CN110125974A - 一种单电机双减速机机器人关节结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单电机双减速机机器人关节结构，其特征在于：包括固定端本体，第一台RV减速机针齿壳、第二台RV减速机针齿壳、输入端电机法兰、第一台RV减速机行星轮、第二台RV减速机行星轮、RV减速机输入轴、电机、第一台RV减速机输出盘架、第二台RV减速机输出盘架、输出端本体、第一台RV减速机偏心轴、第二台RV减速机偏心轴、RV减速机角接触球轴承和RV减速机摆线轮。在减速机技术领域，对于单电机机器人需要的RV减速机的尺寸大、双电机双减速机的驱动控制难以同步，本方案提供了一种单电机双减速机的机器人关节结构，安装简单，调试便捷。

Description

一种单电机双减速机机器人关节结构

技术领域

本发明涉及减速机技术领域，尤其涉及一种单电机双减速机机器人关节结构。

背景技术

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。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。具有高刚度、高精度、大扭矩、传动效率高等优点，比单纯的摆线针轮行星传动具有更小的体积和更大的过载能力，在日本机器人的传动机构中，已在很大程度上逐渐取代单纯的摆线针轮行星传动和谐波传动。

中国专利CN106514702B一种单轴两自由度机器人关节，包括第一关节总成和第二关节总成；第一关节总成包括第一驱动电机、行星减速机和第一关节主轴，第一关节主轴与第一驱动电机的转子连接，行星减速机的输入端与第一关节主轴连接；第二关节总成包括第二驱动电机、第二关节主轴和同步齿形带轮，第二驱动电机壳体与行星减速机的输出端连接，第二关节主轴与第二驱动电机的转子连接，同步齿形带轮固定安装于第二关节主轴上。该机器人关节结构紧凑，实现了同轴两自由度，充分利用无框直驱力矩电机输出扭矩大、结构简单紧凑等优点，可用于大载重-自重比的协作型机器人，也可用于腿足式机器人。

这种要求电机同步动作的关节机构，对电机同步调试带来较大的难度，对控制系统也提出更高要求，需设计一种忽略电机同步问题的机器人关节机构，安装使用便捷的关节机构。

发明内容

为克服现有技术中存在的电机同步调试困难、对控制系统要求高、体积大和低负载的问题，本发明提供了一种单电机双减速机机器人关节结构，其特征在于：包括固定端本体，第一台RV减速机针齿壳、第二台RV减速机针齿壳、输入端电机法兰、第一台RV减速机行星轮、第二台RV减速机行星轮、RV减速机输入轴、电机、第一台RV减速机输出盘架、第二台RV减速机输出盘架、输出端本体、第一台RV减速机偏心轴、第二台RV减速机偏心轴、RV减速机角接触球轴承和RV减速机摆线轮；所述第一台RV减速机针齿壳和第二台RV减速机针齿壳分别与固定端本体和输入端电机法兰固定连接，作为固定端；所述电机上连接有RV减速机输入轴，同时RV减速机输入轴分别与第一台RV减速机行星轮、第二台RV减速机行星轮啮合，作为输入端；输出端本体固定安装在第一台RV减速机输出盘架和第二台RV减速机输出盘架之间，作为输出端；所述第一台RV减速行星轮和第二台RV减速机行星轮分别与RV减速机输入轴构成第一级行星减速机构，所述第一台RV减速机针齿壳和第二台RV减速机针齿壳分别与RV减速机偏心轴、RV减速机摆线轮构成第二级摆线针轮减速机构。

通过采用上述技术方案，该结构通过两个相同的减速机，仅仅由一个电机通过一根RV减速机输入轴驱动两个RV减速机作为输入端，两个RV减速机对称固定在输出端本体的两侧，两个RV减速机的输出盘架面对面并与输出端本体连接，共同传动扭矩，获得双倍扭矩同时，并保持同步传动。

