CN111664229A - 减速器和机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种减速器和机器人，减速器包括摆线轮、滚针轴承和偏心轴，其中，摆线轮具有轴承孔，轴承孔内具有台阶结构；滚针轴承包括保持架和设置在保持架内的多个滚针，保持架位于轴承孔内，保持架的端面与台阶结构止挡配合；偏心轴穿过保持架设置。采用该方案，可通过轴承孔内的台阶结构对滚针轴承的保持架进行轴向限位，这样可以代替现有技术中的垫片，而且，由于台阶结构和滚针轴承均设置在轴承孔内，减速器在运行过程中，台阶结构和滚针轴承在径向的相对位置不会发生变化，这样保持架各区域与台阶结构的接触面积是不会变化的，与采用设置在偏心轴上的垫片进行限位相比，可减少保持架的磨损，从而提高滚针轴承以及减速器的使用寿命。

Description

减速器和机器人
技术领域
本发明涉及减速器技术领域，具体而言，涉及一种减速器和机器人。
背景技术
伴随着制造业的不断深入，工业机器人开始逐步应用于工业生产领域，进而取代了人工进行的重复性和高危性工作。而机器人用减速器作为工业机器人的关键零部件，占了整个机器人的生产成本的近三分之一。减速器作为机器人的“关节”，用来传递和放大动力，对机器人的精度起关键作用。作为机器人关键零部件，RV减速器越来越受到各界的重视。RV减速器是采用了摆线针轮行星传动方式的高精密控制用减速器。
在此种减速器中，为了降低摆线轮与偏心轴两者之间的摩擦，在摆线轮与偏心轴之间配置有滚针轴承。滚针轴承具有多个圆柱状的滚动体，圆柱状的滚动体与偏心轴和摆线轮相接触。在实际应用过程中最突出的问题是滚针轴承的保持架脱落金属屑以及轴承窜动导致摆线轮卡死。所以减速器对保持架轴向窜动量要求极为严格，轴承窜动量过大，摆线轮易发生倾斜和卡死。
为了解决轴向窜动的问题，在滚针轴承的端部配置有垫片，以限制滚针轴承的轴向移动。但当偏心轴旋转时，滚针轴承的保持架与垫片之间产生摩擦，这样保持架与垫片之间的接触部分发热。并且，对滚针轴承来说，其是安装在偏心轴的偏心部，是以偏心部中心轴为基准旋转的，而垫片是安装在偏心轴的直轴部，其中心线与偏心部中心线有一个偏心距离，故滚针轴承在偏心轴承两侧接触垫片的面积不一致，故滚针轴承在运转过程中，保持架各区域与垫片的接触面积一直处在变化中，摩擦状态在不停的变化，这加速了保持架的磨损和发热，进而影响减速器整体的使用寿命。
发明内容
本发明提供了一种减速器和机器人，以降低滚针轴承的保持架磨损，提高滚针轴承和减速器的使用寿命。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种减速器，包括：摆线轮，所述摆线轮具有轴承孔，所述轴承孔内具有台阶结构；滚针轴承，所述滚针轴承包括保持架和设置在所述保持架内的多个滚针，所述保持架位于所述轴承孔内，所述保持架的端面与所述台阶结构止挡配合；偏心轴，所述偏心轴穿过所述保持架设置。
进一步地，所述摆线轮包括主体和止挡环，所述主体具有所述轴承孔，所述止挡环设置在所述轴承孔的内壁上，所述止挡环形成所述台阶结构，所述保持架的端面与所述止挡环的端面抵接。
进一步地，所述保持架沿周向设置有多个安装槽，多个所述滚针一一对应地设置在所述安装槽内，每个所述滚针的两侧分别与所述轴承孔的内壁和所述偏心轴的外壁抵接。
进一步地，所述轴承孔的内径为D1，所述止挡环的内径为D2，D1-D2≦3mm。
进一步地，所述止挡环具有润滑孔，所述润滑孔将所述止挡环的两侧连通；和/或，所述止挡环具有润滑槽，所述润滑槽将所述止挡环的两侧连通。
进一步地，所述止挡环具有润滑孔，所述润滑孔将所述止挡环的两侧连通，所述润滑孔为多个，多个所述润滑孔沿所述止挡环的周向分布。
进一步地，所述摆线轮和所述滚针轴承均为两个，两个所述滚针轴承与两个所述摆线轮一一对应设置；所述止挡环位于所述轴承孔的一端，两个所述滚针轴承位于两个所述摆线轮的两个所述止挡环之间。
