CN108087501B - 减速器结构及具有其的机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种减速器结构及具有其的机器人，减速器结构包括针齿槽、摆线轮组件和针齿部，针齿槽的内壁上设置有针齿槽。摆线轮组件设置于针齿槽内。针齿部包括第一针齿和第二针齿，第一针齿和第二针齿设置于针齿槽内并位于摆线轮组件的外周面与针齿槽的槽底之间。针齿部采用了分体针齿即第一针齿和第二针齿，使得摆线轮组件与分体针齿在作用时相对独立，有效缩小了针齿的偏斜角。当摆线轮组件其中一片摆线与针齿啮合受力时，由于针齿轴线的长度变短，针齿与摆线的接触面积不再受针齿孔或摆线轮廓轴线加工误差的影响，更能充分接触啮合。此外采用分体针齿，两分体针齿在其连接处形成了间隙通道，有利于针齿的润滑。

Description

减速器结构及具有其的机器人
技术领域
本发明涉及减速器设备技术领域，具体而言，涉及一种减速器结构及具有其的机器人。
背景技术
传统RV减速器具有传动比大、输出扭矩大、效率高、精度高、运转平稳等特点，主要用于低转速、高扭矩输出的传动设备上。RV减速器的针齿结构是圆柱结构，且运行时每个针齿同时与两片摆线轮作用。但针齿结构采用圆柱形会与摆线轮啮合造成润滑不充分，在传动时，由于摆线轮受力变形后与针齿接触面积减少，应力应变增大，使摆线轮磨损和变形增大，使用寿命减少，运动精度降低。甚至会出现针齿应力集中，偏斜角增大，直接导致针齿被挤裂的情况。
现有技术中采用对针齿进行修形的方式来克服上述存在的问题，通过将针齿修形为内凹形，摆线轮与针齿接触的部分经过修形呈半凸形。针齿槽在针齿安放的孔内壁经修形呈凸形，针齿槽与针齿接触的部分而也呈半凸形，该方案尽管能增大其润滑和接触面积，但由于针齿自身尺寸较小，修行成圆弧后，所增加的接触面积效果甚微。其次，对针齿修行以后，对整机的装配提出了更高的要求，即针齿不能在摆线和针齿槽都装完后再装配，增加了装配难度。此外，减速器在运行过程中，摆线轮与针齿之间的作用力较大，使用修形后的针齿，针齿生热变形不均匀，增加了其被挤裂的可能性，并且该结构方案对摆线和针齿槽的加工提出了更高的要求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种减速器结构及具有其的机器人，以解决现有技术中针齿容易变形的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种减速器结构，包括：针齿槽，针齿槽的内壁上设置有针齿槽；摆线轮组件，设置于针齿槽内；针齿部，针齿部包括第一针齿和第二针齿，第一针齿和第二针齿设置于针齿槽内并位于摆线轮组件的外周面与针齿槽的槽底之间。
进一步地，摆线轮组件包括：上摆线轮，设置于针齿槽内，第一针齿位于上摆线轮的外周面与针齿槽的槽底之间；下摆线轮，设置于针齿槽内并位于上摆线轮的下方，第二针齿位于下摆线轮的外周面与针齿槽的槽底之间，第一针齿与第二针齿同轴设置。
进一步地，第一针齿的外周面与第一针齿的上端面之间设置有第一倒角，第一针齿的外周面与第一针齿的下端面之间设置有第二倒角。
进一步地，上摆线轮的外周面与上摆线轮的上端面之间设置有第三倒角，上摆线轮的外周面与上摆线轮的下端面之间设置有第四倒角。
进一步地，第一倒角小于第三倒角，和/或，第二倒角小于第四倒角。
进一步地，第二针齿的外周面与第二针齿的上端面之间设置有第五倒角，第二针齿的外周面与第二针齿的下端面之间设置有第六倒角。
进一步地，下摆线轮的外周面与下摆线轮的上端面之间设置有第七倒角，下摆线轮的外周面与下摆线轮的下端面之间设置有第八倒角。
进一步地，第五倒角小于第七倒角，和/或，第六倒角小于第八倒角。
进一步地，第一针齿的端部与第二针齿的端部之间具有距离地设置。
进一步地，针齿槽的内周面上设置有环形台阶，针齿槽沿针齿槽轴向方向开设于环形台阶上，上摆线轮和下摆线轮在竖直方向的厚度之和小于环形台阶的在竖直方向上的厚度。
进一步地，第一针齿和第二针齿的沿竖直方向的长度之和大于上摆线轮和下摆线轮在竖直方向的厚度之和。
