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CN116538268A - 一种新型的谐波减速器柔轮结构及其加工工艺 - Google Patents

一种新型的谐波减速器柔轮结构及其加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机械传动技术领域，尤其涉及一种新型的谐波减速器柔轮结构及其加工工艺。本发明提供一种新型的谐波减速器柔轮结构，包括有柔轮，还包括有薄壁金属圆环件，柔轮的齿根部内层嵌入薄壁金属圆环件。本发明通过注塑的方式在制造柔轮的工艺过程中在模具的模腔内放置一圆环金属嵌件，使圆环金属嵌件在柔轮注塑成型过程中嵌入柔轮的齿根部内层，利用该圆环金属嵌件能够有效的增加柔轮的韧性及强度，大幅度的提高柔轮使用寿命。

Description

一种新型的谐波减速器柔轮结构及其加工工艺
技术领域
本发明涉及机械传动技术领域，尤其涉及一种新型的谐波减速器柔轮结构及其加工工艺。
背景技术
谐波减速器在机器人、航天航空、仪器仪表、精密光学设备以及医疗机械等多个领域有着广泛应用，而柔轮是核心部件，柔轮的结构特点是壁薄，并且在运行时变形大，需要韧性好，所以柔轮是谐波减速器中受力最复杂的元件，也是谐波减速器中最容易失效的元件。
柔轮的加工工艺分为两部分：第一部分是柔轮毛坯的加工；第二部分是柔轮轮齿的加工；柔轮毛坯通过精车、磨削、钻孔等常规加工方法制作，柔轮轮齿采用滚刀滚齿而刚轮轮齿采用插齿刀加工，但国内小模数齿轮刀具制造技术不成熟，存在制造成本高等问题，有部分企业采用高精度慢走丝线切割工艺加工柔轮与刚轮轮齿，但是采用慢走丝线切割对工装的定位精度要求很高，所以传统的加工方式已不能满足谐波减速器柔轮产业化发展的需要，同时另有部分企业提出了对于小负载谐波减速器柔轮采用注塑成型的方法加工，但塑料齿轮在运行时，因壁薄导致柔轮在不断变形的工作环境下沿齿根处会因韧性不够导致破裂，或受到摩擦积热导致塑制柔轮局部变形，不能达到预期寿命要求。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是：提供一种新型的谐波减速器柔轮结构及其加工工艺。
技术方案是：一种新型的谐波减速器柔轮结构，包括有柔轮，还包括有薄壁金属圆环件，柔轮的齿根部内层嵌入薄壁金属圆环件。
进一步地，所述薄壁金属圆环件均匀开有孔。
进一步地，所述柔轮的齿根部内层所嵌入的薄壁金属圆环件可选择的替换为若干数量且等距排列的柔性金属编织带或若干数量且等距排列的环状金属丝。
进一步地，还包括有固定件，所述若干数量且等距排列的柔性金属编织带或若干数量且等距排列的环状金属丝均共同固接固定件。
一种新型的谐波减速器柔轮结构加工工艺，包括以下步骤：
S1：原料预处理
选取柔轮制备所需的塑料粒子原料，送入除湿干燥机内烘干，烘干温度设置在80-100℃，烘干时间2-2.5h，加热完成后转入至注塑机内；
S2：嵌件预处理检查
准备环状金属嵌件，检查外观是否破损、出现裂痕以及清理毛刺凸起，利用机械手将环状金属嵌件夹持套在模具模腔内的芯轴上，以待注塑嵌入；
S3：注塑成型
S3.1：注塑温度调整
模具预热至60-80℃，调整注塑机的炮筒到喷嘴的此段距离的筒内温度呈阶梯式递增，炮筒起点温度为190-193℃，喷嘴终点温度为207-210℃；
S3.2：注塑
模具合模，注塑机射出压力设置为88-92par，流体塑料经喷嘴进入模具模腔内，保压2-3秒，保压压力设置为48-52par，降温冷却14-17秒，模具开模，得到含环状金属嵌件的柔轮。
