CN113653767A - 减速机构及具有其的机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种减速机构及具有其的机器人，减速机构，包括：安装本体，安装本体内具有安装腔；行星传动组件，行星传动组件的至少部分安装在安装腔内，行星传动组件包括多个针齿，多个针齿沿圆周方向依次间隔设置；多个容纳槽，设置在安装腔的内壁上，多个容纳槽与多个针齿一一对应地设置；各个针齿的至少部分安装在相应的容纳槽内；输出臂杆，输出臂杆分别与行星传动组件和待驱动部件连接，通过输出臂杆将行星传动组件的力矩传输至待驱动部件上。本发明解决了现有技术中的减速机装配工序复杂而导致的机器人生产效率低的问题。

Description

减速机构及具有其的机器人
技术领域
本发明涉及减速器技术领域，具体而言，涉及一种减速机构及具有其的机器人。
背景技术
行星摆线减速器主要是由一级行星齿轮传动与二级摆线针轮传动组成的摆线针轮行星传动，行星摆线减速器由于传动精度高、回差小、输出扭矩大、抗冲击能力强以及传动效率高等优点，主要应用在工业机器人的关节部位。
现有的减速器与机器人本体为两个相互独立的部件，为了螺钉能够对减速器进行固定，减速器轴向两侧分别留有相应的移动空间，这样限制了内部支撑轴承的径向尺寸，从而限制了整机抵抗弯矩及冲击能力的提升，减速器整体装配完成后，在利用螺钉安装到关节内腔，这样不仅增加了装配的工序和成本，还增大了机器人的整体重量，降低了机器人的生产效率。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种减速机构及具有其的机器人，以解决现有技术中的减速机装配工序复杂而导致的机器人生产效率低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种减速机构，包括：安装本体，安装本体内具有安装腔；行星传动组件，行星传动组件的至少部分安装在安装腔内，行星传动组件包括多个针齿，多个针齿沿圆周方向依次间隔设置；多个容纳槽，设置在安装腔的内壁上，多个容纳槽与多个针齿一一对应地设置；各个针齿的至少部分安装在相应的容纳槽内；输出臂杆，输出臂杆分别与行星传动组件和待驱动部件连接，通过输出臂杆将行星传动组件的力矩传输至待驱动部件上。
进一步地，针齿与容纳槽之间间隙配合；和/或，以针齿的轴向方向为长度方向，针齿的长度为L1，容纳槽的长度为L2，L1的取值范围为0.92L2至09.8L2。
进一步地，减速机构还包括：限位部件，安装在安装腔内并位于多个针齿的侧方，限位部件的至少部分与针齿的端面相对，以在针齿的至少部分端面与限位部件贴合时，对针齿进行限位。
进一步地，限位部件包括第一限位部件和第二限位部件，针齿包括沿轴向方向相对的第一端面和第二端面，第一限位部件与第一端面相对，第二限位部件与第二端面相对，以使针齿在第一限位部件和第二限位部件之间移动。
进一步地，行星传动组件还包括：曲轴，曲轴上设置有偏心轮，曲轴绕自身轴线可转动地设置，曲轴与输出臂杆连接；摆线外齿，套设在偏心轮上，摆线外齿的外圆周面上设置有与多个针齿啮合的齿槽，通过偏心轮带动摆线外齿与针齿啮合，以使摆线外齿绕预定轴线可转动地设置。
进一步地，行星传动组件还包括：第一连接轴承，设置在偏心轮与摆线外齿之间，第一连接轴承分别与偏心轮和摆线外齿连接，以在摆线外齿绕预定轴线转动时，带动曲轴绕预定轴线转动，以带动输出臂杆转动。
进一步地，减速机构还包括：第一连接支架，第一连接支架的第一端与曲轴连接，第一连接支架的第二端与输出臂杆连接，曲轴通过第一连接支架带动输出臂杆转动。
进一步地，减速机构还包括：第二连接轴承，套设在曲轴上，第二连接轴承的内圈与曲轴的轴体连接，第二连接轴承的外圈与第一连接支架连接。
进一步地，减速机构还包括第一限位部件，第一限位部件为第一限位轴承，第一限位轴承位于多个针齿的侧方，第一限位轴承的端面的至少部分与针齿的第一端面相贴合；其中，第一限位轴承套设在第一连接支架上，第一限位轴承的内圈与第一连接支架连接，第一限位轴承的外圈与安装腔的内壁连接。
