CN101006287A - 附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器 - Google Patents

附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器 Download PDF

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Abstract

一种附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器100，其包括正齿轮型减速单元的第一级减速齿轮机构10和偏心摇摆型减速单元的第二级减速齿轮机构30，并且偏心摇摆型减速单元的输出来自于内齿轮元件或支撑元件。当第一输入齿轮单元的输入速度为2,000RPM时，偏心摇摆型减速单元的输出为20RPM或更高。第一级减速齿轮机构的减速比被选择为使得：当偏心摇摆型减速单元的输出为20RPM或更高时，各个曲轴可以以不超过1,000RPM的速度旋转。

Description

附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器
技术领域
本发明涉及一种放热减少且附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器。
背景技术
现有技术中，如用于机器人关节联接驱动的减速器，已知一种两级减速器，其在偏心摇摆型减速器的前级单元处具有正齿轮。通过相对于机器人关节联接驱动系统的固有频率和马达速度适当地选择前级单元的减速比，这种减速器具有在比如焊接操作之类的精密操作区域中避免机器人共振现象的效果。因此，减速器的前级单元中的减速比根据与固有频率、马达速度和所需的总减速比的关系进行选择(例如参照专利文献1)。另一方面，现有技术中的减速器的输出速度在0至约15RPM的范围内。此时的马达速度在0至约1,500RPM的范围内，以致于高得在减速器中引起实际问题的热量未被释放出来。因而，前级正齿轮的减速比并没有从考虑到放热的角度进行选择。
专利文献1：JP-A-62-4586
发明内容
然而，按照近年来机器人的高速运行，减速器的输出速度升高到在0至约40RPM的范围内，并且工作马达速度升高到在0至约6,000RPM的范围内。连同机器人的连续重复运行一起，产生了高得导致实际问题的热量，从而导致了使减速器寿命缩短的问题。本发明的目标是解决这些问题。
减速器中放热的主要原因通常被认为是来自于偏心摇摆型减速器的滑动接触部分，也就是来自于内齿轮元件的内齿和与该内齿轮元件相啮合的外齿轮元件的外齿之间的啮合接触，而不是来自于滚动接触部分，也就是不是来自于曲轴通过滚柱轴承与外齿轮元件相啮合的旋转状态。
然而，我们已经发现，前述放热的主要原因来自于曲轴的旋转状态。在使用4,000RPM的马达速度(或者两级减速器的输入速度)和35RPM的两级减速器的最终输出速度时，例如，总的减速比为大约1/114。如果前级减速齿轮机构具有1/2.5的减速比，那么后级减速齿轮机构具有1/46的减速比，因此曲轴速度变得高到1,600RPM(＝4,000/2.5)，从而释放出很高的热量。在曲轴的高速旋转下，更具体地，油脂(或润滑剂)在离心力的作用下散射，因此油脂不会渗透进入曲轴和外齿轮元件之间的啮合部分或者渗透进入滚柱轴承部分，从而导致了润滑或散热不充分。因而，已经发现，甚至滚柱轴承部分也会导致滑动，从而产生较高的热量，并且减速器中的铁成分进入了前述啮合部分或者滚柱轴承部分，从而提高了放热。而且，前述放热会降低润滑剂的粘度，从而不仅降低润滑性能，而且还引起了恶心循环，进一步提高了离心力作用下的润滑油散射。
本发明基于前述发现而被构思出来，并且本发明期望通过限制曲轴的速度、以使油脂从前述啮合部分或滚柱轴承部分的散射最小来解决现有技术中的前述问题。
解决问题的手段
根据本发明的第一个方面，提供了一种附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其包括第一级减速齿轮机构和第二级减速齿轮机构，其中第一级减速齿轮机构是用于降低马达的旋转速度并将减速了的旋转传递给第二级减速齿轮机构的减速器，其中第二级减速齿轮机构是偏心摇摆型减速器，其包括内齿轮元件、与内齿轮元件相啮合的外齿轮元件、与外齿轮元件相啮合、用于使外齿轮元件相对于内齿轮元件偏心地摇摆的曲轴以及用于可旋转地支撑曲轴的支撑元件，使得从内齿轮元件或支撑元件获取输出，并且其中当第一级减速齿轮机构的输入速度为2,000RPM或更高时，偏心摇摆型减速器的输出以20RPM或更高的速度旋转，其特征在于，当偏心摇摆型减速器的输出为20RPM或更高时，曲轴以1,000RPM或更低的速度旋转。
