CN106826905A - 精密减速机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精密减速机，属于机械领域，包括中间啮合盘和输出盘，输出盘与中间啮合盘啮合，中间啮合盘运动方式为中间啮合盘在外界动力作用下绕着所述输出盘轴线进行公转运动，且在所述中间啮合盘进行公转的过程中，中间啮合盘不发生自转；中间啮合盘上的第一齿与输出盘上的第二齿之间存在齿数差，利用这两者之间的齿数差，摆动的中间啮合盘推动输出盘转动。本发明能够延长减速机的使用寿命，并控制减速机的体积。

Description

精密减速机

技术领域

本发明提供了一种精密减速机，属于机械领域，主要应用于机器人的关节处。

背景技术

机器人关节的运动通常是通过电机带动减速机进而驱动相应关节的运动，机器人所运用的减速机通常需要具备：大的减速比、高精度和高强度。而现有机器人所运用的减速机大都采用摆线减速机或谐波减速机，摆线减速机：结构比较复杂,价格比较昂贵,体积相对比较大；谐波减速机：结构比较简单,但其中使用了柔性材料,失效形式往往是材料的疲劳；而且这种材料的加工和热处理都是比较复杂。因而现有技术无法提供一种能够间距体积小使用寿命长的减速机，影响了机器人的发展。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种精密减速机，能够延长减速机的使用寿命，并控制减速机的体积。

本发明所采用的技术方案为：

一种精密减速机，包括中间啮合盘和输出盘，所述中间啮合盘的顶面开设有若干个绕所述中间啮合盘轴线均匀分布的第一齿，所述输出盘的底面上开设有绕所述输出盘轴线均匀分布的第二齿，所述中间啮合盘轴线与所述输出盘轴线相交于一点，

中间啮合盘，中间啮合盘在外界动力作用下绕着所述输出盘轴线进行公转运动，且在所述中间啮合盘进行公转的过程中，中间啮合盘相对中间啮合盘轴线静止不动；

输出盘，中间啮合盘运动的过程中，中间啮合盘的顶面的外沿与输出盘的底面配合，环形均匀分布的第一齿依次与环形均匀分布的第二齿啮合；

所述第一齿的齿数为n，所述第二齿的齿数为s，s的范围为0.7n-1.3n，且s≠n，s、n均为正整数。

优选的，本发明还包括旋转盘，所述旋转盘的一侧的盘面上开设有安装斜面，所述旋转盘的旋转轴线与所述安装斜面之间的夹角区间为[2°，90°)，所述中间啮合盘的底面安装在所述旋转盘的所述安装斜面上，所述旋转盘的旋转轴线与所述输出盘轴线在同一条直线上，所述中间啮合盘轴线与所述旋转盘的旋转轴线相交于一点，且该点位于所述安装斜面上，

所述中间啮合盘与所述输出盘啮合处为啮合点，所述中间啮合盘顶面上的圆心与所述啮合点的连线与中间啮合盘的顶面的外缘相交的另一点为分离点，所述分离点与输出盘之间的距离>第一齿的齿高与第二齿的齿高之和；

所述安装斜面上设有一圈滚珠，所述中间啮合盘的底面通过滚珠安装在所述安装斜面上。

进一步的技术方案为：所述一圈滚珠为轴承，所述中间啮合盘通过轴承安装在所述安装斜面上。

进一步的技术方案为：n≥30，s的范围为n-3至n+3。

进一步的技术方案为：所述旋转盘的旋转轴线与所述安装斜面之间的夹角区间为[75°，85°]。

进一步的技术方案为：所述旋转盘、所述中间啮合盘和所述输出盘的材质均相同。

优选的，所述旋转盘、所述中间啮合盘和所述输出盘均为圆柱状，所述中间啮合盘的外侧面向外延伸有卡块。

进一步的技术方案为：所述输出盘的底面向外凸出形成圆锥面，所述中间啮合盘的顶面向内凹陷形成与所述圆锥面相对应的凹陷面，所述第一齿分布在所述凹陷面上，所述第二齿分布在所述圆锥面上。

进一步的技术方案为：所述中间啮合盘的外侧面上的卡块的数量为2个，2个所述卡块相对所述中间啮合盘轴线对称设置。

优选的，本发明还包括外壳，所述外壳为环装，所述旋转盘、所述中间啮合盘和所述输出盘均位于所述外壳内，所述外壳的侧壁开设有滑道，所述滑道的方向与所述外壳的轴线相平行，所述滑道与所述卡块相配合。