进一步地，减速机构还包括：第二连接支架，第二连接支架连接在曲轴远离输出臂杆的一端；第三连接轴承，套设在曲轴上，第二连接轴承的内圈与曲轴的轴体连接，第三连接轴承的外圈与第二连接支架连接。
进一步地，减速机构还包括第二限位部件，第二限位部件为第二限位轴承，第二限位轴承位于多个针齿的侧方，第二限位轴承的端面的至少部分与针齿的第二端面相贴合；其中，第二限位轴承套设在第二连接支架上，第二限位轴承的内圈与第二连接支架连接，第二限位轴承的外圈与安装腔的内壁连接。
进一步地，减速机构还包括：输入轴，第二连接支架套设在输入轴上，第二连接支架相对于输入轴可转动地设置；行星齿轮，与输入轴连接，通过输入轴驱动行星齿轮转动；曲轴与行星齿轮连接，通过行星齿轮带动曲轴转动。
根据本发明的另一方面，提供了一种机器人，包括机体和减速机构，减速机构安装在机体内，减速机构为上述的减速机构。
应用本发明的技术方案，减速机构包括安装本体、行星传动组件、多个容纳槽和输出臂杆，安装本体内具有安装腔；行星传动组件的至少部分安装在安装腔内，行星传动组件包括多个针齿，多个针齿沿圆周方向依次间隔设置；多个容纳槽设置在安装腔的内壁上，多个容纳槽与多个针齿一一对应地设置；各个针齿的至少部分安装在相应的容纳槽内；输出臂杆分别与行星传动组件和待驱动部件连接，通过输出臂杆将行星传动组件的力矩传输至待驱动部件上。通过将多个容纳槽均设置在安装腔的内壁上，这样将减速机与安装本体结合为一个整体的减速结构，无需设置单独的固定零件将减速机固定在安装本体上，以机器人为例，安装本体为机器人的关节部件，安装腔为关节部件的关节内腔，将容纳槽设置在关节内腔内，避免了固定零件增加机器人的整体重量，减少了零件数量，无需单独对减速器进行装配，提高了机器人的生产效率。
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示出了根据本发明的减速机构的实施例的结构示意图；
图2示出了根据本发明的减速机构的针齿与限位部件的配合关系图；以及
图3示出了根据本发明的减速机构的针齿与容纳槽的配合关系图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、安装本体；10、安装腔；2、行星传动组件；20、针齿；3、容纳槽；4、输出臂杆；5、限位部件；51、第一限位部件；52、第二限位部件；21、曲轴；210、偏心轮；22、摆线外齿；23、第一连接轴承；6、第一连接支架；7、第二连接轴承；8、第二连接支架；9、第三连接轴承；11、输入轴；12、行星齿轮。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明提供了一种减速机构，请参考图1至图3，包括：安装本体1，安装本体1内具有安装腔10；行星传动组件2，行星传动组件2的至少部分安装在安装腔10内，行星传动组件2包括多个针齿20，多个针齿20沿圆周方向依次间隔设置；多个容纳槽3，设置在安装腔10的内壁上，多个容纳槽3与多个针齿20一一对应地设置；各个针齿20的至少部分安装在相应的容纳槽3内；输出臂杆4，输出臂杆4分别与行星传动组件2和待驱动部件连接，通过输出臂杆4将行星传动组件2的力矩传输至待驱动部件上。
根据本发明提供的减速机构，包括安装本体1、行星传动组件2、多个容纳槽3和输出臂杆4，安装本体1内具有安装腔10；行星传动组件2的至少部分安装在安装腔10内，行星传动组件2包括多个针齿20，多个针齿20沿圆周方向依次间隔设置；多个容纳槽3设置在安装腔10的内壁上，多个容纳槽3与多个针齿20一一对应地设置；各个针齿20的至少部分安装在相应的容纳槽3内；输出臂杆4分别与行星传动组件2和待驱动部件连接，通过输出臂杆4将行星传动组件2的力矩传输至待驱动部件上。通过将多个容纳槽3均设置在安装腔10的内壁上，这样将减速机与安装本体1结合为一个整体的减速结构，无需设置单独的固定零件将减速机固定在安装本体1上，以机器人为例，安装本体1为机器人的关节部件，安装腔10为关节部件的关节内腔，将容纳槽3设置在关节内腔内，避免了固定零件增加机器人的整体重量，减少了零件数量，无需单独对减速器进行装配，提高了机器人的生产效率。