根据本发明的第二个方面，提供了一种附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其包括第一级减速齿轮机构和第二级减速齿轮机构，其中第一级减速齿轮机构是用于降低马达的旋转速度并将减速了的旋转传递给第二级减速齿轮机构的减速器，其中第二级减速齿轮机构是偏心摇摆型减速器，其包括内齿轮元件、与内齿轮元件相啮合的外齿轮元件、与外齿轮元件相啮合、用于使外齿轮元件相对于内齿轮元件偏心地摇摆的曲轴以及用于可旋转地支撑曲轴的支撑元件，使得从内齿轮元件或支撑元件获取输出，并且其中当第一级减速齿轮机构的输入速度为2,000RPM至4,000RPM时，偏心摇摆型减速器的输出以20RPM至40RPM的速度旋转，其特征在于，当偏心摇摆型减速器的输出为20RPM至40RPM时，曲轴以1,000RPM或更低的速度旋转。
根据本发明的第三个方面，提供了一种附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其包括第一级减速齿轮机构和第二级减速齿轮机构，其中第一级减速齿轮机构是用于降低马达的旋转速度并将减速了的旋转传递给第二级减速齿轮机构的减速器，其中第二级减速齿轮机构是偏心摇摆型减速器，其包括内齿轮元件、与内齿轮元件相啮合的外齿轮元件、与外齿轮元件相啮合、用于使外齿轮元件相对于内齿轮元件偏心地摇摆的曲轴以及用于可旋转地支撑曲轴的支撑元件，使得从内齿轮元件或支撑元件获取输出，并且其中当第一级减速齿轮机构的输入速度为4,001RPM至6,000RPM时，偏心摇摆型减速器的输出以20RPM至40RPM的速度旋转，其特征在于，当偏心摇摆型减速器的输出为20RPM至40RPM时，曲轴以1,000RPM或更低的速度旋转。
在根据本发明的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器中，优选地是，第一级减速齿轮机构的减速比在1/3至1/6.5的范围内。
在根据本发明的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器中，优选地是，第二级减速齿轮机构的减速比在1/20至1/60的范围内。
在根据本发明的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器中，优选地是，总减速比或者所述第一级减速齿轮机构的减速比和所述第二级减速齿轮机构的减速比的乘积在1/90至1/300的范围内。
在根据本发明的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器中，优选地是，总减速比或者所述第一级减速齿轮机构的减速比和所述第二级减速齿轮机构的减速比的乘积在1/90至1/200的范围内。
在根据本发明的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器中，优选地是，总减速比或者所述第一级减速齿轮机构的减速比和所述第二级减速齿轮机构的减速比的乘积在1/150至1/300的范围内。
在根据本发明的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器中，优选地是，所述偏心摇摆型减速器的输出在30RPM至40RPM的范围内。
在根据本发明的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器中，第一级减速齿轮机构的减速比被选择为限制偏心摇摆型减速器或第二级减速齿轮机构的曲轴的旋转。因而，即使在将减速器附接到工业机器人的关节联接部分上并且减速器的输入或输出速度增大的情况下，也抑制了减速器的放热，从而防止了减速器的寿命缩短。
附图说明
图1是工业机器人50的整体视图；
图2是示出根据本发明第一个实施例附接至工业机器人关节联接部分的减速器的剖面结构的示意图；
图3是以具体结构表示图2所示视图的视图；
图4是沿着图3中箭头IV-IV所截取的剖面图；
图5是示意性地示出沿着图2和4中箭头V-V所截取的各个剖面的视图；
图6是示出图1中关节联接部分54、55和56的驱动系统的视图；
