CN108869641A - 针齿摆线减速器及工业机器人 - Google Patents

Abstract

一种针齿摆线减速器及工业机器人，针齿摆线减速器包括：沿轴向设置的第一摆线结构***和第二摆线结构***，第一摆线结构***套设于偏心轴，每一摆线结构***沿轴向至少包括一个摆线结构；所述摆线结构包括：径向由内而外依次设置的摆线盘、若干周向分布的针齿和针齿壳；所述针齿可旋转的固定于所述针齿壳，所述摆线盘啮合于所述针齿；所有所述针齿壳同轴设置；所述第二摆线结构***中的至少一个摆线盘与第一摆线结构***中的至少一个摆线盘周向固定，周向固定的摆线盘同轴设置。当偏心轴传递动力至第一摆线结构***时，针齿摆线减速器历经第一回减速；当摆线盘传递动力至第二摆线结构***时，针齿摆线减速器历经第二回减速，以达到减速的目的。

Description

针齿摆线减速器及工业机器人

技术领域

本发明涉及减速器技术领域，具体涉及一种针齿摆线减速器及工业机器人。

背景技术

工业机器人是指在生产过程中，能够完成各种移动或其他工艺以代替人类劳动的机器。工业机器人具有执行机构和驱动执行机构完成各种动作的动力源，通常在动力源、执行机构之间还设置减速器，减速器用于将电动机、内燃机等高速运转的动力通过减速器输出至执行机构，以达到减速、及提高扭矩的目的。

目前，日本纳博特斯克精密机械公司(NABTESCO)生产的RV型减速器(针齿摆线减速器)以其结构紧凑、传动能力强等特点已成为工业机器人中应用最为广泛的一种减速器。RV型减速器一般包括针齿壳、能够在针齿壳内做摆线运动的摆线盘，以及位于针齿壳、摆线盘之间的针齿，摆线盘在针齿壳内做摆线运动以达到减速的目的。RV型减速器还包括行星架，行星架通过偏心轴连接于摆线盘，使摆线盘的摆线运动传递至行星架时，行星架仅产生自转从而输出动力。

研究发现，RV型减速器的零部件相对较多、结构较为复杂，且各零部件之间的制造精度要求极高，导致产品合格率较低。另外，调查表明，RV型减速器在使用过程中，容易损坏，尤其是设置在行星架、摆线盘之间的偏心轴，容易磨损，或因应力集中而被破坏。

因此，如果能够设计一种新的针齿摆线减速器，使该针齿摆线减速器无需利用行星架进行输出，从而能够省略行星架，使其具有相对较为简单的结构，便于生产制造；且在使用过程中，由于没有行星架，减速器相关零件也不容易发生损坏。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种新的针齿摆线减速器，使其更容易生产制造，且不容易损坏。

为解决上述问题，本发明提供一种针齿摆线减速器，包括：沿轴向设置的第一摆线结构***和第二摆线结构***，所述第一摆线结构***套设于偏心轴，每一所述摆线结构***沿轴向至少包括一个摆线结构；所述摆线结构包括：径向由内而外依次设置的摆线盘、若干周向分布的针齿和针齿壳；所述针齿可旋转的固定于所述针齿壳，所述摆线盘啮合于所述针齿；所有所述针齿壳同轴设置；所述第二摆线结构***中的至少一个摆线盘与第一摆线结构***中的至少一个摆线盘周向固定，周向固定的摆线盘同轴设置；当偏心轴旋转时，若第一摆线结构***中的摆线盘相对针齿壳旋转第一角度α，第二摆线结构***中的摆线盘相对针齿壳旋转第二角度β，第一角度α、第二角度β满足：α≠β。

可选的，所述第二摆线结构***套设于所述偏心轴。

可选的，所述第一摆线结构***中，所述摆线结构为一个；所述第二摆线结构***中，所述摆线结构为一个。

可选的，所述第一摆线结构***、所述第二摆线结构***均包括至少两个沿轴向依次设置的所述摆线结构；第一摆线结构***中的摆线盘、第二摆线结构***中的摆线盘数量相等，一对一周向固定连接。

可选的，第一摆线盘结构***和第二摆线结构***中，沿轴向方向距离最短的两摆线盘周向固定，其余摆线盘，依次周向固定。

可选的，所述偏心轴具有多个偏心部，且任意两个偏心部的偏心相位相同或相反。

可选的，所述偏心部的数量为偶数个，其中，一半偏心部共同朝向第一方向，另一半偏心部共同朝向第二方向，所述第一方向、第二方向朝向相反。

可选的，所述针齿摆线减速器还包括连接件，以实现所述摆线盘的周向固定连接。

可选的，所述连接件为多个，沿所述周向均匀分布。

可选的，所述连接件为销钉、螺栓、螺钉中的至少一种。

可选的，周向固定的所述摆线盘为一体结构。

可选的，所述连接件包括沿轴向依次设置的第一连接段、第二连接段，第一连接段连接第一摆线结构***中的摆线盘，第二连接段连接第二摆线结构***中的摆线盘；第一连接段、第二连接段不在同一直线上，使周向固定连接的摆线盘沿周向方向具有角度差。

可选的，至少其中一个摆线结构中，所述针齿壳的内周面上设有针齿槽，所述针齿设置在所述针齿槽内。

可选的，所述针齿摆线减速器还包括限位件，所述限位件用于将所述针齿轴向限位在所述针齿槽内。

可选的，所述限位件包括套设在偏心轴***的环形隔板，所述环形隔板固定设置在所述针齿槽的轴向一端。

可选的，至少其中一个摆线结构中，沿所述轴向，所述针齿至少为两列，同一列中的所有所述针齿沿所述周向分布。

可选的，所述第一摆线结构***中，所有的摆线盘的齿数在10-55之间，所有针齿壳的齿数在10-55之间；和/或，所述第二摆线结构***中，所有的摆线盘的齿数在10-55之间，所有针齿壳的齿数在10-55之间。

