CN105240458A

CN105240458A - 一种应用于工业机器人的关节减速器

Info

Publication number: CN105240458A
Application number: CN201510747508.2A
Authority: CN
Inventors: 赵韩; 高峰; 段松林; 徐慧; 张祖芳; 杨羊; 潘毅
Original assignee: HEFEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY (MAANSHAN) HIGH-TECH INSTITUTE; Hefei University of Technology
Current assignee: HEFEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY (MAANSHAN) HIGH-TECH INSTITUTE; Hefei University of Technology
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2016-01-13

Abstract

本发明公开了一种应用于工业机器人的关节减速器，其特征是包括：中心轴、行星齿轮、行星架、端盖、输出盘、固定法兰、定位销，第一轴承，第二轴承，第三轴承，中心轴将动力传递进入减速器，中心轴与行星齿轮啮合，行星齿轮同时与端盖及输出盘的内齿圈啮合，最终，动力通过输出盘传递出去。中心轴的外侧有第一轴承、第二轴承分别与行星齿轮及输出盘相连，输出盘的外侧有第三轴承与固定法兰相连、行星齿轮轴通过滚针轴承与行星齿轮相连，端盖与固定法兰通过螺钉连接，这种减速器具有传动比范围大、结构简单紧凑、体积小、重量轻、加工成本低等优点。

Description

一种应用于工业机器人的关节减速器

技术领域

本发明专利属于机器人关节减速器领域，具体说是一种高性能机器人关节减速器。

背景技术

现代机器日益向着高速度、高精度、高效率和高自动化的方向发展，对机械的高速化、大型化、精密化和自动化的需求与日俱增。机器人关节减速器作为机器人关键技术之一，需要具有高刚度、小回差，高承载、结构紧凑、体积小、重量轻、效率高等特性。

目前，国内机器人关节减速器大多为采用摆线针轮的RV减速器，RV减速器需要专用的加工设备，装配较复杂，加工成本高，应用较局限。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的不足之处，提出一种结构紧凑，装配方便，重量轻，体积小的应用于工业机器人的关节减速器，以期能在保证了机器人关节减速器高刚度，小回差，的基础上，使机器人关节减速器加工简单、易于装配、加工成本低，从而适用于机器人关节减速器。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种应用于工业机器人的关节减速器的结构特点包括：中心轴、行星齿轮、行星架、行星齿轮支撑轴、端盖、输出盘和固定法兰；

所述中心轴为一齿轮轴，并与所述行星齿轮啮合；在所述行星齿轮的内部贯穿设置有所述行星齿轮支撑轴，所述行星齿轮支撑轴的两端固定在行星架上；

在所述中心轴的径向外侧分别设置有一对第一轴承和一对第二轴承；所述第二轴承位于所述第一轴承的轴向外侧；所述行星架位于所述一对第一轴承的径向外侧；

所述一对第二轴承分为左第二轴承和右第二轴承；在所述左第二轴承的径向外侧设置有所述输出盘；在所述输出盘的内侧设置有内齿圈，并与所述行星齿轮啮合；

在右第二轴承的径向外侧设置有固定的端盖，在所述端盖的内侧也设置有内齿圈，并与所述行星齿轮啮合；

在所述输出盘的径向外侧设置有第三轴承；在所述第三轴承的径向外侧设置有所述固定法兰；所述固定法兰与所述端盖通过螺钉连接；并通过定位销定位；

所述关节减速器是通过所述中心轴将动力传递到所述行星齿轮上，再通过行星齿轮同时传递给所述端盖内侧的内齿圈及输出盘内侧的内齿圈，最终通过所述输出盘向外传递动力。

本发明所述的应用于工业机器人的关节减速器的结构特点也在于：

在所述行星齿轮支撑轴的径向外侧设置行星齿轮衬套；在所述行星齿轮衬套和所述行星齿轮之间设置有滚针轴承。

在所述第一轴承与中心轴之间设置有第一轴用弹性挡圈，在所述第二轴承与中心轴之间设置有第二轴用弹性挡圈；

在所述行星齿轮与所述行星架之间分别有第一端面轴承和第二端面轴承。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明的关节减速器采用了一种全新的结构形式，与一般行星减速器相比，结构简单紧凑、体积小、效率高，刚度高，与RV减速器相比，结构紧凑，装配方便，加工简单，工艺性好，加工成本低，在同样传动比下，体积更小，重量更轻；