进一步地，针齿槽为多个，多个针齿槽沿针齿槽的内壁间隔地设置，针齿部为多个，多个针齿部与多个针齿槽一一对应。
根据本发明的另一方面，提供了一种机器人，包括减速器结构，减速器结构为上述的减速器结构。
应用本发明的技术方案，减速器结构包括针齿槽、摆线轮组件和针齿部，针齿槽的内壁上设置有针齿槽。摆线轮组件设置于针齿槽内。针齿部包括第一针齿和第二针齿，第一针齿和第二针齿设置于针齿槽内并位于摆线轮组件的外周面与针齿槽的槽底之间。针齿部采用了分体针齿即第一针齿和第二针齿，使得摆线轮组件与分体针齿在作用时相对独立，有效缩小了针齿的偏斜角，避免了针齿发生变形量的情况。当摆线轮组件其中一片摆线与针齿啮合受力时，由于针齿轴线的长度变短，针齿与摆线的接触面积不再受针齿孔或摆线轮廓轴线加工误差的影响，更能充分接触啮合。此外采用分体针齿，两分体针齿在其连接处形成了间隙通道，有利于针齿的润滑。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的减速器结构的实施例的剖视结构示意图；
图2示出了图1中A处放大结构的结构示意图；
图3示出了根据本发明的减速器结构的实施例的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、针齿槽；11、环形台阶；
20、摆线轮组件；21、上摆线轮；22、下摆线轮；
30、针齿部；31、第一针齿；32、第二针齿；
41、刚性盘；42、行星架；43、行星齿轮；44、曲轴；45、针齿轴承。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
结合图1至图3所示，根据本发明的实施例，提供了一种减速器结构。
具体地，该减速器结构包括针齿槽10、摆线轮组件20和针齿部30。针齿槽10的内壁上设置有针齿槽。摆线轮组件20设置于针齿槽10内。针齿部30包括第一针齿31和第二针齿32，第一针齿31和第二针齿32设置于针齿槽内并位于摆线轮组件20的外周面与针齿槽的槽底之间。
在本实施例中，采用了分体针齿即第一针齿31和第二针齿32，使得摆线轮组件与分体针齿在作用时相对独立，有效缩小了针齿的偏斜角，避免了针齿发生变形量的情况。当摆线轮组件其中一片摆线与针齿啮合受力时，由于针齿轴线的长度变短，针齿与摆线的接触面积不再受针齿孔或摆线轮廓轴线加工误差的影响，更能充分接触啮合。此外采用分体针齿，两分体针齿在其连接处形成了间隙通道，有利于针齿的润滑。
如图1所示，摆线轮组件20包括上摆线轮21和下摆线轮22。上摆线轮21设置于针齿槽10内，第一针齿31位于上摆线轮21的外周面与针齿槽的槽底之间。下摆线轮22设置于针齿槽10内并位于上摆线轮21的下方。第二针齿32位于下摆线轮22的外周面与针齿槽的槽底之间，第一针齿31与第二针齿32同轴设置。这样设置便于上摆线轮21和第一针齿31啮合接触，下摆线轮22和第二针齿32啮合接触。
进一步地，第一针齿31的外周面与第一针齿31的上端面之间设置有第一倒角，第一针齿31的外周面与第一针齿31的下端面之间设置有第二倒角。这样设置便于第一针齿31倒角间隙中充入润滑脂，借助润滑脂的流动，给运行过程中第一针齿31进行有效降温。
在本实施例中，上摆线轮21的外周面与上摆线轮21的上端面之间设置有第三倒角，上摆线轮21的外周面与上摆线轮21的下端面之间设置有第四倒角。这样设置便于润滑脂从第三倒角和第四倒角处渗出。
其中，第一倒角小于第三倒角或第二倒角小于第四倒角。这样设置便于第一倒角、第二倒角更多的接受来自第三倒角、第四倒角渗入的润滑脂。
在本实施例中，第二针齿32的外周面与第二针齿32的上端面之间设置有第五倒角，第二针齿32的外周面与第二针齿32的下端面之间设置有第六倒角。这样设置便于第二针齿32倒角间隙中充入润滑脂，借助润滑脂的流动，给运行过程中第二针齿32进行有效降温。
在本实施例中，下摆线轮22的外周面与下摆线轮22的上端面之间设置有第七倒角，下摆线轮22的外周面与下摆线轮22的下端面之间设置有第八倒角。这样设置便于润滑脂从第七倒角和第八倒角处渗出。
