CN116888388A - 压力释放部件、齿轮箱和机器人 - Google Patents

Abstract

本公开的各实施例提供了一种压力释放部件、齿轮箱和机器人。齿轮箱(200)的压力释放部件(100)包括：主体(101)，被布置为封闭齿轮箱(200)的内室(201)并且包括凹槽(1011)，凹槽(1011)形成在主体(101)的与内室(201)相邻的一侧上以在主体(101)中形成空腔(1013)，其中空腔(1013)与提供预定压力的压力源流体连通；以及弹性构件(102)，被布置在凹槽(1011)的开口处以将空腔(1013)与内室(201)隔离，弹性构件(102)适于响应于空腔(1013)与内室(201)之间的压力差而变形。利用压力释放部件(100)，当在齿轮箱(200)的操作期间增加内室(201)内的压力时，因为空腔(1013)内的压力基本保持恒定，所以弹性构件(102)将会朝向空腔(1013)变形。弹性构件(102)朝向空腔(1013)变形将会增加内室(201)的体积，从而根据体积与压力之间的关系降低内室(201)内的压力。以这种方式，压力释放部件(100)能够有效降低内室(201)内的压力，从而提高密封性能。

Description

压力释放部件、齿轮箱和机器人

技术领域

本公开的各实施例总体涉及一种机器人的齿轮箱，更具体涉及一种用于齿轮箱的压力释放部件。

背景技术

机器人是广泛使用的提高操作效率和准确性的自动化机构。机器人通常包括机器人臂连杆和关节。可以通过布置在关节或底座中的电机驱动机器人臂连杆旋转或移动。为了满足减速比要求，需要在电机与要驱动的机器人臂连杆之间设置齿轮箱或减速器。齿轮箱是一种使用齿轮和齿轮系以从旋转动力源向另一设备提供速度和扭矩转换的设备。

齿轮箱中通常提供诸如润滑油和/或润滑脂之类的润滑剂来为齿轮和其他部件提供润滑。除了用于个别元件的润滑功能以显著减少摩擦之外，齿轮箱中的润滑剂还可以冷却经加热的子组件以及减轻和减弱齿轮冲程。另外，它还减少振动，防止腐蚀，并且保持一切清洁。润滑剂通常位于齿轮箱的内室中来向内室周围的各种部件提供润滑。润滑剂通常填充大约一半的内室。

发明内容

本公开的各实施例提供了一种用于齿轮箱的压力释放部件、相关齿轮箱和机器人。

在第一方面中，提供了一种用于齿轮箱的压力释放部件。压力释放部件包括主体和弹性构件，该主体被布置为封闭齿轮箱的内室并且包括凹槽，该凹槽形成在主体的与内室相邻的一侧上以在主体中形成空腔，其中空腔与提供预定压力的压力源流体连通；并且该弹性构件被布置在凹槽的开口处以将空腔与内室隔离，弹性构件适于响应于空腔与内室之间的压力差而变形。

对于根据本公开的各实施例的压力释放部件，当在齿轮箱的操作期间增加内室内的压力时，因为空腔内的压力基本保持恒定，所以弹性构件将朝向主体中的空腔变形。弹性构件朝向空腔变形将会增加内室的体积，从而根据体积与压力之间的关系降低内室内的压力。这样，压力释放部件可以有效降低内室内的压力，从而提高齿轮箱的密封性能。

在一些实施例中，主体还包括至少一个通孔，该至少一个通孔形成在主体的远离内室的一侧上，以让空腔与提供标准大气压的外部环境流体连通。这样，空腔可以以简单方式保持与外部环境连通。

在一些实施例中，凹槽包括至少一个环形凹槽，该至少一个环形凹槽以齿轮箱的主轴的轴线为中心。结果，由于弹性构件的可变形部分较大，所以还可以降低内室内的压力。

在一些实施例中，弹性构件包括在凹槽的横截面中呈初始形状的可变形部分，该可变形部分适于响应压力差而变形，该初始形状选自由以下形状组成的组：扁平形状、弯曲形状、Z字形或矩形。这样，可以更灵活地制造弹性构件。

