專利名稱：時時無回差傳動精密鋼球行星減速器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機械傳動減速器領域，特別是涉及一種時時無回差傳 動精密鋼球行星減速器。
背景技術：
精密鋼球行星減速器是一種適用于機器人等高精度的新型精密傳動減 速器。它具有結構簡單、制造方便、傳動比大、易于微型化和無回差傳動 等優點，因而該減速器在機器人伺服傳動、精密測量儀器、航天器微動機 構、機械加工分度機構和高級轎車風窗刮水器等精密傳動機械中具有良好 的應用前景。
目前的精密鋼球行星減速器采用螺旋作為間隙調節機構(見圖5)，依 靠人工定期對鋼球嚙合副的嚙合間隙進行調整，這種調整不是時時進行的， 而且這種調整還要求操作人員具有豐富的實踐經驗，既耗費了一定時間和 人力，又不能保持精密鋼球行星減速器始終處于時時無回差傳動的最佳工 作狀態。目前尚未發現能夠解決這些問題的公開技術文獻。
精密鋼球行星減速器的核心是精密傳動，即嚙合副無隙嚙合的機構無 回差傳動，雖然現有鋼球嚙合副結構可保證無隙嚙合和機構無回差傳動， 但嚙合副磨損后必然出現間隙，導致傳動出現回差，嚴重影響了傳動精度， 又明顯會降低使用壽命。
另一方面，精密鋼球行星減速器在高速運轉的條件下，無隙嚙合副必 然會因溫度升高而發生熱變形，這種熱變形使嚙合副工作時產生碾軋甚至 卡死現象，導致減速器輸出運動失真、效率降低甚至不能轉動工作，損壞 減速器。
日本是國際精密傳動機械先進的國家，但其研制的同類鋼球減速器目 前仍通過間隙調節機構憑經驗"人工定期"調節間隙來控制回差精度，因 此，人工調節量過大，將帶來嚙合副磨損加大，傳動效率降低，甚至嚙合 副卡死的后果；而人工調節量不足，則嚙合副仍將存在間隙而出現傳動回差。因此，在"人工定期"調節前的大部分傳動工作期間，顯然機構存在 著傳動回差。而對于嚙合副表面因溫度升高而發生熱變形，導致嚙合副工 作時產生碾軋甚至卡死的現象，現有的同類減速器是不能解決和避免的。
發明內容
為了解決上述現有精密鋼球行星減速器的鋼球嚙合副間隙調整所存在 的問題和不足，本發明提供一種時時無回差傳動精密鋼球行星減速器，該 減速器不但能保證鋼球嚙合副的無隙嚙合，而且還能保證鋼球嚙合副時時 自動的無隙嚙合，從而保證該減速器的時時無回差傳動。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是時時無回差傳動精密鋼 球行星減速器包括時時無回差傳動一級精密鋼球行星減速器和時時無回差 傳動二級精密鋼球行星減速器兩種，其中，時時無回差傳動一級精密鋼球 行星減速器由偏心輸入軸1、端面加工有擺線封閉槽的中心盤2、第一鋼球 組3、組合式行星盤、第二鋼球組7、端面加工有2 4個環形槽的輸出盤8 和機架9，其特征是所述組合式行星盤由端面加工有擺線封閉槽的第一行 星盤4、蝶形彈簧5、端面加工有2 4個環形槽的第二行星盤^和銷軸6 組成(見圖3)。碟形彈簧5裝在第一行星盤4和第二行星盤4Z之間，第一 行星盤4和第二行星盤^通過2 4個銷軸6聯接，組合式行星盤安裝在偏 心輸入軸1的偏心部分。