进一步地，第五倒角小于第七倒角或第六倒角小于第八倒角。这样设置便于第五倒角、第六倒角更多的接受来自第七倒角、第八倒角渗入的润滑脂。
在本实施例中，第一针齿31的端部与第二针齿32的端部之间具有距离地设置。这样设置便于第一针齿31的端部与第二针齿32的端部之间间隙渗入润滑脂，进而给运行过程中的第一针齿31和第二针齿32进行有效降温。
在本实施例中，针齿槽10的内周面上设置有环形台阶11，针齿槽沿针齿槽10轴向方向开设于环形台阶11上，上摆线轮21和下摆线轮22在竖直方向的厚度之和小于环形台阶11的在竖直方向上的厚度。这样设置便于上摆线轮21和下摆线轮22有足够的空间运动。
进一步地，第一针齿31和第二针齿32的沿竖直方向的长度之和大于上摆线轮21和下摆线轮22在竖直方向的厚度之和。这样设置便于第一针齿31和第二针齿32可以更充分的与上摆线轮21和下摆线轮22啮合接触。
另外，针齿槽为多个，多个针齿槽沿针齿槽10的内壁间隔地设置，针齿部30为多个，多个针齿部30与多个针齿槽一一对应。这样设置便于在密闭空间内，针齿部30可以更充分的通过润滑脂进行有效降温。
进一步地，上述实施例中的减速器结构还可以用于机器人设备技术领域，即根据本发明的另一个方面，提供了一种机器人。该机器人包括减速器结构，减速器结构为上述实施例中的减速器结构。
在本实施例中，采用该技术方案使得在机器人关节上通过两级减速达到降低输入转速、提高输出转矩的目的，并且使得机器人一次性工作时间延长，且使用寿命更久。
具体地，本发明的实施例解决了以下技术效果，在传动时，摆线轮受力变形后其与针齿接触面积不会大幅减小；有利于针齿的润滑，使针齿不至于过热；极大的改善了针齿偏斜角大的问题；提高整机的寿命及可靠性。
传统RV减速器，包括以下零件：针齿槽、刚性盘41、行星架42、针齿、摆线轮、行星齿轮43、曲轴44、针齿轴承45、圆锥滚子轴承和角接触轴承。其中，针齿槽在其轴线的两端包含两轴承位，分别用于角接触的安装。角接触轴承安装面的中间夹部为针齿槽的关键加工部，在中间夹部内圈均布布置尺寸相同且数量较多的针齿孔。每对针齿包括上针齿、下针齿，每对针齿沿轴线方向同时安装与同一针齿孔内。曲轴组件由曲轴、针齿轴承、圆锥滚子轴承、和行星齿轮组成，曲轴有两个曲柄块，针齿轴承安装于曲柄块位置，在曲轴的两端支撑轴线位置处，通过两个圆锥滚子轴承分别来约束。其中行星齿轮和曲轴以花键方式连接。减速器中包括2到3个曲轴组件，以达到功率分流的目的。减速器还有行星架和刚性盘，其通过角接触轴承分别被安装于针齿槽中间夹部的上下两端面，同时将行星架和刚性盘固定起来一起形成曲轴的支撑架。曲轴两端支撑轴线位置处安装的圆锥滚子轴承外圈分别安装于行星架与刚性盘形成的支撑架上。RV减速器中还有两个摆线轮，两个摆线轮分别通过轴承孔与曲轴的针齿轴承相连接，摆线轮的外轮廓与针齿相接触。且摆线轮的齿数比针齿的齿数少一齿。
减速器运行时，通过输入轴齿轮与行星齿轮的啮合完成第一级传动，同时由于行星齿轮与曲轴的约束作用，带动曲轴旋转。又由于摆线的轴承孔与曲轴曲柄块通过针齿轴承连接，所以引起摆线的运动。摆线与针齿通过少齿差原理，使得摆线做减速旋转运动。整机在装配完成之后，两摆线轮被上下角接触轴承约束，来限制摆线轮轴向的位移。且摆线轮的总厚度略小于两角接触轴承外圈之间的距离，这样摆线轮在运行中可以上下小量位移，以便润滑脂的进入。针齿在轴向也受限于两角接触轴承，且针齿组件的组合长度小于两角接触轴承外圈所对应的轴向距离，针齿组件可以在针齿孔中适量轴向窜动。第一针齿、第二针齿的结构相同、尺寸相同、公差也相同。针齿的两侧端面进行倒角，针齿两端面的倒角小于摆线轮两端面齿廓边缘的倒角，以使在摆线与针齿均可在轴线位移的前提下，摆线齿廓的上下两边缘均与针齿的圆柱面接触，防止因为针齿与摆线接触部分较小，从而对针齿形成应力集中。且针齿端面加工质量较高，避免两针齿端面之间、针齿与角接触轴承之间由于摩擦产生磨屑，影响整机可靠性。单个针齿轴向长度可以等于或略小于单个摆线齿轮的厚度，以保证在第一针齿和第二针齿可以在针齿孔内有一定的轴向移动空间。同时，在第一针齿、第二针齿之间也可以形成较小间隙，方便润滑脂在第一针齿顶、第二针齿底、第二针齿中间都可以有从两摆线平面间隙中充入的润滑脂进入，借助润滑脂的流动，给整机运行过程中针齿有效降温。
