CN116324223A

CN116324223A - 减速器和机器人

Info

Publication number: CN116324223A
Application number: CN202080105787.1A
Authority: CN
Inventors: 付新国
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2020-11-24
Filing date: 2020-11-24
Publication date: 2023-06-23
Also published as: WO2022109790A1

Abstract

根据本文所描述的主题的实施方式，提供了减速器和机器人。减速器包括：腔；输入构件，由电动机旋转；盘，作为减速器的输出构件，并且被配置为密封腔，盘包括：凸台，被布置在盘的面向腔的内表面上并且朝向腔延伸；第一孔，沿着凸台的长度延伸并且穿过盘，以将腔内的空气压力释放到周围环境。减速器能够降低腔中的空气压力并且因此防止腔的润滑剂的泄漏。根据本文所描述主题的实施方式，还提供了一种配备有减速器的机器人。

Description

减速器和机器人

技术领域

本公开的实施例总体上涉及减速器和配备有该减速器的机器人。

背景技术

减速器用于工业机器人的关节。通常，润滑剂被保留在减速器的腔中以用于润滑减速器的旋转构件。对于工业机器人，尤其是对于多关节机器人，防止保留在减速器中的润滑剂泄漏很重要。

作为一种接触式密封元件，油封被提供在减速器的输出端构件中以用于防止润滑剂泄漏。然而，当旋转构件运转时，腔内的空气压力会越来越高，这将增大润滑剂泄漏的风险。因此，需要一种改进的减速器和一种能够可靠地操作的机器人。

发明内容

根据本公开的实施例，提供了改进的减速器和机器人，能够减少或消除润滑剂的泄漏。

在第一方面，提供了一种减速器。减速器包括：腔；输入构件，通过电动机旋转；盘，作为减速器的输出构件，并且被配置为密封所述腔，盘包括：凸台，被布置在盘的面向腔的内表面上并且朝向腔延伸；第一孔，沿着凸台的长度延伸并且穿过盘以将腔内的空气压力释放到周围环境。

利用第一孔，腔内的空气压力可以被释放到周围环境。经降低的腔内空气压力有利于减少或消除由高空气压力引起的润滑剂泄漏。在凸台从盘中突出的情况下，润滑剂难以附着在凸台的末端上。这样，润滑剂将不会从第一孔泄漏。

在一些实施例中，盘还包括与第一孔流体连通的第二孔。因为这使得第一孔和第二孔的制造更容易，因此是有利的。

在一些实施例中，第二孔形成为用于接收定位螺钉的螺孔。定位螺钉可以防止灰尘或其它污染物通过第一孔侵入减速器。

在一些实施例中，第二孔从盘的外表面朝向腔延伸并且具有距盘的内表面一定距离的基底表面。其中外表面与内表面相对。利用这种装置，可以容易地制造第二孔。

在一些实施例中，减速器还包括耦接在输入构件和盘之间的传动组件；并且其中传动组件被配置为降低来自电动机的旋转速度并且将经减速的旋转传递至盘。

在一些实施例中，传动组件包括：圆形刚性齿轮，具有形成在内周表面上的内齿；以及环形柔性齿轮，被定位在刚性齿轮的内侧并且具有形成在外周表面的部分上的外齿，外齿能够与内齿接合；波产生器，被附接到输入构件并且被配置为在径向方向上偏转柔性齿轮；其中盘附接到柔性齿轮以输出旋转运动。改进后的减速器形成为谐波减速器，可以减少或消除腔中由高的空气压力引起的润滑剂泄漏。

在一些实施例中，变速器部件包括：第一级减速齿轮机构，包括：第一输入齿轮，被附接到输入构件；三个第二正齿轮，单独地与第一输入齿轮啮合；第二级减速齿轮机构，包括：内部齿轮构件；两个外部齿轮构件，与内部齿轮构件啮合；三个曲轴，与两个外部齿轮构件啮合，以用于相对于内部齿轮构件偏心地摇摆两个外部齿轮构件；以及支撑构件，用于可旋转地支撑曲轴，使得输出从内部齿轮构件中或支撑构件中被提取；在输出从内部齿轮构件中被提取的情况下，盘被耦接到内部齿轮构件，并且其中在输出从支撑构件中被提取的情况下，盘被耦接到支撑构件。形成为旋转矢量(RV)减速器的改进的减速器可以减少或消除由腔中的高空气压力引起的润滑剂泄漏。