本发明的有益效果为：

本发明通过中间啮合盘在外界动力的作用下规律的做晃动，且在该过程中中间啮合盘并不发生转动，在该过程中中间啮合盘的外缘处的第一齿依次与输出盘的第二齿啮合，由于第一齿和第二齿的数量不等，而中间啮合盘并不能够自转，因而第一齿与第二齿啮合的过程中便会推动输出盘转动，在中间啮合盘晃动一圈后，便会推动输出盘转动一定的角度，转动的角度等于第二齿的齿数与第一齿的齿数之差；相较于现有的谐波减速机，本发明无需采用柔性材料，因而不会出现柔性材料失效的问题，因而其使用寿命更长，由于中间啮合盘为硬质材料相较于现有的柔性材料其体积可以做的更小，因而本发明整体的体积可以更小，因而可以满足机器人对与减速机的体积的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是旋转盘、中间啮合盘和输出盘的爆炸图；

图3是精密减速机旋转盘旋转180°前后对照图。

图中1-中间啮合盘；2-输出盘；3-外壳；4-旋转盘；5-滚珠；6-旋转轴线；7-中间啮合盘轴线；11-卡块；12-第一齿；21-第二齿；31-滑道；41-安装斜面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例一

参见图1-图3，本发明提供了一种精密减速机，包括中间啮合盘1和输出盘2，中间啮合盘1与输出盘2啮合，具体的啮合方式为：中间啮合盘1的顶面开设有若干个绕中间啮合盘轴线7均匀分布的第一齿12，输出盘2的底面上开设有绕输出盘2轴线均匀分布的第二齿21，中间啮合盘1与输出盘2之间的啮合为第一齿12与第二齿21的啮合，需要强调的是，第一齿12的齿数与第二齿21的齿数存在齿数差。

中间啮合盘轴线7与输出盘2轴线相交于一点，也就是说中间啮合盘轴线7与输出盘2轴线之间存在一定的夹角，因而中间啮合盘1与输出盘2啮合时，始终只有一个第一齿12完全与第二齿21啮合，其他的第一齿12与第二齿21只有部分啮合，或者第一齿12完全与第二齿21分离，相当于中间啮合盘1一直绕着输出盘2来回摆动。

其具体的摆动方式可以理解为中间啮合盘轴线7绕着输出盘2轴线转动，中间啮合盘轴线7转动轨迹形成圆锥面，而在中间啮合盘1来回摆动的过程中(中间啮合盘轴线7绕着输出盘2轴线转动)，中间啮合盘1本身并不发生自转，也就是说中间啮合盘轴线7不发生自转。

当然第一齿12的齿数与第二齿21的齿数存在齿数差，具体而言应满足以下条件，第一齿12的齿数为n，第二齿21的齿数为s，s＝0.7n-1.3n，s≠n，s、n均为正整数。

发明人考虑到正常情况下中间啮合盘1的直径与输出盘2的直径基本相等或较为接近，主要方便中间啮合盘1与输出盘2之间的配合，因而第一齿12的齿数与第二齿21的齿数之差不能太大。

参见图3，以下举例说明如何通过中间啮合盘1与输出盘2的齿数差推动输出盘2转动进而对外做功的。

假设第一齿12的齿数n＝358，第二齿21的齿数s＝360，358个第一齿12依次为1号齿、2号齿……358号齿，360个第二齿21中齿与齿之间所形成的齿槽依次为1号齿槽、2号齿槽……360号齿槽。

在中间啮合盘1与输出盘2配合时，1号齿先与1号齿槽完全配合(初始位置)，随着中间啮合盘1的摆动，1号齿与1号齿槽分离，同时2号齿与2号齿槽完全配合，依次类推，待第358号齿与358号齿槽完全配合时，中间啮合盘1继续摆动，358号齿与358号齿槽分离，而1号齿与359号齿槽(358号齿槽后的一个齿槽)完全配合，而此时中间啮合盘1的位置与初始位置相同，而1号齿并非与1号齿槽配合，那么输出盘2就发生了转动，其转动距离为2个齿槽的距离，也就是2°，因而中间啮合盘1每摆动一圈输出盘2便会转动2°，输出盘2的转动便会对外做功，也实现了减速传动的目的。

