CN216842922U - 工业机器人摆线减速一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业机器人关节技术领域，提供一种工业机器人摆线减速一体机，工业机器人摆线减速一体机包括摆线减速部件及伺服电机部件，摆线减速部件包括：行星架、针齿壳、双偏心轴、无外圈滚子轴承、摆线轮、隔圈、轴承，行星架包括主、副圆盘、柱销及销套，摆线轮采用最佳正等距‑正移距修形，伺服电机部件包括：伺服电机及行星减速部件、端盖及输出轴，端盖连接在针齿壳输入侧止口，输出轴与双偏心轴连接，使伺服电机部件与摆线减速部件二者有机地融为一体。根据本实用新型，大大简化了结构，散热空间增加30％‑40％且改为油润滑,双偏心轴偏心段相位差≠180°等，因而解决了减速器回差、发热、寿命的技术难题。

Description

工业机器人摆线减速一体机

技术领域

本实用新型涉及工业机器人关节技术领域，具体地说，涉及将伺服行星一体机与RV简化机型二者有机地融为一体的关节技术，是一种工业机器人摆线减速一体机。

背景技术

当前，国内的机器人制造商需要分别采购RV减速器、伺服电机及润滑脂，然后精密装配成机器人关节，关节中注入足量的日本纳博公司指定的润滑脂，这种作业不仅效率低，且容易带进杂物污染润滑脂。此外，难以保证伺服电机与RV减速器同轴度±0.005mm，日本纳博公司的技术手册指出，安装精度不良会出现振动和噪音。

日本纳博公司的技术手册还指出，机器人作功期间，用户不得擅自更换RV减速器润滑脂。因此，一旦润滑脂变脏，会使减速器发热意味着不久机器人将被迫停机。

RV减速器核心是摆线轮修形技术。目前国内大多制造商虽拥有世界一流的机床但只能仿造日本纳博公司的RV减速器，但至今并未真正解决摆线轮技术难题，仿制减速器仍存在发热、使用寿命短、可靠性较差等问题。

实用新型内容

实用新型所要解决的课题

本实用新型的目的是在于克服现有技术的缺陷，提供一种工业机器人摆线减速一体机，有效解决现有的减速器中的回差、发热、寿命短的技术难题。

用于解决课题的方法

本实用新型涉及一种工业机器人摆线减速一体机，

包括摆线减速部件及伺服电机部件，

摆线减速部件包括：

行星架、针齿壳、双偏心轴、无外圈滚子轴承、第一摆线轮、第二摆线轮、隔圈、针销、第一主轴承、第二主轴承、第一圆锥滚子轴承、及第二圆锥滚子轴承，

行星架由主圆盘、副圆盘、柱销及销套组成，

柱销的一端与主圆盘上的均布的孔过盈配合，柱销的另一端穿过在第一摆线轮和第二摆线轮上均布的柱销孔与副圆盘的相应孔过渡配合，柱销数为6或8或10或12，柱销外有销套，

柱销孔的直径＝销套的外径+2e，e为双偏心轴的偏心距，

行星架的两侧用第一主轴承和第二主轴承分别支承在针齿壳的两侧内孔处，

双偏心轴的两侧用第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承分别支承在主圆盘及副圆盘的中心孔处，

第一圆锥滚子轴承与第二圆锥滚子轴承的外圈背靠背地设于第一圆锥滚子轴承与第二圆锥滚子轴承的内圈的中间，第一圆锥滚子轴承的内圈外侧设有第一轴用弹性挡圈，第二圆锥滚子轴承的内圈外侧依次设有圆环调整片及第二轴用弹性挡圈，

