CN108730426A - 一种机器人用中空减速机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人用中空减速机构，其特征在于：包括固定端本体、中心处的通线管、行星减速机构、摆线针轮减速机构；所述行星减速机构包括输入轴、行星轮；所述摆线针轮减速机构包括针齿壳、摆线轮、输出盘架、偏心轴以及摆线轮外缘出的滚针；所述输入轴通过齿轮与所述偏心轴上端的行星轮组成同一水平面上的啮合传动；多组偏心轴之间通过套装在通线管上的中心齿轮组成等速联动传动；所述通线管、输出盘架下端固定连接输出端本体上；所述针齿壳与输出盘架之间还具有角接触球轴承；所述输入轴外端与电机连接。本发明提供的机器人用中空减速机构，制造难度低，结构紧凑、体积小，精度高，而且运行更平稳、振动更小、安装更简单。

Description

一种机器人用中空减速机构

技术领域

本发明涉及工业机器人关节处的RV减速机技术领域，特别涉及一直结构简单、中空型且较高减速比的减速机。

背景技术

中空式RV减速机是在摆线针轮传动基础上发展起来的一种新型减速机，也是RV减速机中结构特别的减速机。有两级减速结构：第一级是行星减速结构，第二级是摆线针轮减速结构。由于中空型减速机能够在减速机内部穿插电缆等，实现装置节省空间的设计，同时啮合齿数较多，具备高刚度、耐过载、小型、轻量、高精度、振动低等优点，在RV减速机中具有更广泛应用。

例如中国专利CN104852512A公开了一种全密封式中空型RV减速机，包括由针齿壳、摆线线轮与滚针构成第二级摆线针轮减速结构及含有输入轴、行星轮的第一级行星减速机构，所述输入轴采用中空型输入轴，中空型输入轴的齿部与行星轮啮合，中空型输入轴上设置的螺纹孔，中空型输入轴通过所述螺纹孔与伺服电机机构连接；在中空型输入轴的内部空腔中设置通线管，针齿壳与输入端盖连接，输入端盖与中空型输入轴之间设置中空型输入轴支撑轴承，在输入端盖与中空型输入轴之间设置骨架油封。又例如CN105526314A、CN207297757U、CN108036027A、CN106996437A等分别公开了不同的种类的减速机，他们的共同特点是均使用了同轴双联齿轮作一级减速机构，这减速机在制造上，不仅要攻克双联齿轮加工难题，且制造成本较高，中空型RV减速机在机器人上使用，双联齿轮5为上下两层齿轮结构，在啮合传动过程中平稳性较差，振动大，安装使用难度大。而且，上述现有技术中又采用了骨架密封圈密封方式，降低了减速机构效率。

基于上述问题，有必要设计一种能够降低减速机制造难度，提高减速机构效率，且运行更平稳、振动更小、安装更简单的一种中空式机器人用减速机构。

发明内容

为克服现有技术中存在的减速机体积较大、安装难度大、精度差的技术问题，本发明提供了一种机器人用中空减速机构。

本发明采用的技术方案是：一种机器人用中空减速机构，其特征在于：包括固定端本体、中心处的通线管、至少一组行星减速机构、至少一组摆线针轮减速机构；所述行星减速机构包括输入轴、行星轮，其组成第一级行星减速结构；所述摆线针轮减速机构包括针齿壳、摆线轮、输出盘架、偏心轴以及摆线轮外缘出的滚针，其组成第二级摆线针轮减速结构；所述针齿壳位于摆线轮、输出盘架、偏心轴的外围，所述偏心轴上套装有一对摆线轮，所述摆线轮与所述针齿壳之间具有多个呈等距排布的滚针；所述输入轴通过齿轮与所述偏心轴上端的行星轮组成同一水平面上的啮合传动；所述偏心轴至少为两组，多组偏心轴之间通过套装在通线管上的中心齿轮组成等速联动传动；所述通线管、输出盘架下端固定连接输出端本体上；所述针齿壳与输出盘架之间还具有角接触球轴承；所述输入轴外端与电机连接。

