CN209587098U - 一种机器人关节用正交式行星轮蜗轮蜗杆减速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人关节用正交式行星轮蜗轮蜗杆减速器，包括减速器箱体、电机、第一级行星齿轮传动、第二级圆柱齿轮传动、第三级蜗轮蜗杆传动、顶部轴承端盖、两侧轴承端盖及减速器箱盖，所述减速器箱体为整体式，通过螺钉与电机固连。本实用新型采用了行星轮—圆柱齿轮—蜗轮蜗杆的三级减速，减速器整体结构紧凑，体积小，能够得到较大的减速比；并且输入输出轴呈正交形式且输出轴中心与输入轴共线，适用于机器人关节。

Description

一种机器人关节用正交式行星轮蜗轮蜗杆减速器

技术领域

本实用新型涉及一种减速器，具体是一种机器人关节用正交式行星轮蜗轮蜗杆减速器。

背景技术

现今机器人关节用的减速器主要是RV减速器和谐波减速器。

（1）RV减速器采用刚性输入刚性输出，能够承载大扭矩，刚度好，精度保持稳定，主要用于大转矩的工业机器人。但是其内部零件加工精度要求极高，加工十分困难。

（2）谐波减速器采用刚性输入柔性输出，内部结构简单，精度高，传动平稳，主要用于小转矩的工业机器人及仿生机器人。但由于柔轮需要反复的高速变形，其承载力和寿命有限，随着使用时间增加精度会不断下降，并且散热条件差。

（3）虽然上述两种减速器是目前主流的机器人关节用减速器，但是成本很高，无论是研发制造成本还是直接采购成本。

（4）此外两种减速器的输入输出为同轴，还需再配合一级锥齿轮或者蜗轮蜗杆减速，才能使输入输出轴呈正交式，但这样会使减速器体积增大，传动效率下降。

（5）由于RV减速器主要用于需要大转矩的工业机器人，谐波减速器主要用于需要小转矩的工业机器人以及仿生机器人。对于仿人形机器人，RV减速器并不合适，而谐波减速器比较合适但是价格贵，配合锥齿轮或者蜗轮蜗杆减速后体积变大、传动效率降低。

（6）中国专利（专利申请号：200920094493.4）公开了一种蜗轮蜗杆行星减速器及其减速方法，主要通过一级蜗轮蜗杆传动、二级行星齿轮传动实现减速。但是这种结构是以行星架作为输出端，无法实现双轴输出，不适合用作人形机器人关节。

（7）中国专利（专利申请号：201420257126.2）公开了一种行星复合环面蜗杆减速器及其减速方法，主要通过一级行星齿轮传动、二级蜗轮蜗杆传动实现减速。这种结构形式的减速器能够实现双轴输出，但是输出轴中心和输入轴不在同一直线上；且环面蜗杆的加工比起普通蜗杆要复杂得多，加工难度高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机器人关节用正交式行星轮蜗轮蜗杆减速器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种机器人关节用正交式行星轮蜗轮蜗杆减速器，包括减速器箱体、电机、第一级行星齿轮传动、第二级圆柱齿轮传动、第三级蜗轮蜗杆传动、顶部轴承端盖、两侧轴承端盖及减速器箱盖，所述减速器箱体为整体式，通过螺钉与电机固连，减速器箱体内部设有分隔层，所述第一级行星齿轮传动包括中心齿轮、行星齿轮、内齿轮以及行星架，中心齿轮与三个等间距排布的行星齿轮相啮合，行星齿轮又和外圈的内齿轮相啮合；中心齿轮经键连接在电机输入轴上，内齿轮从箱体底部沿轴向压入其内部直至定位凸台，并通过紧定螺钉连接，行星齿轮通过滚针轴承连接行星轴，行星轴固连在行星架上，行星架通过一片钢垫板使其与箱体内部分隔层下端面压紧，并且行星架作为输出与第二级圆柱齿轮传动系统连接。所述第二级圆柱齿轮传动包括齿轮轴和大齿轮，齿轮轴作为主动轮，其轴部分通过翻边滑动轴承依次穿过箱体内部的分隔层和钢垫板，并通过翻边滑动轴承轴向定位，与第一级行星齿轮传动中的行星架经键连接，其齿部分与大齿轮相啮合；大齿轮则与第三级蜗轮蜗杆传动系统中蜗杆轴经键连接，并通过蜗杆轴上的轴肩和轴套作轴向定位。所述第三级蜗轮蜗杆传动包括蜗杆轴、蜗轮及输出轴，蜗杆轴与第二级圆柱齿轮传动中大齿轮经键连接，并与从动蜗轮啮合；蜗杆轴上下端分别装入滚动轴承并由轴肩轴向定位，将下端轴承外圈压入到箱体内部分隔层的轴承安装孔中并定位，将上端轴承外圈压入到顶部轴承端盖的内侧，并将顶部轴承端盖经螺钉固连在箱体顶部；蜗轮与输出轴经键连接，由轴肩和阶梯轴套轴向定位；输出轴两端分别装入滚动轴承且分别由轴肩和阶梯轴套定位，将轴承外圈压入两侧轴承端盖的内侧，并将两侧轴承端盖经螺钉固连在箱体两侧。