可选的，在至少一个摆线结构中，所述摆线盘、针齿壳一对一设置；或者，在至少一个摆线结构中，一个所述摆线盘对应两个以上所述针齿壳；或者，第一摆线结构***中至少有两相邻摆线结构共用同一针齿壳；或者，第二摆线结构***中至少有两相邻摆线结构共用同一针齿壳。

可选的，所述第一摆线结构***中，所有所述针齿壳均固定连接，或，所述第一摆线结构***共用同一针齿壳。

可选的，所述第二摆线结构***中，所有所述针齿壳均固定连接，或，所述第二摆线结构***共用同一针齿壳。

可选的，第一摆线结构***中，至少其中一个摆线盘通过轴承连接所述偏心轴。

可选的，第二摆线结构***中，至少其中一个摆线盘通过轴承连接所述偏心轴；和/或，至少其中一个针齿壳通过轴承连接所述偏心轴。

可选的，所述轴承包括保持架和设置于所述保持架内的滚子，所述滚子接触所述偏心轴和摆线盘。

可选的，所述针齿摆线减速器还包括外壳体，所述第一摆线结构***中的针齿壳固定设置于所述外壳体。

可选的，所述第二摆线结构***中、至少其中一个针齿壳通过轴承连接所述外壳体。

可选的，所述针齿摆线减速器还包括油封，所述油封设置于通过轴承连接的所述针齿壳和外壳体之间。

可选的，所述针齿摆线减速器还包括盖板，所述盖板、第一摆线结构***中的针齿壳和外壳体沿轴向依次设置；所述第一摆线结构***中的针齿壳轴向固定设置于所述外壳体和所述盖板之间，所述盖板通过轴承连接于所述偏心轴。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种工业机器人，包括：动力源和执行机构，所述工业机器人还包括以上所述的针齿摆线减速器，所述针齿摆线减速器固定设置在动力源、执行机构之间，用于降低动力源的转速以输出至所述执行机构。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本技术方案的针齿摆线减速器，通过设置沿轴向的第一摆线结构***和第二摆线结构***，且使第一摆线结构***中的摆线盘与第二摆线结构***中的摆线盘周向固定，摆线盘可旋转的设置于偏心轴上。当偏心轴旋转时，第一摆线结构***中的摆线盘在针齿壳内做摆线运动，此时，将偏心轴的自传运动转化为摆线盘的自转和围绕偏心轴公转的摆线运动；第二摆线结构***中的摆线盘通过与对应的针齿壳配合，带动针齿壳自转，此时将摆线盘的摆线运动转化为针齿壳的自转运动。

在偏心轴传递动力至第一摆线结构***中摆线盘的过程中，针齿摆线减速器历经第一次减速；在摆线盘传递动力至第二摆线结构***中针齿壳的过程中，针齿摆线减速器历经第二次减速；从而能够达到减速、提高扭矩的目的。而且，针齿壳的自转运动并不改变偏心轴的运动形式，因而可以直接作为输出端输出动力。

另外，本技术方案针齿摆线减速器中将摆线运动转化为自转运动的方式并未通过行星架，因此，相较于现有技术，结构相对简单，容易生产制造，能够提升产品合格率；而且，也使得该针齿摆线减速器在使用过程中不容易发生损坏，提升产品品质。

附图说明

图1是本发明第一实施例针齿摆线减速器的运动传递关系示意图；

图2是本发明第一实施例针齿摆线减速器的结构示意图；

图3是图2所示针齿摆线减速器的立体分解图；

图4是本发明第二实施例针齿摆线减速器的运动传递关系示意图；

图5是本发明第二实施例针齿摆线减速器的结构示意图；

图6是图5所示针齿摆线减速器的立体分解图；

图7是图5所示针齿摆线减速器中周向固定连接的摆线盘的局部示意图。

具体实施方式

现有技术的工业机器人，为了将动力源输出的扭矩输出给执行机构，以驱动执行机构执行相应的操作，通常需要将电动机、内燃机等动力源的大转速降低变化为小转速。目前主要利用针齿摆线减速器来降低转速，针齿摆线减速器的核心部件为摆线结构，摆线结构主要包括：径向由内而外依次设置的摆线盘、针齿和针齿壳。

偏心轴作为输入端穿过摆线盘，偏心轴在旋转的过程中，摆线盘在针齿壳所围成的区域内做摆线运动以达到减速的目的(降低偏心轴的转速)。但是，摆线盘的摆线运动包括摆线盘的自转运动和围绕偏心轴的公转运动，因此，无法直接作为动力输出端输出动力。

现有技术中，为了将摆线盘的摆线运动转化为能够作为动力输出的自转运动，通常设置行星架，行星架与针齿壳同轴设置，且使行星架与摆线盘之间通过另外的偏心轴连接，该偏心轴通常设置多根、且沿周向分布。使得在摆线盘运转的过程中，能够带动行星架自转作为动力输出端输出动力。

但是，研究发现，此种减速器对各零部件之间的制造精度要求极高，例如，设置在行星架、摆线盘之间的多根偏心轴需要严格的平行。若任意两根偏心轴之间存在角度差，则会导致应力集中，导致磨损或被破坏。由于制造精度要求高，在具体使用过程中，也要尤其小心，一旦因外力作用或操作失误，也极容易导致减速器的损坏。

为了解决以上问题，本发明创造性的提出了一种新的针齿摆线减速器，其中，该针齿摆线减速器的运动转换并非通过以上所述的行星架形式。

具体的，在原摆线结构(第一摆线结构)的基础上、沿轴向设置另一摆线结构(第二摆线结构)，并使第一摆线结构中的第一摆线盘固定连接第二摆线结构中的第二摆线盘。

当偏心轴自转作为输入端带动第一摆线盘做摆线运动时，第一摆线盘带动第二摆线盘同样做摆线运动，第二摆线盘通过与第二摆线结构中的第二针齿壳配合，带动第二针齿壳做自转运动，第二针齿壳作为输出端输出动力，从而实现运动形式的转化。