双偏心轴的偏心段与无外圈滚子轴承的内孔过盈配合，而无外圈滚子轴承的外圆与第一摆线轮的中心孔过渡配合，

针销插入针齿壳的均布的半圆槽中，

第一摆线轮和第二摆线轮采用“正等距-正移距”组合修形，使得第一摆线轮和第二摆线轮的轮齿与针销之间形成径向间隙Δ_j和侧向间隙Δ_c，

伺服电机部件包括：

伺服电机及行星减速部件、端盖及输出轴，

端盖连接在针齿壳的输入侧止口，输出轴与双偏心轴用键连接为一体，从而实现伺服电机部件与摆线减速部件两者融为一体。

优选地，第一摆线轮和第二摆线轮采用最佳“正等距-正移距”组合修形，修形量计算公式如下：

等距修形量Δr_z＝Δ_j/(1－K)，移距修形量ΔR_z＝KΔr_z,

式中，K＝(1-K₁ ²)^0.5,短幅系数K₁＝eZ_b/R_z，Z_b为针销数，R_z为针齿中心圆半径。

优选地，双偏心轴的两个偏心段的相位差不等于180°。

优选地，双偏心轴的两个偏心段的相位差为178.5°～179.5°。

优选地，双偏心轴的两个偏心段的相位差为178.8°～179.25°。

优选地，双偏心轴的两个偏心段的相位差为179.0°～179.2°。

优选地，摆线减速部件的内啮合件的润滑不采用脂润滑而采用油润滑，在针齿壳或端盖上设有加油孔、放油孔及通气帽。

实用新型的效果

根据本实用新型所涉及的工业机器人摆线减速一体机，有效解决了现有的减速器中的回差不达标、发热、寿命短的技术难题，实现了将单级摆线与伺服行星一体机二者有机地融为一体，从而构成工业机器人的一种全新关节。当伺服行星一体机输入内摆线的转数≤1000rpm时，减速器不出现振动。本实用新型所涉及的工业机器人摆线减速一体机通过拆卸掉行星级，大大简化了结构，降低了双偏心轴及行星架制造难度，解决了专用锥轴承、滚针轴承难度，散热空间增加30％-40％因而可改脂润滑为油润滑，因而可自行换油以延长使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的第一实施方式的结构示意图。

图2为现有技术中的精密行星减速机外形图。

图3为现有技术中的RV减速机装配示意图。

图4为现有技术中的RV减速机的一体示意图。

图5为图1中的行星架结构部分的放大示意图。

图6为现有技术中的RV减速机中的行星架结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1为本实用新型的第一实施方式的工业机器人摆线减速一体机的示意图。图5是图1中的行星架结构部分的放大示意图。如图1和图5所示，该工业机器人摆线减速一体机包括摆线减速部件及伺服电机部件D。摆线减速部件包括：行星架、针齿壳1、双偏心轴6、无外圈滚子轴承4、第一摆线轮11、第二摆线轮17、隔圈12、针销2、第一主轴承10、第二主轴承13、第一圆锥滚子轴承3、及第二圆锥滚子轴承5。行星架由主圆盘7、副圆盘16、柱销9及销套8组成。柱销9的一端与主圆盘7上的均布的孔过盈配合，柱销9的另一端穿过在第一摆线轮11和第二摆线轮17上均布的柱销孔与副圆盘16的相应孔过渡配合，即柱销9的一端与主圆盘7上的均布孔紧配。行星架的两侧分别用第一主轴承10和第二主轴承13支承在针齿壳1的两侧内孔处。双偏心轴6的两侧用第一圆锥滚子轴承3和第二圆锥滚子轴承5分别支承在主圆盘7、副圆盘16的中心孔处。第一圆锥滚子轴承3与第二圆锥滚子轴承5的外圈以“背靠背”的方式设于第一圆锥滚子轴承3与第二圆锥滚子轴承5的内圈的中间，第一圆锥滚子轴承3的内圈外侧设有第一轴用弹性挡圈20，第二圆锥滚子轴承5的内圈外侧依次设有圆环调整片18及第二轴用弹性挡圈19，圆环调整片18用不同的厚度调整第一圆锥滚子轴承3与第二圆锥滚子轴承5的预紧程度，其目的为提高双偏心轴6的扭转刚度，扭转刚度是机器人减速器重要指标。双偏心轴6上两侧的第一轴用弹性挡圈20和第二轴用弹性挡圈19还能防止副圆盘16轴向窜动。双偏心轴6的偏心段与无外圈滚子轴承4的内孔过盈配合，而无外圈滚子轴承4的外圆与第一摆线轮11的中心孔过渡配合，二者之间的配合尽可能零间隙，目的保证其产生的回差最小。针销2插入针齿壳1的均布的半圆槽中，即针销2半埋在针齿壳1的均布半圆槽中。

行星架中的柱销9的数量应为偶数，如6或8或10或12。柱销孔的直径等于销套8的外径+2e(e为双偏心轴6的偏心距)。

伺服电机部件D包括：伺服电机及行星减速部件、端盖15及输出轴14。端盖15连接在针齿壳1的输入侧止口，输出轴14与双偏心轴6用键连接为一体，从而实现伺服电机部件D与内摆线减速部件两者有机地融为一体，电机功率经行星减速部件减速后输送至内摆线减速部件的双偏心轴，经内摆线减速后传递给与主圆盘7的端面连接的机器人本体作工。

对第一摆线轮11和第二摆线轮17采用“正等距-正移距”组合修形，使得第一摆线轮11和第二摆线轮17的轮齿与针销2之间形成径向间隙Δ_j和侧向间隙Δ_c，等距修形量Δr_z和移距修形量ΔR_z完全由设计人员凭经验给出。