图7是示出根据本发明第二个实施例附接至工业机器人关节联接部分的减速器的剖面结构的视图；
图8是示出根据本发明第三个实施例附接至工业机器人关节联接部分的减速器的剖面结构的视图；
图9是示出根据本发明第四个实施例附接至工业机器人关节联接部分的减速器的剖面结构的视图。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的实施例。
图1是工业机器人50的整体视图。该工业机器人50包括J1轴关节联接部分51、J2轴关节联接部分52、J3轴关节联接部分53、J4轴关节联接部分54、J5轴关节联接部分55和J6轴关节联接部分56，它们上面分别附接有减速器。有基部端臂58(或者旋转头)附接到基部59上，使得该基部端臂58能在J1轴关节联接部分51上旋转。后面描述的第一臂200附接到该基部端臂58上，使得该第一臂200能在J2轴关节联接部分52上旋转。
图2是示出根据本发明第一个实施例附接至工业机器人的J3轴关节联接部分上的减速器的剖面结构的示意图。图3是以具体结构表示图2所示视图的视图，用以帮助理解图2。图4是沿着图3中箭头IV-IV所截取的剖面图。在图2、图3和图4中，有减速器100和电动马达1附接至工业机器人50的J3轴关节联接部分53，其中第一臂200和第二臂300相对彼此旋转。减速器100被构造为包括用来降低来自电动马达1的速度的第一级减速齿轮机构(或者前级减速齿轮机构)10和第二级减速齿轮机构(或者后级减速齿轮机构)30。
第一级减速齿轮机构10被构造为包括第一输入齿轮单元3以及正齿轮型减速器，该正齿轮型减速器具有单独地与该第一输入齿轮单元3相啮合且等同地布置在该第一输入齿轮单元3周围的三个第二正齿轮。第二级减速齿轮机构30是偏心摇摆型减速器，其包括：内齿轮元件9，其具有表现为多个销的内齿7；两个外齿轮元件13，其具有与内齿轮元件9的内齿7相啮合的外齿11；三个曲轴15，其分别具有第二正齿轮5并与外齿轮元件14相啮合，从而使外齿轮元件13相对于内齿轮元件9偏心地摇摆；以及用于支撑三个曲轴15的支撑元件17。
电动马达1的壳体和内齿轮元件9借助于螺栓40而附接至第一臂200。支撑元件17借助于螺栓40而附接至第二臂300。
减速器100附接至工业机器人旋转的J3轴关节联接部分53，当第一输入齿轮单元3的输入速度为2,000RPM或更高(或者电动马达1的输出轴的速度为2,000RPM或更高)时，来自于偏心摇摆型减速器(在本实施例中，内齿轮元件9被固定，并且输出旋转来自于支撑元件17)的输出为20RPM或更高。为了让各个曲轴15在偏心摇摆型减速器输出20RPM或更高的输出时可以在1,000RPM以下旋转，第一级减速齿轮机构10的减速比(或者第一输入齿轮单元3和第二正齿轮5之间的减速比)被选择在从1/3至1/6.5的范围内，并且第二级减速齿轮机构30的减速比(或者曲轴15的速度和支撑元件17的输出速度之间的比值)被选择在从1/20至1/60的范围内，使得总减速比或者第一级减速齿轮机构10的减速比和第二级减速齿轮机构30的减速比的乘积被设置在1/90至1/300的范围内。
对于具体的设置，例如，在马达速度(或者第一级减速齿轮机构的输入速度)为3,000RPM，而第二级减速器的最终输出速度为30RPM时，总的减速比为大约1/100。如果第一级减速齿轮机构的减速比为1/3.6，则第二级减速齿轮机构的减速比为1/28，以使曲轴速度低到833RPM(＝3000/3.6)，以限制发热。
图5是示意性地示出图2和3中箭头V-V的各个剖面的视图。如图5中双点划线所示，第二正齿轮的齿节圆尺寸最大是曲轴15(具有标记为15的旋转中心)的旋转中心距的一半。第一输入齿轮单元3的齿节圆尺寸被布置在三个第二正齿轮5的齿节圆尺寸的中心处。因此，第二正齿轮5的齿节圆半径和输入齿轮单元3的齿节圆半径之间的比值的最大值能够通过三角形(P1-P2-P3)的三角函数来确定，这个三角形由各个曲轴距离的两端(P1和P2)以及曲轴连接中心(或者第一输入齿轮单元3的旋转中心)P3限定出，所述最大值的理论值为6.46倍。
如上所述，根据本发明第一实施例的正齿轮型减速器被构造为包括第一输入齿轮单元3以及单独地与第一输入齿轮单元3相啮合且单独地布置在三个曲轴处并布置在第一输入齿轮单元3周围的三个第二正齿轮5。在这种正齿轮型减速器中，无论齿形怎么被修改，通过第一输入齿轮单元3和三个第二正齿轮5所获得的最大减速比被限制于1/6.5。因此，第一级减速齿轮机构10的减速比的上限为1/6.5。