在一些实施例中，电动机被附接到盘。这种布置可以简化减速器的结构。

在一些实施例中，腔被提供有用于润滑的润滑剂。润滑剂难以附着在凸台的末端上，从而可以减少通过第一孔的泄漏。

在第二方面，提供了一种机器人。该机器人包括：第一臂；第二臂；根据本公开的第一方面的减速器，其被耦接在第一臂和第二臂之间。

发明内容以简化的形式介绍了一些概念，这些概念将在下面的具体实施例中进一步描述。发明内容不意在识别本文描述的主题的关键特征或基本特征，也不意在用于限制本文描述的主题的范围。

附图说明

通过附图中对本发明的一些实施例的更详细的描述，将使本发明的上述及其它目的、特征和优点变得更加清楚，在附图中：

图1示出了根据本公开的实施例的示例机器人；

图2示出了根据本公开的实施例的示例减速器的透视图；

图3示出了图2的示例性减速器的剖视图，其中还示出了示例性减速器的一部分的放大图；

图4示出了根据本公开的实施例的另一示例减速器。

在所有附图中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的元件。

具体实施方式

本文描述的主题的原理现在将参考一些示例实施方式来描述。应当理解，描述这些实施方式仅是为了说明的目的和帮助本领域技术人员更好地理解以及因此实施本文描述的主题，而不是表明对本文公开的主题的范围的任何限制。

如本文所使用，术语“基于”应被理解为“至少部分地基于”。术语“实施方式”和“一个实施方式”应理解为“至少一个实施方式”。术语“另一实施方式”应理解为“至少一个其它实施方式”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同或相同的对象。无论是明确的还是隐含的，其它定义都可以被包括在下文中。

还应当理解，术语“包括”、“包括有”、“具有”、“有”、“包含”和/或“包含有”，当在本文中被使用时，均指定所陈述的特征、元素和/或部件等的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其它的特征、元素、部件和/或其组合。

减速器是机器人的关节中的常用部件，减速器中通常填充有润滑剂，以用于润滑转动构件。为了减少或消除润滑剂的泄漏，提供了一种改进的减速器和机器人。

图1示出了根据本公开的实施例的示例机器人，即，多关节机器人。机器人包括多关节部分1、2、3、4、5，减速器分别被附接到这些多关节部分。第一臂31、第二臂32、第三臂33、第四臂34和第五臂35可以分别围绕多关节部分1、2、3、4、5来旋转。

参考图1，例如，根据本公开的实施例的减速器10可以耦接在第一臂31和第二臂32之间，和/或在第二臂32和第三臂33之间，和/或在第三臂33与第四臂34之间，和/或在第四臂34与第五臂35之间。通过减速器10，能够以期望的方式实现机器人的两个关节臂的相对运动。

应当理解，根据本公开的实施例的减速器10可以应用于不同的机器人，例如，并联机器人或者比图1的机器人具有更多或更少的臂的机器人。

减速器用于降低电动机的旋转速度并且将减速后的旋转传递至臂。图2-图3示出了根据本公开的实施例的示例性减速器，图4示出了根据本公开的实施例的另一示例性减速器。总体上，减速器10包括腔11、输入构件13和盘15。输入构件13被配置为由电动机19旋转，盘15作为减速器10的输出构件操作。

盘15被配置为密封所述腔11。在一些实施例中，盘15可以形成为凸缘。在一些实施例中，腔11内被提供有润滑剂，以用于润滑减速器10的转动构件。例如，润滑剂用于润滑减速器10内的轴承16。随着盘15密封腔11，润滑剂可以被保留在腔11中，而不会泄漏到周围环境。

如图2-图4所示，盘15包括凸台151和第一孔153。凸台151被布置在盘15的面向腔11的内表面152上，凸台151朝向腔11延伸。随着凸台151朝向腔11延伸，凸台151的末端1511远离内表面152而设置。如此，由于凸台151从内表面152突出，因此润滑剂难以附着在凸台151的末端1511上。在一些实施例中，凸台151可以是圆柱形突起。

由于盘15作为减速器10的输出构件操作，因此盘15是用于输出旋转运动的旋转构件。在这种情况下，即使润滑剂附着在凸台151的末端1511上，润滑剂也必然会在离心力的作用下从凸台151的末端1511掉落。