在第一实施方式的一个较佳实施例中，优选为，采用最佳“正等距-正移距”组合修形，此时的修形量不再由设计人员凭经验给出，而是由下述公式进行计算得出：

等距修形量Δr_z＝Δ_j/(1－K)，移距修形量ΔR_z＝KΔr_z,

式中，K＝(1-K₁ ²)⁰.5,短幅系数K₁＝eZ_b/R_z，e为双偏心轴6的偏心距，Z_b为针销数，R_z为针齿中心圆半径。

最佳“正等距-正移距”组合修形会产生合理的侧向间隙，因而避免作功时处于过盈摩擦导致发热寿命短。根据消隙齿轮原理，改变双偏心轴相位差就能减小回差，因而：

在第一实施方式的一个较佳实施例中，优选为，双偏心轴6的两个偏心段的相位差不等于180°。更优选为，双偏心轴6的两个偏心段的相位差为178.0°～179.5°。进一步优选为，双偏心轴6的两个偏心段的相位差为178.5°～179.25°。更进一步优选为，双偏心轴6的两个偏心段的相位差为179.0°～179.2°。对于双偏心轴6的两个偏心段的相位差进行如上所述的取值，可以保证减速器回差≤1′从而提高了精度。尤其是在相位差为179.0°～179.2°时，减小回差的效果最好。

在第一实施方式的一个较佳实施例中，优选为，摆线减速部件的内啮合件的润滑不采用脂润滑而采用油润滑，在针齿壳1或端盖15上设有加油孔、放油孔及通气帽，也就是说将原RV减速器内啮合件的脂润滑改为油润滑，当机体内油温升高时，通气帽用以保持机壳的内外油压平衡，防止从油封处漏油。改脂润滑为油润滑，其有益技术效果是，机器人用户毋需拆机即可更换机内脏油，清洁油品能延长减速器使用寿命。

采用了第一实施方式的工业机器人摆线减速一体机，与以往的现有工艺相比，有效解决了现有的减速器中的回差不达标、发热、寿命短的技术难题，实现了将单级摆线与伺服行星一体机二者有机地融为一体，从而构成工业机器人的一种全新关节。

具体来说，获得了如下有益技术效果：

(1)与图2、图3、图4、图6中的现有技术相比，本实用新型的摆线减速部件去掉了太阳轮、三只行星轮及三只双偏心轴，还去掉了双偏心轴上六只专用圆锥滚子轴承及六只专用滚针轴承，专用的圆锥滚子轴承及滚针轴承，国内产品质量不如国外，价格却偏高，而且电机驱动太阳轮、行星轮运转时，六只圆锥轴承及六只滚针轴承发热、噪声较大。由于将现有的摆线减速部件中的一半多的零件进行结构简化而成为摆线传动，因此缩短了机加工工时，提高了生产率进而降低了制造成本，同时还降低了发热和噪声。日本纳博公司的技术手册指出：“两级减速机构：振动小；飞轮矩GD2小；RV齿轮的公转速度变慢，振动减小及惯性减小。”也就是说，只要摆线输入≤1000rpm就能保证振动小、飞轮矩小。

(2)国内机器人制造商分别采购RV减速器、伺服电机及润滑脂，然后精密装配成机器人关节。这种作业不仅效率低，且难以保证伺服电机与RV减速器同心度±0.005mm，本实用新型的工业机器人摆线减速一体机将电机驱动与摆线减速有机地融为一体，作业效率高且能够保证同心度符合要求。

(3)对现有的RV减速器装机时，用户必须自行注入油脂，而RV减速器腔体内添加润滑油脂的作业极其繁琐，极易将脏物带入减速机腔体，造成油脂污染，从而降低减速器使用寿命。本实用新型的工业机器人摆线减速一体机由于将现有的摆线减速部件中的一半多的零件进行结构简化而成为单级摆线轮，因此壳体内可储油腔比现有的RV减速器增大30％-40％，而且在改脂润滑为油润滑的时候，散热性能好、操作工换油方便，而且油比脂价格低得多。

(4)本实用新型的工业机器人摆线减速一体机由于将现有的摆线减速部件中的一半多的零件进行结构简化而成为单级摆线轮，还很大程上减少了减速器关键件的制造难度。双偏心轴必须在昂贵的进口随动磨床上加工，三只小直径双偏心轴刚性差，因而生产效率低、成本高。进口随动磨床价格昂贵且交货期慢。双偏心轴系轴承钢GCr15，须锻打→回火→调质→半精车→铣削轴端花键→整体淬火→磨双偏心，双偏心轴相位差精度高，工艺难度大。RV减速器的行星架刚性盘组件是RV减速机的核心支撑部件，结构复杂，精度要求高，其加工精度和质量稳定性一直是RV减速机实现国产化的难题。本实用新型的工业机器人摆线减速一体机由于将现有的摆线减速部件中的一半多的零件进行结构简化而成为单级摆线轮，因此行星架结构简单、机加工工艺难度小、成本低及装拆方便。特别是，专用圆锥滚子轴承外圆与行星架均布孔配合，其均布孔相邻距偏差难以自动补偿，专用滚针轴承外径与摆线轮均布孔无间隙配合，内孔与双偏心轴偏心段外圆无间隙配合，摆线轮均布孔相邻距偏差难以补偿，因而必然影响了传动精度，而本实用新型的工业机器人摆线减速一体机的行星架中柱销的微小弹性变形能自动补偿摆线轮柱销孔的相邻距偏差。