进一步地，所述摆线轮为一体结构。
进一步地，所述减速器还包括外壳和行星齿轮，所述摆线轮和所述偏心轴均设置在所述外壳内，所述行星齿轮设置在所述偏心轴上。
根据本发明的另一方面，提供了一种机器人，所述机器人包括上述的减速器。
应用本发明的技术方案，提供了一种减速器，减速器包括摆线轮、滚针轴承和偏心轴，其中，摆线轮具有轴承孔，轴承孔内具有台阶结构；滚针轴承包括保持架和设置在保持架内的多个滚针，保持架位于轴承孔内，保持架的端面与台阶结构止挡配合；偏心轴穿过保持架设置。采用该方案，可通过轴承孔内的台阶结构对滚针轴承的保持架进行轴向限位，这样可以代替现有技术中的垫片，而且，由于台阶结构和滚针轴承均设置在轴承孔内，减速器在运行过程中，台阶结构和滚针轴承在径向的相对位置不会发生变化，这样保持架各区域与台阶结构的接触面积是不会变化的，与采用设置在偏心轴上的垫片进行限位相比，可减少保持架的磨损，从而提高滚针轴承以及减速器的使用寿命。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明的实施例提供的减速器的结构示意图；
图2示出了图1中的减速器的局部放大图；
图3示出了图1中的减速器中的摆线轮的结构示意图；
图4示出了图3中的摆线轮的局部放大图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、摆线轮；11、主体；12、止挡环；13、润滑孔；14、轴承孔；20、滚针轴承；21、保持架；22、滚针；30、偏心轴；40、外壳；50、行星齿轮；60、行星架；70、刚性盘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如附图所示，本发明的实施例提供了一种减速器，包括：摆线轮10，摆线轮10具有轴承孔14，轴承孔14内具有台阶结构；滚针轴承20，滚针轴承20包括保持架21和设置在保持架21内的多个滚针22，保持架21位于轴承孔14内，保持架21的端面与台阶结构止挡配合；偏心轴30，偏心轴30穿过保持架21设置。
采用该方案，可通过摆线轮10的轴承孔14内的台阶结构对滚针轴承20的保持架21进行轴向限位，这样可以代替现有技术中的垫片，而且，由于台阶结构和滚针轴承20均设置在轴承孔14内，减速器在运行过程中，台阶结构和滚针轴承20在径向的相对位置不会发生变化，这样保持架21各区域与台阶结构的接触面积是不会变化的，与采用设置在偏心轴30上的垫片进行限位相比，可减少保持架21的磨损，从而提高滚针轴承20以及减速器的使用寿命。
并且，由于台阶结构和滚针轴承20在径向的相对位置不会发生变化，与采用垫板相比，台阶结构的尺寸做的小一些即可保证与保持架21的接触，这样较之前使用垫片相比，减小了保持架21和垫片的接触面积，且接触面积大小不变，摩擦热会相应的减少。而且，省去垫片后，使整个装置轴向距离缩短，减速器可以更薄和小型化。
其中，台阶结构为凸出设置在轴承孔14内壁上的结构，其可以是摆线轮10的一部分结构，也可以是单独设置的结构。在本实施例中，偏心轴30包括直轴部和偏心部，直轴部的轴线和偏心部的轴线间隔设置，其中，偏心部与保持架21配合。偏心部通过滚针轴承与摆线轮连接。
在本实施例中，摆线轮10包括主体11和止挡环12，主体11具有轴承孔14，止挡环12设置在轴承孔14的内壁上，止挡环12形成台阶结构，保持架21的端面与止挡环12的端面抵接。这样可通过止挡环12对保持架21的轴向进行限位。在本实施例中，摆线轮10为一体结构，这样便于加工，强度高。采用止挡环12，可对保持架21的整个周向进行限位，使保持架21受力均匀，避免局部磨损严重。
