CN101379319A - 减速装置 - Google Patents

Abstract

一种用于工业机器人关节部分的减速装置，其被施加有高转矩并且以高运转率使用时的耐久性增强。该减速装置包括第一减速机构和第二减速机构，其中第二减速机构具有进行摆动运动的外齿轮、使外齿轮的摆动运动变为轨道运动的内齿轮以及设置在外齿轮和内齿轮中的任一个上的输出轴。在该减速装置中，当内齿轮的内径D与在输出轴处产生的转矩T之间的关系具有特定条件并且减速装置操作时，在密封于减速装置中的润滑剂内产生的铁粉浓度设定为在铁粉浓度的增加速度稳定时达600ppm。或者，当内齿轮的内径D与在输出轴处产生的转矩T之间的关系具有特定条件时，内齿轮的齿数设定为小于内齿轮与外齿轮之间的齿数差的特定倍数。

Description

减速装置

本申请要求2006年2月7日提交的日本专利申请No.2006-029323的优先权，通过引用的方式将该申请的全部内容结合到本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种附接至工业机器人的减速装置。具体地说，本发明涉及一种可适当地用于工业机器人腕部的减速装置，并涉及这样一种减速装置，该减速装置减少了施加至输入轴的转数并使包括位于工业机器人的腕关节前方的部分的部件回转。

背景技术

在现有技术中公知附接至工业机器人关节的减速装置，该减速装置减少了施加至输入轴的转数并使包括位于工业机器人的腕关节前方的部分的部件回转。该减速装置必须在紧凑的同时具有很大的减速能力，其包括外齿轮和齿数不同于外齿轮的内齿轮，并利用当与内齿轮啮合的外齿轮偏心回转时内齿轮和外齿轮相对彼此回转的现象。该减速装置的基本构造在日本专利申请特开昭62-218087号公报中进行了阐述。在日本专利申请特开昭62-218087号公报中阐述的减速装置包括曲轴和外齿轮，该曲轴通过旋转使偏心凸轮偏心回转，该外齿轮与偏心凸轮接合，当曲轴旋转时偏心凸轮偏心回转，从而使外齿轮偏心回转。

在不允许外齿轮自转的情况下，内齿轮围绕输出轴的中心轴线旋转。相反，在不允许内齿轮旋转的情况下，外齿轮在围绕输出轴的中心轴线公转的同时自转。通过将内齿轮或外齿轮的旋转传递到输出轴，可减少施加至输入轴的转数并可将其传递到输出轴。

通常，工业机器人具有多个关节并且每个关节都利用一减速装置。关节附接有减速装置的工业机器人在日本专利申请特开昭63-185595号公报中进行了阐述。在日本专利申请特开昭63-185595号公报中阐述的工业机器人在机器人手臂的腕部具有三个关节，在这三个腕部中结合有三个减速装置。

图4表示工业机器人30的示意图。工业机器人30具有第一关节31、第二关节32、第三关节33、第四关节34、第五关节35和第六关节36。也就是说，工业机器人30利用六个轴的组合回转运动进行操作。

第一关节31固定到安装面，并能围绕中心轴线CL1旋转。第二关节32能够围绕中心轴线38旋转。第三关节33能够围绕中心轴线40旋转。第四关节34能够围绕中心轴线CL2旋转。第五关节35能够围绕中心轴线42旋转。第六关节36能够围绕中心轴线CL3旋转，在第六关节36的前端固定机械手(未示出)，通过机械手来移动或处理工件(被加工对象)。

在每个关节31、32、33、34、35和36中结合有减速装置。第一关节31、第二关节32和第三关节33称为工业机器人30的三个基准轴。第四关节34、第五关节35和第六关节36称为工业机器人30的三个腕轴，并形成机器人的基部手臂52的前端部。第四关节34包括一减速机构，该减速机构减少了附接至肩部44的马达46的转数，并使位于第四关节34的前侧的部件围绕中心轴线CL2旋转。第五关节35包括一减速机构，该减速机构减少了附接至肩部44的马达48的转数，并使位于第五关节35的前侧的部件围绕中心轴线42旋转。第六关节36包括一减速机构，该减速机构减少了附接至肩部44的马达50的转数，并使位于第六关节36的前侧的部件围绕中心轴线CL3旋转。

图5表示工业机器人30的三个腕轴的转矩传递线路的图。马达50未示出。

马达46的转矩经由正齿轮14a传递至中空轴14。中空轴14穿过机器人的基部手臂52，转矩通过中空轴14传递至第四关节34的减速装置，并使位于第四关节34前侧的部件沿箭头41的方向回转。

马达48的转矩经由齿轮15a传递至中空轴15。中空轴15穿过中空轴14，并将转矩传递至齿轮15b。齿轮15b正交于齿轮15c并与其啮合，齿轮15b与齿轮15c之间的回转方向改变90度。传递至齿轮15c的转矩传递至第五关节35的减速装置，并使位于第五关节35前侧的部件沿箭头43的方向回转。

马达50(未示出)的转矩经由齿轮17a传递至轴17。轴17穿过中空轴15，并将转矩传递至齿轮17b。齿轮17b正交于齿轮17c并与其啮合，传递至齿轮17c的转矩通过固定至齿轮17c的正齿轮17d传递至正齿轮17e。当转矩从齿轮17b传递至齿轮17c时，回转方向改变90度。传递至齿轮17e的转矩传递至齿轮17f，齿轮17f固定至齿轮17e，正交于齿轮17g并与其啮合。当转矩从齿轮17f传递至齿轮17g时，回转方向改变90度，从而齿轮17g的回转方向变为与马达50的回转方向相同。传递至齿轮17g的转矩传递至第六关节36的减速装置，并使位于第六关节36前侧的部件沿箭头45的方向回转。

发明内容

本发明要解决的问题

对于工业机器人的要求越来越严格。待通过工业机器人移动的工件等变得越来越重，从而需要增加传递到输出轴的转矩T。另外，工业机器人的运转率变得越来越大。这里，运转率指的是机器人在承载状态下的操作时间除以机器人操作时间的比率。机器人在承载状态下的操作时间变长，而机器人暂停的时间变短。同时，手臂需要变轻且直径变小。

根据对工业机器人的要求，所用的减速装置在附接至机器人关节的同时也需要能够在尺寸较小的情况下传递较大载荷，并且需要即使在以高运转率使用时也具有高度耐久性(长寿命)。

从本发明人的研究发现，减速装置的耐久性受到减速装置温度的高度影响。当减速装置在将高转矩传递至输出轴的状态下以高运转率使用时，减速装置发热。当减速装置变热时，已封装在减速装置中的润滑剂(油、油脂等)变热。润滑剂通过密封件、机器人部件等密封在减速装置中。

润滑剂在其温度升高时粘度下降，并且润滑剂具有这样的性质，即，油膜强度与温度升高成比例地减弱。也就是说，减速装置的耐久性受到减速装置温度的高度影响。当减速装置在将高转矩传递至减速装置输出轴的状态下以高运转率使用时，润滑剂变热，从而减速装置的耐久性急剧下降。由于工业机器人的输出轴需要增大的转矩并且工业机器人需要更高的运转率，所以减速装置的发热成为严重的问题，并且减速装置的耐久性降低成为严重的问题。

在内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为650Nm≤T≤1570Nm的情况下，或者在内齿轮的内径D为100mm≤D<140mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为290Nm≤T<650Nm的情况下，传统减速装置的润滑剂的温度升高，并且如果减速装置在传递高载荷的状态下以高运转率使用，那么减速装置的耐久性大大降低。另外，在随后的研究中发现，与上述情况类似，在内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为650Nm≤T≤1960Nm的情况下，如果传统的减速装置在传递高载荷的状态下以高运转率使用，那么减速装置的耐久性大大降低。

