CN112128343B - 减速器及具有其的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种减速器及具有其的机器人。减速器包括柔轮和波发生器，波发生器包括：凸轮；轴承，轴承套设在凸轮上，柔轮套设在轴承上，轴承位于凸轮和柔轮之间；其中，轴承为关节轴承或调心滚子轴承。本发明的减速器解决了现有技术中在输入端的轴线与减速器的轴线存在倾斜角度时，波发生器无法实现较高同轴度要求的调心功能的问题。

Description

减速器及具有其的机器人

技术领域

本发明涉及减速器领域，具体而言，涉及一种减速器及具有其的机器人。

背景技术

谐波减速器主要由刚轮、柔轮和波发生器组成。柔轮在波发生器的作用下产生弹性变形，并与刚轮相互作用，从而达到减速传动的效果。谐波减速器在齿轮啮合的作用下，达到减速效果的同时提高了输出端的承载转矩。

现有技术中公开了一种结构紧凑的自调心谐波减速器，该自调心谐波减速器的波发生器安装柔轮内壁中，该波发生器通过设置十字连接结构能够有效调整与输入电机连接的同轴度，能够保证在安装使用过程中，波发生器与减速器本体有较高的同轴度配合。另外，波发生器的一侧为十字压块，另一侧为压板与弹簧垫圈。两侧结构可对波发生器的凸轮进行轴向定位。

然而，上述的波发生器仅可以在垂直于其轴线的方向上进行调心，当在安装中输入端的轴线与减速器本体的轴线存在倾斜角度时，波发生器无法实现较高同轴度要求的调心功能。

此外，上述的波发生器由于设置了十字连接结构，其构成包含多种零件，增加了加工与装配难度，提高了波发生器的生产成本。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种减速器及具有其的机器人，以解决现有技术中在输入端的轴线与减速器的轴线存在倾斜角度时，波发生器无法实现较高同轴度要求的调心功能的问题。

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，包括柔轮和波发生器，波发生器包括：凸轮；轴承，轴承套设在凸轮上，柔轮套设在轴承上，轴承位于凸轮和柔轮之间；其中，轴承为关节轴承或调心滚子轴承。

进一步地，凸轮具有轴孔，轴孔用于***减速器的输入轴；凸轮上设置有润滑油孔；轴承具有轴承内圈和套设在轴承内圈上的轴承外圈，轴承内圈套设在凸轮上，柔轮套设在轴承外圈上；其中，轴承具有润滑通道，润滑通道与润滑油孔相连通，以使由润滑油孔进入润滑通道内的油液对轴承内圈和轴承外圈之间进行润滑。

进一步地，润滑通道具有相对设置的第一连通口和第二连通口，第一连通口位于轴承的轴承内圈的内壁上，第二连通口位于轴承的轴承外圈的外壁上。

进一步地，关节轴承具有第一轴承内圈和套设在第一轴承内圈上的第一轴承外圈，第一轴承内圈套设在凸轮上，柔轮套设在第一轴承外圈上；第一轴承内圈上设置有第一通孔，第一轴承外圈上设置有第二通孔，第一通孔与第二通孔相连通以形成润滑通道。

进一步地，关节轴承还包括第一密封圈，第一密封圈设置在关节轴承的第一端且位于第一轴承内圈和第一轴承外圈之间；和/或，关节轴承还包括第二密封圈，第二密封圈设置在关节轴承的第二端且位于第一轴承内圈和第一轴承外圈之间。

进一步地，调心滚子轴承具有第二轴承内圈和套设在第二轴承内圈上的第二轴承外圈，第二轴承内圈套设在凸轮上，柔轮套设在第二轴承外圈上；调心滚子轴承还包括第一滚子组件和第二滚子组件，第一滚子组件和第二滚子组件均设置在第二轴承内圈和第二轴承外圈之间；在调心滚子轴承的轴向方向上，第一滚子组件和第二滚子组件之间具有间隙；第二轴承内圈上设置有第三通孔，第二轴承外圈上设置有第四通孔，第三通孔通过间隙与第四通孔相连通，以形成润滑通道。

进一步地，润滑油孔和润滑通道成对设置；凸轮上设置有至少两个润滑油孔，至少两个润滑油孔环绕轴孔间隔设置。

进一步地，润滑油孔沿凸轮的径向方向延伸，润滑通道沿轴承的径向方向延伸。

进一步地，轴承具有轴承内圈和套设在轴承内圈上的轴承外圈，轴承内圈套设在凸轮上，柔轮套设在轴承外圈上；沿轴承的径向方向，轴承内圈的内壁至轴承外圈的外壁之间的厚度为d；柔轮的内孔的孔径为D；其中，d/D的取值范围为10％至15％。

进一步地，凸轮和轴承之间过盈配合，轴承和柔轮之间过盈配合。

根据本发明的另一方面，提供了一种机器人，包括减速器，其中，减速器为上述的减速器。

本发明的减速器为谐波减速器，该减速器包括柔轮和波发生器，波发生器包括凸轮和轴承，轴承套设在凸轮上，柔轮套设在轴承上，轴承位于凸轮和柔轮之间；其中，轴承为关节轴承或调心滚子轴承。该减速器的波发生器安装在柔轮的内孔中，与输入端连接并处于高速的旋转运动状态，波发生器通过采用关节轴承或调心滚子轴承可自动调整输入端与减速器的同轴度，解决了在输入端的轴线与减速器本体的轴线存在倾斜角度时，波发生器无法实现较高同轴度要求的调心功能的问题。