针齿部采用了分体针齿，使得上下两片摆线轮与针齿的作用相对独立，有效缩小针齿的偏斜角。当其中一片摆线在啮合过程受力时，由于针齿轴线长度变短，针齿与摆线的接触面积不再受针齿孔或摆线轮廓轴线加工误差的影响，能更充分接触，此外采用分体针齿，在同一针齿孔中的两针齿在其连接处形成了间隙通道，有利于针齿的润滑。在优化受力且提高整机可靠性的同时，本方案未增加加工难度，使实施更易实现。
在同一针齿孔中采用了分体针齿。由与原方案同直径且长度为原针齿长度一半的两个同规格小针齿代替，且在两针齿接触面处对针齿进行倒角，有利于润滑脂的进入。也可对两针齿结合面进行进一步加工，降低两针齿之间的摩擦。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种减速器结构，其特征在于，包括：
针齿槽(10)，所述针齿槽(10)的内壁上设置有针齿槽；
摆线轮组件(20)，设置于所述针齿槽(10)内；
针齿部(30)，所述针齿部(30)包括第一针齿(31)和第二针齿(32)，所述第一针齿(31)和所述第二针齿(32)设置于所述针齿槽内并位于所述摆线轮组件(20)的外周面与所述针齿槽的槽底之间；
所述摆线轮组件(20)包括：
上摆线轮(21)，设置于所述针齿槽(10)内，所述第一针齿(31)位于所述上摆线轮(21)的外周面与所述针齿槽的槽底之间；
下摆线轮(22)，设置于所述针齿槽(10)内并位于所述上摆线轮(21)的下方，所述第二针齿(32)位于所述下摆线轮(22)的外周面与所述针齿槽的槽底之间，所述第一针齿(31)与所述第二针齿(32)同轴设置；
所述第一针齿(31)的外周面与所述第一针齿(31)的上端面之间设置有第一倒角，所述第一针齿(31)的外周面与所述第一针齿(31)的下端面之间设置有第二倒角。
2.根据权利要求1所述的减速器结构，其特征在于，所述上摆线轮(21)的外周面与所述上摆线轮(21)的上端面之间设置有第三倒角，所述上摆线轮(21)的外周面与所述上摆线轮(21)的下端面之间设置有第四倒角。
3.根据权利要求2所述的减速器结构，其特征在于，所述第一倒角小于所述第三倒角，和/或，所述第二倒角小于所述第四倒角。
4.根据权利要求1所述的减速器结构，其特征在于，所述第二针齿(32)的外周面与所述第二针齿(32)的上端面之间设置有第五倒角，所述第二针齿(32)的外周面与所述第二针齿(32)的下端面之间设置有第六倒角。
5.根据权利要求4所述的减速器结构，其特征在于，所述下摆线轮(22)的外周面与所述下摆线轮(22)的上端面之间设置有第七倒角，所述下摆线轮(22)的外周面与所述下摆线轮(22)的下端面之间设置有第八倒角。
6.根据权利要求5所述的减速器结构，其特征在于，所述第五倒角小于所述第七倒角，和/或，所述第六倒角小于所述第八倒角。
7.根据权利要求1所述的减速器结构，其特征在于，所述第一针齿(31)的端部与所述第二针齿(32)的端部之间具有距离地设置。
8.根据权利要求1所述的减速器结构，其特征在于，所述针齿槽(10)的内周面上设置有环形台阶(11)，所述针齿槽沿所述针齿槽(10)轴向方向开设于所述环形台阶(11)上，所述上摆线轮(21)和所述下摆线轮(22)在竖直方向的厚度之和小于所述环形台阶(11)的在竖直方向上的厚度。
9.根据权利要求8所述的减速器结构，其特征在于，所述第一针齿(31)和所述第二针齿(32)的沿竖直方向的长度之和大于所述上摆线轮(21)和所述下摆线轮(22)在竖直方向的厚度之和。
10.根据权利要求1所述的减速器结构，其特征在于，所述针齿槽为多个，多个所述针齿槽沿所述针齿槽(10)的内壁间隔地设置，所述针齿部(30)为多个，多个所述针齿部(30)与多个所述针齿槽一一对应。
11.一种机器人，包括减速器结构，其特征在于，所述减速器结构为权利要求1至10中任一项所述的减速器结构。
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