在此基础上，所述中心齿轮为套装于通线管上的单联齿轮，所述输入轴末端的齿轮直接和其中一个行星轮组成同一水平面上的啮合传动并驱动该行星轮所连接的偏心轴转动，其他组偏心轴通过齿轮与中心齿轮外啮合构成被动传动系统。

在此基础上，所述通线管的外壁且位于中心齿轮的下方设置有限位台阶，所述中心齿轮为套筒齿轮，所述中心齿轮包括中心的齿盘和与齿盘呈一体连接的上套筒、下套筒；所述下套筒与所述限位台阶相抵，所述上套筒、下套筒与通线管通过键连接；所述上套筒、下套筒外部还套装有深沟球轴承。

在此基础上，所述所述输入轴末端的齿轮直径小于与之啮合的行星轮的直径；所述行星轮的直径不大于中心齿轮的直径。

在此基础上，所述通线管上端与所述固定端本体之间设置有O型密封圈。

在此基础上，作为本发明一种优选的实施方式，所述中心齿轮位于通线管的上端部位，每组偏心轴的上端具有一个行星轮，所述输入轴末端的齿轮、所有行星轮、中心齿轮啮合在同一水平面上。

作为本发明另一种优选的实施方式，所述中心齿轮位于通线管的中间部位，两个摆线轮通过轴承套装在偏心轴上的两个偏心轮上，在所述两个偏心轮之间的偏心轴上还具有偏心轴传动齿轮，多组偏心轴上的偏心轴传动齿轮与中心齿轮组成同一水平面上的啮合传动。

在此基础上，作为优选技术方案，仅在通过齿轮与所述输入轴直接啮合传动的偏心轴的上端设置有行星轮，其他组偏心轴的上端均不设置行星轮。

在此基础上，所述偏心轴、所述偏心轴传动齿轮及两个偏心轮为一体结构，所述偏心轴与所述偏心轴传动齿轮同轴心线，，所述偏心轴与两个偏心轮不同轴心线，所述偏心轴、所述偏心轴传动齿轮直径与偏心轴的三角连接部位还具有弧面加强结构。

在此基础上，所述电机和输出盘架连接为一体；所述通线管与固定端本体之间保持相对静止。

在此基础上，所述偏心轴上的两个摆线轮2齿数相同，且按错位180度布局；所述行星轮、中心齿轮、偏心轴传动齿轮均为直齿轮。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的机器人用中空减速机构，以中心齿轮替换掉传统方案的双联齿轮，采用电机输入轴直接与行星轮啮合，行星轮安装在偏心轴上且与中心齿轮啮合，这样，中心齿轮不增加或减小减速比，减速比是由输入轴与行星轮提供的一级减速，以及由针齿壳、摆线线轮与滚针构成第二级摆线减速共同得到较高的总减速比，该种技术方案在获得较高的减速比同时，安装使用简单，而且运行效率更好，振动更小，精度高。

(2)本发明提供的机器人用中空减速机构，采用单联的中心齿轮与传统的双联齿轮相比，更容易获得较高的齿轮加工精度，而且加工成本更低，因为没有了双联齿轮中的大齿盘，节省了机器人本体轴向长度同时本体的径向尺寸未加大，在减小体积的情况下获得了较高的减速比。

(3)本发明提供的机器人用中空减速机构，在通线管与固定端本体之间设置O型密封圈，来替代传统的骨架密封圈，提高了运转效率，结构布局更为紧凑，性能更加稳定。

(4)本发明提供的机器人用中空减速机构，由于偏心轴上的偏心轴传动齿轮与中心齿轮在两个偏心轮的中间位置啮合，受力均匀，不会产生对偏心轴的径向偏摆力而影响偏心摆线机构的传动，运转更平稳，振动更低，精度更高。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的机器人用中空减速机构示意图；