作为优选的，所述输出端本体两侧的第一台RV减速机针齿壳和第二台RV减速机针齿壳、第一台RV减速机行星轮和第二台RV减速机行星轮、第一台RV减速机输出盘架和第二台RV减速机输出盘架均相同，且相对于输出端本体对称。

通过采用上述技术方案，两个RV减速机的结构相同，一个电机同时带动两个RV减速机，可以通过多个直径小的减速机来输出大扭矩。

作为优选的，所述固定端本体、输入端电机法兰对称安装在机器人关节机构的本体上，且通过螺栓分别与第一台RV减速机针齿壳、第二台RV减速机针齿壳连接，所述输入端电机法兰上连接有电机，所述电机与RV减速机输入轴为一体式结构或为可拆卸连接，且RV减速机输入轴的首端设有齿轮。

通过采用上述技术方案，固定端本体、输出端电机法兰分别和RV减速机的针齿壳连接，形成机器人关节结构的固定部分，电机与输入轴为一体式结构时，使得电机和输入轴具有较好的同心度，电机与输入轴为可拆卸连接时，能够方便输入轴的维护和检修，降低使用成本。RV减速机输入轴的首端设有的齿轮能够与RV减速机上的行星轮啮合。

作为优选的，所述电机安装在两端任意一个输入端电机法兰上，所述RV减速机输入轴安装在电机上，且电机通过RV减速机输入轴上的齿轮分别与第一台RV减速机行星轮和第二台RV减速机行星轮啮合。

通过采用上述技术方案，电机可以连接在任意一端的输出端电机法兰上，且RV减速机输出轴与电机一体化或者安装在电机上，RV减速机输出轴的首端的齿轮驱动RV减速机上的行星轮，实现单电机对双RV减速机的控制。

作为优选的，所述第一台RV减速机偏心轴和第二台RV减速机偏心轴的末端均设有花键，花键上分别安装有第一台RV减速机行星轮和第二台RV减速机行星轮，花键的外侧均设有轴用弹性挡圈。

通过采用上述技术方案，RV减速机的输入轴通过电机驱动，通过其上的中心齿轮与减速机行星轮啮合，同时行星轮设置在减速机偏心轴的一端，通过行星轮的转动驱动RV减速机偏心轴转动，行星轮套装在RV减速机偏心轴的花键上，且通过轴用弹性挡圈进行加固，防止行星轮脱落。

作为优选的，所述第一台RV减速机偏心轴和第二台RV减速机偏心轴上均包括偏心轴同心圆、凸轮、圆锥滚子轴承和滚针保持架，所述偏心轴同心圆和凸轮为一体化结构，凸轮上套装有滚针保持架，偏心轴同心圆上套装有圆锥滚子轴承。

通过采用上述技术方案，RV减速机上的偏心轴上的凸轮上套装的滚针保持架用于与摆线轮连接，偏心轴同心圆上套装有的圆锥滚子轴承与RV减速机输出盘架连接，用于通过摆线轮做出的圆摆运动驱动RV减速机输出盘架转动。

作为优选的，所述第一台RV减速机针齿壳与第一台RV减速机输出盘架、第二台RV减速机针齿壳与第二台RV减速机输出盘架均是通过RV减速机角接触球轴承连接，其中RV减速机角接触球轴承的外圈与第一台RV减速机针齿壳和第二台RV减速机针齿壳连接，RV减速机角接触球轴承的内圈与第一台RV减速机输出盘架和第二台RV减速机输出盘架连接。

通过采用上述技术方案，角接触球轴承的外圈连接RV减速针齿壳，内圈连接RV减速机输出盘架，从而通过角接触球轴承对两者之间的相对运动起到支持。

作为优选的，所述RV减速机输入轴贯穿输出端本体，且所述输出端本体上设有贯穿孔，所述第一台RV减速机输出盘架和第二台RV减速机输出盘架上对称的沉头孔通过螺栓贯穿输出端本体进行固定。