进一步地，所述步骤S2还包括以下步骤，将环状金属嵌件热风预热至85-100℃后套在模具模腔内的芯轴上。
本发明的有益效果为：本发明通过注塑的方式在制造柔轮的工艺过程中在模具的模腔内放置一圆环金属嵌件，使圆环金属嵌件在柔轮注塑成型过程中嵌入柔轮的齿根部内层，利用该圆环金属嵌件能够有效的增加柔轮的韧性及强度，大幅度的提高柔轮使用寿命；
同时增加的金属嵌件能够吸收柔轮工作摩擦时产生的热量，提升柔轮的耐热性能，避免因摩擦积热导致塑制柔轮局部变形。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明的刚轮、柔轮和波发生器分离后的立体结构示意图。
图3为本发明的柔轮与薄壁金属圆环件立体结构示意图。
图4为本发明的柔轮、柔性金属编织带和固定件立体结构示意图。
图5为本发明的加工工艺流程图。
附图标号：1_刚轮，1a_内圈齿，2_柔轮，2a_齿根部，3_波发生器，4_薄壁金属圆环件，4a_柔性金属编织带，4b_固定件。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种新型的谐波减速器柔轮结构，如图1-图3所示，包括有柔轮2和薄壁金属圆环件4，柔轮2的齿根部2a内层嵌入薄壁金属圆环件4，刚轮1内放置柔轮2，柔轮2的齿根部2a与刚轮1的内圈齿1a啮合，柔轮2内安装波发生器3，薄壁金属圆环件4均匀开有孔，薄壁金属圆环件4上开的孔有助于流体塑料穿过该孔，并在流体塑料固化后紧紧的嵌在塑料层内，以此稳固薄壁金属圆环件4在塑料夹层内，避免因薄壁金属圆环件4和柔轮2的往复变形导致二者相互剥离。
一种新型的谐波减速器柔轮结构加工工艺，如图5所示，具体包括以下步骤：
S1：原料预处理
选取柔轮2制备所需的塑料粒子原料，原料选用美国杜邦DELRIN 100P POM，送入除湿干燥机内烘干，烘干温度设置在80℃，烘干时间2h，加热完成后转入至注塑机内；
S2：嵌件预处理检查
准备薄壁金属圆环件4，检查外观是否破损、出现裂痕以及清理毛刺凸起，确保薄壁金属圆环件4是无损坏的，利用机械手将金属圆环件4夹持套在模具模腔内的芯轴上，以待注塑嵌入；
S3：注塑成型
模具预热至80℃，调整注塑机的炮筒到喷嘴的此段距离的筒内温度呈阶梯式递增，第一段为炮筒的进料口温度设置在190℃，第二段为炮筒的筒内温度设置在200℃，第三段为喷嘴温度设置在210℃，确保流体塑料在进入模腔内仍旧具有较好的流动性，并将薄壁金属圆环件4包裹覆盖；
模具合模，注塑机射出压力设置为90par，流体塑料经喷嘴进入模具模腔内，保压2.5秒，保压压力设置为50par，降温冷却15秒，开模速度控制在20mm/s，顶出速度控制在20mm/s，随后即得到内嵌薄壁金属圆环件4的柔轮2。
实施例2
在实施例1的基础之上，如图1、图2和图4所示，包括有刚轮1、柔轮2、波发生器3、薄壁金属圆环件4和固定件4b，刚轮1内放置柔轮2，柔轮2的齿根部2a与刚轮1的内圈齿1a啮合，柔轮2内安装波发生器3，与实施例1有所不同的是，柔轮2的齿根部2a内层嵌入九根且等距排列的柔性金属编织带4a或九根且等距排列的环状金属丝，在本实施例中，仅以柔性金属编织带4a举例说明，柔性金属编织带4a呈圆环状，柔性金属编织带4a相比较于薄壁金属圆环件4具有更强的适应性，薄壁金属圆环件4作为一个整体在跟随柔轮2反复变形的过程中会逐步出现金属表层与塑制接触层脱离的迹象，而柔性金属编织带4a具有更好的柔韧性，能够进一步的提升柔性金属编织带4a在柔轮2内层的融合强度，而九根柔性金属编织带4a沿周向共同均匀固接三根固定件4b，九根柔性金属编织带4a通过固定件4b固定连接在一起，更加易于注塑融合，避免柔性金属编织带4a随着流体塑料的进入而冲散。