解决问题的手段

提高减速装置的散热性能对于阻止减速装置的耐久性降低是有效的，因为其抑制了减速装置的热量增加。然而，增强减速装置的散热性能必然伴有减速装置的尺寸增加。如上所述，需要使机器人手臂直径变小且变轻，而且需要使附接到机器人手臂关节的减速装置变小。因此难以通过改善减速装置的散热性能来解决减速装置的耐久性降低的问题。

对此，重要的是抑制减速装置发热。嵌入机器人关节部分的减速装置利用一对齿轮来连接减速装置和输入轴。常常通过这对齿轮实现第一减速机构，然后在其上接合进行大量减速的第二减速机构。第二减速机构是利用与偏心回转的外齿轮啮合的内齿轮的减速机构。下面将接合在一起的第一减速机构和第二减速机构称为减速装置。

利用与偏心回转的外齿轮啮合的内齿轮的减速机构可以是紧凑的，却仍产生大程度的减速。在传统的减速装置中，主要设计第二减速机构。可以以相对简单的方式调节包括所述对齿轮的第一减速机构的减速比。结果，在确定了第二减速机构具有容许尺寸和传递转矩大小后，基于第二减速机构的减速比和减速装置所需的总减速比确定第一减速机构的减速比。

从本发明人的研究发现，在上述设计观念中存在问题。例如，可以考虑通过减速装置将输入轴的1000rpm的回转降低为10rpm的情况。在该情况下，需要总减速比为100的减速装置。

在形成总减速比为100的减速装置的情况下，第一减速机构的减速比可为2.5，第二减速机构的减速比可为40，或者第一减速机构的减速比可为3.3，第二减速机构的减速比可为30，或者第一减速机构的减速比可为4，第二减速机构的减速比可为25。一般预期只要总减速比为100，无论采用上述那一种组合，减速装置的发热总量都相同。在传统技术中，确定第一减速机构的减速比和第二减速机构的减速比的组合时不考虑对发热总量的影响。第二减速机构实际上需要比第一减速机构更加复杂和精密的结构。为此，在提供几种第二减速机构并且从这当中选择第二减速机构时，调节形成第一减速机构的齿轮对的齿数比，从而实现所需的减速装置的总减速比。传统上没有意识到，当利用以上方法制造减速装置时，减速装置的发热量根据第一减速机构的减速比和第二减速机构的减速比的组合而有所不同。

然而，从本发明人的研究发现，即使实现相同的总减速比，减速装置的发热总量也可能根据第一减速机构的减速比和第二减速机构的减速比的组合而有所不同。本发明人发现，如果第一减速机构的减速比增加并且第二减速机构的减速比减小，发热总量就变小。基于该发现确定了抑制减速装置的发热量的新设计方法。

在传统的设计方法中，能够紧凑但仍产生大程度减速的第二减速机构是设计的主要方面，为了展现第二减速机构的特性，设置成例如第二减速机构的减速比为40，第二减速机构的减速比为52，第二减速机构的减速比为60等等。如果第二减速机构的减速比小于40，那么必须增加第一减速机构的减速比，因此不能实现第二减速机构紧凑但仍产生大程度减速的优点。

在传统设计方法中，在内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为650Nm≤T≤1570Nm的情况下，第二减速机构的最低减速比为40。

另外，在内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为650Nm≤T≤1960Nm的情况下，第二减速机构的最低减速比也为40。

另外，在内齿轮的内径D为100mm≤D<140mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为290Nm≤T<650Nm的情况下，第二减速机构的最低减速比为30。

本发明人的研究证明，在内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为650Nm≤T≤1570Nm或650Nm≤T≤1960Nm的情况下，从减速装置的发热总量的角度看，第二减速机构的减速比为40以上并不是最合适的设计，并且断定可以通过将第二减速机构的减速比减小至40以下(以及通过对应地增加第一减速机构的减速比从而使总减速比保持不变)来抑制减速装置的发热总量。

图6的曲线图表示减速装置的温度增加与减速装置输出轴的转数之间的关系。曲线图的竖轴表示减速装置的温度增加(℃)，曲线图的横轴表示转数(rpm)。图中的数字表示内齿轮的齿数，并且等同于第二减速机构的减速比。调节第一减速机构的减速比，使其与第二减速机构的减速比成反比，并且在所有曲线中减速装置的总减速比约为80。另外，在所有曲线中传递至输出轴的转矩为690Nm，并且第二减速机构的尺寸相同。在所有曲线中，输入至输入轴的转矩和转数都相同，并且传递至输出轴的转矩和转数都相同。也就是说，在所有曲线中减速装置的工作量相同。

曲线C52表示在第二减速机构的减速比为52的情况下减速装置的输出转数与减速装置的温度增加之间的关系，曲线C40表示在第二减速机构的减速比为40的情况下输出转数与温度增加之间的关系，曲线C28表示在第二减速机构的减速比为28的情况下输出转数与温度增加之间的关系。图6中的温度增加示出了当减速装置在设定输出转数下连续操作时，减速装置连续操作之前的温度与温度不再改变的状态下的温度之间的温度差。

如从图6清楚的，可以理解减速装置的温度在输出转数较高时增加。这表示当减速装置的工作量增加时，减速装置的温度相应地增加。

如果减速装置的工作量与发热量相对应，那么预期的是曲线C52、曲线C40和曲线C28相同。这是因为减速装置的总减速比相同，从而工作量相同。然而，曲线C52、曲线C40和曲线C28不相同。可以清楚理解到，当第二减速机构的减速比较大(见曲线C52)时，即使第一减速机构的减速比对应地变小，发热总量也较大，相比之下，当第二减速机构的减速比较小(见曲线C28)时，即使第一减速机构的减速比对应地变大，发热总量也较小。

从而可理解，输出转数越高，发热总量差越大。当输出转数变高时，在输出转数低时并不明显的发热总量差增大。

图7的曲线图在横轴上示出减速装置的操作时间，在竖轴上示出减速装置产生的铁粉量。已经对封装在减速装置中的润滑剂内掺杂的铁粉量进行测量，其对应于在减速装置中产生的磨损量。而且，减速装置在其中封装并密封有润滑剂的状态下使用。

图7所示的曲线C70表示减速装置以预定载荷连续操作的情况。虽然在自减速装置开始操作起的预定时期内，磨损量与减速装置的操作时间成比例地增加，(这在下文可称为初始磨损现象)，不过接着就达到磨损增加速度较低的稳定期72。图中示出了减速装置的操作可在该磨损低速增加的情况下持续，直到减速装置的操作寿命即将结束之前。

另一方面，曲线C68示出了总减速比相同但第二减速机构的减速比较高的减速装置在预定载荷下连续操作。该减速装置的磨损速度比曲线70的初始磨损速度增加得更快。自减速装置开始操作起，磨损速度一直保持较快，并且不能获得稳定期72。

另外，从本发明人的研究发现，在内齿轮的内径D较小并且输出转矩T较小的情况下，存在另一减速比范围。也就是说，断定在内齿轮的内径D为100mm≤D<140mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为290Nm≤T<650Nm的情况下，可通过将第二减速机构的减速比减小至30以下(这相应地需要增加第一减速机构的减速比)来阻止减速装置的耐久性下降。

从本发明人的研究确定，可通过在内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为650Nm≤T≤1570Nm的情况下将第二减速机构的减速比减小至40以下；以及通过在内齿轮的内径D为100mm≤D<140mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为290Nm≤T<650Nm的情况下将第二减速机构的减速比减小至30以下(这相应地需要增加第一减速机构的减速比)来抑制减速装置的发热总量，并且避免减速装置的耐久性下降。