具体地，为了保证油脂在容纳槽3内流动，以提高对针齿20的润滑效果，针齿20与容纳槽3之间间隙配合；和/或，以针齿20的轴向方向为长度方向，针齿20的长度为L1，容纳槽3的长度为L2，L1的取值范围为0.92L2至09.8L2。
在具体实施的过程中，减速机构还包括：限位部件5，安装在安装腔10内并位于多个针齿20的侧方，限位部件5的至少部分与针齿20的端面相对，以在针齿20的至少部分端面与限位部件5贴合时，对针齿20进行限位。由于针齿20在与摆线外齿22啮合过程中会发生轴向窜动，利用限位部件5对针齿20的轴向进行限位。
在本发明提供的实施例中，限位部件5包括第一限位部件51和第二限位部件52，针齿20包括沿轴向方向相对的第一端面和第二端面，第一限位部件51与第一端面相对，第二限位部件52与第二端面相对，以使针齿20在第一限位部件51和第二限位部件52之间移动。这样以通过第一限位部件51和第二限位部件52共同作用，对针齿20进行限位，以保证针齿20在运行过程中的稳定性。
在具体实施的过程中，行星传动组件2还包括：曲轴21，曲轴21上设置有偏心轮210，曲轴21绕自身轴线可转动地设置，曲轴21与输出臂杆4连接；摆线外齿22，套设在偏心轮210上，摆线外齿22为环形，摆线外齿22的外圆周面上设置有与多个针齿20啮合的齿槽，通过偏心轮210带动摆线外齿22与针齿20啮合，以使摆线外齿22绕预定轴线可转动地设置。在曲轴21绕自身轴线转动的过程中，带动偏心轮210转动，偏心轮210不断地撞击摆线外齿22的内圆周面，使摆线外齿22绕预定轴线转动，优选地，摆线外齿22上设置有安装孔，曲轴21穿设在安装孔内，偏心轮210与安装孔的内壁相对，这样，在摆线外齿22绕预定轴线转动的同时，带动曲轴21绕预定轴线转动。
为了避免曲轴21在绕自身轴线转动过程中与随摆线外齿22转动发生干涉，行星传动组件2还包括：第一连接轴承23，设置在偏心轮210与摆线外齿22之间，第一连接轴承23分别与偏心轮210和摆线外齿22连接，以在摆线外齿22绕预定轴线转动时，带动曲轴21绕预定轴线转动，以带动输出臂杆4转动。优选地，第一连接轴承23为滚针轴承。
为了提高行星传动组件2的安装稳定性，减速机构还包括：第一连接支架6，第一连接支架6的第一端与曲轴21连接，第一连接支架6的第二端与输出臂杆4连接，曲轴21通过第一连接支架6带动输出臂杆4转动。这样设置无需在单独设置用于固定减速机的零部件，通过第一连接支架6即可保证行星传动组件2的运行稳定，同时有利于将曲轴21的力矩通过第一连接支架6传递至输出臂杆4上。
具体地，减速机构还包括：第二连接轴承7，套设在曲轴21上，第二连接轴承7的内圈与曲轴21的轴体连接，第二连接轴承7的外圈与第一连接支架6连接。这样通过第二连接轴承7，避免曲轴21在绕自身轴线转动过程中与第一连接支架6转动过程发生干涉，同时，通过第二连接轴承7承载第一连接支架6与曲轴21之间的应力。
在本发明提供的实施例中，减速机构还包括第一限位部件51，第一限位部件51为第一限位轴承，第一限位轴承位于多个针齿20的侧方，第一限位轴承的端面的至少部分与针齿20的第一端面相贴合；其中，第一限位轴承套设在第一连接支架6上，第一限位轴承的内圈与第一连接支架6连接，第一限位轴承的外圈与安装腔10的内壁连接。通过第一限位轴承的内圈的端面对多个针齿20进行限位，可根据实际需求增大第一限位轴承的尺寸，增强了整机抵抗弯矩的能力。
在具体实施时，减速机构还包括：第二连接支架8，第二连接支架8连接在曲轴21远离输出臂杆4的一端；第三连接轴承9，套设在曲轴21上，第二连接轴承7的内圈与曲轴21的轴体连接，第三连接轴承9的外圈与第二连接支架8连接。通过第二连接支架8与第一连接支架6相互配合，提高行星传动组件2在运行过程中的稳定性，同时，可利用第二连接支架8承载机器人上的弯矩，以避免机器人动作的变形，提高机器人的使用寿命。