基于此，本发明提出一种针齿摆线减速器，包括：沿轴向设置的第一摆线结构***和第二摆线结构***，第一摆线结构***套设于偏心轴，每一摆线结构***沿轴向至少包括一个摆线结构。

所述摆线结构包括：径向由内而外依次设置的摆线盘、若干周向分布的针齿和针齿壳；针齿可旋转的固定于针齿壳，摆线盘啮合于针齿。

其中，所有的针齿壳同轴设置；且第二摆线结构***中的至少一个摆线盘与第一摆线结构***中的至少一个摆线盘周向固定，周向固定的摆线盘同轴设置。

当偏心轴旋转时，第一摆线结构***中所有的摆线盘相对对应的针齿壳之间旋转相同的第一角度α，第二摆线结构***中所有的摆线盘相对对应的针齿壳之间旋转相同的第二角度β，第一角度α、第二角度β满足：α≠β。

本发明中，第一摆线结构***可以包括一个摆线结构、也可以包括多个摆线结构；第二摆线结构***可以包括一个摆线结构、也可以包括多个摆线结构；但只要使第一摆线结构***中的其中一个摆线盘与同轴设置的第二摆线结构***中的其中一个摆线盘固定连接，即能够实现动力的传递，改变运动形式。

另外，若在偏心轴旋转过程中，第一摆线结构***中不同的摆线盘相对对应的针齿壳之间旋转的角度不一样；或，第二摆线结构***中不同的摆线盘相对对应的针齿壳之间旋转的角度不一样。则不同转速的摆线盘之间会相互干涉，导致针齿摆线减速器无法正常运转。

因此，第一摆线结构***中所有的摆线结构相对对应的针齿壳之间均需要旋转相同的第一角度α，第二摆线结构***中所有的摆线结构相对对应的针齿壳之间均需要旋转相同的第二角度β。但第一角度α、第二角度β不能相等，否则无法作为动力进行输出。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

第一实施例

本实施例中，在第一摆线结构***中，摆线结构为一个；在第二摆线结构***中，摆线结构为一个。

参照图1、图2和图3，一种针齿摆线减速器100，包括：沿轴向设置的第一摆线结构***Ⅰ和第二摆线结构***Ⅱ。其中，第一摆线结构***Ⅰ包括第一摆线结构10，第二摆线结构***Ⅱ包括第二摆线结构20。

第一摆线结构10包括：径向由内而外依次设置的第一摆线盘11、若干周向分布的第一针齿12和第一针齿壳13；第一针齿12可旋转的固定于所述第一针齿壳13，且第一摆线盘11啮合于所述第一针齿12。

第二摆线结构20包括：径向由内而外依次设置的第二摆线盘21、若干周向分布的第二针齿22和第二针齿壳23；第二针齿22可旋转的固定于所述第二针齿壳23，且第二摆线盘21啮合于所述第二针齿22。

针齿摆线减速器100还包括：偏心轴30，偏心轴30具有偏心部31，沿偏心轴的轴向，偏心部31在轴向上的各个位置具有相同的偏心相位和偏心量。第一摆线盘11可旋转的套设于偏心部31。

本实施例中，第一针齿壳13、第二针齿壳23同轴设置；第一摆线盘11、第二摆线盘21周向固定并同轴设置。且当偏心轴30旋转时，第一摆线盘11相对第一针齿壳13旋转第一角度α，第二摆线摆线盘21相对第二针齿壳23旋转第二角度β，第一角度α、第二角度β满足：α≠β。

因此，当偏心轴30作为输入端旋转时，设置在偏心部31上的第一摆线盘11在第一针齿壳13围成的范围内做摆线运动(第一摆线盘围绕自身自转并围绕偏心轴公转)；同时，第一摆线盘11带动周向固定连接的第二摆线盘21作摆线运动，通过第二摆线盘21与第二针齿壳23的配合使第二针齿壳23产生自转，第二针齿壳23的自转运动并不改变偏心轴30的运动形式(均为自转)，因而可以直接作为输出端输出动力。

具体的，在偏心轴30传递动力至第一摆线结构10的过程中，若保持第一针齿壳13周向固定不动，假设偏心轴30的转速为V，第一针齿壳13的齿数为M1、第一摆线盘11的齿数为N1(M1＞N1)，则：第一摆线盘11的自转转速V1：V1＝V/(M1/(M1-N1))。第一摆线盘11、第二摆线盘21周向固定，则：第二摆线盘21的自转转速为：V1＝V/(M1/(M1-N1))。第二针齿壳23的齿数为M2、第二摆线盘21的齿数为N2(M2＞N2)，则：第二针齿壳23的转速V2：V2＝V/(M2/(M2-N2))－V/(M1/(M1-N1))。

令：i1＝M1/(M1-N1)，i2＝M2/(M2-N2)；

当i1＝i2时，第二针齿壳23的转速：V2＝0；此时，第二针齿壳23相对第一针齿壳13周向固定，第二针齿壳23无法作为动力输出。

当i1＜i2时，第二针齿壳23的转速：V2＝V/i2－V/i1；此时，第二针齿壳23相对第一针齿壳13周向转动，可以作为动力输出，并能够达到减速的目的；且第二针齿壳23的旋转方向与偏心轴30的旋转方向相反。

当i1＞i2时，第二针齿壳23的转速：V2＝V/i2－V/i1；此时，第二针齿壳23相对第一针齿壳13周向转动，可以作为动力输出，并能够达到减速的目的；且第二针齿壳23的旋转方向与偏心轴30的旋转方向相同。

