CN113302415A - 高精度齿轮箱 - Google Patents

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Abstract

高精度齿轮箱(1)包括至少一个润滑单元(40、52、64)，其中，所述润滑单元(40、52、64)包括第一元件(42、54、66)和第二元件(44、56、68)，其中，所述第一元件(42、54、66)和所述第二元件(44、56、68)被构造为相对彼此旋转，其中，所述第一元件(42、54、66)与所述第二元件(44、56、68)之间形成空间(48、60、72)，其中，所述空间(48、60、72)填充有由油浸透的聚合物材料(50、62、74)，用以润滑所述第一元件和所述第二元件(44、56、68)。

Description

高精度齿轮箱
技术领域
本发明涉及一种根据技术方案1的高精度齿轮箱，所述高精度齿轮箱包括至少一个润滑单元，其中，所述润滑单元包括相对彼此旋转的第一元件和第二元件。
背景技术
例如，高精度齿轮箱可以用在关节型机器人(articulated robot)中。高精度齿轮箱非常紧凑，为诸如润滑等附加功能提供最小的空间。因此，难以向高精度齿轮箱内的轴承提供润滑。这个事实在初始的油或脂填充已经离开轴承达一定程度之后可能变得更成问题。
此外，高精度齿轮箱通常安装在固定位置，例如安装在多关节型机器人的轴线1和2中或在机床的工作台下方。这些位置可能导致润滑剂例如由于重力或离心力而离开轴承的情况，并且不存在将润滑剂带回到轴承中的力或能量。
因此，在包括需要被润滑的单元的高精度齿轮箱中，有必要为这些单元提供足够的润滑。如今，这个问题可以通过油淹没润滑(oil swamp lubrication)来解决。这意味着润滑单元被油或任何其他润滑剂淹没，并且希望这样的润滑剂足以润滑这些单元，例如轴承。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具有改进的和充分的润滑的高精度齿轮箱。
该目的通过根据技术方案1所述的高精度齿轮箱来解决。
高精度齿轮箱包括至少一个润滑单元(lubricated unit)，其中，润滑单元包括第一元件和第二元件，其中，第一元件和第二元件被构造为相对彼此旋转，其中，第一元件与第二元件之间形成空间。随着第一元件和第二元件相对彼此旋转时，这些元件之间的空间需要润滑以促进(/方便)旋转并避免旋转元件处的损坏。
如上所说明的，在常用的高精度齿轮箱中，这种单元使用标准润滑剂(诸如油)润滑。然而，由于这种润滑剂倾向于由于重力或离心力而离开单元，因此本文描述的高精度齿轮箱使用不同的方式来润滑这种单元。第一元件与第二元件之间的空间填充有利用油浸透的(/油饱和的)(saturated with oil)聚合物材料，用以润滑第一元件和第二元件。使用聚合物材料来润滑第一元件和第二元件的优点在于，聚合物材料不会由于重力或离心力而离开该空间，因此可以在高精度齿轮箱的寿命期间和/或润滑单元的寿命期间确保第一元件和第二元件的润滑。
聚合物材料是刚性的并且不会流出润滑单元。这意味着包含在聚合物材料中的油即使在不利的位置并且随着时间的推移也不会离开(/抵制离开)(resists to leave)润滑单元。因此，不需要用于将润滑剂(即，油)保持在润滑单元中的专用保持机构。
因此，所提供的高精度齿轮箱提供了以下优点：对润滑单元的润滑在高精度齿轮箱的寿命期间持续存在，并且不需要再润滑。
此外，高精度齿轮箱中常用的轴承可能遭受颗粒进入，例如，可能遭受来自齿轮组件的磨损的颗粒进入。为了避免这种颗粒进入，目前为止是使这些单元与齿轮空间分离，例如使用盖使这些单元与齿轮空间分离。
在本文描述的高精度齿轮箱中，可以避免颗粒进入润滑单元，因为填充在第一元件与第二元件之间的空间中的聚合物材料可以用作该空间相对于环境的密封件。这意味着颗粒(可能由齿轮磨损产生)不能进入润滑单元。此外，通过填充整个内部空间，防止了来自齿轮的颗粒污染的润滑剂能够进入润滑单元。该单元不需要通过单独的组件(如盖或密封件)来防止颗粒侵入。