图2是本发明另一种实施方式的机器人用中空减速机构示意图；

附图标记如下：

1-角接触球轴承；2-摆线轮；3-针齿壳；4-输出盘架；6-偏心轴；7-行星轮；8-输入轴；9-通线管；10-固定端本体；11-电机；12-输出端本体；13-中心齿轮；14-O型密封圈；15-偏心轴传动齿轮；16-限位台阶；17-深沟球轴承。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1及图2所示，一种机器人用中空减速机构，其特征在于：包括固定端本体10、中心处的通线管9、至少一组行星减速机构、至少一组摆线针轮减速机构；行星减速机构包括输入轴8、行星轮7，其组成第一级行星减速结构；摆线针轮减速机构包括针齿壳3、摆线轮2、输出盘架4、偏心轴6以及摆线轮2外缘出的滚针，其组成第二级摆线针轮减速结构；针齿壳3位于摆线轮2、输出盘架4、偏心轴6的外围，偏心轴6上套装有一对摆线轮2，摆线轮2与针齿壳3之间具有多个呈等距排布的滚针；输入轴8通过齿轮与偏心轴6上端的行星轮7组成同一水平面上的啮合传动；偏心轴6至少为两组，多组偏心轴6之间通过套装在通线管9上的中心齿轮13组成等速联动传动；通线管9、输出盘架4下端固定连接输出端本体12上；针齿壳3与输出盘架4之间还具有角接触球轴承1；输入轴8外端与电机11连接。

中心齿轮13为套装于通线管9上的单联齿轮，输入轴8末端的齿轮直接和其中一个行星轮7组成同一水平面上的啮合传动并驱动该行星轮所连接的偏心轴6转动，其他组偏心轴6通过齿轮与中心齿轮13外啮合构成被动传动系统。

通线管9的外壁且位于中心齿轮13的下方设置有限位台阶16，中心齿轮13为套筒齿轮，中心齿轮13包括中心的齿盘和与齿盘呈一体连接的上套筒、下套筒；下套筒与限位台阶16相抵，上套筒、下套筒与通线管9通过键连接；上套筒、下套筒外部还套装有深沟球轴承17。

输入轴8末端的齿轮直径小于与之啮合的行星轮7的直径；行星轮7的直径不大于中心齿轮13的直径。

通线管9上端与固定端本体10之间设置O型密封圈14。电机11和输出盘架4连接为一体；通线管9与固定端本体10之间保持相对静止。偏心轴6上的两个摆线轮2齿数相同，且按错位180度布局；行星轮7、中心齿轮13、偏心轴传动齿轮15均为直齿轮。

本发明提供的机器人用中空减速机构，制造难度低，结构紧凑、体积小，精度高，而且运行更平稳、振动更小、安装更简单。

实施例2

如图1及图2所示，一种机器人用中空减速机构，其特征在于：包括固定端本体10、中心处的通线管9、至少一组行星减速机构、至少一组摆线针轮减速机构；行星减速机构包括输入轴8、行星轮7，其组成第一级行星减速结构；摆线针轮减速机构包括针齿壳3、摆线轮2、输出盘架4、偏心轴6以及摆线轮2外缘出的滚针，其组成第二级摆线针轮减速结构；针齿壳3位于摆线轮2、输出盘架4、偏心轴6的外围，偏心轴6上套装有一对摆线轮2，摆线轮2与针齿壳3之间具有多个呈等距排布的滚针；输入轴8通过齿轮与偏心轴6上端的行星轮7组成同一水平面上的啮合传动；偏心轴6至少为两组，多组偏心轴6之间通过套装在通线管9上的中心齿轮13组成等速联动传动；通线管9、输出盘架4下端固定连接输出端本体12上；针齿壳3与输出盘架4之间还具有角接触球轴承1；输入轴8外端与电机11连接。

如图1所示，中心齿轮13位于通线管9的上端部位，每组偏心轴6的上端具有一个行星轮7，输入轴8末端的齿轮、所有行星轮7、中心齿轮13啮合在同一水平面上。其他部件的结构和功能同实施例1。

在本实施例中，传统的双联齿轮是由被替换成了单联的中心齿轮13，2-3个行星轮7与中心齿轮13啮合，其中中心齿轮13不增加或减小减速比，仅起到传递扭矩作用，行星轮7安装在加长的偏心轴6上，与电机11连接输入轴8啮合，电机11安装在固定端本体10，并与输出盘架4固定，作为减速机构固定端。而针齿壳3与输出端本体12连接，作为减速机构的输出端传递扭矩并起到减速作用。