在本实施例中，保持架21沿周向设置有多个安装槽，多个滚针22一一对应地设置在安装槽内，每个滚针22的两侧分别与轴承孔14的内壁和偏心轴30的外壁抵接。轴承孔14的内壁相当于轴承外圈，偏心轴30的外壁相当于轴承的内圈。
在本实施例中，轴承孔14的内径为D1，止挡环12的内径为D2，D1-D2≦3mm。即止挡环12凸出于轴承孔14内壁的尺寸不用太大就可起到良好的限位效果。这样可以减小止挡环12和保持架21的接触面积，从而减小磨损和生热。
在本实施例中，止挡环12具有润滑孔13，润滑孔13将止挡环12的两侧连通；和/或，止挡环12具有润滑槽，润滑槽将止挡环12的两侧连通。通过设置润滑孔13或润滑槽，可以将减速器中的润滑油或润滑脂引入止挡环12与保持架21之间的间隙中，这样可对止挡环12与保持架21的接触位置进行润滑，从而可以减少摩擦和磨损，使滚针轴承的运行更加顺畅，减少热量产生，提高减速器效率，减少能量损失，并且可提高减速器的使用寿命。
在本实施例中，止挡环12具有润滑孔13，润滑孔13将止挡环12的两侧连通，润滑孔13为多个，多个润滑孔13沿止挡环12的周向分布。通过在止挡环12的周向设置多个润滑孔13，可使得润滑油或润滑脂进入止挡环12与保持架21之间的不同位置，使得润滑油或润滑脂的分布比较均匀，从而提高润滑效果。
在本实施例中，摆线轮10和滚针轴承20均为两个，两个滚针轴承20与两个摆线轮10一一对应设置；止挡环12位于轴承孔14的一端，两个滚针轴承20位于两个摆线轮10的两个止挡环12之间。采用上述设置，可通过两个止挡环12分别对两个滚针轴承20的轴向的两个方向进行限位，从而提高限位效果，防止滚针轴承20窜动。
可选地，偏心轴30包括直轴部和设置在直轴部上的两个偏心部，两个偏心部与两个滚针轴承20一一对应配合。
进一步地，减速器还包括外壳40和行星齿轮50，摆线轮10和偏心轴30均设置在外壳40内，行星齿轮50设置在偏心轴30上。这样可通过行星齿轮50的转动驱动偏心轴30转动，然后偏心轴30驱动摆线轮10转动。
可选地，减速器为行星摆线减速器，是二级传动，第一级传动是渐开线齿轮减速机构，输入轴的旋转从行星齿轮50传递到偏心轴30的花键端，按齿数比进行减速；第二级传动是差动齿轮减速机构，行星齿轮50与偏心轴30相连，作为第二级传动的输入。在偏心轴30的偏心部，通过滚针轴承20安装摆线轮10，另外，在外壳40内侧有针齿槽，针齿槽内放入滚针形成内齿轮，内齿轮的齿数比摆线轮10齿数多一个，以同等齿距排列。
可选地，减速器还包括由行星架60和刚性盘70组成的行星架组件，作为支承部件，用来支承偏心轴30，并且通过主轴承支承于外壳40。当偏心轴30顺时针自转时，其偏心部通过滚针轴承20带动摆线轮10顺时针公转，摆线轮10公转时，外齿廓与内齿轮啮合，当针齿壳(即外壳40)固定时，摆线轮10与内齿轮啮合时会发生逆时针自转，摆线轮10逆时针自转带动偏心轴组件逆时针公转，从而使行星架组件逆时针自转，将运动输出。
其中，针齿壳为内圆弧齿多齿数环形结构，具有若干个均布的半圆形内齿结构的零件，摆线轮是齿廓为准确的摆线的等距曲线形状的盘形或圆环形齿轮，既随着偏心部的旋转而摆动旋转，又与针齿壳的内齿配合，少齿差传动。该减减速器是偏心轴自转，其偏心部通过滚针轴承带动摆线轮，从而使摆线轮发生公转，摆线轮在公转时，又与针齿壳内的滚针啮合，少齿差传动，实现自转，最后通过行星架组件或者针齿壳输出其自转，完成减速。
采用该方案，减少了整体零件数量，轴向尺寸减小；减小了滚针轴承保持架与限制部件之间的接触面积，更好的抑制轴承发热，提高滚针轴承使用寿命。并且轴向距离缩短，减速器更薄，更小型化。
减速器连续运转产生的热量传散困难，尤其是滚针轴承的自转转速非常高，产热多而散热条件差，导致滚针轴承寿命较短，在该结构中，保持架与止挡环接触，较之前与垫片接触，大大减小了接触面积，且接触面积大小不变，摩擦热会相应的减少。