需要强调的是由于中间啮合盘1在摆动的过程中不能够自转，因而中间啮合盘1的任意的摆动动作便会推动输出盘2转动，其转动的动力来源于第一齿12与第二齿21中间的啮合。

该减速原理与现有的谐波减速机类似，均是利用齿数的传动差来实现的。

但是谐波减速机是依靠柔轮对外做功，而且柔轮本身直接与负载连接，固柔轮上所受到的力量较大，因而极易损坏，另外柔轮本身材质的限制使得其使用寿命也较为有限。

而本申请对外做功的为输出盘2，输出盘2本身的材质为硬质材料，其所能够承受的力量相较于现有的柔轮更大，因而不易发生损毁，其次，本发明并没有采用任何柔质材料，因而使用寿命也可保证。

而带动中间啮合盘1做上述运动的机构可以为人们能够想到的任一种结构均可，如通过许多气缸，气缸头分别与中间啮合盘1的边缘连接，通过气缸的伸缩带动啮合盘做出以上运动。

实施例二

在实施例一的基础上，实施例二添加了旋转盘4，旋转盘4的一侧的盘面上开设有安装斜面41，旋转盘4的旋转轴线6与安装斜面41之间的夹角区间为[2°，90°)，夹角的具体举例为10°、30°、45°、60°、75°、80°、85°，中间啮合盘1的底面安装在旋转盘4的安装斜面41上，旋转盘4的旋转轴线6与输出盘2轴线在同一条直线上，中间啮合盘轴线7与旋转盘4的旋转轴线6相交于一点，且该点位于所述安装斜面41上，安装斜面41上设有一圈滚珠5，中间啮合盘1的底面通过滚珠5安装在安装斜面41上。

具体而言，旋转盘4绕旋转轴线6进行自转，因而安装斜面41也绕旋转轴线6自转，而中间啮合盘1通过滚珠5安装在安装斜面41上，因而转动的安装斜面41并不会带动中间啮合盘1转动，而安装斜面41与旋转轴线6之间有夹角，因而转动的安装斜面41会推动中间啮合盘1摆动，摆动的中间啮合盘1从而与输出盘2啮合，带动输出盘2转动，其带动输出盘2转动的过程实施例一已具体阐述，在此就不再赘述。

需要说明的是，所述中间啮合盘1与所述输出盘2啮合处为啮合点，所述中间啮合盘1顶面上的圆心与所述啮合点的连线与中间啮合盘1的顶面的外缘相交的另一点为分离点，所述分离点与输出盘2之间的距离>第一齿12的齿高与第二齿21的齿高之和。

也就是说中间啮合盘1与输出盘2始终只有一部分第一齿12与第二齿21啮合，这样保证能够产生错位使得中间啮合盘1的摆动从而推动输出盘2的转动。

实施例三

在实施例二的基础上将实施例二中的一圈滚珠5替换为轴承，也是为了保证旋转盘4的转动并不会带动中间啮合盘1的转动。

实施例四

参见图1，发明人考虑到为了保证中间啮合盘1不发生自转，其是通过以下技术实现的。

所述旋转盘4、所述中间啮合盘1和所述输出盘2均为圆柱状，所述中间啮合盘1的外侧面向外延伸有卡块11。

正常的环境下，旋转盘4、中间啮合盘1和输出盘2均安装在外壳3内，而在外壳3的内侧开设有滑道31，该滑道31的方向与旋转轴线6平行，而该滑道31的宽度与卡块11配合，在中间啮合盘1安装到外壳3内后，卡块11会卡在滑道31内，因而在旋转盘4转动时，中间啮合盘1由于受到滑道31的限制，因而中间啮合盘1不会发生转动。

需要说明的是，以上实施例的前提是中间啮合盘1不会发生自转，发明人考虑到实际应用场景，输出盘的位置对外输出做功并不理想，有时需要中间啮合盘1的位置对外输出做功，因而此时可将输出盘进行固定，而中间啮合盘绕着输出盘进行啮合，由于齿数差的存在，因而中间啮合盘便会发生自转，自转的中间啮合盘可对外做功。

