CN112955676B - 用于机器人齿轮系装置的行星齿轮系 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机器人齿轮系装置的行星齿轮系(1)，该行星齿轮系包括太阳齿轮(2)、齿圈(3)和行星架(4)，行星架具有以可旋转的方式安装在行星架上的至少三个行星齿轮(5a‑5f)，至少三个行星齿轮布置在相对于行星架(4)垂直地布置的行星销(6a‑6f)上并且与太阳齿轮(2)和齿圈(3)以啮合的方式接合，其中，至少一个第一行星齿轮(5a)在第一周向方向(7)偏置并且/或者至少一个第二行星齿轮(5b)在第二周向方向(8)偏置，其中，在第一周向方向(7)偏置的第一行星齿轮(5a)的第一行星销(6a)能够在第二周向方向(8)至少部分地弹性变形并且/或者在第二周向方向(8)偏置的行星齿轮(5b)的第二行星销(6b)能够在第一周向方向(7)至少部分地弹性变形，并且其中，两个周向方向(7、8)布置成彼此相反。本发明还涉及一种具有这种行星齿轮系(1)的机器人齿轮系装置。

Description

用于机器人齿轮系装置的行星齿轮系

技术领域

本发明涉及用于机器人齿轮系装置的行星齿轮系，该行星齿轮系包括太阳齿轮、齿圈以及具有以可旋转的方式安装的至少三个行星齿轮的行星架，行星齿轮各自布置在相应的行星销上并且与太阳齿轮和齿圈以啮合的方式接合。本发明还涉及具有这种行星齿轮系的机器人齿轮系装置。

背景技术

机器人需要被设计成基本上无间隙的精密齿轮系。换言之，两个齿轮之间以啮合方式的接合必须设计成使得在齿轮的齿面之间有很小的间隙或几乎没有间隙。在用于机器人应用的精密齿轮系中不希望在间隙齿轮的齿面之间有间隙，因为间隙会引起运动顺序的不准确。此外，由于间隙，齿入口和齿出口处的突然接触过程会导致不希望的扭矩峰值和噪音。

EP 27 35 767 A1公开了具有太阳齿轮和齿圈的行星齿轮系，太阳齿轮和齿圈与行星级的至少一个第一行星齿轮啮合。该行星级具有第一行星架，第一行星齿轮以可旋转的方式安装在第一行星架上，其中，在该行星级中还存在至少一个第二行星齿轮，该至少一个第二行星齿轮也与齿圈和太阳齿轮啮合，其中，第二行星齿轮以可旋转的方式安装在行星级的第二行星架上，其中，两个行星架在太阳齿轮的周向方向偏置成抵靠彼此，使得第一行星齿轮也在太阳齿轮的周向方向相对于第二行星齿轮偏置。

发明内容

本发明的目的是进一步开发一种通用的行星齿轮系，以便避免间隙或至少进一步减小间隙。根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的行星齿轮系来实现。本发明的优选或有利的实施方式由从属权利要求、以下说明和附图中得出。

一种用于机器人齿轮系装置的行星齿轮系包括太阳齿轮、齿圈和行星架，行星架具有以可旋转的方式安装在行星架上的至少三个行星齿轮，行星齿轮布置在相对于行星架垂直地布置的相应的行星销上并且与太阳齿轮和齿圈以啮合的方式接合，其中，至少一个第一行星齿轮在第一周向方向偏置并且/或者至少一个第二行星齿轮在第二周向方向偏置，其中，在第一周向方向偏置的相应的第一行星齿轮的相应的第一行星销能够沿第二周向方向至少部分地弹性变形并且/或者在第二周向方向偏置的相应的行星齿轮的相应的第二行星销能够沿第一周向方向至少部分地弹性变形，并且其中，两个周向方向布置成彼此相反。换言之，在其上布置有行星销和行星齿轮的行星齿轮架在至少一个方向、优选地在两个周向方向偏置，使得沿第一旋转方向和/或第二旋转方向在行星齿轮与齿圈之间或在行星齿轮与太阳齿轮之间避免间隙或至少减少间隙。因此，避免或减小了行星齿轮内的所谓的“齿隙(backlash)”。在此，行星齿轮在太阳齿轮与齿圈之间径向地布置。

行星销优选地至少部分地接纳在行星架的相应的凹部中。凹部特别地被理解为行星架上的轴向贯通开口，其中，每个凹部至少部分地接纳一个行星销。对应的行星齿轮布置成轴向固定地且可旋转地安装在相应的行星销上。凹部在行星架上形成螺栓圆，其中，凹部彼此之间的相对布置产生了相应的行星齿轮相对于齿圈和太阳齿轮的弹性偏置。因此，凹部在圆周上不是均匀地分布，而是在共同的圆上布置成根据沿第一周向方向或第二周向方向要实现的偏置而以变化的弧长度与彼此间隔开。