第一行星盤4和第二行星盤4Z之間可相對軸向移 動，但第一行星盤4和第二行星盤4Z之間不能相對轉動，其相對的軸向移 動通過碟形彈簧5的彈性力控制實現，并保證嚙合副的鋼球始終為四點接 觸；第一行星盤4和第二行星盤4Z之間的軸向"分開移動"(即嚙合副構件 間的軸向靠近移動)可消除嚙合副間隙保持嚙合副鋼球四點接觸，而第一 行星盤4和第二行星盤^之間的軸向"靠近移動"(即嚙合副構件間的軸 向分開移動)可補償鋼球嚙合副因熱膨脹變形需要的軸向間隙，避免嚙合 副的碾軋和卡死現象，這種"分開移動"和"靠近移動"均為時時和自動 進行，因此組合式行星盤可實現鋼球嚙合副的時時自動無隙嚙合，從而實 現該減速器的時時自動無回差傳動。
時時無回差傳動二級精密鋼球行星減速器與時時無回差傳動一級精密 鋼球行星減速器的結構差別在于時時無回差傳動二級精密鋼球行星減速器的組合式行星盤的第二行星盤4Z和輸出盤8的端面均加工有擺線封閉槽， 其它部分的結構完全相同。因此，構成了時時無回差傳動二級精密鋼球行 星減速器。
在時時無回差傳動一級精密鋼球行星減速器中，組合式行星盤中第一 行星盤4的擺線封閉槽、第一鋼球組3和中心盤2的擺線封閉槽構成一組 減速傳動嚙合副；而第二行星盤^的2 4個環形槽、第二鋼球組7和輸出 盤8的2 4個環形槽構成等速傳動嚙合副，從而實現該減速器的一級行星 減速傳動。
在時時無回差傳動二級精密鋼球行星減速器中，組合式行星盤中第一 行星盤4的擺線封閉槽、第一鋼球組3和中心盤2的擺線封閉槽構成第一 級減速傳動嚙合副；而第二行星盤V的擺線封閉槽、第二鋼球組7和輸出 盤8的擺線封閉槽構成第二級減速傳動嚙合副。
本發明的有益效果是該發明能時時自動地調整鋼球嚙合副間隙，實 現減速器的時時無回差傳動，工作可靠，極大提高了精密機械傳動機構的 傳動精密性和往復運動的準確性；嚙合副中鋼球幾乎為純滾動，提高了減 速器的傳動效率、延長了使用壽命；該減速器去掉了傳統人工定期調整間 隙的螺旋調整機構，可節省人工調節間隙的時間，提高了生產力。對于時 時無回差傳動二級精密鋼球行星減速器，還去掉了傳統行星傳動應用的等 速輸出機構，其傳動比增大，結構體積小，易于減速器的微型化。
圖1是時時無回差傳動一級精密鋼球行星減速器結構簡圖； 圖2是時時無回差傳動二級精密鋼球行星減速器結構簡圖3是時時無回差傳動一級精密鋼球行星減速器組合式行星盤的結構 簡圖4是時時無回差傳動二級精密鋼球行星減速器組合式行星盤的結構 簡圖5是人工定期調節間隙的普通精密鋼球行星減速器結構簡圖。 在上述附圖中，l.偏心輸入軸，2.中心盤，3.第一鋼球組，4.第一行 星盤，5.碟形彈簧，4《第二行星盤，6.銷軸，7.第二鋼球組，8.輸出盤(軸)，9.機架，IO.間隙調整機構，ll.行星盤。
具體實施方式
實施例1
圖1是本發明公開的時時無回差傳動一級精密鋼球行星減速器，所述 減速器偏心輸入軸1的偏心部分安裝組合式行星盤，組合式行星盤的第一 行星盤4的左端面加工有擺線封閉槽，組合式行星盤的第二行星盤47的右 端面加工有四個環形槽，端面加工有擺線封閉槽的中心盤2通過第一鋼球 組3與組合式行星盤的第一行星盤4嚙合；端面加工有四個環形槽的輸出 盤8通過第二鋼球組7與組合式行星盤的第二行星盤V嚙合(見圖3)，碟 形彈簧5裝在第一行星盤4和第二行星盤V之間并處于預緊狀態；第一行 星盤4和第二行星盤47通過3個銷軸6聯接，銷軸6可設計成簡單的圓柱 銷，便于加工和安裝，并保證第一行星盤4和第二行星盤^之間只允許相 對移動而不允許相對轉動。偏心輸入軸1通過軸承安裝在中心盤2和輸出 盤8的中心孔中，輸出盤8通過軸承安裝在機架9的中心孔中，中心盤2 與機架9用螺栓聯接。