如上所述，当减速装置在润滑剂温度较低的状态下操作时，可以获得磨损速度较低的稳定期。然而，即使获得稳定期，减速装置可能仍不能达到其预期的耐久性。减速装置的耐久性由额定寿命代表。额定寿命是当减速装置以额定转矩和额定输出转数操作时的寿命，约为6000至8000小时。如上所述，待由机器人移动的工件等越来越重，并且工业机器人的操作率越来越高。能够在传统操作条件下满足额定寿命的减速装置在操作率和转矩较高的条件下可能无法满足额定寿命。如果减速装置的耐久性变得短于额定寿命，那么减速装置就有可能在机器人操作时损坏，从而可能必须经常维护和检查机器人。

在减速装置中，封装在减速装置内部的润滑剂中掺杂的铁粉的浓度(该浓度在下文可称为铁粉浓度)由于减速装置的磨损而增加。当铁粉浓度达到1000ppm以上时，减速装置的可动部件处于过度磨损的状态。另外，当减速装置的可动部件之间存在该润滑剂(铁粉浓度达到1000ppm以上的润滑剂)时，这些可动部件被进一步磨损。也就是说，当铁粉浓度达到1000ppm以上时减速装置的磨损以更大的速度增加，这导致减速装置损坏。减速装置需要具有在操作过额定寿命之后铁粉浓度将保持在1000ppm以下的耐久性。

本发明人的研究阐明了即使减速装置在操作率和转矩较高的条件下使用时，减速装置的耐久性也能借以满足额定寿命的条件。

图9的曲线图在横轴上示出减速装置的操作时间，在竖轴上示出封装在减速装置中的润滑剂内的铁粉浓度(单位：ppm)。在曲线C1至C6中，第二减速机构的减速比大小可以表示成C1<C2<C3<C4<C5<C6的顺序(减速装置的总减速比相同)。在曲线C1至C5中，由于在自减速装置开始操作起的预定时期内的初始磨损，磨损速度较高(即曲线图斜率较陡)，而在该预定时期过去之后磨损速度较低(即曲线图斜率较缓)。也就是说，曲线C1至C5具有其中减速装置的磨损速度较低的稳定期。然而，在曲线C5中即使存在稳定期，减速装置的耐久性也不能满足额定寿命。在曲线C5中，铁粉浓度在达到稳定期之前超过600ppm，并且在达到额定寿命之前进一步超过1000ppm。如上所述，当铁粉浓度达到1000ppm以上时减速装置的磨损以较大的速度增加，因此减速装置被损坏。

在曲线C5中，铁粉浓度在达到稳定期之前超过600ppm。如上所述，当大量铁粉混合在润滑剂中时，这些铁粉擦伤减速装置的可动部件。也就是说，清楚的是即使存在磨损速度较低的稳定期，如果在达到稳定期之前铁粉浓度超过600ppm，稳定期期间的磨损速度也不能显著减小。

如曲线C1到C4所示，在达到稳定期时铁粉浓度为600ppm以下的情况下，减速装置的耐久性满足额定寿命。也就是说，在达到额定寿命时铁粉浓度不到1000ppm。另外，曲线C6持续增加而没有稳定期。

可通过在内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为650Nm≤T≤1570Nm的情况下使第二减速机构的减速比为30以下而获得曲线C1。

本发明是在上述发现的启示下构造的减速装置，并用于工业机器人的关节部分。本发明的减速装置设有第一减速机构和第二减速机构。

所述第一减速机构包括与输入轴一体旋转的第一正齿轮，以及与该第一正齿轮啮合的第二正齿轮。

所述第二减速机构包括：与所述第二正齿轮一体旋转的曲轴，该曲轴随着其旋转使得一偏心凸轮偏心回转；外齿轮，该外齿轮在与所述偏心凸轮接合的同时偏心回转；以及内齿轮，该内齿轮在与所述外齿轮接合的状态下容纳所述外齿轮，并允许该外齿轮偏心回转，并且该内齿轮的齿数与该外齿轮的齿数不同。

本发明的减速装置可在所述内齿轮固定至机器人手臂的基部侧部件，并且在机器人手臂的前端侧部件上固定有当所述外齿轮旋转时跟随该外齿轮旋转的承载件时使用。或者，该减速装置可在所述外齿轮固定至机器人手臂的基部侧部件，并且所述内齿轮固定至机器人手臂的前端侧部件时使用。

在本发明的减速装置中，在所述内齿轮的内径D满足140mm≤D≤200mm的关系，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为650Nm≤T≤1570Nm的情况下，在自减速装置开始操作起的预定时期内，密封在所述减速装置内的润滑剂中的铁粉(掺杂在润滑剂中的铁粉)的浓度增加趋势较大，该趋势在所述预定时期过去之后变为较小的增加速度，并且润滑剂中的铁粉浓度设定为在增加趋势发生这一改变时小于等于600ppm。

根据上述减速装置，在所述内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T在650Nm≤T≤1570Nm范围内的情况下，在自减速装置开始操作起的预定时期过去之后可以获得稳定期，在该稳定期中铁粉浓度的增加趋势较小。由于在达到稳定期时铁粉浓度较小，所以可以显著地抑制减速装置在稳定期内的磨损。从而可获得耐久性满足额定寿命的减速装置。

在本发明的另一减速装置中，在所述内齿轮的内径D满足140mm≤D≤200mm的关系，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为650Nm≤T≤1960Nm的情况下，在自减速装置开始操作起的预定时期内，密封在所述减速装置内的润滑剂中的铁粉的浓度增加趋势较大，该趋势在所述预定时期过去之后变为较小的增加速度，并且润滑剂中的铁粉浓度设定为在增加趋势发生这一改变时小于等于600ppm。

在上述减速装置中，也可以获得这样的减速装置，在该减速装置中显著地抑制了减速装置在稳定期内的磨损，并且其耐久性满足额定寿命。

在本发明的减速装置中，优选的是，所述内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，并且传递到前端侧部件的转矩T为650Nm≤T≤1570Nm或650Nm≤T≤1960Nm，在铁粉浓度增加趋势发生改变时，润滑剂中的铁粉浓度小于等于600ppm，并且内齿轮的齿数N小于内齿轮与外齿轮之间的齿数差的40倍。

如上所述，可以通过将具有内齿轮和外齿轮的减速机构(第二减速机构)的减速比减小为小于40而降低减速装置的发热总量。通过使内齿轮的齿数N除以内齿轮与外齿轮之间的齿数差而获得第二减速机构的减速比，并且如果内齿轮的齿数N设定为小于内齿轮与外齿轮之间的齿数差的40倍，就可以将第二减速机构的减速比减小至小于40。也就是说，可通过使内齿轮与外齿轮之间的齿数差小于40而减缓减速装置的发热。从而减速装置的耐久性能可靠地满足额定寿命。

在本发明中还阐述了一种小型减速装置。在内齿轮的内径D满足100mm≤D<140mm的关系，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为290Nm≤T<650Nm的情况下，在自减速装置开始操作起的预定时期内，密封在所述减速装置内的润滑剂中的铁粉的浓度增加趋势较大，该趋势在所述预定时期过去之后变为较小的增加速度，并且润滑剂中的铁粉浓度设定为在增加趋势发生这一改变时小于等于600ppm。

在上述减速装置中，因为在自减速装置开始操作起的预定时期内，润滑剂中的铁粉的浓度增加趋势较大，该趋势在所述预定时期过去之后变为较小的增加速度，并且润滑剂中的铁粉浓度设定为在增加趋势发生这一改变时小于等于600ppm，所以可以显著地抑制减速装置在稳定期内的磨损，并且获得耐久性满足额定寿命的减速装置。