第一孔153沿着凸台151的长度延伸并且穿过盘15，使得腔11与周围环境流体连通。如此，第一孔153可以将腔11内的空气压力释放到周围环境。因此，由转动构件的运转而产生的高压可以通过第一孔153释放，腔11内的经降低的空气压力有利于减少或消除腔11内的润滑剂的泄漏。

在一些实施例中，要求第一孔153的直径尽可能小。在这种情况下，盘15还可以包括与第一孔153流体连通的第二孔155。由于对第二孔155的直径的要求不如对第一孔153的直径要求那么严格，因此第一孔153和第二孔155二者均可以被容易地制造。

在一些实施例中，第二孔155可以形成为用于接收定位螺钉156的螺孔。定位螺钉156可以防止灰尘或其它污染物通过第一孔153进入减速器10。同时，当腔11内的空气压力升高时，腔11内的空气可以通过第一孔153以及螺孔与定位螺钉156之间的间隙而逸出到周围环境。如此，定位螺钉156不会阻挡腔11中的空气释放。

在一些实施例中，第二孔155可以从盘15的与内表面152相对的外表面154朝向腔11延伸。第二孔155可以具有距盘15的内表面152一定距离的基底表面1551。如图2-图4所示，第一孔153沿着凸台151的长度延伸并且穿过盘15，继而与第二孔155流体连通。

在一些实施例中，减速器10还可以包括传动组件14。传动组件14耦接在输入构件13和盘15之间以用于降低来自电动机19的旋转速度，然后将经减速的旋转传递至盘15。

在一些实施例中，减速器10形成为谐波减速器。如图2-图3所示，传动组件14可以包括圆形刚性齿轮140、环形柔性齿轮141和波发生器142。刚性齿轮140的内周表面上形成有内齿，柔性齿轮141具有形成在其外周表面1411的部分上的外齿。柔性齿轮141的外齿可以与刚性齿轮140的内齿接合。

柔性齿轮141定位在刚性齿轮140内同时围绕波产生器142。波产生器142具有形成为椭圆形的外周表面。柔性齿轮141能够在径向方向上偏转。柔性齿轮141的齿数被设定为略小于刚性齿轮140的齿数。

在其长轴部分，波产生器142在径向方向上偏转柔性齿轮141并且使柔性齿轮141的外齿与刚性齿轮140的内齿接合。

波产生器142附接到输入构件13。以这种方式，当波产生器142由输入构件13旋转时，接合点在柔性齿轮141的外齿和刚性齿轮140的内齿处根据波产生器142的长轴部分的位置变化而在圆周方向上接合、移动。即，波产生器142和柔性齿轮141被分别用作输入和输出。

如图2-图3所示，盘15附接到柔性齿轮141，以输出旋转运动。以此方式，盘15作为减速器10的输出构件操作。此外，减速器10的腔11可以包括由波产生器142、柔性齿轮141、盘15和轴承16形成空间。

在一些实施例中，如图4所示，减速器10可以形成为旋转矢量(RV)减速器。传动组件14被配置为包括第一级减速齿轮机构145和第二级减速齿轮机构146，以用于降低电动机19的旋转速度。

第一级减速齿轮机构145包括第一输入齿轮和三个第二正齿轮。在一些实施例中，第一输入齿轮可以附接到输入构件13或可以与输入构件13一体成形。三个第二正齿轮单独地与第一输入齿轮啮合并且被均等地布置在第一输入齿轮周围。

第二级减速齿轮机构146形成为偏心地摇摆型减速器并且包括：内部齿轮构件，具有多个销的内齿作为内齿；两个外部齿轮构件，具有与内部齿轮构件的内齿接合的外齿；三个曲轴，与两个外部齿轮构件接合用于相对于内部齿轮构件摇摆两个外部齿轮构件；支撑构件，用于可旋转地支撑三个曲轴，以便输出从内部齿轮构件中或支撑构件中被提取。三个曲轴中的每个曲轴都被耦接到三个第二正齿轮中的一个第二正齿轮。

如上所述，盘15用作减速器10的输出构件。因此，在输出从内部齿轮构件中被提取的情况下，盘15耦接到内部齿轮构件。作为备选，在输出从支撑构件中被提取的情况下，盘15耦接到支撑构件。在一些实施例中，如图4所示，电动机19可以附接到盘15。这种布置可以简化减速器10和电动机19的整体结构。