通过采用上述技术方案，RV减速机输出端本体上设有的贯穿孔与两侧的RV减速机输出盘架上的沉头孔进行配合，通过螺栓进行贯穿连接，从而将两个相对的RV减速机的与输出端本体连接的更加紧密。

作为优选的，所述电机和输入端电机法兰之间、固定端本体和第一台RV减速机针齿壳、第二台RV减速机针齿壳之间，输出端本体和第一台RV减速机输出盘架、第二台RV减速机输出盘架之间设有密封结构。

通过采用上述技术方案，在机器人关节结构的各种连接处、或者在连接端口，采用密封介质来起到防止油液泄漏和防尘的作用。

作为优选的，所述密封结构为“O”型圈密封或密封胶水。

通过采用上述技术方案，密封胶水能够应对各种环境的密封要求，同时机器人关节结构多为齿轮、轴承结构，O型密封圈能够满足其密封要求，方便更换和使用。

综上所述，本发明的一种机器人关节机构，具有以下优势：

一、与单电机和单减速的机机器人关节机构相比，传递着双倍扭矩。

二、与输出相同扭矩的机器人关节机构相比，单电机和单减速机关节机构，需要直径更大的RV减速机，而本发明的关节机构只需直径小的减速机。

三、与双电机和双减速机的机器人关节机构相比，不要求在驱动控制上达到两个电机完全同步，安装简单，调试便捷。

附图说明

图1是RV减速机的结构简图；

图2是传统机器人关节结构简图；

图3是双电机双减速机机器人关节结构简图；

图4是单电机双减速机机器人关节结构简图；

附图标记：1、固定端本体；2、RV减速机针齿壳；2A、第一台RV减速机针齿壳；2B、第二台RV减速机针齿壳；3、输入端电机法兰；4、RV减速机行星轮；4A、第一台RV减速机行星轮；4B、第二台RV减速机行星轮；5、RV减速机输入轴；6、电机；7、RV减速机输出盘架；7A、第一台RV减速机输出盘架；7B、第二台RV减速机输出盘架；8、输出端本体；9、RV减速机偏心轴；9A、第一台RV减速机偏心轴；9B、第二台RV减速机偏心轴；10、RV减速机角接触球轴承；11、RV减速机摆线轮。

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4所示：一种单电机6双减速机机器人关节结构，其特征在于：包括固定端本体1，第一台RV减速机针齿壳2A、第二台RV减速机针齿壳2B、输入端电机6法兰3、第一台RV减速机行星轮4A、第二台RV减速机行星轮4B、RV减速机输入轴5、电机6、第一台RV减速机输出盘架7A、第二台RV减速机输出盘架7B、输出端本体8、第一台RV减速机偏心轴9A、第二台RV减速机偏心轴9B、RV减速机角接触球轴承10和RV减速机摆线轮11；第一台RV减速机针齿壳2A和第二台RV减速机针齿壳2B分别与固定端本体1和输入端电机6法兰3固定连接，作为固定端；电机6上连接有RV减速机输入轴5，同时RV减速机输入轴5分别与第一台RV减速机行星轮4A、第二台RV减速机行星轮4B啮合，作为输入端；输出端本体8固定安装在第一台RV减速机输出盘架7A和第二台RV减速机输出盘架7B之间，作为输出端；第一台RV减速行星轮和第二台RV减速机行星轮4B分别与RV减速机输入轴5构成第一级行星减速机构，第一台RV减速机针齿壳2A和第二台RV减速机针齿壳2B分别与RV减速机偏心轴、RV减速机摆线轮11构成第二级摆线针轮减速机构。该结构通过两个相同的减速机，仅仅由一个电机6通过一根RV减速机输入轴5驱动两个RV减速机作为输入端，两个RV减速机对称固定在输出端本体8的两侧，两个RV减速机的输出盘架面对面并与输出端本体8连接，共同传动扭矩，获得双倍扭矩同时，并保持同步传动。