2、本发明通过端盖内侧的内齿圈、输出盘内侧的内齿圈的齿数有较小的数值差n，一般n的数值取1，2，3，从而实现了减速器的大的传动比；

3、本发明通过调节中心轴、行星齿轮、端盖内侧的内齿圈、输出盘内侧的内齿圈的齿数大小，能够实现大范围的传动比，从而能够适用于不同需求的减速器。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为图1中A-A剖视示意图；

图3为本发明输入端结构示意图；

图4为本发明输出端结构示意图；

图中标号：1内六角圆柱头螺钉；2行星架；3第一轴承；4a左第二轴承；4b右第二轴承；5第二轴用弹性挡圈；6中心轴；7第一轴用弹性挡圈；8行星齿轮；9第一端面轴承；10输出盘；11第三轴承；12固定法兰；13定位销；14端盖；15行星齿轮衬套；16滚针轴承；17第二端面轴承；18行星齿轮支撑轴。

具体实施方式

本实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，一种应用于工业机器人的关节减速器包括：中心轴6、行星齿轮8、行星架2、行星齿轮支撑轴18、端盖14、输出盘10和固定法兰12；

中心轴6为一齿轮轴，中心轴既可以为中空轴，也可以为实心轴，中心轴的齿数为Z₁；并与行星齿轮8啮合，行星齿轮的个数为N，N可取1，2，3……；在行星齿轮8的内部贯穿设置有行星齿轮支撑轴18，行星齿轮支撑轴18的两端固定在行星架2上；行星齿轮8均布与行星架2；

在中心轴6的径向外侧分别设置有一对第一轴承3和一对第二轴承4；第二轴承4位于第一轴承3的轴向外侧；行星架2位于一对第一轴承3的径向外侧；第一轴承3起支撑行星架2的作用；

一对第二轴承4分为左第二轴承4a和右第二轴承4b；在左第二轴承4a的径向外侧设置有输出盘10，第二轴承4a起支撑输出盘10的作用；在输出盘10的内侧设置有内齿圈，并与行星齿轮8啮合，输出盘10的内侧内齿圈的齿数为Z₂；

如图3所示，在右第二轴承4b的径向外侧设置有固定的端盖14，第二轴承4b起支撑端盖14的作用，在端盖14的内侧也设置有内齿圈，并与行星齿轮8啮合，端盖14的内侧内齿圈的齿数为Z₃；

如图1和图4所示，在输出盘10的径向外侧设置有第三轴承11；在第三轴承11的径向外侧设置有固定法兰12；固定法兰12与端盖14通过螺钉1连接；并通过定位销13定位；第三轴承11通过输出盘10和固定法兰12实现定位；

关节减速器是通过中心轴6将动力传递到行星齿轮8上，再通过行星齿轮8同时传递给端盖14内侧的内齿圈及输出盘10内侧的内齿圈，最终通过输出盘10向外传递动力。

具体实施中，在行星齿轮支撑轴18的径向外侧设置行星齿轮衬套15；在行星齿轮衬套15和行星齿轮8之间设置有滚针轴承16。

在第一轴承3与中心轴6之间设置有第一轴用弹性挡圈7，第一轴承3通过中心轴6和第一轴用弹性挡圈7实现定位，在第二轴承4与中心轴6之间设置有第二轴用弹性挡圈5；第二轴承4通过中心轴6和第二轴用弹性挡圈5实现定位，