在摆线结构中，M－N为齿差，即针齿壳的齿数与摆线盘的齿数的差值。

当M－N＝1时，即一齿差，也就是说，当摆线盘在针齿壳上摆动一圈后，摆线盘相对针齿壳前进一个齿；当M－N＝2时，即两齿差，也就是说，当摆线盘在针齿壳上摆动一圈后，摆线盘相对针齿壳前进两个齿。依次类推，根据需要，可以设计具体齿差的摆线结构。

本实施例中，若第一摆线结构10为一齿差，第二摆线结构20为一齿差偏心轴30的转速为V。

则：第一摆线盘11的自转转速V1：V1＝V/M1，第二摆线盘21的自转转速为：V1＝V/M1；第二针齿壳23的转速V2：V2＝V/M2－V/M1。

此时，若M1＝M2，第二针齿壳23无法作为动力输出；若M1＜M2，第二针齿壳23的旋转方向与偏心轴30的旋转方向相反；若M1＞M2，第二针齿壳23的旋转方向与偏心轴30的旋转方向相同。

以上以第一摆线结构10、第二摆线结构20均为一齿差的情况举例进行说明。在其他变形例中，第一摆线结构10也可以是两齿差或更多齿数差，第二摆线结构20也可以是两齿差或更多齿数差。

另外，还需说明的是，当第一摆线结构***Ⅰ包括多个摆线结构时，为了防止摆线盘的相互干涉，在偏心轴旋转过程中，所有的摆线结构中，摆线盘相对对应的针齿壳之间均需旋转相同的第一角度α，但不同的摆线结构可以具有不同的齿差；当第二摆线结构***Ⅱ包括多个摆线结构时，为了防止摆线盘的相互干涉，在偏心轴旋转过程中，所有的摆线结中，摆线盘相对对应的针齿壳之间均需旋转相同的第二角度β，但不同的摆线结构可以具有不同的齿差。

本实施例中的针齿摆线减速器将摆线运动转化为自转运动的方式并未通过行星架，因此，整体结构相对简单，容易生产制造，能够提升产品合格率；另外，由于不涉及行星架，也使得该针齿摆线减速器在使用过程中不容易发生损坏，从而能够提升产品品质。

需要说明的是，一个摆线结构中，摆线盘、针齿壳可以一对一设置，也可以使一个摆线盘对应两个以上的针齿壳。另外，在摆线盘、针齿壳之间，可以仅设置一列针齿，也可以沿周向设置两列以上的针齿。

具体在本实施例中，第一摆线结构10仅包括一个第一针齿壳13和一列第一针齿12，第二摆线结构20仅包括一个第二针齿壳23和一列第二针齿22。

继续参照图1，偏心轴30轴向穿过第二摆线结构20，即：第一摆线结构10、第二摆线结构20均套设于偏心轴30。具体的，第一摆线盘11、第二摆线盘21均可旋转的套设于偏心部31，以保证第一摆线盘11、第二摆线盘21同轴设置；偏心轴30的非偏心部分穿过第一针齿壳13、第二针齿壳23的中心位置，以保证第一针齿壳13、第二针齿壳23同轴设置。

此外，也可以使偏心轴30仅穿过第一摆线结构10。利用与偏心轴30位于同一直线上的其它转轴穿过第二针齿壳23，以实现第一针齿壳13、第二针齿壳23同轴设置；使第二摆线盘21直接固定在第一摆线盘11上，以实现第一摆线盘11、第二摆线盘21同轴设置。

参照图2、图3，针齿摆线减速器100还包括连接件40，连接件40用于周向固定连接第一摆线盘11和第二摆线盘21。具体的，第一摆线盘11具有轴向设置的第一安装孔41，第二摆线盘21具有沿轴向设置的第二安装孔42，第一安装孔41、第二安装孔42轴向相对设置。连接件40分别***第一安装孔41、第二安装孔42中以实现第一摆线盘11、第二摆线盘21的周向固定。

连接件40可以采用销钉、螺钉或螺栓中的任意一种或多种。具体的，当第一摆线盘11、第二摆线盘21分别仅具有一个相对设置的第一安装孔41、第二安装孔42时，连接件40可以采用销钉、螺钉或螺栓中的任意一种。当第一摆线盘11、第二摆线盘21分别具有多个相对设置的第一安装孔41、第二安装孔42时，连接件40可以采用销钉、螺钉或螺栓中的任意一种或多种。

本实施例中，为了使第一摆线盘11、第二摆线盘21的周向固定更为可靠，可以设置多个连接件40，使多个连接件40沿周向均匀分布。相应的，第一摆线盘11、第二摆线盘21上分别设有多个沿周向均匀分布的第一安装孔41、第二安装孔42。

需要说明的是，连接件40的作用在于：周向固定连接第一摆线盘11和第二摆线盘21。实现第一摆线盘11和第二摆线盘21周向固定的方式还可以采用其他方式，例如：将第一摆线盘11、第二摆线盘21作为一体结构；或者，将第二摆线盘21以卡合或胶接的方式固定在第一摆线盘11上等。

参照图3，第一针齿12可旋转的固定于第一针齿壳13的方式为：第一针齿壳13的内周面上设有若干第一针齿槽14，第一针齿槽14与第一针齿12一一对应设置，第一针齿12固定设置在所述第一针齿槽14内，且第一针齿12能够围绕自身旋转。

当第一摆线盘11在第一针齿壳13内做摆线运动时，第一摆线盘11能够与多个第一针齿12相啮合，第一摆线盘11与第一针齿12相接触的部位不发生相对滑动，通过第一针齿12的旋转，以使第一摆线盘11、第一针齿壳13之间发生相对转动。

同样的，第二针齿22可旋转的固定于第二针齿壳23的方式为：在第二针齿壳23的内周面上设置若干第二针齿槽24，第二针齿槽24与第二针齿22一一对应设置，第二针齿22固定设置在所述第二针齿槽24内，且第二针齿22能够围绕自身旋转。