一种新型的谐波减速器柔轮结构加工工艺，如图5所示，具体包括以下步骤：
S1：原料预处理
选取柔轮2制备所需的塑料粒子原料，原料选用美国杜邦DELRIN 100P POM，送入除湿干燥机内烘干，烘干温度设置在85℃，烘干时间1.8h，加热完成后转入至注塑机内；
S2：嵌件预处理检查
准备薄壁金属圆环件4，检查外观是否破损、出现裂痕以及清理毛刺凸起，确保柔性金属编织带4a是无损坏的，将柔性金属编织带4a热风预热至85℃后套在模具模腔内的芯轴上，提前预热的柔性金属编织带4a更有利于和流体塑料融合在一起，利用机械手将柔性金属编织带4a夹持套在模具模腔内的芯轴上，以待注塑嵌入；
S3：注塑成型
模具预热至80℃，调整注塑机的炮筒到喷嘴的此段距离的筒内温度呈阶梯式递增，第一段为炮筒的进料口温度设置在190℃，第二段为炮筒的筒内温度设置在200℃，第三段为喷嘴温度设置在210℃，确保流体塑料在进入模腔内仍旧具有较好的流动性，同时将柔性金属编织带4a包裹覆盖；
模具合模，注塑机射出压力设置为90par，流体塑料经喷嘴进入模具模腔内，保压2.5秒，保压压力设置为50par，降温冷却15秒，开模速度控制在20mm/s，顶出速度控制在20mm/s，随后即得到内嵌柔性金属编织带4a的柔轮2。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种新型的谐波减速器柔轮结构，包括有柔轮（2），其特征在于：还包括有薄壁金属圆环件（4），柔轮（2）的齿根部（2a）内层嵌入薄壁金属圆环件（4）。
2.如权利要求1所述的一种新型的谐波减速器柔轮结构，其特征在于：所述薄壁金属圆环件（4）均匀开有孔。
3.如权利要求2所述的一种新型的谐波减速器柔轮结构，其特征在于：所述柔轮（2）的齿根部（2a）内层所嵌入的薄壁金属圆环件（4）可选择的替换为若干数量且等距排列的柔性金属编织带（4a）或若干数量且等距排列的环状金属丝。
4.如权利要求3所述的一种新型的谐波减速器柔轮结构，其特征在于：还包括有固定件（4b），所述若干数量且等距排列的柔性金属编织带（4a）或若干数量且等距排列的环状金属丝均共同固接固定件（4b）。
5.一种新型的谐波减速器柔轮结构加工工艺，其特征在于：其适用于权利要求1-4中任一项所述的一种新型的谐波减速器柔轮结构，包括以下步骤：
S1：原料预处理
选取柔轮（2）制备所需的塑料粒子原料，送入除湿干燥机内烘干，烘干温度设置在80-100℃，烘干时间2-2.5h，加热完成后转入至注塑机内；
S2：嵌件预处理检查
准备环状金属嵌件，检查外观是否破损、出现裂痕以及清理毛刺凸起，随之将环状金属嵌件套在模具模腔内的芯轴上，以待注塑嵌入；
S3：注塑成型
S3.1：注塑温度调整
模具预热至60-80℃，调整注塑机的炮筒到喷嘴的此段距离的筒内温度呈阶梯式递增，炮筒起点温度为190-193℃，喷嘴终点温度为207-210℃；
S3.2：注塑
模具合模，注塑机射出压力设置为88-92par，流体塑料经喷嘴进入模具模腔内，保压2-3秒，保压压力设置为48-52par，降温冷却14-17秒，模具开模，得到含环状金属嵌件的柔轮（2）。
6.如权利要求5所述的一种新型的谐波减速器柔轮结构加工工艺，其特征在于：所述步骤S2还包括以下步骤，将环状金属嵌件热风预热至85-100℃后套在模具模腔内的芯轴上。
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