本发明提供的机器人用中空减速机构，以中心齿轮替换掉传统方案的双联齿轮，采用电机输入轴直接与行星轮啮合，行星轮安装在偏心轴上且与中心齿轮啮合，这样，中心齿轮不增加或减小减速比，减速比是由输入轴与行星轮提供的一级减速，以及由针齿壳、摆线线轮与滚针构成第二级摆线减速共同得到较高的总减速比，该种技术方案在获得较高的减速比同时，安装使用简单，而且运行效率更好，振动更小，精度高。

实施例3

如图1及图2所示，一种机器人用中空减速机构，其特征在于：包括固定端本体10、中心处的通线管9、至少一组行星减速机构、至少一组摆线针轮减速机构；行星减速机构包括输入轴8、行星轮7，其组成第一级行星减速结构；摆线针轮减速机构包括针齿壳3、摆线轮2、输出盘架4、偏心轴6以及摆线轮2外缘出的滚针，其组成第二级摆线针轮减速结构；针齿壳3位于摆线轮2、输出盘架4、偏心轴6的外围，偏心轴6上套装有一对摆线轮2，摆线轮2与针齿壳3之间具有多个呈等距排布的滚针；输入轴8通过齿轮与偏心轴6上端的行星轮7组成同一水平面上的啮合传动；偏心轴6至少为两组，多组偏心轴6之间通过套装在通线管9上的中心齿轮13组成等速联动传动；通线管9、输出盘架4下端固定连接输出端本体12上；针齿壳3与输出盘架4之间还具有角接触球轴承1；输入轴8外端与电机11连接。

如图2所示，中心齿轮13位于通线管9的中间部位，两个摆线轮2通过轴承套装在偏心轴6上的两个偏心轮上，在两个偏心轮之间的偏心轴6上还具有偏心轴传动齿轮15，多组偏心轴6上的偏心轴传动齿轮15与中心齿轮13组成同一水平面上的啮合传动。

作为优选技术方案，可以仅在通过齿轮与输入轴8直接啮合传动的偏心轴6的上端设置有行星轮7，其他组偏心轴6的上端均不设置行星轮7。

此外，偏心轴6、偏心轴传动齿轮15及两个偏心轮为一体结构，偏心轴6与偏心轴传动齿轮15同轴心线，偏心轴6与两个偏心轮不同轴心线，偏心轴6、偏心轴传动齿轮15直径与偏心轴6的三角连接部位还具有弧面加强结构,该弧面加强结构填充相邻两个偏心轮之间的凹陷槽并连接两个偏心轮的槽内侧面、凹陷槽底的轴表面。而且，该弧面加强结构外表面包括一段沿偏心轴6的轴方向上相切的圆弧段和一段与圆弧段相切的直线段，其中圆弧段连接偏心轮凸出面积较大的凸端面，直线段与另一偏心轮凸出面积较小的端面处的轴体外径及圆弧段相切。

在本实施例中，中心齿轮13从减速机外侧移至减速机内部，由两个轴承连接中心齿轮13与输出盘架4，偏心轴6结构为在两个偏心轮中间增加一个圆柱形的偏心轴传动齿轮15，采用直齿结构与中心齿轮13啮合。由于偏心轴6上的齿轮与中心齿轮13在两个偏心轮的中间位置啮合，受力均匀，不产生对偏心轴的径向偏摆力而影响偏心摆线机构的传动，运转更平稳，振动低，并且安装使用简单。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机器人用中空减速机构，其特征在于：包括固定端本体(10)、中心处的通线管(9)、至少一组行星减速机构、至少一组摆线针轮减速机构；所述行星减速机构包括组成第一级行星减速结构的输入轴(8)、行星轮(7)；所述摆线针轮减速机构包括组成第二级摆线针轮减速结构的针齿壳(3)、摆线轮(2)、输出盘架(4)、偏心轴(6)以及摆线轮(2)外缘出的滚针；所述针齿壳(3)位于摆线轮(2)、输出盘架(4)、偏心轴(6)的外围，所述偏心轴(6)上套装有一对摆线轮(2)，所述摆线轮(2)与所述针齿壳(3)之间具有多个呈等距排布的滚针；所述输入轴(8)通过齿轮与所述偏心轴(6)上端的行星轮(7)组成同一水平面上的啮合传动；所述偏心轴(6)至少为两组，多组偏心轴(6)之间通过套装在通线管(9)上的中心齿轮(13)组成等速联动传动；所述通线管(9)、输出盘架(4)下端固定连接输出端本体(12)上；所述针齿壳(3)与输出盘架(4)之间还具有角接触球轴承(1)；所述输入轴(8)外端与电机(11)连接。