在一些实施例中，弹性构件还包括联接部分，该联接部分被布置在可变形部分周围，并且适于通过紧密配合或粘合而联接到凹槽。这样，弹性构件可以更容易地附接到凹槽。

在一些实施例中，可变形部分与联接部分一体形成。结果，弹性构件可以具有更高的强度。

在一些实施例中，至少一个通孔包括多个通孔，该多个通孔在周向上均匀布置在主体上。这种布置可以促进空腔与外部环境流体连通。

在一些实施例中，弹性构件由疏油材料和/或透气材料制成。这样，显著增加了内室的体积，从而更有效地降低其中的压力，以进一步提高密封性能。

在一些实施例中，压力释放部件是齿轮箱的输入法兰或输出法兰，或者是联接到齿轮箱的机器人臂的至少一部分。这种布置使得压力释放部件的布置更加灵活且更加适用。

在本公开的第二方面中，提供了一种齿轮箱。齿轮箱包括如在第一方面中所提及的压力释放部件。

在本公开的第三方面中，提供了一种机器人。该机器人包括至少一个机器人臂，该机器人臂联接到如在上述第二方面中所提及的齿轮箱。

应当理解，本发明内容不旨在识别本公开的实施例的关键特征或基本特征，也不旨在限制本公开的范围。通过以下描述，本公开的其他特征将变得容易理解。

附图说明

通过结合附图对本公开的示例实施例进行更详细的描述，本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见，其中在本公开的示例实施例中，相同的附图标记通常表示相同的部件。

图1示出了现有技术中的齿轮箱的侧剖视图；

图2示出了根据本公开的实施例的齿轮箱的侧剖视图；

图3示出了如图2所示的零件A的放大视图；

图4示出了根据本公开的实施例的齿轮箱的侧剖视图；

图5示出了如图4所示的零件B的放大视图；

图6示出了根据本公开的实施例的齿轮箱的侧剖视图；以及

图7示出了如图6所示的零件C的放大视图。

在整个附图中，相同或相似的附图标记用于表示相同或相似的元件。

具体实施方式

现在，参考几个示例实施例对本公开进行讨论。应当理解，对这些实施例进行讨论，仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解，因此实现本公开，而非建议对主题的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为开放术语，意思是“包括但不限于”。术语“基于”要被解读为“至少部分基于”。术语“一个实施例”和“实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以是指不同或相同的对象。下文可以包括其他明确定义和隐含定义。除非上下文另有明确指示，否则术语的定义在整个描述中是一致的。

齿轮箱中的诸如齿轮和轴承之类的各种零件都需要润滑剂以确保齿轮箱平稳可靠地操作。图1示出了现有技术中的齿轮箱的侧剖视图。如图1所示，用于齿轮箱的润滑剂通常位于齿轮箱200'内部的内室201'中，并且占据内室201'的大约一半体积，而另一半被空气占据。典型地，内室201'由用于接纳齿轮和轴承的壳体以及布置在壳体一端或两端的一个或多个端部零件围合。端部零件100'可以是端部法兰，或者是联接到齿轮箱的机器人臂的一部分。在齿轮箱的操作期间，由于诸如各种部件之间的摩擦之类的因素，所以润滑剂和部件中的温度将升高，这将会增加润滑剂和空气的体积，从而造成内室中的压力增加。

压力增加会使用于内室的齿轮箱的密封系统退化。例如，在正常情况下，密封系统能够承受的压力是预定值或范围。当内室的压力大于该值或范围时，密封系统可能会出现故障，导致润滑剂泄漏，从而导致一系列严重问题。

为了至少部分解决上述和其他潜在问题，本公开的各实施例提供了一种齿轮箱200的压力释放部件100，以在齿轮箱200的操作期间有效降低内室201内的压力，从而提高齿轮箱200的密封性能。现在，参考图2至图7对一些示例实施例进行描述。

图2示出了根据本公开的实施例的齿轮箱200的侧剖视图，图3示出了如图2所示的零件A的放大视图。如图2和图3所示，通常，根据本公开的实施例的压力释放部件100包括主体101和弹性构件102。主体101可以是端部法兰，或者是联接到如上文所提及的齿轮箱200的机器人臂的一部分。也就是说，可以通过修改现有齿轮箱200的端部法兰或者联接到齿轮箱200上的机器人臂来实现本公开的概念，从而有效降低了操作期间现有齿轮箱的内室201中的过大压力，从而提高了齿轮箱的密封性能。

在下文中，将主要以主体101作为端部法兰为例来对本公开的实施例进行描述。应当理解，其中主体101包括诸如机器人臂之类的其他部件的实施例相似，下文不再进行单独描述。

主体101被布置为关闭内室201，该内室201借助于动态密封装置和静态密封装置密封。动态密封装置和静态密封装置构成了内室201的密封系统，并且能够确保在内室201内的一定压力下的密封性能。如上文所提及的，当内室的压力大于预定值或范围时，密封系统可能会出现故障。为了有效降低内室201内的内部压力以确保密封性能，根据本公开的各实施例，对主体101进行了一些细微改进。