在本发明的减速装置中，优选的是，密封在减速装置中的润滑剂是通过将锂皂和诸如有机钼、硫、磷、锌等的极压剂与包括合成烃油和精炼矿物油的基油混合获得的润滑剂。

如上所述，在减速装置操作时，重要的是在达到稳定期之前抑制润滑剂中的铁粉浓度。上述润滑剂的摩擦系数为小于等于0.08，并能够将自减速装置开始操作起直到达到稳定期之前的减速装置的磨损量保持较小。摩擦系数指的是利用公知用于测试振动摩擦磨损的SRV测试装置测量的值。

另外，在本发明中阐述了通过内齿轮的内径D、传递到机器人手臂前端的转矩T以及内齿轮的齿数N的关系确定的减速装置。

本发明的减速装置还通过附接到工业机器人关节部分而使用，并且设有第一减速机构和第二减速机构。

所述第一减速机构包括与输入轴一体旋转的第一正齿轮，以及与该第一正齿轮啮合的第二正齿轮。

所述第二减速机构包括：与所述第二正齿轮一体旋转的曲轴，该曲轴随着其旋转使得一偏心凸轮偏心回转；外齿轮，该外齿轮在与所述偏心凸轮接合的同时偏心回转；以及内齿轮，该内齿轮在与所述外齿轮接合的状态下包含所述外齿轮，并允许该外齿轮偏心回转，并且该内齿轮的齿数与该外齿轮的齿数不同。

本发明的减速装置可在所述内齿轮固定至机器人手臂的基部侧部件，并且在机器人手臂的前端侧部件上固定有当所述外齿轮旋转时跟随该外齿轮旋转的承载件时使用。或者，该减速装置可在所述外齿轮固定至机器人手臂的基部侧部件，并且所述内齿轮固定至机器人手臂的前端侧部件时使用。

待附接至工业机器人腕部的减速装置需要紧凑，并且在本发明的减速装置中，在内齿轮的内径D满足140mm≤D≤200mm的关系，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为650Nm≤T≤1570Nm的情况下，内齿轮的齿数N可设定为小于内齿轮与外齿轮之间的齿数差的40倍。如上所述，通过将内齿轮的齿数N除以内齿轮与外齿轮之间的齿数差而获得第二减速机构的减速比，从而如果内齿轮的齿数N设定为小于内齿轮与外齿轮之间的齿数差的40倍，就可以将第二减速机构的减速比减小至小于40。

在内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T在650Nm≤T≤1570Nm范围内的情况下，如果像传统情况那样第二减速机构的减速比为40以上，那么总热量将如图6所示增加，并且不能获得在图7中示出的稳定期72。然而，如果第二减速机构的减速比减小至40以下，那么即使第一减速机构的减速比作为补偿而增加，也能将总热量控制为较低，并可获得图7所示的稳定期72。

根据本发明，可以减小这样的减速装置的总热量，该减速装置需要使输出轴高速回转并将高转矩传递至输出轴以满足高速移动重物的需要。由于可防止润滑剂过热并且可获得摩擦速度较低的稳定期，所以可防止使输出轴在高转矩下快速回转的减速装置的耐久性下降。

在内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T在650Nm≤T≤1570Nm范围内的情况下，优选的是内齿轮的齿数N设定为小于内齿轮与外齿轮之间的齿数差的30倍。

通过使第二减速机构的减速比为30以下，可获得耐久性进一步显著增加的减速装置。

在本发明的另一减速装置中，在内齿轮的内径D满足140mm≤D<200mm的关系，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为650Nm≤T<1960Nm的情况下，内齿轮的齿数N设定为小于内齿轮与外齿轮之间的齿数差的40倍。

而且在以上减速装置中，如果第二减速机构的减速比小于40，就可获得图7所示的稳定期72。

在本发明的另一减速装置中，在小减速装置的情况下，即在内齿轮的内径D满足100mm≤D<140mm的关系，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T为290Nm≤T<650Nm的情况下，内齿轮的齿数N设定为小于内齿轮与外齿轮之间的齿数差的30倍。

在内齿轮的内径D为100mm≤D<140mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T在290Nm≤T<650Nm范围内的情况下，如果第二减速机构的减速比像传统情况那样为30以上，会通过图6所示的相同的操作和效果增加总热量。然而，如果第二减速机构的减速比小于30，即使第一减速机构的减速比作为补偿而增加，也能减少总热量。

在上述减速装置中，优选的是，形成贯通输入轴和外齿轮的中心的通孔，并且另一减速装置的输入轴能够穿过该通孔。

如果减速装置设有所述通孔，就可以将减速装置附接到图5所示的第四关节34。由于图5的输入轴15、17等可穿过该通孔延伸，所以可以向减速装置输入用于第五关节和第六关节的转矩。

在输入轴设有通孔的情况下，固定到输入轴的第一正齿轮的直径趋于较大。在限制减速装置的总直径的情况下，与第一正齿轮啮合的第二正齿轮的直径必须相应于第一正齿轮的直径的增加而减小。因此，这在赋予第一减速机构高减速比时存在问题。通常在输入轴设有通孔的情况下，增加第二减速机构的转速比并减小第一减速机构的减速比。

在内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T在650Nm≤T≤1570Nm范围内的情况下，将第二减速机构的减速比减小至小于40，以及在内齿轮的内径D为100mm≤D<140mm，并且传递到机器人手臂的前端侧部件的转矩T在290Nm≤T<650Nm范围内的情况下，将第二减速机构的减速比减小至小于30，这是非常有违常规实践的。本发明的新颖之处在于其挑战了被认为是与常规习惯相对立的做法。

内齿轮和外齿轮的齿数差可以为1、2或3以上。

本发明的另一减速装置可在附接至工业机器人的关节时使用。本发明的减速装置具有第一减速机构和第二减速机构。设置在第二减速机构中的内齿轮和外齿轮中的一个固定到机器人手臂的基部侧部件，而内齿轮和外齿轮中的另一个固定到机器人手臂的前端侧部件。

第一减速机构的减速比和第二减速机构的减速比的组合能够进行改变，并且可从将减速装置的发热控制为较低的范围内选择减速比来制造减速装置。

在上述减速装置中，可通过改变第一减速机构的减速比和第二减速机构的减速比的组合来抑制减速装置的发热。

发明效果

根据本发明的减速装置，通过使第一减速机构和第二减速机构的功能分配最优化，可以抑制在需要高速移动重物的工业机器人中使用的减速装置的耐久性下降。

也就是说，通过使第一减速机构和第二减速机构的减速比分配最优化，可以减少减速装置的发热总量，从而防止润滑剂过热，可以获得磨损速度较低的稳定期，因此能够防止使输出轴以高转矩快速回转的减速装置的耐久性下降。

因此，可以抑制用于工业机器人腕部以使机器人手臂的前端快速回转并将高转矩传递至机器人手臂前端的紧凑减速装置的耐久性下降。

附图说明

图1表示第一实施方式的减速装置。

图2表示沿图1的线II-II剖取的剖面图。

图3表示沿图1的线III-III剖取的剖面图。

图4表示工业机器人的示意图。

图5表示工业机器人的三个腕轴的线路图。

图6表示减速装置的输出转数以及温度的升高的曲线图。

图7表示示出减速装置的操作时间与掺杂铁粉量之间的关系的曲线图(实验1)。

图8表示第二实施方式的减速装置。

图9表示示出减速装置的操作时间与铁粉浓度之间的关系的曲线图(实验2)。

具体实施方式

下面将给出实施方式的一些特征。

(特征1)在一种减速装置中，减速装置的总减速比可处于40到200的范围内，输入第一减速机构的转数可以为2000rpm以上，从第二减速机构输出的转数可以为15至60rpm。在该减速机构的第二减速机构中，内齿轮的内径D可以为140mm≤D≤200mm，从第二减速机构输出的转矩T可以为650Nm≤T≤1570Nm或者650Nm≤T≤1960Nm，并且第二减速机构的减速比可小于40。