产业应用性

根据本实用新型所涉及的工业机器人摆线减速一体机，有效解决了现有的减速器中的回差不达标、发热、寿命短的技术难题，实现了将单级摆线与伺服行星一体机二者有机地融为一体，从而构成工业机器人的一种全新关节。

以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种工业机器人摆线减速一体机，其特征在于，

包括摆线减速部件及伺服电机部件(D)，

摆线减速部件包括：

行星架、针齿壳(1)、双偏心轴(6)、无外圈滚子轴承(4)、第一摆线轮(11)、第二摆线轮(17)、隔圈(12)、针销(2)、第一主轴承(10)、第二主轴承(13)、第一圆锥滚子轴承(3)及第二圆锥滚子轴承(5)，

行星架由主圆盘(7)、副圆盘(16)、柱销(9)及销套(8)组成，

柱销(9)的一端与主圆盘(7)上的均布的孔过盈配合，柱销(9)的另一端穿过在第一摆线轮(11)和第二摆线轮(17)上均布的柱销孔与副圆盘(16)的相应孔过渡配合，柱销(9)数为6或8或10或12，柱销(9)外有销套(8)，

柱销孔的直径＝销套(8)的外径+2e，e为双偏心轴(6)的偏心距，

行星架的两侧用第一主轴承(10)和第二主轴承(13)分别支承在针齿壳(1)的两侧内孔处，

双偏心轴(6)的两侧用第一圆锥滚子轴承(3)和第二圆锥滚子轴承(5)分别支承在主圆盘(7)及副圆盘(16)的中心孔处，

第一圆锥滚子轴承(3)与第二圆锥滚子轴承(5)的外圈背靠背地设于第一圆锥滚子轴承(3)与第二圆锥滚子轴承(5)的内圈的中间，第一圆锥滚子轴承(3)的内圈外侧设有第一轴用弹性挡圈(20)，第二圆锥滚子轴承(5)的内圈外侧依次设有圆环调整片(18)及第二轴用弹性挡圈(19)，

双偏心轴(6)的偏心段与无外圈滚子轴承(4)的内孔过盈配合，而无外圈滚子轴承(4)的外圆与第一摆线轮(11)的中心孔过渡配合，

针销(2)装配在针齿壳(1)的均布的半圆槽中，

第一摆线轮(11)和第二摆线轮(17)采用“正等距-正移距”组合修形，使得第一摆线轮(11)和第二摆线轮(17)的轮齿与针销(2)之间形成径向间隙Δ_j和侧向间隙Δ_c，

伺服电机部件(D)包括：

伺服电机及行星减速部件、端盖(15)及输出轴(14)，

端盖(15)连接在针齿壳(1)的输入侧止口，输出轴(14)与双偏心轴(6)用键连接为一体，从而实现伺服电机部件(D)与摆线减速部件两者融为一体。

2.根据权利要求1所述的工业机器人摆线减速一体机，其特征在于，

第一摆线轮(11)和第二摆线轮(17)采用最佳“正等距-正移距”组合修形，修形量计算公式如下：

等距修形量Δr_z＝Δ_j/(1－K)，移距修形量ΔR_z＝KΔr_z,

式中，K＝(1-K₁ ²)^0.5,短幅系数K₁＝eZ_b/R_z，Z_b为针销数，R_z为针齿中心圆半径。

3.根据权利要求1所述的工业机器人摆线减速一体机，其特征在于，

双偏心轴(6)的两个偏心段的相位差不等于180°。

4.根据权利要求3所述的工业机器人摆线减速一体机，其特征在于，

双偏心轴(6)的两个偏心段的相位差为178.5°～179.5°。

5.根据权利要求4所述的工业机器人摆线减速一体机，其特征在于，

双偏心轴(6)的两个偏心段的相位差为178.8°～179.25°。

6.根据权利要求5所述的工业机器人摆线减速一体机，其特征在于，

双偏心轴(6)的两个偏心段的相位差为179.0°～179.2°。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的工业机器人摆线减速一体机，其特征在于，

摆线减速部件的内啮合件的润滑不采用脂润滑而采用油润滑，在针齿壳(1)或端盖(15)上设有加油孔、放油孔及通气帽。

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