其次，为了控制摩擦、磨损，提高减速器效率，减少能量损失，本方案中摆线轮上还开有润滑孔或润滑槽，更方便润滑脂进入和散热，使滚针轴承的润滑状态和散热条件得到改善，进而增加滚针轴承的寿命，故该减速器可靠性更好。
实践证明，对具有一定粗糙度的表面，随着润滑油的粘度、单位宽度上的载荷和相对滑动参数等工况参数的改变，将导致润滑状态的转化。固体之间的摩擦生热，在摩擦力与摩擦面积确定后，摩擦产生的热量与摩擦长度成正比，单位时间内，摩擦产生的热量与相对摩擦速度成正比。本发明中摆线轮和滚针轴承保持架之间的相对速度小于原始结构中滚针轴承保持架与垫片之间的相对速度，摩擦系数小，摩擦发热少。本发明中摆线轮和滚针轴承保持架之间的接触面积小于原始结构中滚针轴承保持架与垫片之间的接触面积，磨损小。故采用本发明的装置，减少了整体零件数量，更好的实现轴向距离缩短。减小了滚针轴承保持架与限制部件之间的接触面积，更好的抑制轴承发热，提高轴承使用寿命。
本发明的另一实施例提供了一种机器人，机器人包括上述的减速器。采用该减速器，可靠性高，使用寿命长，从而提高了机器人的使用寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种减速器，其特征在于，包括：
摆线轮(10)，所述摆线轮(10)具有轴承孔(14)，所述轴承孔(14)内具有台阶结构；
滚针轴承(20)，所述滚针轴承(20)包括保持架(21)和设置在所述保持架(21)内的多个滚针(22)，所述保持架(21)位于所述轴承孔(14)内，所述保持架(21)的端面与所述台阶结构止挡配合；
偏心轴(30)，所述偏心轴(30)穿过所述保持架(21)设置。
2.根据权利要求1所述的减速器，其特征在于，所述摆线轮(10)包括主体(11)和止挡环(12)，所述主体(11)具有所述轴承孔(14)，所述止挡环(12)设置在所述轴承孔(14)的内壁上，所述止挡环(12)形成所述台阶结构，所述保持架(21)的端面与所述止挡环(12)的端面抵接。
3.根据权利要求2所述的减速器，其特征在于，所述保持架(21)沿周向设置有多个安装槽，多个所述滚针(22)一一对应地设置在所述安装槽内，每个所述滚针(22)的两侧分别与所述轴承孔(14)的内壁和所述偏心轴(30)的外壁抵接。
4.根据权利要求2所述的减速器，其特征在于，所述轴承孔(14)的内径为D1，所述止挡环(12)的内径为D2，D1-D2≦3mm。
5.根据权利要求2所述的减速器，其特征在于，
所述止挡环(12)具有润滑孔(13)，所述润滑孔(13)将所述止挡环(12)的两侧连通；和/或，
所述止挡环(12)具有润滑槽，所述润滑槽将所述止挡环(12)的两侧连通。
6.根据权利要求2所述的减速器，其特征在于，所述止挡环(12)具有润滑孔(13)，所述润滑孔(13)将所述止挡环(12)的两侧连通，所述润滑孔(13)为多个，多个所述润滑孔(13)沿所述止挡环(12)的周向分布。
7.根据权利要求2所述的减速器，其特征在于，
所述摆线轮(10)和所述滚针轴承(20)均为两个，两个所述滚针轴承(20)与两个所述摆线轮(10)一一对应设置；
所述止挡环(12)位于所述轴承孔(14)的一端，两个所述滚针轴承(20)位于两个所述摆线轮(10)的两个所述止挡环(12)之间。
8.根据权利要求2所述的减速器，其特征在于，所述摆线轮(10)为一体结构。
9.根据权利要求1所述的减速器，其特征在于，所述减速器还包括外壳(40)和行星齿轮(50)，所述摆线轮(10)和所述偏心轴(30)均设置在所述外壳(40)内，所述行星齿轮(50)设置在所述偏心轴(30)上。
10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括权利要求1至9中任一项所述的减速器。
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