进一步地，减速机构还包括第二限位部件52，第二限位部件52为第二限位轴承，第二限位轴承位于多个针齿20的侧方，第二限位轴承的端面的至少部分与针齿20的第二端面相贴合；其中，第二限位轴承套设在第二连接支架8上，第二限位轴承的内圈与第二连接支架8连接，第二限位轴承的外圈与安装腔10的内壁连接。由于将容纳槽3直接设置在了安装腔10的内壁上，这样设置可根据需求增大第二限位轴承的尺寸，以通过第二限位轴承的内圈对针齿20进行限位，增大第二限位轴承所承受的力矩，在装配时可省略第一限位轴承和第二限位轴承外圈的压装流程，提升装配效率。
在具体实施时，减速机构还包括：输入轴11，第二连接支架8套设在输入轴11上，第二连接支架8相对于输入轴11可转动地设置；行星齿轮12，与输入轴11连接，通过输入轴11驱动行星齿轮12转动；曲轴21与行星齿轮12连接，通过行星齿轮12带动曲轴21转动。通过输入轴11提供减速机的输入力矩，优选地，曲轴21为至少两个，至少两个曲轴21均与行星齿轮12连接，通过行星齿轮12驱动曲轴21转动。
本发明还提供了一种机器人，包括机体和减速机构，减速机构安装在机体内，减速机构为上述实施例的减速机构。
根据本发明提供的机器人，通过将容纳槽3直接设置在关节内腔中，减小了减速器的径向尺寸，使机器人关节小型化，增大了限位部件即限位轴承的径向尺寸，并将限位轴承的外圈做到关节内腔的两侧，增强整机抵抗弯矩的能力，有利于提升装配效率，同时限制针齿20与容纳槽3的长度比例，保证了油脂在减速器内流动畅通。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
根据本发明提供的减速机构，包括安装本体1、行星传动组件2、多个容纳槽3和输出臂杆4，安装本体1内具有安装腔10；行星传动组件2的至少部分安装在安装腔10内，行星传动组件2包括多个针齿20，多个针齿20沿圆周方向依次间隔设置；多个容纳槽3设置在安装腔10的内壁上，多个容纳槽3与多个针齿20一一对应地设置；各个针齿20的至少部分安装在相应的容纳槽3内；输出臂杆4分别与行星传动组件2和待驱动部件连接，通过输出臂杆4将行星传动组件2的力矩传输至待驱动部件上。通过将多个容纳槽3均设置在安装腔10的内壁上，这样将减速机与安装本体1结合为一个整体的减速结构，无需设置单独的固定零件将减速机固定在安装本体1上，以机器人为例，安装本体1为机器人的关节部件，安装腔10为关节部件的关节内腔，将容纳槽3设置在关节内腔内，避免了固定零件增加机器人的整体重量，减少了零件数量，无需单独对减速器进行装配，提高了机器人的生产效率。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
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 (13)

1.一种减速机构，其特征在于，包括：
安装本体(1)，所述安装本体(1)内具有安装腔(10)；
行星传动组件(2)，所述行星传动组件(2)的至少部分安装在所述安装腔(10)内，所述行星传动组件(2)包括多个针齿(20)，所述多个针齿(20)沿圆周方向依次间隔设置；
多个容纳槽(3)，设置在所述安装腔(10)的内壁上，多个所述容纳槽(3)与多个所述针齿(20)一一对应地设置；各个所述针齿(20)的至少部分安装在相应的所述容纳槽(3)内；
输出臂杆(4)，所述输出臂杆(4)分别与所述行星传动组件(2)和待驱动部件连接，通过所述输出臂杆(4)将所述行星传动组件(2)的力矩传输至所述待驱动部件上。
2.根据权利要求1所述的减速机构，其特征在于，所述针齿(20)与所述容纳槽(3)之间间隙配合；和/或，
以针齿(20)的轴向方向为长度方向，所述针齿(20)的长度为L1，所述容纳槽(3)的长度为L2，L1的取值范围为0.92L2至09.8L2。
3.根据权利要求1所述的减速机构，其特征在于，所述减速机构还包括：
限位部件(5)，安装在所述安装腔(10)内并位于多个所述针齿(20)的侧方，所述限位部件(5)的至少部分与所述针齿(20)的端面相对，以在所述针齿(20)的至少部分端面与所述限位部件(5)贴合时，对所述针齿(20)进行限位。