碟形彈簧5的預緊力通過第一行星盤4和第二行星盤^使兩組鋼球嚙 合副均時時保持無側隙的四點接觸，蝶形彈簧5的預緊力可根據嚙合副無 側隙的要求條件并通過理論分析計算和試驗獲得。
時時無回差傳動一級精密鋼球行星減速器的工作原理是當偏心輸入 軸1轉動時，其上的偏心軸段通過軸承驅動組合式行星盤作公轉運動，第 一行星盤4的左端面上的擺線封閉槽推動鋼球3運動，受到中心盤2右端 面上擺線封閉槽約束，鋼球3反推組合式行星盤迫使其自轉運動，實現減 速器的減速運動。減速后的自轉角速度通過第二行星盤^右端面上的環形 槽、第二鋼球組7和輸出盤8左端面的環形槽構成的等速傳動嚙合副，從 輸出盤(軸)8輸出，完成減速器的減速傳動(見圖1)。
實施例2
圖2是本發明公開的時時無回差傳動二級精密鋼球行星減速器，所述 減速器偏心輸入軸1的偏心部分安裝組合式行星盤，組合式行星盤的第一 行星盤4的左端面加工有擺線封閉槽，組合式行星盤的第二行星盤47的右端面加工有擺線封閉槽，端面加工有擺線封閉槽的中心盤2通過第一鋼球 組3與組合式行星盤的第一行星盤4嚙合；端面有擺線封閉槽的輸出盤8 通過第二鋼球組7與組合式行星盤的第二行星盤4、齒合(見圖4)，碟形彈 簧5裝在第一行星盤4和第二行星盤^之間并處于預緊狀態；第一行星盤4 和第二行星盤^通過3個銷軸6聯接，并保證第一行星盤4和第二行星盤 4Z之間只允許相對移動而不允許相對轉動。偏心輸入軸1通過軸承安裝在中 心盤2和輸出盤8的中心孔中，輸出盤8通過軸承也安裝在機架9中心孔 中，中心盤2與機架9用螺栓聯接。
碟形彈簧5的預緊力通過第一行星盤4和第二行星盤^使兩組鋼球嚙 合副均時時保持無側隙的四點接觸，蝶形彈簧5的預緊力可根據嚙合副無 側隙的要求條件并通過理論分析計算和試驗獲得。
時無回差傳動二級精密鋼球行星減速器的工作原理是當偏心輸入軸1 轉動時，其上的偏心軸段通過軸承驅動組合式行星盤做公轉運動，第一行 星盤4的左端面上的擺線封閉槽推動鋼球3運動，受到中心盤2右端面上 擺線封閉槽約束，鋼球3反推組合式行星盤迫使其自轉運動，實現減速器 的一級減速運動。在組合式行星盤作行星運動的同時，并在一級減速運動 的基礎上，第二行星盤f右端面上的擺線封閉槽推動鋼球7運動，通過輸 出盤(軸)8左端面上擺線封閉槽，使輸出盤(軸)8再一次作減速運動， 實現減速器的二級減速傳動(見圖2)。
在時時無回差傳動精密鋼球行星減速器工作過程中，當鋼球嚙合副因 磨損等原因而產生間隙時，碟形彈簧5將自動彈開，使組合式行星盤中第 一行星盤4和第二行星盤4Z之間產生相對分開的軸向位移，消除鋼球嚙合 副產生的間隙，使兩組鋼球嚙合副時時保持四點接觸的無隙嚙合，嚙合副 這種時時四點接觸的無隙嚙合，確保減速器正反向轉動工作的時時自動無 回差傳動。
