大圖，為了能說明清楚，本圖以及本發(fā)明中有關(guān)彈性滾柱51的形變部分都是夸大示意地表示出來的。其中，圖4中B處的彈性滾柱51中浮動(dòng)間隙54為正常狀態(tài)，空心滾柱52正常工作；A處空心滾柱52受到擠壓后在浮動(dòng)間隙54處進(jìn)行彈性變形。在正常工作狀態(tài)下，彈性滾柱51受到一個(gè)合理的來自針齒殼4和擺線盤2的壓力，無論是A處或B處的空心滾柱52均可以正常地工作。
[0026]而當(dāng)外界有強(qiáng)大的超載沖擊時(shí)，該壓力會(huì)極大地增加，譬如說達(dá)到正常值的五倍以上時(shí)，可能會(huì)使空心滾柱52過分變形；而此時(shí)，如圖5所示，在空心滾柱52被擠壓而壓到直接貼靠實(shí)心滾柱53時(shí)，可通過實(shí)心滾柱53的有效支撐抵抗強(qiáng)大的超載沖擊，有效地避免空心滾柱52被過分?jǐn)D壓變形而損壞。即，在外界施加非常強(qiáng)大的沖擊載荷時(shí)，只要實(shí)心滾柱53能夠支撐得住，空心滾柱52便不會(huì)被破壞，整個(gè)彈性滾柱51也就可以安全無恙。
[0027]優(yōu)選地，本發(fā)明中空心滾柱52和實(shí)心滾柱53采用耐磨且具有高強(qiáng)度的軸承鋼或高分子碳纖維材料制成，所述空心滾柱52的壁厚設(shè)置為空心滾柱52外徑的0.12-0.18倍，優(yōu)選為0.13至0.16倍；即外徑大一些的空心滾柱52壁厚可厚一些，外徑較小的空心滾柱52壁厚可薄一些。該種壁厚的設(shè)置可使得空心滾柱52本身就具有一定的抗沖擊強(qiáng)度，同時(shí)又在受到較大的外力擠壓時(shí)，又