根据一实施方式，聚合物材料具有包含微孔的多孔结构，其中，微孔填充有油。
根据另一实施方式，润滑单元是高精度齿轮箱的轴承单元，其中，第一元件是至少一个内圈，并且第二元件是至少一个外圈，其中，滚动元件配置在内圈与外圈之间，其中，所述空间是形成在内圈与外圈之间的滚动室，其中，聚合物材料被构造用于润滑滚动元件或者内圈或外圈的滚道。
聚合物材料可以是由润滑油浸透(/渗透/饱和)(saturated with a lubricationoil)的聚合物基质，由润滑油浸透的聚合物基质完全填充滚动室并且可以包封(encapsulate)保持架和/或滚动元件。聚合物基质可以容纳是比常用密封脂填充的轴承多2倍至4倍的润滑油。通过容纳2倍至4倍多的润滑剂(two to four times morelubricant)，轴承在使用寿命期间被充分地润滑。不需要实施补充机制。
根据另一实施方式，聚合物材料配置为与滚动元件以及内圈和外圈的滚道几乎不接触，使得轴承单元适于自由旋转。例如，聚合物材料可以被模制(molded)到轴承中，在滚动元件和滚道周围形成非常窄的间隙，使得轴承能够自由旋转。
如上所述，聚合物材料可以具有多孔结构，该多孔结构具有许多(例如，数百万个)微孔，这些微孔保持通过表面张力保留的润滑油。在轴承旋转期间，油从材料释放到材料与轴承组件之间的窄间隙中，从而提供有效的润滑。这由于以下原因可以被进一步增强：在旋转期间轴承组件温度的升高将聚合物材料的油推向聚合物材料的表面。情况就是这样。由于包含在聚合物材料中的油的热膨胀系统比聚合物材料的热膨胀系数高，并且因为油的粘度随着温度升高而降低。当轴承单元冷却时，任何过量的油可以被重新吸收回到聚合物材料中，因此没有油被浪费。
根据另一实施方式，轴承单元包括配置在内圈与外圈之间用于引导滚动元件的保持架，其中，保持架被构造为支撑聚合物材料。因此，根据该实施方式，保持架可以用作用于为聚合物材料提供加强结构的增强元件。例如，聚合物材料可以绕着保持架形成。
保持架还可以被构造为引起聚合物材料的运动。特别地，这可以是以下情况：聚合物材料绕着保持架形成并且因此随着保持架的旋转而运动。聚合物材料的这种运动可以增强轴承单元的润滑。
根据另一实施方式，保持架可以由聚合物材料实现。在这种情况下，不需要额外的保持架，而是聚合物材料可以代替保持架并且可以被构造为提供保持架的功能。
在权利要求书、说明书和附图中公开了另外的优点和优选的实施方式。还应当注意，在不扩展本发明范围的情况下，本领域技术人员可以以不同于所指示的方式单独地考虑或使用所呈现的特征，或组合所呈现的特征。
在下文中，将借助于附图中示出的实施方式来描述本发明。示出的实施方式仅是示例性的，并不旨在限制保护范围。保护范围仅由所附权利要求限定。
附图说明
图1示出了包括润滑轴承单元的高精度齿轮箱。
在下文中，相同或相似功能的元件用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1示出了高精度齿轮箱1的示例。高精度齿轮箱1包括太阳轮2、行星架(planetary carrier)4和中空轮6。这种高精度齿轮箱1例如可以用作机器人单元内的关节型接头。
图1中示出的实施方式仅是高精度齿轮箱的一个潜在构思。其他构思也是可能的，例如具有两个中空轮。
根据应用，太阳轮2、行星架4或中空轮6可以是静止的。在图1中示出的情况下，中空轮6是静止的。
高精度齿轮箱1的一侧表示输入侧，而相对侧表示输出侧。输入侧可以联接到马达单元。经由这种马达单元，太阳轮2或行星架4可以被驱动。
如果太阳轮2被驱动，则太阳轮2的旋转经由固定到行星架4的双行星件(doubleplanet)8传递到行星架4，并且行星件8在中空轮6上滚动。