在第一摆线结构10中，第一摆线盘11的齿数、第一针齿壳13的齿数可以根据需要进行设置，可选的，使第一摆线盘11的齿数控制在10-55之间，第一针齿壳13的齿数控制在10-55之间，从而能够方便第一摆线盘11和第一针齿壳13的制造。

同样的，在第二摆线结构20中，第二摆线盘21的齿数、第二针齿壳23的齿数可以根据需要进行设置，可选的，使第二摆线盘21的齿数控制在10-55之间，第二针齿壳23的齿数控制在10-55之间，从而能够方便第二摆线盘21和第二针齿壳23的制造。

继续参照图2、图3，第一摆线盘11、偏心部31之间设有第一轴承51，即，第一摆线盘11通过第一轴承51连接偏心部31，以实现第一摆线盘11可旋转的套设在偏心部31上；第二摆线盘21、偏心部31之间设有第二轴承52，即，第二摆线盘21通过第二轴承52连接偏心部31，以实现第二摆线盘21可旋转的套设在偏心部31上。

其中，第一轴承51包括保持架和设置于保持架内的滚子，第一轴承的滚子分别接触偏心部31和第一摆线盘11；第二轴承52包括保持架和设置于保持架内的滚子，第二轴承的滚子也分别接触偏心部31和第二摆线盘21。也就是说，第一轴承51、第二轴承52均不设有内圈和外圈，从而可以使第一摆线结构10、第二摆线结构20的径向尺寸更为紧凑。

需要说明的是，第一轴承51、第二轴承52可以设计为同一个轴承，即，第一摆线盘11、第二摆线盘21共同套设于同一个轴承上。另外，第一轴承51、第二轴承52也可以设置内圈和外圈，不影响本技术方案的实施。

此外，在第二针齿壳23、偏心轴30之间还设有第三轴承53，即，第二针齿壳23通过第三轴承53连接偏心轴30，以使得第二针齿壳23可旋转的套设于偏心轴30。一方面，能够保证第二针齿壳23与第一针齿壳13同轴设置；另一方面，当偏心轴30作为输入端、第二针齿壳23作为输出端时，使偏心轴30、第二针齿壳23之间可以具有不同的转速。

本实施例中，针齿摆线减速器100还包括外壳体60，第一摆线结构10、第二摆线结构20和偏心轴30均固定设置在外壳体60内。其中，在第二针齿壳23、外壳体60之间还设有第四轴承54，第二针齿壳23通过第四轴承54连接外壳体60的内周面，从而使第二针齿壳23能够相对外壳体60旋转，以作为动力输出端。

针齿摆线减速器100在运转的过程中，其内部通常设有润滑油，用于各个运动部件之间的润滑。为了防止润滑油泄漏致外界，或使外界杂质进入针齿摆线减速器100的内部，在外壳体60和第二针齿壳23之间还设有油封61。

具体的，油封61为环形密封圈，外壳体60上设有环形凹槽，环形密封圈固定设置在环形凹槽内。此外，油封还可以采用能够起到密封效果的其他形式的密封件。

针齿摆线减速器100还包括盖板62，盖板62、第一针齿壳13、外壳体60沿轴向依次设置。利用螺钉63，使第一针齿壳13的径向外边缘轴向固定设置在外壳体60和盖板62之间。盖板62具有中心孔，偏心轴30穿过中心孔，且在盖板62、偏心轴30之间还设有第五轴承55，盖板62通过第五轴承55连接于偏心轴30的外周面，从而使偏心轴30能够相对盖板62旋转，以作为动力输入端。

需要说明的是，本实施例中的第三轴承53、第四轴承54和第五轴承55可以不设置内圈和外圈，也可以设置内圈和外圈，不影响本技术方案的实施。

针齿摆线减速器100还包括限位件25，限位件25为套设在偏心轴30***的环形隔板，利用螺钉26将环形隔板固定设置在第二针齿壳23的轴向一端，以防止第二针齿22沿轴向滑出第二针齿槽24。在第二针齿22的轴向另一端，第二针齿壳23作为限位件，以防止第二针齿22从另一端沿轴向滑出第二针齿槽24。

此外，环形隔板还与第四轴承54接触，对第四轴承54进行轴向限位，防止第四轴承54轴向窜动。

第一针齿12的轴向两端分别设有第四轴承54和盖板62，第四轴承54和盖板62分别作为第一针齿12的限位件，以防止第一针齿12沿轴向滑出第一针齿槽14。

在其他实施例中，还可以在第一针齿12的轴向两端均设置环形隔板作为限位件25以防止第一针齿12沿轴向滑出第一针齿槽14；或者，在第二针齿22的轴向两端均设置环形隔板作为限位件25以防止第二针齿22沿轴向滑出第二针齿槽24。

本实施例还提供一种工业机器人，包括：动力源和执行机构和以上所述的针齿摆线减速器100。其中，针齿摆线减速器100固定设置在动力源、执行机构之间，动力源连接偏心轴30，以驱动偏心轴30旋转；第二针齿壳23连接执行机构，以带动执行机构运转，第二针齿壳23的转速小于偏心轴30的转速，从而能够降低动力源的转速以输出至执行机构。

第二实施例

本实施例中，在第一摆线结构***Ⅰ中，包括两个摆线结构，在第二摆线结构***Ⅱ中，包括两个摆线结构。

参照图4、图5和图6，针齿摆线减速器100，包括：沿轴向设置的第一摆线结构***Ⅰ和第二摆线结构***Ⅱ。其中，第一摆线结构***Ⅰ包括：第一摆线结构10a、第二摆线结构10b，在偏心轴30旋转过程中，第一摆线结构10a、第二摆线结构10b中的摆线盘旋转相同的第一角度α；第二摆线结构***Ⅱ包括：第三摆线结构20a、第四摆线结构20b，在偏心轴30旋转过程中，第三摆线结构20a、第四摆线结构20b中的摆线盘旋转相同的第二角度β。并且，第一角度α、第二角度β满足：α≠β。