为了让各个曲轴5以低于1,000RPM的速度旋转，第一级减速齿轮机构10的减速比更高些更好。然而，考虑到实践中优选的下限和受限的上限，第一级减速齿轮机构10的减速比在1/3至1/6.5的范围内选择。
在第一输入齿轮单元3的输入速度设置为2,000RPM或更高、以使得偏心摇摆型减速器的输出为20RPM或更高的情况下，认为工业机器人的关节联接部分处的总减速比或第一级减速齿轮机构10的减速比和第二级减速齿轮机构30的减速比的乘积在从约1/90到约1/300的范围内。如果第二级减速齿轮机构30的减速比在此情况下选自在从1/20至1/60的范围内，那么相对于第一级减速齿轮机构10的减速比，满足总减速比。
有滚柱轴承21置于支撑元件17和内齿轮元件9之间，从而以允许支撑元件17和内齿轮元件9相对彼此旋转。有密封元件23置于支撑元件17和内齿轮元件9之间，从而以防止减速器中的油脂或润滑剂从中泄漏到外面。有滚柱轴承25置于曲轴15和支撑元件17之间，从而以曲轴15和支撑元件17相对彼此旋转。有滚柱轴承27置于曲轴15和外齿轮元件11之间，从而以允许曲轴15和外齿轮元件11相对彼此旋转。支撑元件17由一对板形部分28和连接该对板形部分28的柱形部分29所构成。这些成对的板形部分28具有空心孔16。外齿轮元件11具有空心孔14。
在此，在本实施例中，内齿轮元件9被固定，并且输出旋转从支撑元件17获得。然而，在另一种模式中，支撑元件17被固定，输出旋转可从内齿轮元件9获得。而且，减速齿轮机构也能附接至工业机器人的各个J1、J2、J3、J4、J5和J6关节联接部分。
如同将要参照图8描述的，第一级减速齿轮机构10还能形成为两级结构。在这种两级结构下，第一级减速齿轮机构10的减速比能被设置为高于1/6.5的1/12，从而解决了第一级减速齿轮机构10更高的输入速度的问题。
因而，第一级减速齿轮机构的减速比被选择为将曲轴的速度限制为低于1,000RPM。因此，即使减速齿轮机构附接至工业机器人的关节联接部分，从而增大了减速器的输入速度或输出速度，也能抑制从曲轴释放的热量，以防止减速器寿命缩短。
在第一输入齿轮单元3的输入速度在2,000RPM至4,000RPM的范围内时，输出为20RPM至40RPM的偏心摇摆型减速器附接至工业机器人的关节联接部分。为了使得当偏心摇摆型减速器的输出为20RPM至40RPM时，各个曲轴15可以以低于1,000RPM的速度旋转，第一级减速齿轮机构10的减速比(或者第一输入齿轮单元3和第二正齿轮5之间的减速比)在1/3至1/6.5的范围内选择，并且第二级减速齿轮机构30的减速比(或者曲轴15的速度与支撑元件17的输出速度的比值)在1/20至1/60的范围内选择，因此总减速比或第一级减速齿轮机构10的减速比和第二级减速齿轮机构30的减速比的乘积被设置在1/90到1/200的范围内。
在减速器将要用于其中马达速度(或者第一级减速齿轮机构的输入速度)为4,000RPM并且其中第二级减速器的最终输出速度为35RPM的具体设置的情况下，总减速比为大约1/114。如果第一级减速齿轮机构的减速比为1/4.5，则第二级减速齿轮机构的减速比为1/25，使得曲轴速度低到889RPM(＝4,000/4.5)，使得放热受到限制。
在通过将第一输入齿轮单元3的输入速度设置在2,000RPM至4,000RPM的范围内而使偏心摇摆型减速器以20RPM至40RPM的输出旋转的情况下，认为工业机器人的关节联接部分处的总减速比或第一级减速齿轮机构10的减速比和第二级减速齿轮机构30的减速比的乘积在从大约1/90到大约1/200的范围内。如果第二级减速齿轮机构30的减速比在此情况下在1/20至1/60的范围内选择，那么对于第一级减速齿轮机构10的减速比，能满足总减速比。因而，第一级减速齿轮机构10的减速比被选择为使得曲轴的旋转不会超过1,000RPM。因此，即使在减速齿轮机构附接到工业机器人的关节联接部分从而增大了减速器的输入速度或输出速度的情况下，也能抑制从曲轴释放的热量，以防止减速器寿命缩短。
在第一输入齿轮单元3的输入速度为4,001RPM至6,000RPM时，输出为20RPM至40RPM的偏心摇摆型减速器附接至工业机器人的关节联接部分。为了使得当偏心摇摆型减速器的输出为20RPM至40RPM时，各个曲轴15可以以低于1,000RPM的速度旋转，第一级减速齿轮机构10的减速比(或者第一输入齿轮单元3和第二正齿轮5之间的减速比)在1/3至1/6.5的范围内选择，并且第二级减速齿轮机构30的减速比(或者曲轴15的速度与支撑元件17的输出速度的比值)在1/20至1/60的范围内选择，因此总减速比或第一级减速齿轮机构10的减速比和第二级减速齿轮机构30的减速比的乘积被设置在1/150到1/300的范围内。