行星架4绕着太阳轮2配置。行星架4可以具有环形形状，并且可以包括绕着太阳轮2在周向上配置的多个毂10-1、10-2。毂10-1、10-2可以经由紧固件12附接到盖14。盖14可以经由附件(attachment)16与输入或输出元件联接。
在轴向相对侧，行星架4经由紧固件18与盖22联接。此外，高精度齿轮箱1可以包括盖20，盖20可以经由紧固件24与输入或输出元件联接。中空轮6可以经由紧固件26与壳体联接，或者中空轮6可以实现为壳体(housing)。
为了将行星架4的运动传递到太阳轮2，行星架4包括双行星件8-1、8-2。双行星件8-1、8-2均包括第一齿轮32，第一齿轮32与太阳轮2的外齿轮34啮合。双行星件8-1、8-2还包括第二齿轮36，第二齿轮36与中空轮6的内齿轮38啮合。行星架4的旋转经由第一齿轮32传递到太阳轮2。由于第二齿轮36，双行星件8-1、8-2在中空轮6上滚动。双行星件8-1、8-2还附接到行星架4并且与太阳轮2和中空轮6直接啮合。
为了支撑太阳轮2和行星架4，高精度齿轮箱1可以包括位于太阳轮2与行星架4之间的轴承单元40以及位于行星架4与中空轮6之间的轴承单元48。在示出的实施方式中，两个轴承单元40配置在太阳轮2与行星架4之间。轴承单元40均包括与太阳轮2联接的内圈42和与行星架4联接的外圈44。在内圈42与外圈44之间配置有滚动元件46，在这种情况下滚动元件46为锥形滚子。轴承单元40还可以包括不同类型的滚动元件，或者可以是滑动轴承。在内圈42与外圈44之间形成滚动室48。为了润滑内圈42、外圈44和滚动元件46，将聚合物材料50填充到滚动室48中。
第一元件(即，内圈42)与第二元件(即，外圈44)之间的滚动室48填充有利用油浸透(saturated with oil)的聚合物材料50，用以润滑内圈42和外圈44。使用聚合物材料来润滑轴承单元40的优点在于，聚合物材料不会由于重力或离心力而离开滚动室48，并因此可以在高精度齿轮箱1的寿命期间和/或轴承单元40的寿命期间确保轴承单元40的润滑。
聚合物材料50是刚性的并且不会流出轴承单元40。这意味着在高精度齿轮箱1的操作期间，包含在聚合物材料50中的油也抵抗离开轴承单元40。因此，不需要用于将润滑剂(即，油)保持在轴承单元40中的专用保持机构。
特别地，聚合物材料50可以是由润滑油浸透的聚合物基质(polymer matrix)，由润滑油浸透的聚合物基质完全填充滚动室48并且可以包封保持架(未示出)和/或滚动元件46。聚合物基质可以包含比常用的密封脂填充的轴承多2倍至4倍的润滑油。通过包含2倍至4倍多的润滑剂，轴承单元40在使用寿命期间被充分地润滑。聚合物材料50可以配置为与滚动元件46以及内圈42和外圈44的滚道无接触，使得轴承单元44适于(adapted to)自由旋转。
此外，轴承单元52配置在行星架4与中空轮6之间。轴承单元52均包括内圈54和外圈56。内圈54与行星架4联接，并且外圈56与中空轮6联接或者外圈56由中空轮6实现。在内圈54与外圈56之间配置有滚动元件58，滚动元件58例如可以是球。作为另一种选择，可以使用任何其他类型的滚动元件，或者轴承单元52可以是滑动轴承。如参照轴承单元40所说明的，轴承单元52也具有形成在内圈54与外圈56之间的滚动室60。为了润滑内圈54、外圈56和/或滚动元件58，滚动室60可以填充有聚合物材料62，如参照轴承单元40所说明的。
此外，为了改善双行星件8-1、8-2的旋转，可以在双行星件8-1、8-2与毂10-1、10-2之间设置轴承单元64。轴承单元64均包括内圈66和外圈68。内圈66与毂10-1、10-2联接，并且外圈68与双行星件8-1、8-2联接。在内圈66与外圈68之间配置有滚动元件70，例如，滚动元件70可以是滚子。作为另一种选择，可以使用任何其他类型的滚动元件，或者轴承单元64可以是滑动轴承。如参照轴承单元40所说明的，轴承单元64也具有形成在内圈66与外圈68之间的滚动室72。为了润滑内圈66、外圈68和/或滚动元件70，滚动室72可以填充有聚合物材料74，如参照轴承单元40所说明的。