2.根据权利要求1所述的机器人用中空减速机构，其特征在于：所述中心齿轮(13)为套装于通线管(9)上的单联齿轮，所述输入轴(8)末端的齿轮直接和其中一个行星轮(7)组成同一水平面上的啮合传动并驱动该行星轮所连接的偏心轴(6)转动，其他组偏心轴(6)通过齿轮与中心齿轮(13)外啮合构成被动传动系统。

3.根据权利要求1所述的机器人用中空减速机构，其特征在于：所述通线管(9)的外壁且位于中心齿轮(13)的下方设置有限位台阶(16)，所述中心齿轮(13)为套筒齿轮，所述中心齿轮(13)包括中心的齿盘和与齿盘呈一体连接的上套筒、下套筒；所述下套筒与所述限位台阶(16)相抵，所述上套筒、下套筒与通线管(9)通过键连接；所述上套筒、下套筒外部还套装有深沟球轴承(17)。

4.根据权利要求2或3所述的机器人用中空减速机构，其特征在于：所述所述输入轴(8)末端的齿轮直径小于与之啮合的行星轮(7)的直径；所述行星轮(7)的直径小不大于中心齿轮(13)的直径。

5.根据权利要求4所述的机器人用中空减速机构，其特征在于：所述通线管(9)上端与所述固定端本体(10)之间设置有O型密封圈(14)。

6.根据权利要求3所述的机器人用中空减速机构，其特征在于：所述中心齿轮(13)位于通线管(9)的上端部位，所述每组偏心轴(6)的上端具有一个行星轮(7)，所述输入轴(8)末端的齿轮、所有行星轮(7)、中心齿轮(13)啮合在同一水平面上。

7.根据权利要求3所述的机器人用中空减速机构，其特征在于：所述中心齿轮(13)位于通线管(9)的中间部位，两个摆线轮(2)通过轴承套装在偏心轴(6)上的两个偏心轮上，在所述两个偏心轮之间的偏心轴(6)上还具有偏心轴传动齿轮(15)，多组偏心轴(6)上的偏心轴传动齿轮(15)与中心齿轮(13)组成同一水平面上的啮合传动。

8.根据权利要求7所述的机器人用中空减速机构，其特征在于：仅在通过齿轮与所述输入轴(8)直接啮合传动的偏心轴(6)的上端设置有行星轮(7)，其他组偏心轴(6)的上端均不设置行星轮(7)。

9.根据权利要求8所述的机器人用中空减速机构，其特征在于：所述偏心轴(6)、所述偏心轴传动齿轮(15)及两个偏心轮为一体结构，所述偏心轴(6)与所述偏心轴传动齿轮(15)同轴心线，，所述偏心轴(6)与两个偏心轮不同轴心线，所述偏心轴(6)、所述偏心轴传动齿轮(15)直径与偏心轴(6)的三角连接部位还具有弧面加强结构。

10.根据权利要求1所述的机器人用中空减速机构，其特征在于：所述电机(11)和输出盘架(4)连接为一体；所述通线管(9)与固定端本体(10)之间保持相对静止；所述偏心轴(6)上的两个摆线轮(2)齿数相同，且按错位180度布局；所述行星轮(7)、中心齿轮(13)、偏心轴传动齿轮(15)均为直齿轮。