减速器10的腔11可以包括盘15和支撑构件之间的空间。备选地，如图4所示，减速器10的腔11可以包括盘15和第一级减速齿轮机构145之间的空间。由于凸台151从内表面152突出，因此难以将腔11内的润滑剂(例如润滑剂)附着在凸台151的末端1511上。利用第一孔153，可以释放腔11的高压，从而减少或消除润滑剂的泄漏。

应当理解，本公开的上述具体实施例仅用于例示或解释本公开的原理，并非用于限制本公开。因此，在不背离本公开的精神和范围的情况下，所作的任何修改、等同替换、改进等均应被包含在本公开的保护范围内。同时，本公开的所附权利要求旨在覆盖落入该权利要求的范围和边界或该范围和该边界的等同物的所有的变型及修改。

Claims

1.一种减速器(10)，包括：

腔(11)；

输入构件(13)，所述输入构件由电动机(19)旋转；以及

盘(15)，所述盘作为所述减速器(10)的输出构件操作，并且被配置为密封所述腔(11)，所述盘(15)包括：

凸台(151)，所述凸台被布置在所述盘(15)的面向所述腔(11)的内表面(152)上，并且朝向所述腔(11)延伸；以及

第一孔(153)，所述第一孔沿着所述凸台(151)的长度延伸并且穿过所述盘(15)，以将所述腔(11)内的空气压力释放到周围环境。

2.根据权利要求1所述的减速器(10)，其中所述盘(15)还包括与所述第一孔(153)流体连通的第二孔(155)。

3.根据权利要求2所述的减速器(10)，其中所述第二孔(155)形成为用于容纳定位螺钉(156)的螺孔。

4.根据权利要求3所述的减速器(10)，其中所述第二孔(155)从所述盘(15)的外表面(154)朝向所述腔(11)延伸，并且具有距所述盘(15)的所述内表面(152)一定距离的基底表面(1551)；其中所述外表面(154)与所述内表面(152)相对。

5.根据权利要求1所述的减速器(10)，还包括耦接在所述输入构件(13)和所述盘(15)之间的传动组件(14)；

其中所述传动组件(14)被配置为降低来自所述电动机(19)的旋转速度并且将经减速的旋转传递到所述盘(15)。

6.根据权利要求5所述的减速器(10)，其中所述传动组件(14)包括：

圆形刚性齿轮(140)，所述圆形刚性齿轮具有形成在内周表面上的内齿；

环形柔性齿轮(141)，所述环形柔性齿轮被定位在所述刚性齿轮(140)的内侧，并且具有形成在外周表面(1411)的一部分上的外齿，所述外齿能够与所述内齿接合；以及

波产生器(142)，所述波产生器被附接到所述输入构件(13)并且被配置为使所述柔性齿轮(141)在径向方向上偏转；

其中所述盘(15)被附接到所述柔性齿轮(141)以输出旋转运动。

7.根据权利要求5所述的减速器(10)，其中所述传动组件(14)包括：

第一级减速齿轮机构(145)，包括：

第一输入齿轮，所述第一输入齿轮被附接到所述输入构件(13)；以及

三个第二正齿轮，所述三个第二正齿轮单独地与所述第一输入齿轮啮合；

第二级减速齿轮机构(146)，包括：

内部齿轮构件；

两个外部齿轮构件，所述两个外部齿轮构件与所述内部齿轮构件啮合；

三个曲轴，所述三个曲轴与所述两个外部齿轮构件接合以用于相对于所述内部齿轮构件偏心地摇摆所述两个外部齿轮构件；以及

支撑构件，所述支撑构件用于可旋转地支撑所述曲轴，使得输出从所述内部齿轮构件中或所述支撑构件中被提取；

在所述输出从所述内部齿轮构件中被提取的情况下，所述盘(15)被耦接到所述内部齿轮构件；以及

其中在所述输出从所述支撑构件中被提取的情况下，所述盘(15)被耦接到所述支撑构件。

8.根据权利要求7所述的减速器(10)，其中所述电动机(19)被附接到所述盘(15)。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的减速器(10)，其中所述腔(11)被提供有用于润滑的润滑剂。

10.一种机器人，包括：

第一臂；

第二臂；

根据权利要求1-9中任一项所述的所述减速器(10)，所述减速器被耦接在所述第一臂和所述第二臂之间。