利用本文所描述的高精度齿轮箱，可以为高精度齿轮箱内的轴承单元或任何其他类型的润滑单元提供改善的润滑。这可以通过使用由用于润滑的油浸透的聚合物材料来实现。
附图标记列表
1 高精度齿轮箱
2 太阳轮
4 行星齿轮架
6 中空轮
8 双行星件
10 毂
12 紧固件
14 盖
16 输入的附件
18 紧固件
20 盖
22 盖
24 附件
26 前一部分的附件
32 第一齿轮
34 太阳轮的外齿轮
36 第二齿轮
38 中空轮的内齿轮
40 轴承单元
42 内圈
44 外圈
46 滚动元件
48 滚动室
50 聚合物材料
52 轴承单元
54 内圈
56 外圈
58 滚动元件
60 滚动室
62 聚合物材料
64 轴承单元
66 内圈
68 外圈
70 滚动元件
72 滚动室
74 聚合物材料

Claims (8)

1.一种高精度齿轮箱(1)，包括至少一个润滑单元(40、52、64)，其中，所述润滑单元(40、52、64)包括第一元件(42、54、66)和第二元件(44、56、68)，其中，所述第一元件(42、54、66)和所述第二元件(44、56、68)被构造为相对彼此旋转，在所述第一元件(42、54、66)与所述第二元件(44、56、68)之间形成有空间(48、60、72)，
其特征在于，所述空间(48、60、72)填充有利用油浸透的聚合物材料(50、62、74)，用以润滑所述第一元件和所述第二元件(44、56、68)。
2.根据权利要求1所述的高精度齿轮箱，其特征在于，所述聚合物材料(50、62、74)被配置为将所述空间(48、60、72)与环境密封。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的高精度齿轮箱，其特征在于，所述聚合物材料(50、62、74)具有包含微孔的多孔结构，所述微孔填充有油。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的高精度齿轮箱，其特征在于，所述润滑单元(40、52、64)是所述高精度齿轮箱的轴承单元(40、52、64)，所述第一元件(42、54、66)是至少一个内圈(42、54、66)，所述第二元件(44、56、68)是至少一个外圈，滚动元件(46、58、70)配置在所述内圈(42、54、66)与所述外圈(44、56、68)之间，所述空间(48、60、72)是形成在所述内圈(42、54、66)与所述外圈(44、56、68)之间的滚动室(48、60、72)，所述聚合物材料(50、62、74)被构造用于润滑所述滚动元件(46、58、70)或者所述内圈(42、54、66)或所述外圈(44、56、68)的滚道。
5.根据权利要求4所述的高精度齿轮箱，其特征在于，所述聚合物材料(50、62、74)被配置为与所述滚动元件(46、58、70)以及所述内圈(42、54、66)和所述外圈(44、56、68)的滚道几乎不接触，使得所述轴承单元(40、52、64)适于自由旋转。
6.根据权利要求4或5所述的高精度齿轮箱，其特征在于，所述轴承单元(40、52、64)包括配置在所述内圈(42、54、66)与所述外圈(44、56、68)之间用于引导所述滚动元件(46、58、70)的保持架，所述保持架被构造为支撑所述聚合物材料(50、62、74)。
7.根据权利要求6所述的高精度齿轮箱，其特征在于，所述保持架被构造为引起所述聚合物材料(50、62、74)的运动。
8.根据权利要求4或5所述的高精度齿轮箱，其特征在于，所述聚合物材料(50、62、74)被构造用于提供用于引导所述滚动元件(46、58、70)的保持架的功能。
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