(特征2)在一种减速装置中，减速装置的总减速比可处于30到180的范围内，输入第一减速机构的转数可以为2000rpm以上，从第二减速机构输出的转数可以为15至60rpm。在该减速装置的第二减速机构中，内齿轮的内径D可以为100mm≤D<140mm，从第二减速机构输出的转矩T可以为290Nm≤T<650Nm，并且第二减速机构的减速比可小于30。

(特征3)在一种减速装置中，输入第一减速机构的转数可以为2000rpm以上，从第二减速机构输出的转数可以为15至60rpm。在自减速装置开始操作起的预定时期内，密封于减速装置中的润滑剂中的铁粉浓度的增加趋势可能较大，并且在该预定时期过去之后达到稳定期。在达到稳定期时润滑剂中的铁粉浓度可以为600ppm以下。

(第一实施方式)

图1表示本实施方式的减速装置10的主要部件的剖面图。减速装置10主要设计成用于附接到图4的工业机器人30的第四关节34。减速装置10还可以附接到第五关节35或第六关节36。

减速装置10减少了在图4的马达46的作用下回转的轴(输入轴)14的转数，使前端手臂54回转，并包括第一减速机构和第二减速机构。

第一减速机构包括形成在轴14的前端处的第一正齿轮19，以及与第一正齿轮19啮合的第二正齿轮12a、12c和12e(也见图3)。在本实施方式中，正齿轮19具有尽可能最小的直径和齿数，而正齿轮12a、12c和12e具有尽可能最大的直径和齿数。从而第一减速机构实现了较大的减速比。因为其它轴(输入轴)15和17穿过轴14的内部，所以正齿轮19传统上具有最大的直径，正齿轮12a、12c和12e具有最小的直径。在本实施方式中，第一减速机构通过减小轴14的厚度等而实现了较大的减速比。

第二减速机构包括与对应的正齿轮12a、12c和12e一体旋转的曲轴6a、6c和6e、外齿轮4a和4b(也见图1)、内齿轮2以及支撑曲轴6a、6c和6e使它们可围绕轴14公转的承载件8和8a。

内齿轮2通过螺栓18附接到基部手臂52，前端手臂54通过螺栓20附接到承载件8。

图3表示沿图1的线III-III剖取的主要部件的剖面图。曲轴6a、6c和6e设置在内齿轮2中，正齿轮12a固定至曲轴6a，正齿轮12c固定至曲轴6c，正齿轮12e固定至曲轴6e。每个正齿轮12a、12c和12e与形成在轴14前端的正齿轮19啮合。轴14设有中空结构，沿其中心轴线形成孔61。轴15和轴17穿过孔61的内部。

曲轴6a、6c和6e具有基本相同的结构。这里，将描述曲轴6a。如图1所示，曲轴6a被一对圆锥滚子轴承9a和9b支撑，从而能够围绕其中心轴线6x(见图2)旋转，并且不能相对于承载件8和8a沿其轴向运动。所述一对圆锥滚子轴承9a和9b从承载件8和8a向曲轴6a施加沿曲轴6a轴向的压力，从而将曲轴6a沿其轴向相对于承载件8和8a固定。

正齿轮12a固定至曲轴6a。正齿轮12a与轴14接合。待与正齿轮12a啮合的正齿轮19形成在轴14的外表面。即使正齿轮12a和正齿轮19接合，也不会在曲轴6a与轴14之间产生沿曲轴6a轴向的力。

图2表示沿图1的线II-II剖取的剖面图。图2和图3表示从相反方向的视图。曲轴6a被支撑为能够相对于承载件8和8a围绕曲轴6a的中心轴线6x旋转。附图标记7a表示形成在曲轴6a处的偏心凸轮。偏心凸轮7a的外形为圆形，其中心轴线7x相对于图2从曲轴6a的中心轴线6x向下偏移。偏心凸轮7a通过滚针轴承64a与外齿轮4a的孔22a接合。当曲轴6a围绕中心轴线6x旋转时，偏心凸轮7a的中心轴线7x围绕曲轴的中心轴线6x公转，如箭头63所示。当偏心凸轮7a的中心轴线7x如箭头63所示公转时，外齿轮4a如箭头28所示偏心回转。

附图标记6c和6e表示曲轴，其操作和效果与曲轴6a相同。另外，附图标记7c和7e表示偏心凸轮，其操作和效果与偏心凸轮7a相同。因此，省略对曲轴6c和6e以及偏心凸轮7c和7e的描述。

承载件8和8a通过螺栓21固定，并被一对角接触轴承16a和16b支撑为能够相对于内齿轮2旋转。外齿轮4a和4b容纳在内齿轮2内，并且外齿轮4a和4b在与曲轴6a正交的状态下与其叠置。

如图2所示，在外齿轮4a中沿周向形成总共六个孔22a至22f，并且在外齿轮4a的中心部分形成孔22g。轴15和轴17穿过孔22g的内部。

承载件8具有分别沿着孔22b、孔22d和孔22f延伸的柱状件24b、柱状件24d和柱状件24f。结果，外齿轮4a不能相对于承载件8旋转，承载件8在外齿轮4a旋转时也旋转。

外齿轮4a具有37个齿，内齿轮2具有38个齿。也就是说，外齿轮4a的齿数比内齿轮2的齿数少一个。在沿着外齿轮4a的周向的外齿和沿着内齿轮2的周向的内齿销26处于互锁状态的同时，外齿轮4a能够如箭头28所示围绕中心轴线62公转。外齿轮4a还能够在围绕中心轴线62公转的同时偏心回转。内齿销26未固定至内齿轮2，而是布置在形成于内齿轮2中的槽2a内，并且能够围绕内齿销26的中心轴线26x旋转。对于内齿销26的所有38个齿都是如此。而且，从图2可以清楚，所有内齿销26都与外齿轮4a接触。外齿轮4a和内齿轮2互锁的程度因其沿周向位置而异。外齿轮4a和内齿轮2互锁最强的部分可称为“啮合”，而且可称为外齿轮4a与内齿轮2局部啮合。

在外齿轮4a的孔22b与柱状件24b之间保持允许外齿轮4a的公转28的空间。当内齿轮2处于固定状态时外齿轮4a公转，由于外齿轮4a的齿数少于内齿轮2的齿数，所以外齿轮4a在公转的同时自转。在外齿轮4a公转的同时自转的情况下，柱状件24b、24d和24f也随着外齿轮4a的自转而旋转。外齿轮4a的齿数比内齿轮2的齿数少一个，由于内齿轮2具有38个齿，所以对于外齿轮4a的一次公转，外齿轮自转1/38转。另外，内齿轮2的内径在图中由D示出，该直径是由内齿销的中心形成的圆的直径，并且该内径能够在140mm到200mm之间选择。

以上描述也适用于外齿轮4b。然而，偏移方向相反。在图2的状态下，用于外齿轮4b的偏心凸轮7b的中心轴线从曲轴6a的中心轴线6x向上偏移。用于外齿轮4a的偏心凸轮7a的中心轴线7x和用于外齿轮4b的偏心凸轮7b的中心轴线总是关于位于对称中心的曲轴6a的中心轴线6x对称地定位。也就是说，在图2中，如果外齿轮4a向左偏移，那么外齿轮4b向右偏移；如果外齿轮4a向上偏移，那么外齿轮4b向下偏移；如果外齿轮4a向右偏移，那么外齿轮4b向左偏移；如果外齿轮4a向下偏移，那么外齿轮4b向上偏移。也就是说，就外齿轮4a、外齿轮4b和曲轴6a整体而言，外齿轮4a和外齿轮4b关于曲轴6a的中心轴线6x对称地定位，从而实现保持回转平衡的关系。