作为本实用新型进一步的方案：所述减速器箱盖安装在箱体上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：（1）采用了行星轮—齿轮—蜗轮蜗杆的三级减速，能够得到较大的减速比。并且通过第三级蜗轮蜗杆传动，减速器传动平稳，噪音小，一定条件下能够自锁。

（2）行星轮和蜗轮蜗杆两种紧凑结构传动组合在一起，使得减速器整体结构紧凑，体积小。

（3）通过行星轮—齿轮—蜗轮蜗杆的传动，使得输入输出轴呈正交形式，并且为双轴输出。此外，通过第二级圆柱齿轮传动，不仅仅起到减速作用，还能够使输出轴中心与输入轴在一条直线上，使之适用于人形机器人关节。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2是图1的俯视剖视图（沿输出轴轴向）。

图中：1-箱体，2-电机，3-中心齿轮，4-行星齿轮，5-行星轴，6-内齿轮，7-行星架，8-钢垫板，9-翻边滑动轴承，10-齿轮轴，11-轴套，12-大齿轮，13-蜗杆轴，14-蜗轮，15-顶部轴承端盖,16-输出轴，17-两侧轴承端盖，18-阶梯轴套，19-箱盖。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1、2，一种机器人关节用正交式行星轮蜗轮蜗杆减速器包括：减速器箱体1、电机及其输入轴2、第一级行星齿轮传动、第二级圆柱齿轮传动、第三级蜗轮蜗杆传动、顶部轴承端盖15、两侧轴承端盖17及减速器箱盖19；所述减速器箱体1为整体式，通过螺钉与电机2固连，箱体1内部设有分隔层，所述分隔层带有轴孔及轴承安装孔，并将第一级行星齿轮传动与第二、三级的传动分隔开来，即第一级行星齿轮传动在分隔层下面，第二级齿轮传动和第三级蜗轮蜗杆传动在分隔层的上面。

（2）所述第一级行星齿轮传动包括中心齿轮3、行星齿轮4、内齿轮6以及行星架7。中心齿轮3与三个等间距排布的行星齿轮4相啮合，行星齿轮4又和外圈的内齿轮6相啮合；中心齿轮3经键连接在电机2输入轴上，内齿轮6则从箱体1底部沿轴向压入其内部直至定位凸台，并通过紧定螺钉连接，行星齿轮4通过滚针轴承连接行星轴5，行星轴5固连在行星架7上，行星架7通过一片钢垫板8使其与箱体1内部分隔层下端面压紧，并且行星架7作为输出与第二级圆柱齿轮传动系统连接。

（3）所述第二级圆柱齿轮传动包括齿轮轴10和大齿轮12。齿轮轴10作为主动轮，其轴部分通过翻边滑动轴承9依次穿过箱体1内部的分隔层和钢垫板8，并通过翻边滑动轴承9轴向定位，与第一级行星齿轮传动中的行星架7经键连接，其齿部分与大齿轮12相啮合；大齿轮12则与第三级蜗轮蜗杆传动系统中蜗杆轴13经键连接，并通过蜗杆轴13上的轴肩和轴套11作轴向定位。

（4）所述第三级蜗轮蜗杆传动包括蜗杆轴13、蜗轮14及输出轴16。蜗杆轴13与第二级圆柱齿轮传动中大齿轮12经键连接，并与从动蜗轮14啮合；蜗杆轴13上下端分别装入滚动轴承并由轴肩轴向定位，将下端轴承外圈压入到箱体1内部分隔层的轴承安装孔中并定位，将上端轴承外圈压入到顶部轴承端盖15的内侧，并将顶部轴承端盖15经螺钉固连在箱体1顶部；蜗轮14与输出轴16经键连接，由轴肩和阶梯轴套18轴向定位；输出轴16两端分别装入滚动轴承且分别由轴肩和阶梯轴套18定位，将轴承外圈压入两侧轴承端盖17的内侧，并将两侧轴承端盖17经螺钉固连在箱体1两侧。