在减速器将要用于其中马达速度(或者第一级减速齿轮机构的输入速度)为6,000RPM并且其中第二级减速器的最终输出速度为40RPM的具体设置的情况下，总减速比为大约1/150。如果第一级减速齿轮机构的减速比为1/6.3，则第二级减速齿轮机构的减速比为1/24，使得曲轴速度低到952RPM(＝6,000/6.3)，从而放热受到限制。
在通过将第一输入齿轮单元3的输入速度设置为4,001RPM至6,000RPM而使偏心摇摆型减速器以20RPM至40RPM的输出旋转的情况下，认为工业机器人的关节联接部分处的总减速比或第一级减速齿轮机构10的减速比和第二级减速齿轮机构30的减速比的乘积在从大约1/150到大约1/300的范围内。如果第二级减速齿轮机构30的减速比在此情况下在1/20至1/60的范围内选择，那么相对于第一级减速齿轮机构10的减速比，能满足总减速比。
因而，第一级减速齿轮机构10的减速比被选择为使得曲轴的旋转不会超过1,000RPM。因此，即使在减速齿轮机构附接到工业机器人的关节联接部分从而增大了减速器的输入速度或输出速度的情况下，也能抑制从曲轴释放的热量，以防止减速器寿命缩短。
接着，将参照图6描述关节联接型工业机器人的前端部分的结构，即第二臂300前面的J4至J6轴关节联接部分54、55和56的驱动系统。
机器人前端部分的三个动作(即后面描述的扭转、偏转和旋转动作)由布置在J4轴关节联接部分54、J5轴关节联接部分55和J6轴关节联接部分56处的三个电动马达和两级减速型减速器来驱动。
旋转轴臂311能由J4轴关节联接部分54相对于第二臂基部309转动(用于扭转运动)。腕部分313附接至旋转轴臂311的前端，并且能由J5轴关节联接部分55转动(用于扭转运动)。
夹持部分315附接至腕部分313的前端并且能由J6轴关节联接部分56转动(用于旋转运动)。如布置在夹持部分315处的夹持设备以可移走的方式夹住工件(但是未示出)。在腕部分313的前端处，提供了用于自由地转移和定位工件的六个自由度。根据本发明，在各个马达和马达的旋转输入到其中的两级减速型减速器的情况下，构成六个自由度的旋转轴部分通过降低马达的速度来精确地驱动驱动单元。
第二臂基部309具有三个马达317a、317b和317c，两级减速型减速器319a、319b和319c通过传动齿轮单独地连接到这些马达上。各个马达的旋转通过各对正齿轮321a、321b和321c而被传递到同心布置的三个传动轴323a、323b和323c。其中，最外传动轴323a的旋转通过两级减速型减速器319a传递到旋转轴臂311，从而支承J4轴关节联接部分的运动。中间传动轴323b的旋转通过传动锥齿轮325传递到两级减速型减速器319b，以使得该旋转运动被转变为J4轴关节联接部分或者垂直于腕部分313的J4轴关节联接部分的旋转轴上的旋转运动。最内传动轴323c的旋转通过传动锥齿轮327、一对传动正齿轮329和传动锥齿轮331传递到附接至腕部分313前端的两级减速型减速器319c。夹持部分315的速度由两级减速型减速器319c降低，以使得其在J6轴上执行旋转运动。
在各个两级减速型减速器319a、319b和319c的第一级减速器的输入速度为4,000RPM至6,000RPM、或者为6,001RPM或更高的情况下以及在偏心摇摆型减速器的输出为20RPM至60RPM、或者为61RPM或更高的情况下，优选地是，通过将第一级减速齿轮机构的减速比设置为1/3至1/6.5以及通过将第二级减速齿轮机构的减速比设置为1/20至1/50，将曲轴的最大速度设置为1,000RPM或更低，或者设置为900RPM或更低，从而将总减速比设定在1/90至1/300的范围内。
下面将描述两级减速型减速器的结构，其对于应用/使用六个关节联接部分(J1轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴和J6轴)中的情形而言是最佳的。
用于执行点焊操作、电弧焊操作和装配操作的工业机器人具有在操作之间的短暂运动和最高速度下的短暂驱动时间。因此，设定前级减速器的减速比以使得二级减速齿轮机构在J1、J2和J3轴上的曲轴的平均速度在操作期间可设置为1,000RPM或更低是足够的。