下面描述本实施方式的减速装置10的操作。减速装置通过轴14和正齿轮19将马达46的转矩传递到正齿轮12a、12c和12e。如图3所示，轴14沿箭头65的方向围绕中心轴线62旋转，正齿轮12a沿箭头66的方向围绕曲轴6a的中心轴线6x旋转。正齿轮12c和12e也沿与正齿轮12a相同的方向旋转。在该接合状态下，由于轴14的正齿轮19的齿数与正齿轮12a、12c和12e的齿数差，实现了第一减速。如果输入到第一减速机构的转速为R1，那么正齿轮12a、12c和12e的转速R2由以下公式表示：

R2＝—(Z1/Z2)×(R1—R4)+R4           (1)

在以上公式中，Z1是轴14的正齿轮19的齿数，Z2是相应的正齿轮12a、12c和12e的齿数。另外，R4是相应的正齿轮12a、12c和12e的公转速度。

传递至正齿轮12a、12c和12e的回转被传递至曲轴6a、6c和6e。当曲轴6a围绕中心轴线6x旋转时，使偏心凸轮7a和7b围绕中心轴线6x公转。曲轴6c和6e进行相同的操作。结果，外齿轮4a和4b沿箭头28的方向公转。也就是说，外齿轮4a和4b在与内齿轮2啮合的状态下在内齿轮2的内侧偏心回转。内齿轮2通过螺栓18固定，因此当外齿轮4a和4b在与内齿轮2啮合的状态下偏心回转时，外齿轮4a和4b由于外齿轮4a和4b的齿数与内齿轮的齿数不同而自转。也就是说，外齿轮4a和4b在公转的同时自转。结果，柱状件24b、24d和24f围绕中心轴线62公转。

外齿轮4a和4b在保持关于中心轴线62对称的关系的同时公转。曲轴6a、6c和6e以及外齿轮4a和4b在确保回转平衡的状态下顺畅回转。

由于正齿轮12a、12c和12e的公转速度等于外齿轮4a和4b的转速，所以外齿轮4a和4b的转速R4由以下公式表示：

R4＝—(Z3—Z4)/Z4×R3               (2)

在以上公式中，R3是相应的曲轴6a、6c和6e的转速，Z3是内齿轮2的齿数，Z4是相应的外齿轮54a和54b的齿数。

由于曲轴6a和正齿轮12a被固定，所以曲轴6c和正齿轮12c被固定，曲轴6e和正齿轮12e被固定，曲轴6a、6c和6e以及对应的正齿轮12a、12c和12e以相同速度旋转，因此得到以下公式：

R2＝R3                                  (3)

通过以上公式(1)、(2)和(3)得到以下公式：

R1/R4＝(Z2/Z1)×(Z3/(Z3—Z4))+1         (4)

由于在本实施方式中，内齿轮2的齿数是38，外齿轮4a和4b的齿数分别为37，得到以下公式：

R1/R4＝(Z2/Z1)×38+1                    (5)

这里，Z2/Z1表示第一减速机构的减速比，38表示第二减速机构的减速比。

本实施方式的减速装置10能够实现公式(5)表示的减速比。

(实验1)

利用本实施方式的减速装置10进行与减速装置10的操作时间以及减速装置10产生的铁粉量相关的实验。在该实验中，减速装置10的输出转矩为1225Nm，内齿轮2的内径D为179mm。图7所示的曲线70表示实验获得的结果。尽管在曲线70中在操作开始时铁粉量与操作时间成比例地增加，但是曲线70具有稳定期72，在稳定期中铁粉量的增加速度较低。图中示出存在稳定期，在稳定期中即使减速装置10长时间操作，减速装置10的磨损也几乎不增加。也就是说，图中示出获得稳定期，在稳定期中即使在减速装置10以高转矩操作时，操作也能以低磨损速度继续，从而可避免耐久性降低。而且，本实施方式的减速装置10的总减速比为98，内齿轮2的齿数为38。另外，证明当内齿轮2的齿数为30时，也可获得趋势与曲线70相同的稳定期72。

在减速装置10的输出转矩为1225Nm并且内齿轮2的内径D为179mm的情况下，在N≥40时获得曲线68。具体地说，图7中示出的曲线针对N＝52并且总减速比为98的情况(与曲线70的情况相同)。而且，在N≥40的情况下，当N值增加时铁粉量的增加速度变大(曲线图的斜率增大)。由于在曲线68中没有稳定期，所以在减速装置的操作时间与减速装置的磨损之间存在比例关系。

本发明人的研究证实，减速装置的发热量可通过改变输出转矩和内径而减少，从而可防止减速装置的耐久性降低。

在内齿轮和外齿轮的齿数相差一个齿的情况下，如果内齿轮的内径为D，减速装置的输出转矩为T并且内齿轮的齿数为N，那么在140mm≤D≤200mm，并且650Nm≤T≤1570Nm的情况下，可以通过选择N<40而减少减速装置10的发热量，并且可防止减速装置10的耐久性降低。另外，本发明人证实在140mm≤D≤200mm，并且650Nm≤T≤1960Nm的情况下，也可以通过选择N<40而获得趋势与曲线70中相同的稳定期72。

在140mm≤D≤200mm，并且650Nm≤T≤1570Nm的情况下，通过选择N≥40获得曲线68。因为在曲线68中没有稳定期，所以在减速装置的操作时间与减速装置的磨损之间存在比例关系。另外，如上所述，在N≥40的情况下，铁粉量的增加速度随着N值的增加而变大。

确定的是，在本实施方式的减速装置10为140mm≤D≤200mm，并且650Nm≤T≤1570Nm的情况下，可通过选择N<40提高减速装置10的耐久性。另外确定的是，在100mm≤D<140mm，并且290Nm≤T<650Nm的情况下，即在内齿轮2的内径D较小且输出转矩较小的情况下，可通过选择N<30提高减速装置10的耐久性。

在减速装置10为100mm≤D<140mm，并且290Nm≤T<650Nm的情况下，当N<30时必要的是在减速装置10操作时进一步抑制减速装置10的温度值增加。在内齿轮2的内径D为140mm≤D≤200mm的情况下，即使温度增加值上升，在减速装置10停止时也存在较大的散热区域。然而，在D<140mm的情况下，在减速装置10停止时散热区域较小，因此减速装置10不容易被冷却，从而减速装置10保持高温。如果减速装置10的温度增加值变得太高，那么减速装置10内的润滑剂可能被加热，从而润滑剂性能可能下降。结果，在减速装置10较小的情况下，即在100mm≤D<140mm，并且290Nm≤T<650Nm的情况下，当N<30时，与N≥30的情况相比更大程度地抑制了在减速装置10连续操作时温度的增加。即使在减速装置10连续操作时，温度增加也可被抑制到容许范围内，并且可抑制减速装置10的耐久性降低。

(实验2)

利用本实施方式的减速装置10进行与减速装置10的操作时间以及减速装置10内密封的润滑剂中产生的铁粉浓度变化相关的实验。将减速装置10关于输出转矩T、内齿轮的内径D、内齿轮的齿数N而分为以下两组进行实验。

(1)一组减速装置10的输出转矩T为650Nm≤T≤1570Nm、内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，内齿轮的齿数N为N<40(C1，C2，C3)。

(2)一组减速装置10的输出转矩T为650Nm≤T≤1570Nm、内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，内齿轮的齿数N为N≥40(C4，C5，C6)。