为了将第一行星齿轮在第一周向方向偏置，第一凹部在第一周向方向的方向上切向地定位。使用在第一周向方向偏置的单个第一行星齿轮的示例，其中接纳有第一行星销的第一凹部至在第一周向方向上相邻的行星齿轮的弧长度小于至在相反的周向方向上相邻的行星齿轮的弧长度，由此使至少一个第一行星齿轮在第一周向方向偏置。此处，在行星齿轮系的组装状态下，第一行星齿轮销沿第二周向方向至少部分地弹性变形，因此建立第二行星齿轮的弹性偏置。第一行星销至少部分地横向于第一行星销的纵向轴线而变形，即，第一行星齿轮销平行地偏转。

在将至少一个第一行星齿轮安装在第一凹部中期间，至少一个第一行星齿轮的齿以第一齿面接触在太阳齿轮的齿的第一齿面上以及齿圈的齿的第一齿面上。这意味着，在行星齿轮的操作期间，至少一个第一行星齿轮的齿总是与齿圈和太阳齿轮的齿啮合，其中，至少一个第一行星齿轮的齿的第一齿面滑行离开齿圈或太阳齿轮的齿的第一齿面。

附加地或替代性地，第二凹部在第二周向方向的方向上切向地定位，以便使相应的第二行星齿轮在第二周向方向偏置。使用在第二周向方向偏置的单个第二行星齿轮的示例，其中接纳有第二行星销的第二凹部与在第二周向方向上相邻的行星齿轮的距离小于与在相反的周向方向上相邻的行星齿轮的距离，由此使至少一个第二行星齿轮在第二周向方向偏置。在此，在行星齿轮的组装状态下，第二行星销沿第一周向方向至少部分地弹性变形，因此建立第二行星齿轮的偏置。第二行星销至少部分地横向于第二行星销的纵向轴线而变形，即，第二行星销平行地偏转。

在将至少一个第二行星齿轮安装在第二凹部中期间，至少一个第二行星齿轮的齿以第二齿面接触在太阳齿轮和齿圈的齿的第二齿面上。因此，在行星齿轮的操作期间，至少一个第二行星齿轮的齿总是与齿圈和太阳齿轮的齿以啮合的方式接合，其中，至少一个第二行星齿轮的齿的第二齿面滑行离开齿圈和太阳齿轮的齿的第二齿面。

对于所有操作性地连接的部件，即，至少一个第一行星齿轮、至少一个第二行星齿轮、齿圈和太阳齿轮，真实的是，齿轮的齿的第一齿面布置成与在周向方向上紧随的齿的第二齿面相对。

还可想到的是，一个或更多个行星齿轮在第一周向方向偏置，并且一个或更多个行星齿轮在第二周向方向偏置。这确保了无论旋转方向如何都避免齿隙或至少减小齿隙。在第一周向方向偏置的行星齿轮或在第二周向方向偏置的行星齿轮可以在行星架上交替地、成对地或以任何其他期望的方式布置成在圆周上彼此相邻。

行星销优选地在行星架上固定就位。行星销在将行星销组装在行星架中期间被固定就位。为了实现固定就位，可想到的是，使用其他合适的部件、例如支承衬套，将相应的行星齿轮销布置成固定就位并且相对于行星架旋转地固定。

此外，优选地设置有不偏置的至少第三行星齿轮。换言之，至少一个第三行星齿轮不偏置。偏置或无偏置的行星齿轮的数目取决于行星齿轮的要求。无偏置的行星齿轮也可以各自安装在刚性的或不可弹性变形的或仅在很小程度上可弹性变形的行星销上。

替代性地，行星齿轮系的所有行星齿轮优选地在第一周向方向或在第二周向方向偏置。为了均匀地进行偏置以及负载施加或负载传递，有利的是，在第一周向方向偏置的行星齿轮的数目与在第二周向方向偏置的行星齿轮的数目相对应。因此，可以补偿制造公差，并且可以实现行星齿轮内的有效且均匀的负载施加。

根据优选的实施方式，行星齿轮具有至少部分地呈杯形的架，其中，可弹性变形的行星销在第一自由端部处连接至相应的行星齿轮的架，并且在第二自由端部处与行星架连接。因此，行星销被设计为与行星齿轮同轴地布置的悬臂或所谓的“挠曲销”。因此，行星销各自至少部分地穿过杯形的架。所述架还优选地具有基本上平行于行星架的端部壁，其中，相应的行星销连接至架的端部壁。

所述架优选地被设计成在其外周向表面上接纳相应的齿轮。换言之，行星齿轮各自包括至少一个架和一个齿轮。齿轮以轴向地固定且旋转地固定的方式布置在架上。替代性地，相应的架和相关联的齿轮可以一体地形成以形成相应的行星齿轮。