偏心轴30具有两个偏心部，分别为第一偏心部31和第二偏心部32。其中，第一偏心部31、第二偏心部32偏心相位相反。

参照图4，第一针齿壳13a、第二针齿壳13b、第三针齿壳23a、第四针齿壳23b均同轴设置；第二摆线盘11b、第三摆线盘21a周向固定并同轴的套设在第一偏心部31上；第一摆线盘11a、第四摆线盘21b周向固定并同轴的套设在第二偏心部32上。

由于第一偏心部31、第二偏心部32的偏心方向相反，偏心轴30旋转时，第一摆线盘11a、第二摆线盘11b始终对称的位于偏心轴30的径向两侧，第三摆线盘21a、第四摆线盘21b始终对称的位于偏心轴30的径向两侧。因此，能够改善针齿摆线减速器100的动平衡，尤其当偏心轴30转速较高、载荷较大时，能够有效降低针齿摆线减速器100的振动。

当偏心轴30作为输入端旋转时，设置在第一偏心部31上的第二摆线盘11b在第二针齿壳13b围成的范围内做摆线运动，设置在第二偏心部32上的第一摆线盘11a在第一针齿壳13a围成的范围内做摆线运动。

第一摆线盘11a、第二摆线盘11b具有相同的转速，并带动第三摆线盘21a、第四摆线盘21b以相同的转速做摆线运动。

第三摆线盘21a、第四摆线盘21b能够使第三针齿壳23a、第四针齿壳23b产生自转，并具有相同的转速。从而使第三针齿壳23a、第四针齿壳23b可以直接作为输出端输出动力。

具体在本实施例中，第一针齿壳13a、第二针齿壳13b为同一针齿壳，即，第一摆线结构10a、第二摆线结构10b共用同一针齿壳。第三针齿壳23a、第四针齿壳23b为同一针齿壳，即，第三摆线结构20a、第四摆线结构20b共用同一针齿壳。

结合图5、图6，第二偏心部32包括第一偏心块32a、第二偏心块32b，第一偏心块32a、第二偏心块32b分别位于第一偏心部31的轴向两侧。第一摆线盘11a可旋转的套设在第一偏心块32a上，第四摆线盘21b可旋转的套设在第二偏心块32b上。

也就是说，第一摆线盘11a、第四摆线盘21b分别位于第二摆线盘11b、第三摆线盘21a的轴向两侧。此时，轴向距离最短的第二摆线盘11b、第三摆线盘21a周向固定连接，其周向固定的方式可以参照第一实施例，具体可以采用连接件或一体成型的方式以实现周向固定。

轴向距离最长的第一摆线盘11a、第四摆线盘21b周向固定连接，其周向固定的方式也可以参照第一实施例，具体可以采用连接件的方式以实现周向固定。但是，需要注意的是：由于第二摆线盘11b、第三摆线盘21a位于第一摆线盘11a、第四摆线盘21b之间，采用连接件连接第一摆线盘11a、第四摆线盘21b时，连接件需要穿过第二摆线盘11b和第三摆线盘21a；因此，需要在第二摆线盘11b和第三摆线盘21a开设使连接件能够穿过的通孔。

本实施例中，针齿摆线减速器100包括第一连接件40a和第二连接件40b，第一连接件40a用于周向固定连接第二摆线盘11b和第三摆线盘21a，第二连接件40b用于周向固定连接第一摆线盘11a和第四摆线盘21b。

具体的，第二摆线盘11b具有轴向设置的第一通孔41b，第三摆线盘21a具有沿轴向设置的第二通孔42b，第一通孔41b、第二通孔42b轴向相对设置。第二连接件40b穿过第一通孔41b、第二通孔42b以实现第一摆线盘11a、第四摆线盘21b的周向固定。

另外，由于偏心轴30在旋转过程中，第一摆线盘11a、第二摆线盘11b之间会产生相对运动，第三摆线盘21a、第四摆线盘21b之间也会产生相对运动。因此，第一通孔41b、第二通孔42b均应大于第二连接件40b的直径，以避免运转过程中，第一通孔41b、第二通孔42b对第二连接件40b造成干涉，阻碍摆线盘的运动。

参照图7，为本实施例中第一连接件连接第二摆线盘、第三摆线盘时的局部结构图。其中，第一连接件40a包括第一连接段43a和第二连接段44a，第一连接段43a固定连接第二摆线盘11b，第二连接段44a固定连接第三摆线盘21a；且，第一连接段43a、第二连接段44a不在同一直线上，即第一连接段43a、第二连接段44a之间具有错位距离△；因此，可以使第二摆线盘11b、第三摆线盘21a在周向方向上具有角度差，即，沿轴向方向，第二摆线盘11b、第三摆线盘21a的齿并未完全对齐、沿周向具有角度差。

由于第一摆线结构10a、第二摆线结构10b共用同一针齿壳，若第一摆线盘11a、第四摆线盘21b在周向方向上不具有角度差，或者，第一摆线盘11a、第四摆线盘21b在周向方向上的角度差与第二摆线盘11b、第三摆线盘21a在周向方向上的角度差并不相同；则，能够使第三摆线盘21a、第四摆线盘21b之间产生角度差。

由于第三摆线结构20a、第四摆线结构20b共用同一针齿壳，第三摆线盘21a、第四摆线盘21b之间的角度差，能够使第三摆线盘21a、第四摆线盘21b与针齿壳之间啮合的更加紧密。反过来，第三摆线盘21a、第四摆线盘21b通过连接件作用于第二摆线盘11b、第一摆线盘11a，使第一摆线盘11a、第二摆线盘11b之间具有角度差，从而使第一摆线盘11a、第二摆线盘11b与针齿壳之间啮合的更加紧密。