4.根据权利要求3所述的减速机构，其特征在于，所述限位部件(5)包括第一限位部件(51)和第二限位部件(52)，所述针齿(20)包括沿轴向方向相对的第一端面和第二端面，所述第一限位部件(51)与所述第一端面相对，所述第二限位部件(52)与所述第二端面相对，以使所述针齿(20)在所述第一限位部件(51)和所述第二限位部件(52)之间移动。
5.根据权利要求1所述的减速机构，其特征在于，所述行星传动组件(2)还包括：
曲轴(21)，所述曲轴(21)上设置有偏心轮(210)，所述曲轴(21)绕自身轴线可转动地设置，所述曲轴(21)与所述输出臂杆(4)连接；
摆线外齿(22)，套设在所述偏心轮(210)上，所述摆线外齿(22)的外圆周面上设置有与所述多个针齿(20)啮合的齿槽，通过所述偏心轮(210)带动所述摆线外齿(22)与所述针齿(20)啮合，以使所述摆线外齿(22)绕预定轴线可转动地设置。
6.根据权利要求5所述的减速机构，其特征在于，所述行星传动组件(2)还包括：
第一连接轴承(23)，设置在所述偏心轮(210)与所述摆线外齿(22)之间，所述第一连接轴承(23)分别与所述偏心轮(210)和所述摆线外齿(22)连接，以在所述摆线外齿(22)绕预定轴线转动时，带动所述曲轴(21)绕预定轴线转动，以带动所述输出臂杆(4)转动。
7.根据权利要求6所述的减速机构，其特征在于，所述减速机构还包括：
第一连接支架(6)，所述第一连接支架(6)的第一端与所述曲轴(21)连接，所述第一连接支架(6)的第二端与所述输出臂杆(4)连接，所述曲轴(21)通过所述第一连接支架(6)带动所述输出臂杆(4)转动。
8.根据权利要求7所述的减速机构，其特征在于，所述减速机构还包括：
第二连接轴承(7)，套设在所述曲轴(21)上，所述第二连接轴承(7)的内圈与所述曲轴(21)的轴体连接，所述第二连接轴承(7)的外圈与所述第一连接支架(6)连接。
9.根据权利要求7所述的减速机构，其特征在于，所述减速机构还包括第一限位部件(51)，所述第一限位部件(51)为第一限位轴承，所述第一限位轴承位于多个所述针齿(20)的侧方，所述第一限位轴承的端面的至少部分与所述针齿(20)的第一端面相贴合；
其中，所述第一限位轴承套设在所述第一连接支架(6)上，所述第一限位轴承的内圈与第一连接支架(6)连接，所述第一限位轴承的外圈与所述安装腔(10)的内壁连接。
10.根据权利要求6所述的减速机构，其特征在于，所述减速机构还包括：
第二连接支架(8)，所述第二连接支架(8)连接在所述曲轴(21)远离所述输出臂杆(4)的一端；
第三连接轴承(9)，套设在所述曲轴(21)上，所述第三连接轴承(9)的内圈与所述曲轴(21)的轴体连接，所述第三连接轴承(9)的外圈与所述第二连接支架(8)连接。
11.根据权利要求10所述的减速机构，其特征在于，所述减速机构还包括第二限位部件(52)，所述第二限位部件(52)为第二限位轴承，所述第二限位轴承位于多个所述针齿(20)的侧方，所述第二限位轴承的端面的至少部分与所述针齿(20)的第二端面相贴合；
其中，所述第二限位轴承套设在所述第二连接支架(8)上，所述第二限位轴承的内圈与所述第二连接支架(8)连接，所述第二限位轴承的外圈与所述安装腔(10)的内壁连接。
12.根据权利要求10所述的减速机构，其特征在于，所述减速机构还包括：
输入轴(11)，所述第二连接支架(8)套设在所述输入轴(11)上，所述第二连接支架(8)相对于所述输入轴(11)可转动地设置；
行星齿轮(12)，与所述输入轴(11)连接，通过所述输入轴(11)驱动所述行星齿轮(12)转动；
所述曲轴(21)与所述行星齿轮(12)连接，通过所述行星齿轮(12)带动所述曲轴(21)转动。
13.一种机器人，包括机体和减速机构，所述减速机构安装在所述机体内，其特征在于，所述减速机构为权利要求1至12中任一项所述的减速机构。
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