本发明还包括具有根据本发明的行星齿轮系的机器人齿轮系装置。

附图说明

下文基于附图且结合本发明的优选的示例性实施方式的描述更详细地示出了改进本发明的进一步措施。在附图中：

图1示出了图示出根据优选的实施方式的根据本发明的行星齿轮系的结构的示意性横截面图，

图2示出了根据图1的根据本发明的行星齿轮系的第一行星齿轮的示意性详细截面图，

图3示出了根据图1的根据本发明的行星齿轮系的第二行星齿轮的示意性详细截面图，

图4示出了根据图2的第一行星齿轮处于未变形状态的示意性纵向截面图，

图5示出了根据图2的第一行星齿轮的高度简化的、示意性纵向截面图，以及

图6示出了根据图3的第二行星齿轮的高度简化的、示意性纵向截面图。

具体实施方式

根据图1和图4，用于机器人齿轮系装置——在此未示出——的行星齿轮系1包括太阳齿轮2、齿圈3和行星架4，行星架具有以可旋转的方式安装在行星架上的六个行星齿轮5a、5b、5c、5d、5e、5f，每个行星齿轮布置在可弹性变形的行星齿轮销6a、6b、6c、6d、6e、6f上。因此，每个行星齿轮5a、5b、5c、5d、5e、5f以可旋转的方式安装在相关联的行星齿轮销6a、6b、6c、6d、6e、6f上，其中，行星齿轮销6a、6b、6c、6d、6e、6f各自在行星架4上固定地且不可旋转地安装在凹部9a、9b、9c、9d、9e、9f中。行星齿轮5a、5b、5c、5d、5e、5f在空间上布置在太阳齿轮2与齿圈3之间，并且各自与太阳齿轮2和齿圈3以啮合的方式接合。凹部9a、9b、9c、9d、9e、9f形成螺栓圆，并且绕行星架4的旋转轴线20在共同的圆23上不均匀地分布。换言之，凹部9a、9b、9c、9d、9e、9f布置成根据偏置参数而以变化的弧长度与彼此间隔开。

在根据图2的详细说明中，第一行星齿轮5a在第一周向方向7偏置。出于此目的，第一凹部9a相对于相邻的凹部9b、9f的相对位置在第一周向方向7上布置成使得第一凹部9a与第二凹部9b之间的弧长度大于第一凹部9a与第六凹部9b之间的弧长度。在将第一行星齿轮5a安装之后，第一行星齿轮5a的齿13以第一齿面14接触在太阳齿轮2的齿21的第一齿面15上以及齿圈3的齿22的第一齿面16、20上。在这种情况下，第一行星销6a也被紧固在固定位置中并且相对于行星齿轮架4旋转地固定，使得第一行星齿轮5a在第一周向方向7偏置。

根据图3，第二行星齿轮5b在第二周向方向8偏置。出于此目的，第二凹部9b相对于相邻的凹部9a、9c的相对位置在第二周向方向8上布置成使得第一凹部9a与第二凹部9b之间的弧长度大于第二凹部9b与第三凹部9c之间的弧长度。在将第二行星齿轮5a安装之后，第二行星齿轮5b的齿13以第二齿面17与太阳齿轮2的齿21的第二齿面18以及齿圈3的齿22的第二齿面19接触。在这种情况下，第二行星销6a也被紧固成固定就位并且相对于行星齿轮架4旋转地固定，使得第二行星齿轮5b在第二周向方向8偏置。

在本实施方式中，类似于第一行星齿轮5a，第三行星齿轮5c和第五行星齿轮5e也在第一周向方向7偏置。此外，类似于第二行星齿轮5b，第四行星齿轮5d和第六行星齿轮5f

也在第二周向方向偏置。因此，所有行星齿轮5a、5b、5c、5d、5e、5f在第一周向方向7或者在第二周向方向8偏置。因此，负载均匀地分布在行星齿轮系1内。通过使第一行星齿轮5a、第三行星齿轮5c和第五行星齿轮5e在第一周向方向7偏置并且将第二行星齿轮5b、第四行星齿轮5d和第六行星齿轮5f在第二周向方向8偏置，可以避免或至少减少行星齿轮系1的齿隙。

替代性地，可想到，至少第三行星齿轮5c以及替代性地还有第六行星齿轮5f不偏置。换言之，相关联的凹部9c、9f相对于相应的其他凹部9a、9b、9d、9e在圆23上布置成使得：在无负载状态下，这两个行星齿轮5c、5f的齿13不与齿圈3或太阳齿轮2啮合。行星齿轮5c、5f仅在施加负载时才与齿圈3或太阳齿轮2接触。