如图4所示：输出端本体8两侧的第一台RV减速机针齿壳2A和第二台RV减速机针齿壳2B、第一台RV减速机行星轮4A和第二台RV减速机行星轮4B、第一台RV减速机输出盘架7A和第二台RV减速机输出盘架7B均相同，且相对于输出端本体8对称。两个RV减速机的结构相同，一个电机6同时带动两个RV减速机，可以通过多个直径小的减速机来输出大扭矩。

如图4所示：固定端本体1、输入端电机6法兰3对称安装在机器人关节机构的本体上，且通过螺栓分别与第一台RV减速机针齿壳2A、第二台RV减速机针齿壳2B连接，输入端电机6法兰3上连接有电机6，电机6与RV减速机输入轴5为一体式结构或为可拆卸连接，且RV减速机输入轴5的首端设有齿轮。固定端本体1、输出端电机6法兰分别和RV减速机的针齿壳连接，形成机器人关节结构的固定部分，电机6与输入轴为一体式结构时，使得电机6和输入轴具有较好的同心度，电机6与输入轴为可拆卸连接时，能够方便输入轴的维护和检修，降低使用成本。RV减速机输入轴5的首端设有的齿轮能够与RV减速机上的行星轮啮合。

如图4所示：电机6安装在两端任意一个输入端电机6法兰3上，RV减速机输入轴5安装在电机6上，且电机6通过RV减速机输入轴5上的齿轮分别与第一台RV减速机行星轮4A和第二台RV减速机行星轮4B啮合。电机6可以连接在任意一端的输出端电机6法兰上，且RV减速机输出轴与电机6一体化或者安装在电机6上，RV减速机输出轴的首端的齿轮驱动RV减速机上的行星轮，实现单电机6对双RV减速机的控制。

如图4所示：第一台RV减速机偏心轴9A和第二台RV减速机偏心轴9B的末端均设有花键，花键上分别安装有第一台RV减速机行星轮4A和第二台RV减速机行星轮4B，花键的外侧均设有轴用弹性挡圈。RV减速机的输入轴通过电机6驱动，通过其上的中心齿轮与减速机行星轮啮合，同时行星轮设置在减速机偏心轴的一端，通过行星轮的转动驱动RV减速机偏心轴转动，行星轮套装在RV减速机偏心轴的花键上，且通过轴用弹性挡圈进行加固，防止行星轮脱落。

实施例2

如图4所示：一种单电机6双减速机机器人关节结构，其特征在于：包括固定端本体1，第一台RV减速机针齿壳2A、第二台RV减速机针齿壳2B、输入端电机6法兰3、第一台RV减速机行星轮4A、第二台RV减速机行星轮4B、RV减速机输入轴5、电机6、第一台RV减速机输出盘架7A、第二台RV减速机输出盘架7B、输出端本体8、第一台RV减速机偏心轴9A、第二台RV减速机偏心轴9B、RV减速机角接触球轴承10和RV减速机摆线轮11；第一台RV减速机针齿壳2A和第二台RV减速机针齿壳2B分别与固定端本体1和输入端电机6法兰3固定连接，作为固定端；电机6上连接有RV减速机输入轴5，同时RV减速机输入轴5分别与第一台RV减速机行星轮4A、第二台RV减速机行星轮4B啮合，作为输入端；输出端本体8固定安装在第一台RV减速机输出盘架7A和第二台RV减速机输出盘架7B之间，作为输出端；第一台RV减速行星轮和第二台RV减速机行星轮4B分别与RV减速机输入轴5构成第一级行星减速机构，第一台RV减速机针齿壳2A和第二台RV减速机针齿壳2B分别与RV减速机偏心轴、RV减速机摆线轮11构成第二级摆线针轮减速机构。