具体地，主体101在主体101的靠近内室201的一侧上形成有凹槽1011。这样，空腔1013由主体101中的凹槽1011形成。在一些实施例中，凹槽1011可以是环形凹槽1011，该环形凹槽1011以齿轮箱200的主轴的轴线为中心。应当理解，这仅仅是说明性的，并不建议对本公开的范围的任何限制。在一些备选实施例中，凹槽1011还可以是形成在主体101上的平直凹槽1011、弯曲凹槽1011或弯折凹槽1011。在一些其他备选实施例中，凹槽1011还可以包括一个或多个圆形或椭圆形或任何其他合适形状的盲孔。

空腔1013与提供预定压力的压力源流体连通。这样，维持空腔1013内的压力处于预定压力。例如，在一些实施例中，为了简化压力释放部件100的结构，压力源可以是提供标准大气压的外部环境。也就是说，在一些实施例中，空腔1013可以与提供标准大气压的外部环境流体连通。在这种情况下，保持空腔1013内的压力基本恒定，即，一个大气压。

在一些实施例中，这可以通过在主体101的远离内室201的一侧上形成至少一个通孔1012来实现。例如，在一些实施例中，至少一个通孔1012可以包括多个通孔，该多个通孔在周向上均匀布置在主体101上，以便于空腔1013与外部环境流体连通。此外，应当理解，通孔1012还可以形成在主体101的其他合适侧面中，只要通孔1012能够使空腔1013与外部环境流体连通即可。

弹性构件102被布置在凹槽1011的开口处，以将空腔1013与内室201隔离。这样，内室201和空腔1013中的体积、内容物和压力彼此隔离。当内室201与空腔1013之间存在压力差时，弹性构件102可以变形。

这样，当在齿轮箱200的操作期间增加内室201内的压力时，弹性构件102将会朝向空腔1013变形，例如，从位置“a”到位置“b”，如图3所示，因为空腔1013内的压力基本保持恒定。弹性构件102朝向空腔1013变形将会增加内室201的体积。实验已经表明，这种增加内室201的体积将会导致显著降低其中的压力。内室201内的压力释放对于维持密封系统的有效性而言非常重要。这样，可以确保齿轮箱200的密封性能。

此外，压力差还将会直接影响弹性构件102的变形量。也就是说，内室201中的压力越大，变形量就越大，并且降低内室201的压力的效果就越好。这样，压力释放部件100可以有效降低内室201内的压力，从而进一步提高密封性能。

而且，根据上文，可以看出，本公开的思想可以通过对现有齿轮箱200进行少许修改来有效降低内室201内的压力。进一步地，根据本公开的实施例的压力释放部件100还可以应用于各种类型的齿轮箱200，诸如帽型齿轮箱200或杯型齿轮箱200。另外，根据本公开的实施例的压力释放部件100无论齿轮箱200处于哪个方位都可以工作。也就是说，无论齿轮箱的主轴是垂直的、水平的还是倾斜的，压力释放部件都可以有效降低内室201内的压力。进一步地，根据本公开的原理，无论齿轮箱200和诸如电机之类的驱动设备以何种方式连接(例如，直接连接、皮带连接、齿轮连接等)都不会影响压力释放部件100的压力释放效果。

另外，还应当理解，其中压力源包括外部环境的上述实施例仅是说明性的，而不建议对本公开的范围的任何限制。其他合适布置也是可能的。例如，在一些备选实施例中，与空腔1013连通的压力源还可以是提供合适压力或可变压力的任何其他合适压力源。

例如，在一些实施例中，压力源可以提供可变压力。具体地，当刚刚完成对齿轮箱200的组装时，压力源可以提供大于预定压力的压力，使得空腔1013中的压力更大，并且弹性构件102此时将会朝向内室201变形。在齿轮箱200的操作期间，可以降低压力源所提供的压力，从而降低空腔1013内的压力，从而促进弹性构件102朝向空腔1013变形，并且进一步确保降低内室201中的压力的效果。

在一些实施例中，弹性构件102可以仅包括可变形部分1021，如图2和图3所示。如上文所提及的，可变形部分1021可以响应于内室201与空腔1013之间的压力差而变形。可变形部分1021在变形之前在凹槽1011的横截面中可以呈初始形状，该初始形状可以选自由以下形状组成的组：平坦形状、弯曲形状、Z字形或矩形形状。

例如，如图2和图3所示，可变形部分1021可以例如通过粘合等直接附接到凹槽1011的开口。可变形形状的初始形状可以是弯曲形状。应当理解，这仅是为了说明，而不建议对本公开的范围的任何限制。弹性构件102的任何其他合适结构或布置也是可能的。

