CN224209981U - 关节执行器及其齿轮减速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种齿轮减速器，包括太阳轮轴、行星架和齿圈；太阳轮轴上设有太阳轮；行星架包括内部行星架和输出行星架，内部行星架与输出行星架固定连接，且内部行星架和输出行星架之间设有若干行星轮轴，行星轮轴上设有与太阳轮啮合的大行星齿轮和与齿圈啮合的小行星齿轮，大行星齿轮的节圆直径大于小行星齿轮的节圆直径。本实用新型还公开了一种关节执行器，包括外壳，外壳内设有电机组件和如上的齿轮减速器，电机组件包括定子和套设在定子内的转子，转子内设有中心通孔，中心通孔内设有与转子同步转动的传动件，传动件与太阳轮轴传动连接；齿圈固定安装在外壳内。本实用新型的关节执行器，在满足大传动比的要求下，不会增大径向尺寸。

Description

关节执行器及其齿轮减速器

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体的为一种关节执行器及其齿轮减速器。

背景技术

机器人关节执行器作为机器人系统的核心动力部件，承担着将电能转化为机械运动的关键功能，其性能直接影响机器人的运动精度、负载能力、响应速度及整体可靠性。从技术构成来看，典型的关节执行器通常由驱动电机、减速机构、传感器系统和控制单元等模块组成，这些组件通过精密集成实现扭矩放大、运动转换及闭环控制等功能。随着机器人应用场景的不断拓展，从工业制造到医疗服务，从太空探索到家庭服务，对关节执行器的性能要求也日趋多元化和严苛化。

机械减速式关节执行器长期以来在工业机器人领域占据主导地位，其核心技术特征是通过齿轮啮合原理实现电机输出转速的降低和扭矩的放大。这类执行器通常采用三级架构：高速端为伺服电机提供原始动力；中间级为精密减速器实现变速变矩；输出端集成位置/力矩传感器构成闭环控制。根据减速机构类型的不同，主流方案可分为谐波减速器、行星减速器和RV减速器三大类，各自具有鲜明的性能特点和适用场景。其中，行星减速器采用多级齿轮并联分流结构，具有高刚性和大承载优势，常见于大负载工业机器人。但现有行星减速器若要实现较大的传动比，则会导致径向尺寸增大，限制了其在空间受限场景的应用。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种关节执行器及其齿轮减速器，在满足大传动比的要求下，不会增大径向尺寸。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型的一种齿轮减速器，包括太阳轮轴、行星架和齿圈；

所述太阳轮轴上设有太阳轮；所述行星架包括内部行星架和输出行星架，所述内部行星架与所述输出行星架固定连接，且所述内部行星架和输出行星架之间设有若干行星轮轴，所述行星轮轴上设有与所述太阳轮啮合的大行星齿轮和与所述齿圈啮合的小行星齿轮，所述大行星齿轮的节圆直径大于所述小行星齿轮的节圆直径。

进一步，所述内部行星架和输出行星轮架之间设有让位所述大行星齿轮的让位间隙。

进一步，所述输出行星架上设有输出法兰。

本实用新型还提出了一种关节执行器，包括外壳，所述外壳内设有电机组件和如上所述的齿轮减速器，所述电机组件包括定子和套设在所述定子内的转子，所述转子内设有中心通孔，所述中心通孔内设有与所述转子同步转动的传动件，所述传动件与所述太阳轮轴传动连接；所述齿圈固定安装在所述外壳内。

进一步，所述外壳包括壳体和盖装在所述壳体上的端盖。

进一步，所述传动件包括传动轴，所述传动轴的一端与所述壳体之间设有第一轴承、第二端与所述内部行星架之间设有第二轴承，且所述传动轴与所述太阳轮轴同步转动。

进一步，所述传动轴的中部设有与所述转子连接的传动部。

进一步，所述端盖与所述输出行星架之间设有第三轴承，所述第三轴承采用交叉滚子轴承。

进一步，所述大行星齿轮的节圆直径为：

其中：d₂为大行星齿轮的节圆直径；d_2a为大行星齿轮的齿顶圆直径；d₁为太阳轮的节圆直径；D为对外壳应于大行星齿轮位置处的内径；Δ为大行星齿轮与外壳之间预留间隙的径向宽度。

进一步，所述小行星齿轮的节圆直径为：

d₃＝d₄―(d₁+d₂)

其中：d₃为小行星齿轮的节圆直径；d₄为齿圈的节圆直径。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的关节执行器，通过设置齿轮减速器，将转子与太阳轮轴通过传动件传动连接，并在一级行星轴上分别设置大行星齿轮和小行星齿轮分别与太阳轮和齿圈啮合，如此，利用大行星齿轮和太阳轮之间的传动可以实现一级减速，通过小行星轮与齿圈的传动可以实现二级减速，如此，齿轮减速器的总减速比为一级减速传动比和二级减速传动比的乘积，能够满足较大传动比的要求，并能够分别减小一级减速和二级减速的传动比大小，进而减小行星减速器的径向尺寸。综上，本实用新型关节执行器及其齿轮减速器，在满足大传动比的要求下，不会增大径向尺寸。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型关节执行器实施例的结构示意图；

图2为图1的左轴测图；

图3为图1的右轴测图。

附图标记说明：

10-壳体；11-端盖；121-定子；122-转子；13-太阳轮轴；14-太阳轮；15-齿圈；16-内部行星架；17-输出行星架；18-输出法兰；19-行星轮轴；20-大行星齿轮；21-小行星齿轮；22-预留间隙；23-中心通孔；24-传动件；241-传动轴；242-传动部；25-第一轴承；26-第二轴承；27-第三轴承。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，本实施例的关节执行器，包括外壳，外壳内设有电机组件和齿轮减速器。本实施例中，外壳包括壳体10和盖装在壳体10上的端盖11，端盖11盖装在壳体10上并固定连接。电机组件包括定子121和套设在定子121内的转子122。