如图4所示：该结构通过两个相同的减速机，仅仅由一个电机6通过一根RV减速机输入轴5驱动两个RV减速机作为输入端，两个RV减速机对称固定在输出端本体8的两侧，两个RV减速机的输出盘架面对面并与输出端本体8连接，共同传动扭矩，获得双倍扭矩同时，并保持同步传动。

如图4所示：第一台RV减速机偏心轴9A和第二台RV减速机偏心轴9B上均包括偏心轴同心圆、凸轮、圆锥滚子轴承和滚针保持架，偏心轴同心圆和凸轮为一体化结构，凸轮上套装有滚针保持架，偏心轴同心圆上套装有圆锥滚子轴承。RV减速机上的偏心轴上的凸轮上套装的滚针保持架用于与摆线轮连接，偏心轴同心圆上套装有的圆锥滚子轴承与RV减速机输出盘架连接，用于通过摆线轮做出的圆摆运动驱动RV减速机输出盘架转动。

如图4所示：第一台RV减速机针齿壳2A与第一台RV减速机输出盘架7A、第二台RV减速机针齿壳2B与第二台RV减速机输出盘架7B均是通过RV减速机角接触球轴承10连接，其中RV减速机角接触球轴承10的外圈与第一台RV减速机针齿壳2A和第二台RV减速机针齿壳2B连接，RV减速机角接触球轴承10的内圈与第一台RV减速机输出盘架7A和第二台RV减速机输出盘架7B连接。角接触球轴承的外圈连接RV减速针齿壳，内圈连接RV减速机输出盘架，从而通过角接触球轴承对两者之间的相对运动起到支持。

如图4所示：RV减速机输入轴5贯穿输出端本体8，且输出端本体8上设有贯穿孔，第一台RV减速机输出盘架7A和第二台RV减速机输出盘架7B上对称的沉头孔通过螺栓贯穿输出端本体8进行固定。RV减速机输出端本体8上设有的贯穿孔与两侧的RV减速机输出盘架上的沉头孔进行配合，通过螺栓进行贯穿连接，从而将两个相对的RV减速机的与输出端本体8连接的更加紧密。

如图4所示：电机6和输入端电机6法兰3之间、固定端本体1和第一台RV减速机针齿壳2A、第二台RV减速机针齿壳2B之间，输出端本体8和第一台RV减速机输出盘架7A、第二台RV减速机输出盘架7B之间设有密封结构。在机器人关节结构的各种连接处、或者在连接端口，采用密封介质来起到防止油液泄漏和防尘的作用。

如图4所示：密封结构为“O”型圈密封或密封胶水。密封胶水能够应对各种环境的密封要求，同时机器人关节结构多为齿轮、轴承结构，O型密封圈能够满足其密封要求，方便更换和使用。

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)

1.一种单电机双减速机机器人关节结构，其特征在于：包括固定端本体(1)，第一台RV减速机针齿壳(2A)、第二台RV减速机针齿壳(2B)、输入端电机法兰(3)、第一台RV减速机行星轮(4A)、第二台RV减速机行星轮(4B)、RV减速机输入轴(5)、电机(6)、第一台RV减速机输出盘架(7A)、第二台RV减速机输出盘架(7B)、输出端本体(8)、第一台RV减速机偏心轴(9A)、第二台RV减速机偏心轴(9B)、RV减速机角接触球轴承(10)和RV减速机摆线轮(11)；所述第一台RV减速机针齿壳(2A)和第二台RV减速机针齿壳(2B)分别与固定端本体(1)和输入端电机法兰(3)固定连接，作为固定端；所述电机(6)上连接有RV减速机输入轴(5)，同时RV减速机输入轴(5)分别与第一台RV减速机行星轮(4A)、第二台RV减速机行星轮(4B)啮合，作为输入端；输出端本体(8)固定安装在第一台RV减速机输出盘架(7A)和第二台RV减速机输出盘架(7B)之间，作为输出端；所述第一台RV减速行星轮(4A)和第二台RV减速机行星轮(4B)分别与RV减速机输入轴构成第一级行星减速机构，所述第一台RV减速机针齿壳(2A)和第二台RV减速机针齿壳(2B)分别与RV减速机偏心轴(9)、RV减速机摆线轮(11)构成第二级摆线针轮减速机构。