而且，本实验中利用的润滑剂的摩擦系数约为0.08。

如图9所示，在曲线C1到C5中，在自减速装置10开始操作起的预定时期内，润滑剂中的铁粉浓度的增加速度较大。然后在该预定时期过去之后铁粉浓度的增加速度变小并达到稳定期。然而，在曲线C5中，在达到稳定期之前润滑剂中的铁粉浓度超过600ppm。曲线C5的稳定期较短，在操作时间达到额定寿命之前润滑剂中的铁粉浓度超过1000ppm。如曲线C2、C3和C4所示，在达到稳定期之后铁粉浓度超过600ppm的情况下可获得足够长的稳定期，因此在减速装置操作过额定寿命时润滑剂中的铁粉浓度不会超过1000ppm。已经证实，当在自减速装置10开始操作起的预定时期内，铁粉浓度增加速度较大时，并且当在该预定时期过去并达到稳定期时铁粉浓度不超过600ppm时，减速装置10的耐久性将满足额定寿命。

在曲线C1的情况下内齿轮的齿数为30。即使在减速装置10连续操作至超过额定寿命之后，也未能测得减速装置10已达到其寿命(铁粉浓度为1000ppm的情况)。这证实通过将内齿轮的齿数选择为30而获得耐久性优异的减速装置。而且，曲线C2与图7的曲线70相同，曲线C6与图7的曲线68相同。

本实验示出了减速装置10的输出转矩T为650Nm≤T≤1570Nm并且内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm的情况。虽然没有示出具体结果，但证实了在输出转矩T为650Nm≤T≤1960Nm并且内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm的情况下可获得类似结果。另外，证实了在输出转矩T为290Nm≤T≤650Nm并且内齿轮的内径D为100mm≤D<140mm的情况下可获得类似结果。

在本实验中利用的润滑剂的摩擦系数约为0.08。从减少减速装置的可动部件引起的摩擦的角度来看，优选的是利用摩擦系数为0.08以下的润滑剂，特别优选的是摩擦系数为0.03以下。通过将钼和锂的脂肪酸盐与包括合成烃油和精炼矿物油的基油相混合获得的润滑剂(这在日本专利申请公报No.2004-339411中阐述)的摩擦系数约为0.03。而且，在上述申请中还阐述了测量润滑剂摩擦系数的SRV测试条件。

如曲线C4所示，在本实验中看到这样的实施例，其中即使在N≥40的情况下，当减速装置10操作过额定寿命时润滑剂中的铁粉浓度也未达到1000ppm。然而，可以通过使内齿轮2的齿数N为N<40而更加可靠地确保减速装置10的耐久性等于或超过额定寿命。而且，在铁粉浓度达到1000ppm之前，减速装置的磨损以曲线C2中的加速度增加。由于使减速装置在超过额定寿命之后长时间操作，所以估计由于在除可动部件之外的位置处的劣化而导致磨损速度加速。

从密封在减速装置中的润滑剂的铁粉浓度获得以下特征：在自减速装置开始操作起的预定时期内，铁粉浓度的增加速度较大，然后在该预定时期过去之后增加速度变为较小，当以该趋势发生变化时润滑剂中的铁粉浓度小于等于600ppm。

如上所述，减速装置的耐久性需要大于等于额定寿命。然而，当减速装置制造中内齿轮的内径D、所需的输出转矩T和内齿轮的齿数N都改变时，难以实际测试这些减速装置的耐久性是否满足额定寿命。然而，可相对容易地测试直到达到稳定期之前润滑剂中铁粉浓度的改变。也就是说，容易评估在达到稳定期时润滑剂中的铁粉浓度是否改变而使得铁粉浓度超过600ppm。

(第二实施方式)

图8表示第二实施方式的减速装置110的主要部件的剖面图。仅详细描述与第一实施方式不同的部件。与第一实施方式相同的部件应用相同的附图标记，并省去对其重复描述。

减速装置110设计成用于附接到工业机器人130的第四关节，减速装置110减少了在马达146的作用下回转的轴114的转数，并使前端手臂154回转。

马达146通过螺栓97固定到基部手臂152的固定部152a。第一减速机构包括形成在轴114的前端的第一正齿轮119以及与正齿轮119啮合的正齿轮112a、112c和112e(不过仅示出了112a)。

第二减速机构的承载件8通过螺栓20固定到正齿轮92。

内齿轮2的一部分通过螺栓118固定到基部手臂152的固定部152a，前端手臂154通过轴承90支撑在基部手臂152上而能够旋转，并且通过螺栓96固定到与正齿轮92啮合的正齿轮94。

在该减速装置110中，将马达146和正齿轮112a接合的轴114构成为较短。因此可以简化装置。另外，正齿轮92和正齿轮94设置在前端手臂154与构成减速装置110的输出轴的承载件8之间。可以通过调节正齿轮92和正齿轮94的齿数而进一步减少从第二减速机构传递至前端侧部件的转数，因此其价值在于使第一减速机构和第二减速机构的减速比的可调范围的跨度扩大。

在上述实施方式中描述了内齿轮齿数与外齿轮齿数之差为1的情况。然而，内齿轮齿数与外齿轮齿数之差不必必需为1。

例如，在内齿轮齿数与外齿轮齿数之差为2的情况下，对于外齿轮的一次公转，外齿轮自转2/(内齿轮齿数)转。

为了使齿数差为2的减速装置和齿数差为1的减速装置具有相同的减速比，可以使齿数差为2的减速装置的内齿轮齿数变为齿数差为1的减速装置的内齿轮齿数的两倍。也就是说，在齿数差为2的情况下，如果内齿轮的内径为D，减速装置的输出转矩为T，并且内齿轮的齿数为N，那么在140mm≤D≤200mm，并且650Nm≤T≤1570Nm的情况下，可以通过选择N<80而可防止减速装置的耐久性降低。

如果在140mm≤D≤200mm，并且650Nm≤T≤1570Nm的情况下，N≥80，那么当该减速装置以高运转率使用并且传递高载荷的情况下，减速装置的耐久性可能大大降低。

在内齿轮齿数与外齿轮齿数之差为2的情况下，还可以通过在100mm≤D<140mm，并且290Nm≤T<650Nm的情况下选择N<60而防止减速装置的耐久性降低。

而且在内齿轮齿数与外齿轮齿数之差为3以上的情况下，与上述相同的原因生效。也就是说，内齿轮齿数与外齿轮齿数之差可以为1、2或3以上。

另外，本说明书和附图解释的技术要素独立地或通过各种组合提供技术价值和实用性。本发明不限于在提交权利要求时所述的组合。

例如，在以上实施方式中外齿轮形成转矩的输出轴。然而，内齿轮也可形成转矩的输出轴。在该情况下，承载件可固定至工业机器人的基部手臂，内齿轮的一部分可固定至前端手臂。

而且，本说明书和附图所例示的实施例的用途在于可同时满足多个目的，并且满足赋予本发明技术价值和实用性的任何一个目的。

Claims (13)

1.一种附接到工业机器人腕部的减速装置，该减速装置包括：

第一减速机构，该第一减速机构包括与输入轴一体旋转的第一正齿轮和与该第一正齿轮啮合的第二正齿轮；以及

第二减速机构，该第二减速机构包括：与所述第二正齿轮一体旋转的曲轴，该曲轴随着其旋转使得一偏心凸轮偏心回转；外齿轮，该外齿轮在与所述偏心凸轮接合的同时偏心回转；以及内齿轮，该内齿轮在与所述外齿轮啮合的同时容纳所述外齿轮，并允许该外齿轮偏心回转，其中该内齿轮的齿数与该外齿轮的齿数不同，其中

所述内齿轮和所述外齿轮中的一个固定到机器人手臂的基部侧部件，所述内齿轮和所述外齿轮中的另一个固定到机器人手臂的前端侧部件，

所述内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，

传递到所述前端侧部件的转矩T为650Nm≤T≤1570Nm，并且

自所述减速装置开始操作起的预定时期内，密封在所述减速装置内的润滑剂中的铁粉的浓度增加趋势较大，该趋势在所述预定时期过去之后变为较小的增加速度，并且润滑剂中的铁粉浓度在增加趋势发生这一改变时小于等于600ppm。