其他限定

n≥30，s的范围为n-3至n+3。

发明人考虑到，本发明主要应用于机器人领域，其需求是较大的传动比，因而正常情况下，第一齿12的齿数与第二齿21的齿数之差通常限定为3个以内，经常使用的是齿差为1。

所述旋转盘4的旋转轴线6与所述安装斜面41之间的夹角区间为[75°，85°]。

所述旋转盘4、所述中间啮合盘1和所述输出盘2的材质均相同。

所述输出盘2的底面向外凸出形成圆锥面，所述中间啮合盘1的顶面向内凹陷形成与所述圆锥面相对应的凹陷面，所述第一齿12分布在所述凹陷面上，所述第二齿21分布在所述圆锥面上。圆锥面和凹陷面的设置更加有助于第一齿12与第二齿21之间的啮合。

所述中间啮合盘1的外侧面上的卡块11的数量为2个，2个所述卡块11相对所述中间啮合盘轴线7对称设置。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种精密减速机，其特征在于：包括中间啮合盘和输出盘，所述中间啮合盘的顶面开设有若干个绕所述中间啮合盘轴线均匀分布的第一齿，所述输出盘的底面上开设有绕所述输出盘轴线均匀分布的第二齿，所述中间啮合盘轴线与所述输出盘轴线相交于一点，

中间啮合盘，中间啮合盘在外界动力作用下绕着所述输出盘轴线进行公转运动，且在所述中间啮合盘进行公转的过程中，中间啮合盘相对中间啮合盘轴线静止不动；

输出盘，中间啮合盘运动的过程中，中间啮合盘的顶面的外沿与输出盘的底面配合，环形均匀分布的第一齿依次与环形均匀分布的第二齿啮合；

所述第一齿的齿数为n，所述第二齿的齿数为s，s的范围为0.7n-1.3n，且s≠n，s、n均为正整数。

2.根据权利要求1所述的精密减速机，其特征在于：还包括旋转盘，所述旋转盘的一侧的盘面上开设有安装斜面，所述旋转盘的旋转轴线与所述安装斜面之间的夹角区间为[2°，90°)，所述中间啮合盘的底面安装在所述旋转盘的所述安装斜面上，所述旋转盘的旋转轴线与所述输出盘轴线在同一条直线上，所述中间啮合盘轴线与所述旋转盘的旋转轴线相交于一点，且该点位于所述安装斜面上，

所述中间啮合盘与所述输出盘啮合处为啮合点，所述中间啮合盘顶面上的圆心与所述啮合点的连线与中间啮合盘的顶面的外缘相交的另一点为分离点，所述分离点与输出盘之间的距离>第一齿的齿高与第二齿的齿高之和；

所述安装斜面上设有一圈滚珠，所述中间啮合盘的底面通过滚珠安装在所述安装斜面上。

3.根据权利要求2所述的精密减速机，其特征在于：所述一圈滚珠为轴承，所述中间啮合盘通过轴承安装在所述安装斜面上。

4.根据权利要求1所述的精密减速机，其特征在于：n≥30，s的范围为n-3至n+3。

5.根据权利要求2所述的精密减速机，其特征在于：所述旋转盘的旋转轴线与所述安装斜面之间的夹角区间为[75°，85°]。

6.根据权利要求2所述的精密减速机，其特征在于：所述旋转盘、所述中间啮合盘和所述输出盘的材质均相同。

7.根据权利要求2所述的精密减速机，其特征在于：所述旋转盘、所述中间啮合盘和所述输出盘均为圆柱状，所述中间啮合盘的外侧面向外延伸有卡块。

8.根据权利要求7所述的精密减速机，其特征在于：所述输出盘的底面向外凸出形成圆锥面，所述中间啮合盘的顶面向内凹陷形成与所述圆锥面相对应的凹陷面，所述第一齿分布在所述凹陷面上，所述第二齿分布在所述圆锥面上。

9.根据权利要求7所述的精密减速机，其特征在于：所述中间啮合盘的外侧面上的卡块的数量为2个，2个所述卡块相对所述中间啮合盘轴线对称设置。

10.根据权利要求7所述的精密减速机，其特征在于：还包括外壳，所述外壳为环装，所述旋转盘、所述中间啮合盘和所述输出盘均位于所述外壳内，所述外壳的侧壁开设有滑道，所述滑道的方向与所述外壳的轴线相平行，所述滑道与所述卡块相配合。