2.根据权利要求1所述的一种单电机双减速机机器人关节结构，其特征在于：所述输出端本体(8)两侧的第一台RV减速机针齿壳(2A)和第二台RV减速机针齿壳(2B)、第一台RV减速机行星轮(4A)和第二台RV减速机行星轮(4B)、第一台RV减速机输出盘架(7A)和第二台RV减速机输出盘架(7B)均相同，且相对于输出端本体对称。

3.根据权利要求1所述的一种单电机双减速机机器人关节结构，其特征在于：所述固定端本体(1)、输入端电机法兰(3)对称安装在机器人关节机构的本体上，且通过螺栓分别与第一台RV减速机针齿壳(2A)、第二台RV减速机针齿壳(2B)连接，所述输入端电机法兰(3)上连接有电机(6)，所述电机(6)与RV减速机输入轴(5)为一体式结构或为可拆卸连接，且RV减速机输入轴(5)的首端设有齿轮。

4.根据权利要求1所述的一种单电机双减速机机器人关节结构，其特征在于：所述电机(6)安装在两端任意一个输入端电机法兰(3)上，所述RV减速机输入轴(5)安装在电机(6)上，且电机(6)通过RV减速机输入轴(5)上的齿轮分别与第一台RV减速机行星轮(4A)和第二台RV减速机行星轮(4B)啮合。

5.根据权利要求1所述的一种单电机双减速机机器人关节结构，其特征在于：所述第一台RV减速机偏心轴(9A)和第二台RV减速机偏心轴(9B)的末端均设有花键，花键上分别安装有第一台RV减速机行星轮(4A)和第二台RV减速机行星轮(4B)，花键的外侧均设有轴用弹性挡圈。

6.根据权利要求1所述的一种单电机双减速机机器人关节结构，其特征在于：所述第一台RV减速机偏心轴(9A)和第二台RV减速机偏心轴(9B)上均包括偏心轴同心圆、凸轮、圆锥滚子轴承和滚针保持架，所述偏心轴同心圆和凸轮为一体化结构，凸轮上套装有滚针保持架，偏心轴同心圆上套装有圆锥滚子轴承。

7.根据权利要求1所述的一种单电机双减速机机器人关节结构，其特征在于：所述第一台RV减速机针齿壳(2A)与第一台RV减速机输出盘架(7A)、第二台RV减速机针齿壳(2B)与第二台RV减速机输出盘架均是通过RV减速机角接触球轴承(10)连接，其中RV减速机角接触球轴承的外圈与第一台RV减速机针齿壳(2A)和第二台RV减速机针齿壳(2B)连接，RV减速机角接触球轴承的内圈与第一台RV减速机输出盘架(7A)和第二台RV减速机输出盘架(7B)连接。

8.根据权利要求1所述的一种单电机双减速机机器人关节结构，其特征在于：所述RV减速机输入轴(5)贯穿输出端本体(8)，且所述输出端本体上设有贯穿孔，所述第一台RV减速机输出盘架和第二台RV减速机输出盘架上对称的沉头孔通过螺栓贯穿输出端本体(8)进行固定。

9.根据权利要求1所述的一种单电机双减速机机器人关节结构，其特征在于：所述电机(6)和输入端电机法兰(3)之间、固定端本体(1)和第一台RV减速机针齿壳(2A)、第二台RV减速机针齿壳(2B)之间，输出端本体(8)和第一台RV减速机输出盘架(7A)、第二台RV减速机输出盘架(7B)之间设有密封结构。

10.根据权利要求9所述的一种单电机双减速机机器人关节结构，其特征在于：所述密封结构为“O”型圈密封或密封胶水。