工业机器人内斜齿组合曲轴式少齿差减速器的制作方法

本发明涉及工业机器人减速器技术领域，是韩国赛劲sejin高精度减速器的改进，常规制造，弹性变形引起的总回差不大于6′，一种工业机器人内斜齿组合曲轴式少齿差减速器。

背景技术：

二十多年来，国家再而三下达863计划，希望我国机器人整机不再遭受昂贵的日本RV的羞辱，可喜的是《(2011.1-2012.12)863计划》两课题组经过努力取得了“重大突破”：

①《天津第一863课题组》2014.05.13发布：“百利天星传动公司、天津大学、天津职大、沈阳新松公司及娃哈哈集团五家联合的《国家863工业机器人高精度高效率减速器》课题组经过两年努力，于2013年12月通过了国家科技部专家组验收，达到了性能指标要求。”

②《温州第二863课题组》于2013.12.07发布：“2013年9月5日，经过国家科技部专家严格而缜密的审查，恒丰泰、温州大学、奇瑞装备、苏州博实、兰州爱赛特等申报的《国家863工业机器人高精度高效率减速器工程化研究》通过技术验收。标志着恒丰泰在创新能力、工艺及制造水平等进入了先进制造技术领域。”但是：

国家863机器人专家说：“因关键部件配套瓶颈而衍生的整机企业制造成本居高不下，已经成为中国工业机器人市场发展的严重掣肘。特别是高精度机器人关节减速器产品主要依赖进口，目前75％的市场被Nabtesco和Harmonic Drive公司垄断。”

中国工程院院士、哈工大蔡鹤皋教授说：“我们的减速器就达不到要求，可靠性和质量也不行。我们减速器噪音大，人家的很安静。”(《核心技术久攻不克…》经济参攷报2015-01-19)

《华创证券》记者：“国产机器人核心部件减速器制造企业-秦川发展、山东帅克、南通振康及浙江恒丰泰与日本的差距是：精度差、寿命短、质量不稳定。”(2015-11-12)

背景技术

背景技术之一：赛劲sejin减速器，是韩国研发的一种高精度渐开线少齿差减速器，其机械传动方案与RV减速器相同，不同的只是sejin减速器的行星轮采用的是渐开线齿。

背景技术之二：中国专利局公开的《一种2K-V型减速器》(201310718558.9)

背景技术之三：中国专利局公开的《一种行星减速器》(201310718320.6)

背景技术二与三均是秦川发展龙兴元、田沙等的发明创新，其结构与韩国赛劲sejin减速器相同，也属于一级行星与一级渐开线少齿差的二级减速器，要求很高精度制造。

“机器人用高精度RV传动有两项极严格技术指标：一为运动精度误差不超过1arc min； 一为间隙回差，规定不超过1～1.5arc min，此外，在负载情况下，包括弹性变形引起的回差在内的总回差不能超过6arc min。”(朱孝录《齿轮传动设计手册》827页)

间隙回差又称几何回差，是指施加3％额定转矩、且各部件良好接触情况下，由行星和摆线针轮传动中齿的侧隙、轴承间隙等儿何因素引起的输出转角值(1～1.5arc min)。

背景技术存在下述两个问题：

(一)背景技术曲柄轴二偏心段相位差的偏差≤30″，加工困难：

《RV减速器高精度双向等距小偏心曲柄轴加工技术研究》：“曲柄轴两偏心相对于工件中心的位置差180°土30″”(杨和天津职业技术学院学报1995.06)

RV减速器曲柄轴加工困难，必须进口曲柄磨床：

《天津第一863课题组》说：“在制造RV-320样机时发现，曲柄轴加工困难，误差较大，进口曲柄磨床价格几百万。”

(二)中国专利局于2013年7月17日公开的发明《取代RV-E型的工业机器人减速器》201310154680.8，其特征在于：“所述第一、二偏心套内孔为渐开线斜内齿，与输入轴上渐开线斜外齿滑配”。

但，发明人在实施该技术时咨询了国内苏州几家著名公司，都说线切割机床根本不具备割斜内齿圈功能，就是说割不了斜内齿圈，后来了一家北京著名公司，该公司割的斜内齿圈实物(Z＝24、m＝1.25、β＝5°及b＝15mm)呈两头大中间小的“束腰型”，外斜齿轮通不过。所说的“加工工艺简单，生产效率高、成本低，内、外齿配合精度也高”是一句空话。理论专著说，插齿机可以加工斜内齿圈，其实也不切实际：插齿机装置专用靠模装置，设计制造靠模装置费用高；需定制专用、昂贵的插齿刀具；插齿效率低，因而成本高。

理论专著说插齿机可以加工斜内齿圈，其实也不切实际：插齿机装置专用靠模装置，设计制造靠模装置费用高；需定制专用、昂贵的插齿刀具；插齿效率低，因而成本高。

技术实现要素：

本发明提供的工业机器人内斜齿组合曲轴式少齿差减速器解决背景技术中的下述问题：

(一)曲柄轴二偏心段相位差的偏差要求很高，因而加工困难；

(二)偏心套与圆轴内斜齿副连结可微调偏心段相位差，线切割内斜齿实施技术难度大。

本发明采用国产机床、常规制造精度解决上述两技术问题，保证在负载情况下，包括弹性变形引起的总回差不超过6arc min。

本发明解决所述两大技术问题所采取的具体技术方案：

所述行星轴上连接二偏心套，构成了双偏心曲轴，双偏心曲轴上设有用以支承二行星齿 轮的转臂滑动轴承。

所述转臂轴承为锌基合金滑动轴承。

所述第一、第二转臂锌基合金滑动轴承外圆表面设有螺旋储油槽，而其轴向长度比行星齿轮厚度多出5～10mm，作用在于：润滑油或脂可从5～10mm处的螺旋储油槽渗入摩擦面。