然而，在用于执行油漆操作或传送操作的工业机器人中，在操作期间电动马达经常被高速驱动较长时间，并且在工件夹持时间经常施加高负荷。在此情况下，高负荷施加于后级减速齿轮机构的曲轴，从而增大放热。因此，优选地是，曲轴的最大速度设置为900RPM或更低，从而抑制曲轴部分处的放热。因此，在此情况下，可以设置前级减速器的减速比，将曲轴的最大速度设置为900RPM或更低。
简言之，优选地是，为了执行油漆操作和传送操作，在工业机器人的J1、J2和J3轴上，将后级减速齿轮机构的曲轴的最大速度设置为900RPM。
在用于执行点焊操作、电弧焊操作和装配操作的工业机器人中，需要J4、J5和J6轴上的低速操作和高速的快速操作，并且持续地高速驱动电动马达较长时间，从而使得后级减速齿轮机构的曲轴处的放热比较显著。因此，优选地是，通过将曲轴的最大速度设置为900RPM或更低，抑制曲轴处的放热。因此，在此情况下，可以设置前级减速器的减速比，将曲轴的最大速度设置为900RPM或更低。
简言之，为了执行点焊操作、电弧焊操作和装配操作，在工业机器人的J4、J5和J6轴上，优选地是，将后级减速齿轮机构的曲轴的最大速度设置为900RPM或更低。
而且，电动马达能做得小型化并且高速电动马达是一个例证，使得第二臂部分能做得较轻，从而降低J1、J2和J3轴上的负荷。
接着，参照图7描述根据本发明第二个实施例附接至工业机器人的J4轴关节联接部分上的减速器。该减速器还具有位于根据第一实施例的减速器的最终输出侧上的正齿轮型减速齿轮机构。与根据第一实施例的减速器的结构相同的部分由一样的附图标记标识，并且省略其描述。
减速器100和电动马达1附接至工业机器人的J4轴关节联接部分54，在该关节联接部分54处，第二臂300和旋转轴臂311相对彼此旋转。减速器100和电动马达1被布置在第二臂300中，使得它们偏离旋转轴臂311的旋转轴。该旋转轴臂311由轴承404可转动地支撑。
减速器100基本上由第一级减速齿轮机构10和第二级减速齿轮机构30构成，用以降低电动马达1的速度。正齿轮401固定在第二级减速齿轮机构30的支撑元件17中。正齿轮402固定在旋转轴臂311上并与正齿轮401相啮合。正齿轮402的齿部具有比正齿轮401的齿部大的齿节圆直径，使得支撑元件17的旋转速度降低到1/1.5至1/4并且将旋转传递到旋转轴臂311。
在本实施例中，在第一级减速器的输入速度为2,000RPM至6,000RPM或者6,001或者更高的情况下以及在偏心摇摆型减速器的输出为20RPM至60RPM、或者61RPM或更高的情况下，优选地地是，通过将第一级减速齿轮机构的减速比设置为1/3至1/6.5并且通过将第二级减速齿轮机构的减速比设置为1/20至1/50，将曲轴的最大速度设置为1,000RPM或更低，或者设置为900RPM或更低，从而将总减速比设置为1/90至1/300。
正齿轮402、第二臂300和旋转轴臂300在它们的旋转中心部形成若干中空部403，使得这些中空部403能容纳工业机器人所需的导线、管线等。
接着，参照图8描述根据本发明第三个实施例附接至工业机器人的J3轴关节联接部分上的减速器。该减速器的模式为这样的模式，其中在根据第一实施例的减速器中的第一级减速齿轮机构中采用了两级正齿轮减速器。与根据第一实施例的减速器的结构相同的部分由一样的附图标记标识，并且省略其描述。
减速器100和电动马达1附接至工业机器人的J3轴关节联接部分53，在该关节联接部分53处，第一臂200和第二臂300相对彼此旋转。减速器100被构造为包括第一级减速齿轮机构10和第二级减速齿轮机构30，用以降低电动马达1的速度。第一级减速齿轮机构10构造为包括固定在电动马达1的输出轴上的正齿轮501、固定在曲轴15上的正齿轮502、以及具有正齿轮503和正齿轮504的中间轴505。而且，通过使第一级减速齿轮机构10具有两级结构，第一级减速齿轮机构10的减速比能降低到大于1/6.5的1/12，使得第一级减速齿轮机构10能适用更高的输入速度。
曲轴15由轴承506可旋转地支撑于支撑元件17上。正齿轮503与正齿轮501相啮合，并且正齿轮505与正齿轮502相啮合。正齿轮503的齿部具有比正齿轮501的齿部要大的齿节圆直径，并且正齿轮502的齿部具有比正齿轮504的齿部要大的齿节圆直径。电动马达1的旋转以1/2至1/5的减速比传递到中间轴505，中间轴505的旋转以1/2至1/5的减速比传递到曲轴15。