（5）最终将所述减速器箱盖19安装在箱体1上，使得减速器封闭。

（6）在上述实施例基础上，经过第二级圆柱齿轮传动，所述输出轴16中心与电机2输入轴在一条直线上，并且两轴正交；进一步地，经过第三级蜗轮蜗杆传动，所示行星轮—蜗轮蜗杆减速器在一定条件下能够实现自锁。

（7）本实用新型说明的一种行星轮—蜗轮蜗杆减速器，减速比较大，传动平稳，噪音小，一定条件下可以实现自锁，整体结构紧凑，体积小；输出中心与输入轴在一条直线上，并且输入输出轴呈正交形式，使之适用于人形机器人关节。

Claims (3)

1.一种机器人关节用正交式行星轮蜗轮蜗杆减速器，包括减速器箱体（1）、电机（2）、第一级行星齿轮传动、第二级圆柱齿轮传动、第三级蜗轮蜗杆传动、顶部轴承端盖（15）、两侧轴承端盖（17）及减速器箱盖（19）；其特征在于，所述减速器箱体（1）为整体式，通过螺钉与电机（2）固连，减速器箱体（1）内部设有分隔层，所述第一级行星齿轮传动包括中心齿轮（3）、行星齿轮（4）、内齿轮（6）以及行星架（7），中心齿轮（3）与三个等间距排布的行星齿轮（4）相啮合，行星齿轮（4）又和外圈的内齿轮（6）相啮合；中心齿轮（3）经键连接在电机（2）输入轴上，内齿轮（6）从箱体（1）底部沿轴向压入其内部直至定位凸台，并通过紧定螺钉连接，行星齿轮（4）通过滚针轴承连接行星轴（5），行星轴（5）固连在行星架（7）上，行星架（7）通过一片钢垫板（8）使其与箱体（1）内部分隔层下端面压紧，并且行星架（7）作为输出与第二级圆柱齿轮传动系统连接，所述第二级圆柱齿轮传动包括齿轮轴（10）和大齿轮（12），齿轮轴（10）作为主动轮，其轴部分通过翻边滑动轴承（9）依次穿过箱体（1）内部的分隔层和钢垫板（8），并通过翻边滑动轴承（9）轴向定位，与第一级行星齿轮传动中的行星架（7）经键连接，其齿部分与大齿轮（12）相啮合；大齿轮（12）则与第三级蜗轮蜗杆传动系统中蜗杆轴（13）经键连接，并通过蜗杆轴（13）上的轴肩和轴套（11）作轴向定位，所述第三级蜗轮蜗杆传动包括蜗杆轴（13）、蜗轮（14）及输出轴（16），蜗杆轴（13）与第二级圆柱齿轮传动中大齿轮（12）经键连接，并与从动蜗轮（14）啮合；蜗杆轴（13）上下端分别装入滚动轴承并由轴肩轴向定位，将下端轴承外圈压入到箱体（1）内部分隔层的轴承安装孔中并定位，将上端轴承外圈压入到顶部轴承端盖（15）的内侧，并将顶部轴承端盖（15）经螺钉固连在箱体（1）顶部；蜗轮（14）与输出轴（16）经键连接，由轴肩和阶梯轴套（18）轴向定位；输出轴（16）两端分别装入滚动轴承且分别由轴肩和阶梯轴套（18）定位，将轴承外圈压入两侧轴承端盖（17）的内侧，并将两侧轴承端盖（17）经螺钉固连在箱体（1）两侧，所述减速器箱盖（19）安装在箱体（1）上。

2.根据权利要求1所述的一种机器人关节用正交式行星轮蜗轮蜗杆减速器，其特征在于，所述减速器箱体（1）内部设有分隔层，所述分隔层带有轴孔及轴承安装孔，所述第一级行星齿轮传动在分隔层下面，第二级圆柱齿轮传动和第三级蜗轮蜗杆传动在分隔层的上面。

3.根据权利要求1所述的一种机器人关节用正交式行星轮蜗轮蜗杆减速器，其特征在于，所述输出轴（16）为双端输出，与电机（2）输入轴正交，并且所述输出轴（16）中心与电机（2）输入轴在同一直线上。