2.一种附接到工业机器人腕部的减速装置，该减速装置包括：

第一减速机构，该第一减速机构包括与输入轴一体旋转的第一正齿轮和与该第一正齿轮啮合的第二正齿轮；以及

第二减速机构，该第二减速机构包括：与所述第二正齿轮一体旋转的曲轴，该曲轴随着其旋转使得一偏心凸轮偏心回转；外齿轮，该外齿轮在与所述偏心凸轮接合的同时偏心回转；以及内齿轮，该内齿轮在与所述外齿轮啮合的同时容纳所述外齿轮，并允许该外齿轮偏心回转，其中该内齿轮的齿数与该外齿轮的齿数不同，其中

所述内齿轮和所述外齿轮中的一个固定到机器人手臂的基部侧部件，所述内齿轮和所述外齿轮中的另一个固定到机器人手臂的前端侧部件，

所述内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，

传递到所述前端侧部件的转矩T为650Nm≤T≤1960Nm，并且

自所述减速装置开始操作起的预定时期内，密封在所述减速装置内的润滑剂中的铁粉的浓度增加趋势较大，该趋势在所述预定时期过去之后变为较小的增加速度，并且润滑剂中的铁粉浓度在增加趋势发生这一改变时小于等于600ppm。

3.根据权利要求1或2所述的减速装置，其中，

所述内齿轮的齿数N小于该内齿轮与所述外齿轮之间的齿数差的40倍。

4.一种附接到工业机器人腕部的减速装置，该减速装置包括：

第一减速机构，该第一减速机构包括与输入轴一体旋转的第一正齿轮和与该第一正齿轮啮合的第二正齿轮；以及

第二减速机构，该第二减速机构包括：与所述第二正齿轮一体旋转的曲轴，该曲轴随着其旋转使得一偏心凸轮偏心回转；外齿轮，该外齿轮在与所述偏心凸轮接合的同时偏心回转；以及内齿轮，该内齿轮在与所述外齿轮啮合的同时容纳所述外齿轮，并允许该外齿轮偏心回转，其中该内齿轮的齿数与该外齿轮的齿数不同，其中

所述内齿轮和所述外齿轮中的一个固定到机器人手臂的基部侧部件，所述内齿轮和所述外齿轮中的另一个固定到机器人手臂的前端侧部件，

所述内齿轮的内径D为100mm≤D≤140mm，

传递到所述前端侧部件的转矩T为290Nm≤T≤650Nm，并且

自所述减速装置开始操作起的预定时期内，密封在所述减速装置内的润滑剂中的铁粉的浓度增加趋势较大，该趋势在所述预定时期过去之后变为较小的增加速度，并且润滑剂中的铁粉浓度在增加趋势发生这一改变时小于等于600ppm。

5.根据权利要求4所述的减速装置，其中，

所述内齿轮的齿数N小于该内齿轮与所述外齿轮之间的齿数差的30倍。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的减速装置，其中，

密封在所述减速装置中的润滑剂是通过将钼和锂的有机脂肪酸盐与包括合成烃油和精炼矿物油的基油混合获得的润滑剂。

7.一种附接到工业机器人腕部的减速装置，该减速装置包括：

第一减速机构，该第一减速机构包括与输入轴一体旋转的第一正齿轮和与该第一正齿轮啮合的第二正齿轮；以及

第二减速机构，该第二减速机构包括：与所述第二正齿轮一体旋转的曲轴，该曲轴随着其旋转使得一偏心凸轮偏心回转；外齿轮，该外齿轮在与所述偏心凸轮接合的同时偏心回转；以及内齿轮，该内齿轮在与所述外齿轮啮合的同时容纳所述外齿轮，并允许该外齿轮偏心回转，其中该内齿轮的齿数与该外齿轮的齿数不同，其中

所述内齿轮和所述外齿轮中的一个固定到机器人手臂的基部侧部件，所述内齿轮和所述外齿轮中的另一个固定到机器人手臂的前端侧部件，

所述内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，

传递到所述前端侧部件的转矩T为650Nm≤T≤1570Nm，并且

所述内齿轮的齿数N小于该内齿轮与所述外齿轮之间的齿数差的40倍。

8.根据权利要求7所述的减速装置，其中，

所述内齿轮的齿数N小于等于该内齿轮与所述外齿轮之间的齿数差的30倍。

9.一种附接到工业机器人腕部的减速装置，该减速装置包括：

第一减速机构，该第一减速机构包括与输入轴一体旋转的第一正齿轮和与该第一正齿轮啮合的第二正齿轮；以及

第二减速机构，该第二减速机构包括：与所述第二正齿轮一体旋转的曲轴，该曲轴随着其旋转使得一偏心凸轮偏心回转；外齿轮，该外齿轮在与所述偏心凸轮接合的同时偏心回转；以及内齿轮，该内齿轮在与所述外齿轮啮合的同时容纳所述外齿轮，并允许该外齿轮偏心回转，其中该内齿轮的齿数与该外齿轮的齿数不同，其中

所述内齿轮和所述外齿轮中的一个固定到机器人手臂的基部侧部件，所述内齿轮和所述外齿轮中的另一个固定到机器人手臂的前端侧部件，

所述内齿轮的内径D为140mm≤D≤200mm，

传递到前端侧部件的转矩T为650Nm≤T≤1960Nm，并且

所述内齿轮的齿数N小于该内齿轮与所述外齿轮之间的齿数差的40倍。

10.一种附接到工业机器人腕部的减速装置，该减速装置包括：

第一减速机构，该第一减速机构包括与输入轴一体旋转的第一正齿轮和与该第一正齿轮啮合的第二正齿轮；以及

第二减速机构，该第二减速机构包括：与所述第二正齿轮一体旋转的曲轴，该曲轴随着其旋转使得一偏心凸轮偏心回转；外齿轮，该外齿轮在与所述偏心凸轮接合的同时偏心回转；以及内齿轮，该内齿轮在与所述外齿轮啮合的同时容纳所述外齿轮，并允许该外齿轮偏心回转，其中该内齿轮的齿数与该外齿轮的齿数不同，其中

所述内齿轮和所述外齿轮中的一个固定到机器人手臂的基部侧部件，所述内齿轮和所述外齿轮中的另一个固定到机器人手臂的前端侧部件，

所述内齿轮的内径D为100mm≤D<140mm，

传递到所述前端侧部件的转矩T为290Nm≤T<650Nm，并且

所述内齿轮的齿数N小于该内齿轮与所述外齿轮之间的齿数差的30倍。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的减速装置，其中，

所述输入轴和所述外齿轮均包括贯通该输入轴和该外齿轮的中心的通孔，并且用于另一减速装置的输入轴能够穿过所述通孔中的每一个。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的减速装置，其中，

所述内齿轮和外齿轮的齿数差为1。

13.一种附接到工业机器人腕部的减速装置，该减速装置包括：

第一减速机构，该第一减速机构包括与输入轴一体旋转的第一正齿轮和与该第一正齿轮啮合的第二正齿轮；以及

第二减速机构，该第二减速机构包括：与所述第二正齿轮一体旋转的曲轴，该曲轴随着其旋转使得一偏心凸轮偏心回转；外齿轮，该外齿轮在与所述偏心凸轮接合的同时偏心回转；以及内齿轮，该内齿轮在与所述外齿轮啮合的同时容纳所述外齿轮，并允许该外齿轮偏心回转，其中该内齿轮的齿数与该外齿轮的齿数不同，其中

所述内齿轮和所述外齿轮中的一个固定到机器人手臂的基部侧部件，所述内齿轮和所述外齿轮中的另一个固定到机器人手臂的前端侧部件，

从抑制所述减速装置发热的范围内选择所述第一减速机构的减速比和所述第二减速机构的减速比。

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