在本实施例中，在第一级减速器的输入速度为4,000RPM至6,000RPM或者6,001或者更高的情况下以及在偏心摇摆型减速器的输出为20RPM至60RPM、或者61RPM或更高的情况下，优选地是，通过将第一级减速齿轮机构的减速比设置为1/3至1/12并且通过将第二级减速齿轮机构的减速比设置为1/20至1/50，将曲轴的最大速度设置为1,000RPM或更低，或者设置为900RPM或更低，从而将总减速比设置为1/90至1/500。
接着，参照图9描述根据本发明第四个实施例附接至工业机器人的J1轴关节联接部分上的减速器。该减速器是根据第一实施例的减速器的变型模式，使得电动马达的驱动力仅传递到一个特定曲轴。与根据第一实施例的减速器的结构相同的部分由一样的附图标记标识，并且省略其描述。
减速器100和电动马达1附接至工业机器人的J1轴关节联接部分51，在该关节联接部分51处，基部端臂(或转动头)和基部59相对彼此旋转。减速器100构造为包括第一级减速齿轮机构10和第二级减速齿轮机构30，用以降低电动马达1的速度。第一级减速齿轮机构10构造为包括固定在电动马达1的输出轴上的正齿轮601、以及固定在所述一个特定曲轴15上的正齿轮602。于是，电动马达1的旋转驱动力首先传递到第二级减速齿轮机构30的所述一个特定曲轴15。正齿轮602的齿部具有比正齿轮601的齿部要大的齿节圆直径。电动马达1的旋转以1/2至1/5的减速比传递到该单个曲轴15。
中空的中间齿轮元件603不仅与正齿轮602相啮合而且还与不同于前述正齿轮602且安装在其余两个曲轴(未示出)上的正齿轮(未示出)相啮合。于是，传递到内齿轮元件603的旋转被分散并传递到前述其余两个曲轴。内齿轮元件603借助于轴承604可旋转地支撑在基部端臂58上。中空圆柱形盖板605在其一端的外圆周上通过紧靠安装在基部端臂58上的油封606而密封，并且在其另一端固定并密封在减速器100的可相对于基部59旋转的支撑元件17上。盖板605容纳有工业机器人所需的导线、管线等608。
在本实施例中，在第一级减速器的输入速度为2,000RPM至4,000RPM的情况下以及在偏心摇摆型减速器的输出为20RPM至60RPM的情况下，优选地是，通过将第一级减速齿轮机构的减速比设置为1/3至1/6.5并且通过将第二级减速齿轮机构的减速比设置为1/20至1/40，将曲轴的最大速度设置为1,000RPM或更低，或者设置为900RPM或更低，从而将总减速比设置为1/90至1/200。
尽管已经结合本发明具体实施例详细地描述了本发明，但是对于本领域的技术人员而言很明显，在不偏离本发明精神和范围之下能增加各种变型和修改。
本申请基于2004年8月11日提交的日本专利申请(No.2004-234559)，并且该申请的内容以参考的方式结合于此。
在根据本发明附接至工业机器人的关节联接部分上的减速器中，第一级减速齿轮机构的减速比选择为限制偏心摇摆型减速器的曲轴或第二级减速齿轮机构的旋转。因而，即使在减速器附接到工业机器人的关节联接部分上并且其输入或输出速度增大的情况下，也抑制了减速器的放热，因此防止了减速器寿命缩短。

Claims (15)

1.一种附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其包括第一级减速齿轮机构和第二级减速齿轮机构，其中所述第一级减速齿轮机构是用于降低马达的旋转速度并将减速了的旋转传递给所述第二级减速齿轮机构的减速器，其中所述第二级减速齿轮机构是偏心摇摆型减速器，其包括内齿轮元件、与所述内齿轮元件相啮合的外齿轮元件、与所述外齿轮元件相啮合、用于使所述外齿轮元件相对于所述内齿轮元件偏心地摇摆的曲轴以及用于可旋转地支撑所述曲轴的支撑元件，使得从所述内齿轮元件或所述支撑元件获取输出，并且其中当所述第一级减速齿轮机构的输入速度为2,000RPM或更高时，所述偏心摇摆型减速器的输出以20RPM或更高的速度旋转，其特征在于，当所述偏心摇摆型减速器的输出为20RPM或更高时，所述曲轴以1,000RPM或更低的速度旋转。