本实施例中，齿轮减速器包括太阳轮轴13、行星架和齿圈15。具体的，太阳轮轴13上设有太阳轮14。齿圈15固定安装在外壳内。行星架包括内部行星架16和输出行星架17，内部行星架16与输出行星架17固定连接，输出行星架17上设有输出法兰18。具体的，内部行星架16和输出行星架17之间设有若干行星轮轴19，行星轮轴19上设有与太阳轮14啮合的大行星齿轮20和与齿圈15啮合的小行星齿轮21，大行星齿轮20的节圆直径大于小行星齿轮21的节圆直径。

进一步的，为了将大行星齿轮20的节圆直径设置得更大，并避免行星架尺寸为大行星齿轮20的限制，本实施例在内部行星架16和输出行星轮架17之间设有让位大行星齿轮的让位间隙。

本实施例中，转子122内设有中心通孔23，中心通孔23内设有与转子122同步转动的传动件24，传动件24与太阳轮轴13传动连接。具体的，传动件24包括传动轴241，传动轴241的一端与壳体10之间设有第一轴承25、第二端与内部行星架16之间设有第二轴承26，且传动轴241与太阳轮轴13同步转动，第一轴承25和第二轴承26采用深沟球轴承。本实施例的传动轴241的中部设有与转子122连接的传动部242。

本实施例中，端盖11与输出行星架17之间设有第三轴承27，第三轴承27采用交叉滚子轴承。

具体的，本实施例中，为了尽可能增大大行星齿轮20与太阳轮14之间的传动比，则大行星齿轮的节圆直径为：

其中：d₂为大行星齿轮20的节圆直径；d_2a为大行星齿轮20的齿顶圆直径；d₁为太阳轮14的节圆直径；D为外壳10对应于大行星齿轮20位置处的内径；Δ为大行星齿轮20与外壳10之间预留间隙22的径向宽度。

同理，小行星齿轮21的节圆直径为：

d₃＝d₄―(d₁+d₂)

其中：d₃为小行星齿轮21的节圆直径；d₄为齿圈15的节圆直径。

本实施例的关节执行器，通过设置齿轮减速器，将转子与太阳轮轴通过传动件传动连接，并在一级行星轴上分别设置大行星齿轮和小行星齿轮分别与太阳轮和齿圈啮合，如此，利用大行星齿轮和太阳轮之间的传动可以实现一级减速，通过小行星轮与齿圈的传动可以实现二级减速，如此，齿轮减速器的总减速比为一级减速传动比和二级减速传动比的乘积，能够满足较大传动比的要求，并能够分别减小一级减速和二级减速的传动比大小，进而减小行星减速器的径向尺寸。综上，本实用新型关节执行器及其齿轮减速器，在满足大传动比的要求下，不会增大径向尺寸。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种齿轮减速器，其特征在于：包括太阳轮轴、行星架和齿圈；

所述太阳轮轴上设有太阳轮；所述行星架包括内部行星架和输出行星架，所述内部行星架与所述输出行星架固定连接，且所述内部行星架和输出行星架之间设有若干行星轮轴，所述行星轮轴上设有与所述太阳轮啮合的大行星齿轮和与所述齿圈啮合的小行星齿轮，所述大行星齿轮的节圆直径大于所述小行星齿轮的节圆直径。

2.根据权利要求1所述的齿轮减速器，其特征在于：所述内部行星架和输出行星轮架之间设有让位所述大行星齿轮的让位间隙。

3.根据权利要求1所述的齿轮减速器，其特征在于：所述输出行星架上设有输出法兰。

4.一种关节执行器，其特征在于：包括外壳，所述外壳内设有电机组件和如权利要求1-3任一项所述的齿轮减速器，所述电机组件包括定子和套设在所述定子内的转子，所述转子内设有中心通孔，所述中心通孔内设有与所述转子同步转动的传动件，所述传动件与所述太阳轮轴传动连接；所述齿圈固定安装在所述外壳内。

5.根据权利要求4所述的关节执行器，其特征在于：所述外壳包括壳体和盖装在所述壳体上的端盖。

6.根据权利要求5所述的关节执行器，其特征在于：所述传动件包括传动轴，所述传动轴的一端与所述壳体之间设有第一轴承、第二端与所述内部行星架之间设有第二轴承，且所述传动轴与所述太阳轮轴同步转动。

7.根据权利要求6所述的关节执行器，其特征在于：所述传动轴的中部设有与所述转子连接的传动部。

8.根据权利要求5所述的关节执行器，其特征在于：所述端盖与所述输出行星架之间设有第三轴承，所述第三轴承采用交叉滚子轴承。

9.根据权利要求4所述的关节执行器，其特征在于：所述大行星齿轮的节圆直径为：

其中：d₂为大行星齿轮的节圆直径；d_2a为大行星齿轮的齿顶圆直径；d₁为太阳轮的节圆直径；D为对外壳应于大行星齿轮位置处的内径；Δ为大行星齿轮与外壳之间预留间隙的径向宽度。

10.根据权利要求9所述的关节执行器，其特征在于：所述小行星齿轮的节圆直径为：

d₃＝d₄―(d₁+d₂)

其中：d₃为小行星齿轮的节圆直径；d₄为齿圈的节圆直径。