在行星齿轮8与行星架2之间分别有第一端面轴承9和第二端面轴承17，第一端面轴承9和第二端面轴承17实现了行星齿轮8的定位。

行星齿轮的个数N、中心轴6的齿数Z₁、输出盘10的内侧内齿圈的齿数Z₂、端盖14的内侧内齿圈的齿数Z₃，需符合一定的关系，具体为需为整数，也需为整数。

具体实施中，减速器的传动比计算为：

i_{12}^{3} = \frac{w_{1} - w_{3}}{w_{2} - w_{3}} = \frac{w_{1} - w_{H} - (w_{1} - w_{H})}{w_{2} - w_{H} - (w_{3} - w_{H})} = \frac{i_{13}^{H} - 1}{i_{23}^{H} - 1}

其中，w₁为中心轴6的转动角速度，w_H为行星齿轮8的转动角速度，w₂为输出盘10的内侧内齿圈的转动角速度，w₃为端盖14的内侧内齿圈的转动角速度。

其中，

i_{13}^{H} = \frac{w_{1} - w_{H}}{w_{3} - w_{H}} = - \frac{Z_{3}}{Z_{1}} i_{12}^{H} = \frac{w_{1} - w_{H}}{w_{2} - w_{H}} = - \frac{Z_{2}}{Z_{1}};

取Z₁＝23，Z₂＝97，Z₃＝94，计算的到的传动比

Claims

1.一种应用于工业机器人的关节减速器，其特征包括：中心轴(6)、行星齿轮(8)、行星架(2)、行星齿轮支撑轴(18)、端盖(14)、输出盘(10)和固定法兰(12)；

所述中心轴(6)为一齿轮轴，并与所述行星齿轮(8)啮合；在所述行星齿轮(8)的内部贯穿设置有所述行星齿轮支撑轴(18)，所述行星齿轮支撑轴(18)的两端固定在行星架(2)上；

在所述中心轴(6)的径向外侧分别设置有一对第一轴承(3)和一对第二轴承(4)；所述第二轴承(4)位于所述第一轴承(3)的轴向外侧；所述行星架(2)位于所述一对第一轴承(3)的径向外侧；

所述一对第二轴承(4)分为左第二轴承(4a)和右第二轴承(4b)；在所述左第二轴承(4a)的径向外侧设置有所述输出盘(10)；在所述输出盘(10)的内侧设置有内齿圈，并与所述行星齿轮(8)啮合；

在右第二轴承(4b)的径向外侧设置有固定的端盖(14)，在所述端盖(14)的内侧也设置有内齿圈，并与所述行星齿轮(8)啮合；

在所述输出盘(10)的径向外侧设置有第三轴承(11)；在所述第三轴承(11)的径向外侧设置有所述固定法兰(12)；所述固定法兰(12)与所述端盖(14)通过螺钉(1)连接；并通过定位销(13)定位；

所述关节减速器是通过所述中心轴(6)将动力传递到所述行星齿轮(8)上，再通过行星齿轮(8)同时传递给所述端盖(14)内侧的内齿圈及输出盘(10)内侧的内齿圈，最终通过所述输出盘(10)向外传递动力。

2.根据权利要求1所述的应用于工业机器人的关节减速器，其特征是，在所述行星齿轮支撑轴(18)的径向外侧设置行星齿轮衬套(15)；在所述行星齿轮衬套(15)和所述行星齿轮(8)之间设置有滚针轴承(16)。

3.根据权利要求1所述的应用于工业机器人的关节减速器，其特征是，在所述第一轴承(3)与中心轴(6)之间设置有第一轴用弹性挡圈(7)，在所述第二轴承(4)与中心轴(6)之间设置有第二轴用弹性挡圈(5)。

4.根据权利要求1所述的应用于工业机器人的关节减速器，其特征是，在所述行星齿轮(8)与所述行星架(2)之间分别有第一端面轴承(9)和第二端面轴承(17)。