在摆线结构的加工制造过程中，针齿啮合位置不可避免的会产生间隙，如此设置，能够抵消针齿啮合位置处的间隙；同时，也能够弥补针齿啮合位置处因磨损而产生的间隙，使摆线盘、针齿与针齿壳之间的啮合更为紧密。

同样的，还可以设计为：使第二连接件40b包括两个连接段，且两个连接段不在同一直线上，以使分别连接两个连接段的第一摆线盘11a、第四摆线盘21b在周向方向上具有角度差。或者，同时使第一连接件40a包括不在同一直线上的两个连接段，第二连接件40b包括不在同一直线上的两个连接段，以使第二摆线盘11b、第三摆线盘21a在周向方向上具有角度差；第一摆线盘11a、第四摆线盘21b在周向方向上具有角度差。

需要说明的是，本实施例中的偏心轴30具有两个偏心部，第一摆线结构***Ⅰ包括两个摆线结构，第二摆线结构***Ⅱ包括两个摆线结构。在其他变形例中，偏心轴30还可以具有更多的偏心方向相同或相反的偏心部，第一摆线结构***Ⅰ可以包括与偏心部数量相等的多个摆线结构，第二摆线结构***Ⅱ可以包括与偏心部数量相等的多个摆线结构。

多个偏心部的设置方式可以参照本实施例，使偏心部包括两个偏心块，两个偏心块分别位于另一个偏心部的轴向两侧，第一摆线结构***Ⅰ中的一个摆线结构设置于其中一个偏心块，第二摆线结构***Ⅱ中的一个摆线结构设置于其中另一个偏心块。也就是说，第一摆线盘结构***Ⅰ和第二摆线结构***Ⅱ中，沿轴向方向距离最短的两摆线盘周向固定，其余摆线盘，依次周向固定。

可选的，在多个偏心部中，使偏心方向相同的偏心部的数量等于与上述偏心方向相反的偏心部的数量，即：偏心部的数量为偶数个，其中，一半偏心部共同朝向第一方向，另一半偏心部共同朝向第二方向，所述第一方向、第二方向朝向相反。如此设置，能够在较大程度上改善针齿摆线减速器100的动平衡，有效降低针齿摆线减速器100的振动。

当第一摆线结构***Ⅰ包括多个摆线结构时，在第一摆线结构***Ⅰ中，所有的针齿壳均可以固定连接，或者，所有的摆线结构均可以共用同一个针齿壳。当第二摆线结构***Ⅱ包括多个摆线结构时，在第二摆线结构***Ⅱ中，所有的针齿壳均可以固定连接，或者，所有的摆线结构均可以共用同一个针齿壳。

此外，在其他变形例中，第一偏心部31、第二偏心部32还可以如此设置：使第一偏心部31包括两个偏心块，第二偏心部32包括两个偏心块，且第一偏心部31的两个偏心块、第二偏心部32的两个偏心块沿轴向交替设置。

第一偏心部31、第二偏心部32还可以具有相同的偏心相位，即第一偏心部31、第二偏心部32朝向相同的方向。若第一偏心部31、第二偏心部32具有相同的偏心量，则，可视为第一摆线盘11a、第二摆线盘11b、第三摆线盘21a、第四摆线盘21b均套设于同一偏心部，此时，可以使第一摆线盘11a、第二摆线盘11b、第三摆线盘21a、第四摆线盘21b均周向固定连接。

若第一偏心部31、第二偏心部32具有不同的偏心量，则第一摆线盘11a、第二摆线盘11b、第三摆线盘21a、第四摆线盘21b的设计方式可以参照前述偏心方向相反时的情形。

参照图5、图6，本实施例中，第一摆线盘11a、第一偏心块32a之间设有第一轴承51，第二摆线盘11b、第一偏心部31之间设有第二轴承52，第三摆线盘21a、第一偏心部31之间设有第三轴承53，第四摆线盘21b、第二偏心块32b之间设有第四轴承54。其中第一轴承51、第二轴承52、第三轴承53、第四轴承54均不设有内圈和外圈，从而可以使第一摆线结构***Ⅰ、第二摆线结构***Ⅱ的径向尺寸更为紧凑。

另外，第二摆线结构***Ⅱ中的针齿壳(即第三针齿壳23a、第四针齿壳23b)与偏心轴30之间还设有第五轴承55，以使得该针齿壳可旋转的套设于偏心轴30，并与第一摆线结构***Ⅰ中的针齿壳(即第一针齿壳13a、第二针齿壳13b)同轴设置。

本实施例中，针齿摆线减速器100还包括外壳体60，第一摆线结构***Ⅰ、第二摆线结构***Ⅱ和偏心轴30均固定设置在外壳体60内。其中，在第二摆线结构***Ⅱ中的针齿壳、外壳体60之间还设有第六轴承56。

为了防止针齿摆线减速器100内润滑油泄漏致外界，或使外界杂质进入针齿摆线减速器100的内部，在第二摆线结构***Ⅱ中的针齿壳和外壳体60之间还设有油封61。

针齿摆线减速器100还包括盖板62，利用螺钉63，使第一摆线结构***Ⅰ中针齿壳的径向外边缘轴向固定设置在外壳体60和盖板62之间。盖板62具有中心孔，偏心轴30穿过中心孔，且在盖板62、偏心轴30之间还设有第七轴承57。

本实施例中，第一摆线结构10a、第二摆线结构10b还共用第一针齿12，第一针齿12固定设置于第一摆线结构***Ⅰ中针齿壳的针齿槽内。第三摆线结构20a、第四摆线结构20b还共用第二针齿22，第二针齿22固定设置于第二摆线结构***Ⅱ中针齿壳的针齿槽内。

此外，针齿摆线减速器100还包括限位件25，限位件25为套设在偏心轴30***的环形隔板，利用螺钉26将环形隔板固定设置在第二针齿22的轴向一端，以防止第二针齿22沿轴向滑出针齿槽。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (28)