在時時無回差傳動精密鋼球行星減速器高速運轉工作條件下，當嚙合 副各構件發生熱膨脹變形導致嚙合副碾軋甚至卡死等現象時，該熱膨脹變 形必然使組合式行星盤中第一行星盤4和第二行星盤^之間產生相對接近 的軸向位移，此時碟形彈簧5被進一步壓縮，從而自動補償鋼球嚙合副因熱變形需要增加的軸向間隙，使鋼球嚙合副時時自動保持四點接觸的無側 隙嚙合，進而實現時時無回差傳動。
因此，該精密鋼球行星減速器在組合式行星盤的作用下，可時時自動 調節鋼球嚙合副間隙，使其保持正反向運動的時時無側隙嚙合，從而實現 該減速器的時時自動無回差傳動。
時時無回差傳動精密鋼球行星減速器，無需人工調節操作，具有傳動
精確、傳動效率高和使用壽命長等優點；對于二級精密鋼球行星減速器， 還有傳動比大，結構體積小易于微型化等優點。
權利要求
1.一種時時無回差傳動精密鋼球行星減速器，包括偏心輸入軸(1)、端面有擺線封閉槽的中心盤(2)、第一鋼球組(3)、第二鋼球組(7)、端面有2～4個環形槽的輸出盤(8)和機架(9)，其特征是組合式行星盤由端面加工有擺線封閉槽的第一行星盤(4)、蝶形彈簧(5)、端面同樣有2～4個環形槽的第二行星盤(4′)和銷軸(6)組成，碟形彈簧(5)裝在第一行星盤4和第二行星盤4′之間，第一行星盤4和第二行星盤4′通過2～4個銷軸6聯接，組合式行星盤安裝在偏心輸入軸(1)的偏心部分。
2. 根據權利要求1所述的時時無回差傳動精密鋼球行星減速器，其特 征是所述第二行星盤(40的端面有擺線封閉槽，輸出盤(8)的端面加 工有擺線封閉槽。
3. 根據權利要求1所述的時時無回差傳動精密鋼球行星減速器，其特 征是組合式行星盤中第一行星盤(4)的擺線封閉槽、第一鋼球組(3) 和中心盤(2)的擺線封閉槽構成一級減速傳動嚙合副；第二行星盤(40 的環形槽、第二鋼球組(7)和輸出盤(8)的環形槽構成等速傳動嚙合副。
4. 根據權利要求1或2所述的時時無回差傳動精密鋼球行星減速器， 其特征是組合式行星盤中第一行星盤(4)的擺線封閉槽、第一鋼球組(3) 和中心盤(2)的擺線封閉槽構成第一級減速傳動嚙合副；組合式行星盤中 第二行星盤(40的擺線封閉槽、第二鋼球組(7)和輸出盤(8)的擺線封 閉槽構成第二級減速傳動嚙合副。
全文摘要
本發明公開一種時時無回差傳動精密鋼球行星減速器，涉及一種機械傳動減速器領域。本發明所述的減速器由輸入偏心軸(1)、端面有擺線封閉槽的中心盤(2)、鋼球組(3)、組合式行星盤、端面有2～4個環形槽(或擺線封閉槽)的輸出盤(軸)(8)及機架(9)組成。組合式行星盤由端面有擺線封閉槽的第一行星盤(4)、蝶形彈簧(5)、端面有2～4個環形槽(或擺線封閉槽)的第二行星盤(4′)和銷軸(6)組成，第一行星盤4和第二行星盤4′之間裝有碟形彈簧(5)并通過銷軸(6)聯接，第一行星盤4和第二行星盤4′之間只允許相對軸向移動、不允許相對轉動。組合式行星盤安裝在輸入偏心軸(1)的偏心部分。本發明解決了精密鋼球行星減速器無隙鋼球嚙合副因磨損出現間隙導致減速器產生傳動回差和因嚙合副熱膨脹產生嚙合碾軋甚至卡死問題，實現減速器的時時自動無回差傳動。
文檔編號F16H57/12GK101290059SQ20081005477
公開日2008年10月22日 申請日期2008年4月10日 優先權日2008年4月10日
發明者安子軍 申請人:燕山大學