图4至图7示出了弹性构件102的可能变型。如图4至图7所示，在一些实施例中，除了可变形部分1021之外，弹性构件102还可以包括联接部分1022，该联接部分1022被布置在可变形部分102周围，以便于弹性构件102附接到凹槽1011。例如，对于联接部分1022，弹性构件102可以通过将联接部分1021通过紧密配合、粘合等联接到凹槽1011而附接到凹槽1011的开口。这样，可以简化在凹槽1011中安装弹性构件102并且使之更加可靠。

在一些实施例中，可变形部分1021与联接部分1022可以例如通过模制一体形成。例如，可变形部分1021和联接部分1022可以由诸如丁腈橡胶、氟橡胶或任何其他合适材料之类的硅树脂或橡胶一体制成。在一些备选实施例中，可变形部分1021和联接部分1022还可以单独形成，并且例如通过粘合等组装在一起。

此外，如图4和图5所示，在一些实施例中，可变形部分1021在变形之前的初始形状也可能大致为矩形。当在齿轮箱200的操作期间内室201与空腔1013之间存在压力差时，弹性构件102可以从图4和图5所示的状态变形到图6和图7所示的状态。这样，显著增加了内室201的体积，从而更有效地降低其中的压力，从而进一步提高齿轮箱200的密封性能。

在一些实施例中，弹性构件102可以由疏油材料制成，以防止诸如润滑油或润滑脂之类的润滑剂粘附到弹性构件102的表面并且影响变形性能。可替代地或附加地，在一些实施例中，弹性构件102也可以由允许气体通过但防止润滑剂通过的气体可渗透材料制成。这样，内室201中的高压气体可以通过弹性构件102以进一步降低内室201的压力。

根据本公开的其他方面，提供了一种包括上述压力释放部件100的齿轮箱200和一种包括齿轮箱200的机器人。机器人包括至少一个机器人臂，该至少一个机器人臂联接到入上文所提及的齿轮箱200。对于根据本公开的实施例的压力释放部件100，可以显著提高齿轮箱200的密封性能，从而延长齿轮箱200和机器人的使用寿命。

应当理解，本公开的上述详细实施例仅用于例示或解释本公开的原理，而不限制本公开。因此，在没有背离本公开的精神和范围的情况下的任何修改、等同备选物和改进等都应包括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权利要求的范围和边界或该范围和边界的等同物下的所有变化和修改。

Claims (11)

1.一种用于齿轮箱的压力释放部件，包括：

主体(101)，被布置为封闭所述齿轮箱的内室(201)，并且包括凹槽(1011)，所述凹槽(1011)形成在所述主体(101)的、与所述内室(201)相邻的一侧上，以在所述主体(101)中形成空腔(1013)，其中所述空腔(1013)与提供预定压力的压力源流体连通；以及

弹性构件(102)，被布置在所述凹槽(1011)的开口处，以将所述空腔(1013)与所述内室(201)隔离，所述弹性构件(102)适于响应于所述空腔(1013)与所述内室(201)之间的压力差而变形。

2.根据权利要求1所述的压力释放部件，其中所述主体(101)还包括至少一个通孔，所述至少一个通孔形成在所述主体的、远离所述内室(201)的一侧上，以允许所述空腔与提供标准大气压力的外部环境流体连通。

3.根据权利要求1所述的压力释放部件，其中所述凹槽(1011)包括至少一个环形凹槽(1011)，所述至少一个环形凹槽(1011)以所述齿轮箱的主轴的轴线为中心。

4.根据权利要求1所述的压力释放部件，其中所述弹性构件(102)包括：

可变形部分(1021)，在所述凹槽(1011)的横截面中呈初始形状，并且适于响应于所述压力差而变形，所述初始形状选自由以下形状组成的组：平坦形状、弯曲形状、Z字形或矩形形状。

5.根据权利要求4所述的压力释放部件，其中所述弹性构件(102)还包括：

联接部分(1022)，被布置在所述可变形部分周围，并且适于通过紧密配合或粘合而联接到所述凹槽(1011)。

6.根据权利要求5所述的压力释放部件，其中所述可变形部分(1021)与所述联接部分(1022)一体形成。

7.根据权利要求2所述的压力释放部件，其中所述至少一个通孔(1012)包括多个通孔(1012)，所述多个通孔(1012)在周向上均匀布置在所述主体(101)上。

8.根据权利要求1所述的压力释放部件，其中所述弹性构件(102)由疏油材料和/或透气材料制成。

9.根据权利要求1所述的压力释放部件，其中所述压力释放部件是用于所述齿轮箱的输入法兰或输出法兰，或者是联接到所述齿轮箱的机器人臂的至少一部分。

10.一种齿轮箱，包括根据权利要求1至9中任一项所述的压力释放部件。

11.一种机器人，包括至少一个机器人臂，所述至少一个机器人臂联接到根据权利要求10所述的齿轮箱。