1.一种针齿摆线减速器，其特征在于，包括：

沿轴向设置的第一摆线结构***和第二摆线结构***，所述第一摆线结构***套设于偏心轴，每一所述摆线结构***沿轴向至少包括一个摆线结构；

所述摆线结构包括：径向由内而外依次设置的摆线盘、若干周向分布的针齿和针齿壳；所述针齿可旋转的固定于所述针齿壳，所述摆线盘啮合于所述针齿；

所有所述针齿壳同轴设置；

所述第二摆线结构***中的至少一个摆线盘与第一摆线结构***中的至少一个摆线盘周向固定，周向固定的摆线盘同轴设置；

当偏心轴旋转时，第一摆线结构***中的摆线盘相对针齿壳旋转第一角度α，第二摆线结构***中的摆线盘相对针齿壳旋转第二角度β，第一角度α、第二角度β满足：α≠β。

2.如权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于，所述第二摆线结构***套设于所述偏心轴。

3.如权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于，所述第一摆线结构***中，所述摆线结构为一个；所述第二摆线结构***中，所述摆线结构为一个。

4.如权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于，所述第一摆线结构***、所述第二摆线结构***均包括至少两个沿轴向依次设置的所述摆线结构；

第一摆线结构***中的摆线盘、第二摆线结构***中的摆线盘数量相等，一对一周向固定连接。

5.如权利要求4所述的针齿摆线减速器，其特征在于，第一摆线结构***和第二摆线结构***中，沿轴向方向距离最短的两摆线盘周向固定，其余摆线盘，依次周向固定。

6.如权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于，所述偏心轴具有多个偏心部，且任意两个偏心部的偏心相位相同或相反。

7.如权利要求6所述的针齿摆线减速器，其特征在于，所述偏心部的数量为偶数个，其中，一半偏心部共同朝向第一方向，另一半偏心部共同朝向第二方向，所述第一方向、第二方向朝向相反。

8.如权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于，还包括连接件，以实现所述摆线盘的周向固定连接。

9.如权利要求8所述的针齿摆线减速器，其特征在于，所述连接件为多个，沿所述周向均匀分布。

10.如权利要求8所述的针齿摆线减速器，其特征在于，所述连接件为销钉、螺栓、螺钉中的至少一种。

11.如权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于，周向固定的所述摆线盘为一体结构。

12.如权利要求8所述的针齿摆线减速器，其特征在于，所述连接件包括沿轴向依次设置的第一连接段、第二连接段，第一连接段连接第一摆线结构***中的摆线盘，第二连接段连接第二摆线结构***中的摆线盘；

第一连接段、第二连接段不在同一直线上，使周向固定连接的摆线盘沿周向方向具有角度差。

13.如权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于，至少其中一个摆线结构中，所述针齿壳的内周面上设有针齿槽，所述针齿设置在所述针齿槽内。

14.如权利要求13所述的针齿摆线减速器，其特征在于，还包括限位件，所述限位件用于将所述针齿轴向限位在所述针齿槽内。

15.如权利要求14所述的针齿摆线减速器，其特征在于，所述限位件包括套设在偏心轴***的环形隔板，所述环形隔板固定设置在所述针齿槽的轴向一端。

16.如权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于，至少其中一个摆线结构中，沿所述轴向，所述针齿至少为两列，同一列中的所有所述针齿沿所述周向分布。

17.如权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于，所述第一摆线结构***中，所有的摆线盘的齿数在10-55之间，所有针齿壳的齿数在10-55之间；

和/或，所述第二摆线结构***中，所有的摆线盘的齿数在10-55之间，所有针齿壳的齿数在10-55之间。

18.如权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于，在至少一个摆线结构中，所述摆线盘、针齿壳一对一设置；或者，在至少一个摆线结构中，一个所述摆线盘对应两个以上所述针齿壳；或者，第一摆线结构***中至少有两相邻摆线结构共用同一针齿壳；或者，第二摆线结构***中至少有两相邻摆线结构共用同一针齿壳。

19.如权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于，所述第一摆线结构***中，所有所述针齿壳均固定连接，或，所述第一摆线结构***共用同一针齿壳。

20.如权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于，所述第二摆线结构***中，所有所述针齿壳均固定连接，或，所述第二摆线结构***共用同一针齿壳。

21.如权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于，第一摆线结构***中，至少其中一个摆线盘通过轴承连接所述偏心轴。

22.如权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于，第二摆线结构***中，至少其中一个摆线盘通过轴承连接所述偏心轴；和/或，至少其中一个针齿壳通过轴承连接所述偏心轴。

23.如权利要求21或22所述的针齿摆线减速器，其特征在于，所述轴承包括保持架和设置于所述保持架内的滚子，所述滚子接触所述偏心轴和摆线盘。

24.如权利要求1所述的针齿摆线减速器，其特征在于，还包括外壳体，所述第一摆线结构***中的针齿壳固定设置于所述外壳体。

25.如权利要求24所述的针齿摆线减速器，其特征在于，所述第二摆线结构***中、至少其中一个针齿壳通过轴承连接所述外壳体。

26.如权利要求25所述的针齿摆线减速器，其特征在于，还包括油封，所述油封设置于通过轴承连接的所述针齿壳和外壳体之间。

27.如权利要求24所述的针齿摆线减速器，其特征在于，还包括盖板，所述盖板、第一摆线结构***中的针齿壳和外壳体沿轴向依次设置；

所述第一摆线结构***中的针齿壳轴向固定设置于所述外壳体和所述盖板之间，所述盖板通过轴承连接于所述偏心轴。

28.一种工业机器人，包括：动力源和执行机构，其特征在于，还包括权利要求1-27任一项所述的针齿摆线减速器，所述针齿摆线减速器固定设置在动力源、执行机构之间，用于降低动力源的转速以输出至所述执行机构。