2.一种附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其包括第一级减速齿轮机构和第二级减速齿轮机构，其中所述第一级减速齿轮机构是用于降低马达的旋转速度并将减速了的旋转传递给所述第二级减速齿轮机构的减速器，其中所述第二级减速齿轮机构是偏心摇摆型减速器，其包括内齿轮元件、与所述内齿轮元件相啮合的外齿轮元件、与所述外齿轮元件相啮合、用于使所述外齿轮元件相对于所述内齿轮元件偏心地摇摆的曲轴以及用于可旋转地支撑所述曲轴的支撑元件，使得从所述内齿轮元件或所述支撑元件获取输出，并且其中当所述第一级减速齿轮机构的输入速度为2,000RPM至4,000RPM时，所述偏心摇摆型减速器的输出以20RPM至40RPM的速度旋转，其特征在于，当所述偏心摇摆型减速器的输出为20RPM至40RPM时，所述曲轴以1,000RPM或更低的速度旋转。
3.一种附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其包括第一级减速齿轮机构和第二级减速齿轮机构，其中所述第一级减速齿轮机构是用于降低马达的旋转速度并将减速了的旋转传递给所述第二级减速齿轮机构的减速器，其中所述第二级减速齿轮机构是偏心摇摆型减速器，其包括内齿轮元件、与所述内齿轮元件相啮合的外齿轮元件、与所述外齿轮元件相啮合、用于使所述外齿轮元件相对于所述内齿轮元件偏心地摇摆的曲轴以及用于可旋转地支撑所述曲轴的支撑元件，使得从所述内齿轮元件或所述支撑元件获取输出，并且其中当所述第一级减速齿轮机构的输入速度为4,001RPM至6,000RPM时，所述偏心摇摆型减速器的输出以20RPM至40RPM的速度旋转，其特征在于，当所述偏心摇摆型减速器的输出为20RPM至40RPM时，所述曲轴以1,000RPM或更低的速度旋转。
4.如权利要求1所述的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其特征在于，所述第一级减速齿轮机构的减速比在1/3至1/6.5的范围内。
5.如权利要求4所述的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其特征在于，所述第二级减速齿轮机构的减速比在1/20至1/60的范围内。
6.如权利要求2所述的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其特征在于，所述第一级减速齿轮机构的减速比在1/3至1/6.5的范围内。
7.如权利要求6所述的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其特征在于，所述第二级减速齿轮机构的减速比在1/20至1/60的范围内。
8.如权利要求3所述的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其特征在于，所述第一级减速齿轮机构的减速比在1/3至1/6.5的范围内。
9.如权利要求8所述的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其特征在于，所述第二级减速齿轮机构的减速比在1/20至1/60的范围内。
10.如权利要求1所述的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其特征在于，总减速比或者所述第一级减速齿轮机构的减速比和所述第二级减速齿轮机构的减速比的乘积在1/90至1/300的范围内。
11.如权利要求2所述的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其特征在于，总减速比或者所述第一级减速齿轮机构的减速比和所述第二级减速齿轮机构的减速比的乘积在1/90至1/200的范围内。
12.如权利要求3所述的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其特征在于，总减速比或者所述第一级减速齿轮机构的减速比和所述第二级减速齿轮机构的减速比的乘积在1/150至1/300范围内。
13.如权利要求1所述的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其特征在于，所述偏心摇摆型减速器的输出为30RPM至40RPM。
14.如权利要求2所述的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其特征在于，所述偏心摇摆型减速器的输出为30RPM至40RPM。
15.如权利要求3所述的附接到工业机器人的关节联接部分上的减速器，其特征在于，所述偏心摇摆型减速器的输出为30RPM至40RPM。
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