根据图4至图6，第一行星齿轮5a作为示例被示出，根据图4，第一行星齿轮由架11和齿轮12两部分形成。架11是杯形的并且以其敞开的侧部面向行星架4。此外，布置在架11的外周表面10上的齿轮12借助于紧固元件24在轴向地固定且相对于架11旋转地固定的方向上布置。第一行星销6a在第一自由端部处连接至第一行星齿轮5a的架11，并且在第二自由端部处连接至行星架4。所有其他行星齿轮5b、5c、5d、5e、5f和行星销6b、6c、6d、6e、6f被类似地设计。

根据图4，第一行星销6a被示出为处于无负载或无偏置状态，其中，第一行星销6a被设计为与第一行星齿轮同轴的悬臂，并且能够实现第一行星销6a的平行偏转，使得以上述方式实现第一行星齿轮5a相对于齿圈3和太阳齿轮2的弹性偏置。

图5示出了根据图2的在组装之后的第一行星齿轮5a，根据该图，第一行星齿轮5a在第一周向方向7弹性地偏置，并且第一行星销6a沿第二周向方向8弹性地变形。

相反，图6示出了根据图3的第二行星齿轮5b，根据该图，第二行星齿轮5b在第二周向方向8弹性地偏置，并且第二行星销6a沿第二周向方向7弹性地变形。

附图标记说明

1行星齿轮 2太阳齿轮 3齿圈 4行星架 5a、5b、5c、5d、5e、5f行星齿轮 6行星销6a、6b、6c、6d、6e、6f行星销 7第一周向方向 8第二周向方向 9a、9b、9c、9d、9e、9f凹部 10外周表面 11架 12齿轮 13行星齿轮的齿 14行星齿轮的第一齿面 15太阳齿轮的第一齿面16齿圈的第一齿面 17行星齿轮的第二齿面 18太阳齿轮的第二齿面 19齿圈的第二齿面20旋转轴线 21太阳齿轮的齿 22齿圈的齿 23圆 24紧固元件。

Claims (8)

1.一种用于机器人齿轮系装置的行星齿轮系(1)，所述行星齿轮系包括太阳齿轮(2)、齿圈(3)和行星架(4)，所述行星架具有以可旋转的方式安装在所述行星架上的至少三个行星齿轮(5a-5f)，每个行星齿轮布置在相对于所述行星架(4)垂直地布置的相应的行星销(6a-6f)上并且与所述太阳齿轮(2)和所述齿圈(3)以啮合的方式接合，其中，至少一个第一行星齿轮(5a)在第一周向方向(7)偏置并且/或者至少一个第二行星齿轮(5b)在第二周向方向(8)偏置，其中，行星销设置为与行星齿轮同轴地布置的悬臂或“挠曲销”，第一行星销至少部分地横向于第一行星销的纵向轴线而变形并且/或者第二行星销至少部分地横向于第二行星销的纵向轴线而变形，在所述第一周向方向(7)偏置的所述第一行星齿轮(5a)的第一行星销(6a)能够在所述第二周向方向(8)至少部分地弹性变形并且/或者在所述第二周向方向(8)偏置的相应的所述行星齿轮(5b)的第二行星销(6b)能够在所述第一周向方向(7)至少部分地弹性变形，并且其中，两个周向方向(7、8)布置成彼此相反。

2.根据权利要求1所述的行星齿轮系(1)，

其特征在于，所述行星销(6a-6f)至少部分地接纳在所述行星架(4)的相应的凹部(9a-9f)中。

3.根据前述权利要求中的一项所述的行星齿轮系(1)，

其特征在于，所述行星销(6a、6b)在所述行星架(4)上固定就位。

4.根据权利要求1至2中的一项所述的行星齿轮系(1)，

其特征在于，设置有不偏置的至少一个第三行星齿轮(5c)。

5.根据权利要求1至2中的一项所述的行星齿轮系(1)，

其特征在于，所有行星齿轮(5a-5f)在所述第一周向方向(7)或在所述第二周向方向(8)偏置。

6.根据权利要求1至2中的一项所述的行星齿轮系(1)，

其特征在于，所述行星齿轮(5a-5f)具有至少部分地呈杯形的架(11)，其中，可弹性变形的所述行星销(6a-6f)在第一自由端部处与相应的所述行星齿轮(5a-5f)的所述架(11)连接，并且在第二自由端部处与所述行星架(4)连接。

7.根据权利要求6所述的行星齿轮系(1)，

其特征在于，每个行星齿轮(5a-5f)的所述架(11)构造成在所述架的外周表面(10)上接纳齿轮(12)。

8.一种机器人齿轮系装置，其包括根据权利要求1至7中的一项所述的行星齿轮系(1)。