所述第一、第二偏心套内孔与行星轴内斜齿副连接，其中：第一偏心套一侧端面靠紧第二轴用弹性挡圈，另一侧端面与第三轴用弹性挡圈之间有压缩弹簧，可微调相位差；第二偏心套置于行星轴上第一轴用弹性挡圈与第二轴用弹性挡圈之间，本发明内斜齿圈塑性精密成形优于常规的机械切屑加工。

所述的压缩弹簧为碟形弹簧，碟形弹簧压缩力大，轴向尺寸短。

【有益效果】

(1)组装式双偏心曲轴辅以内斜齿啮合副相位差微调，确保了相位差加工精度；

(2)滑动转臂轴承的刚性比圆柱滚子轴承高，结构简单、制造方便、承载力大；

(3)锌基合金摩擦因数小，表面粗糙度好；使用寿命为锡青铜2～3倍，具有自润滑性能及减震功能，适用于中低速重载场合；

(4)国产机床，常规制造精度，工艺简单，成本低60-75％；

【附图说明】

图1本发明实施例的结构示意图

图2内斜齿组合曲轴支承行星齿轮结构示意图

【具体实施方式】

如图1-2所示，一种工业机器人内斜齿组合曲轴式少齿差减速器，包括少齿差部件及行星部件，所述少齿差部件包括内齿圈1、左、右刚性盘2、22及第一、第二行星齿轮11、13，所述左刚性盘2上均布的凸缘穿过二行星齿轮与右刚性盘22连接成刚性体，所述左、右刚性盘2、22用第一、第二轴承9、14分别支承在内齿圈1两侧内孔，所述行星部件包括输入轴19、设在输入轴19上的太阳轮3、行星轮6及行星轴16，所述输入轴19用第三、四轴承4、20分别支承在左、右刚性盘2、22中心孔，所述行星轴16两端用第五、第六轴承5、15分别支承在左、右刚性盘2、22周边孔中，其特征在于：

所述行星轴16上依次连接第一、第二偏心套10、12，构成了具有双偏心的组合曲轴，其技术效果：利用专用工装夹具调节相位差方便，比之专用偏心轴磨床其制造成本低很多，所述第一、第二双偏心套10、12分别设有用以支承第一、第二行星齿轮11、13的第一、第二转臂滑动轴承Z1、Z2，采用滑动轴承的有益效果是，可显著增大圆轴直径而提高了圆轴的刚性，从而减小了弹性变形回差，此外，滑动轴承的优点还见于下述专著：

(一)王文斌《机械设计手册》(卷3.21-4页)：滑动轴承结构简单、制造方便、承载力大；

(二)卜炎《实用轴承技术手册》492页：在正常状态下，滑动轴承磨损率是很低的，形成的磨屑颗粒尺寸很小，数量也少；

(三)卜炎《实用轴承技术手册》349页：航空发动机主轴承采用一般滑动轴承。

所述工业机器人内斜齿组合曲轴式少齿差减速器的特征在于：所述第一、第二转臂滑动轴承Z₁、Z₂为锌基合金，锌基合金优点：表面粗糙度可达Ral.6μm；自润滑性好，适用于中低速重载场合；比铜轻40％，成本比锡青铜低40％以上；使用寿命为锡青铜2～3倍。

成大先《机械设计手册》轴承6页；锌基合金适用于中、低速(≤7-10m/s)、重载(25-30MPa)及接触应力σ＝550MPa的条件下工作的轴承。

所述工业机器人内斜齿组合曲轴式少齿差减速器的特征在于：第一、第二转臂锌基合金滑动轴承Z₁、Z₂外圆表面设有螺旋储油槽，而其轴向长度比行星齿轮厚度多出5～10mm，箱体内的润滑油或润滑脂可从多出5～10mm处的螺旋储油槽，随着滑动轴承Z₁、Z₂转动而慢慢渗入，从而润滑摩擦面，摩擦面的润滑很重要。

所述工业机器人内斜齿组合曲轴式少齿差减速器的特征在于：所述第一、第二偏心套10、12内孔与行星轴16内斜齿副连接，所述内斜齿圈采用塑性精密成形，其中：第一偏心套10一侧端面靠紧第二轴用弹性挡圈18，另一侧端面与第三轴用弹性挡圈7之间有压缩弹簧8；第二偏心套12置于行星轴16上第一轴用弹性挡圈与第二轴用弹性挡圈18之间，从而形成相位微调机构。

木发明内斜齿圈采用塑性精密成形，塑性精密成形时，其径向力与摩擦阻力平衡。塑性精密成形优于常规的插齿切屑加工，插齿切屑的缺点：产品的尺寸同一性不好，生产效率低，刀具昂贵、寿命低及成本高等问题，组合式双偏心曲轴辅以内斜齿副相位差微调，因而确保了相位差精度。

所述工业机器人内斜齿组合曲轴式少齿差减速器的特征在于：所述的压缩弹簧8为碟形弹簧，碟形弹簧压缩力大，轴向尺寸短。

渐开线少齿差齿传动与摆线传动均属于少齿差技术领域，其优点是结构简单、另件少、传动平稳、制造成本低及制造工艺难度小。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。