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的第一个实施例的剖视图；

图2示出了根据本发明的减速器的第一个实施例中的波发生器的剖视图；

图3示出了根据本发明的减速器的第二个实施例中的波发生器的剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、柔轮；11、内孔；20、波发生器；21、凸轮；211、轴孔；212、润滑油孔；30、关节轴承；31、第一轴承内圈；311、第一通孔；32、第一轴承外圈；321、第二通孔；33、第一密封圈；34、第二密封圈；35、第一端；36、第二端；40、调心滚子轴承；41、第二轴承内圈；411、第三通孔；42、第二轴承外圈；421、第四通孔；43、第一滚子组件；44、第二滚子组件；45、间隙；50、润滑通道。

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。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明提供了一种减速器，请参考图1至图3，包括柔轮10和波发生器20，波发生器20包括：凸轮21；轴承，轴承套设在凸轮21上，柔轮10套设在轴承上，轴承位于凸轮21和柔轮10之间；其中，轴承为关节轴承30或调心滚子轴承40。

本发明的减速器为谐波减速器，该减速器包括柔轮10和波发生器20，波发生器20包括凸轮21和轴承，轴承套设在凸轮21上，柔轮10套设在轴承上，轴承位于凸轮21和柔轮10之间；其中，轴承为关节轴承30或调心滚子轴承40。该减速器的波发生器20安装在柔轮10的内孔11中，与输入端连接并处于高速的旋转运动状态，波发生器20通过采用关节轴承30或调心滚子轴承40可自动调整输入端与减速器的同轴度，解决了在输入端的轴线与减速器的轴线存在倾斜角度时，波发生器无法实现较高同轴度要求的调心功能的问题。

具体地，上述的输入端为电机的驱动端，也即电机输出轴。

在本实施例中，凸轮21具有轴孔211，轴孔211用于***减速器的输入轴；凸轮21上设置有润滑油孔212；轴承具有轴承内圈和套设在轴承内圈上的轴承外圈，轴承内圈套设在凸轮21上，柔轮10套设在轴承外圈上；其中，轴承具有润滑通道50，润滑通道50与润滑油孔212相连通，以使由润滑油孔212进入润滑通道50内的油液对轴承内圈和轴承外圈之间进行润滑。

具体地，减速器密封安装，采用油液润滑的润滑方式。波发生器通过高速的输入轴传动，转动产生热量，热量存储在润滑介质中，过高的热量导致润滑介质变质，影响润滑效果。油液润滑的散热效果优于油脂润滑，所以油液润滑效果会更好。进一步地，充分的润滑效果可直接延长轴承的使用寿命。

具体地，凸轮21的润滑油孔212会对轴承内圈起到润滑作用；同时润滑油会对轴承内圈和轴承外圈之间的接触面起到润滑作用。可见，该波发生器20既可调节同轴度又可以实现润滑作用。

在本实施例中，润滑通道50具有相对设置的第一连通口和第二连通口，第一连通口位于轴承的轴承内圈的内壁上，第二连通口位于轴承的轴承外圈的外壁上。

具体地，由于液体的流动性，润滑油从润滑油孔212进入凸轮21内；在旋转产生的离心力作用下，润滑油经过润滑油孔212对轴承内圈外壁与轴承外圈内壁之间进行充分润滑。润滑油经过润滑通道50后流至轴承外圈与柔轮10之间，可对柔轮10进行散热，并且，循环的润滑油利于波发生器在工作时散热，缓解轴承的运动产生的高温。

在第一个实施例中，如图1和图2所示，轴承为关节轴承30。关节轴承30具有第一轴承内圈31和套设在第一轴承内圈31上的第一轴承外圈32，第一轴承内圈31套设在凸轮21上，柔轮10套设在第一轴承外圈32上；第一轴承内圈31上设置有第一通孔311，第一轴承外圈32上设置有第二通孔321，第一通孔311与第二通孔321相连通以形成润滑通道50。

具体地，关节轴承内外圈配合的球面倾角远比一般可调心的滚动轴承大得多，第一轴承内圈31和第一轴承外圈32组成的滚动摩擦副在凸轮21的作用下，运动过程中可以保证弧面接触达到调整安装同轴度的效果，从而保证输入端与减速器同轴度及垂直度的要求。

具体地，在第一轴承内圈31的球面倾角的调整下，第一轴承外圈32处于与柔轮过盈配合，保证波发生器20与减速器的同轴度。并且，第一轴承内圈31为圆弧球面，弧面的接触方式会得到稳定的波发生器轮廓。在装配工艺中，关节轴承更加方便于波发生器的安装与拆卸，即可在第一轴承外圈32处于微小倾斜的状态下，将波发生器20旋入或旋出减速器。

具体地，轴承存在游隙，游隙值的大小会影响波发生器20的外轮廓，进而影响柔轮与刚轮之间的齿形的啮合程度。在波发生器20与柔轮10内壁的配合中，主要为径向游隙值起作用。一般，轴承会按照国标确定游隙等级，在不同的等级范围内，工作游隙值稳定在某一设计游隙区间。在波发生器20的结构中，需要保证轴承游隙数值的稳定性，而关节轴承的弧面接触增加接触长度，降低比压，避免了常规球轴承的滚珠间隙的情况，可保证游隙数值的稳定性，利于柔轮10与刚轮的啮合传动。

也可以说是，第一轴承内圈31和第一轴承外圈32的接触面可保证工作中径向游隙数值的稳定性，具体地，第一轴承内圈31和第一轴承外圈32圆弧面接触，且该接触方式在周向方向均匀接触，避免了常规球轴承的滚球间的空隙导致径向游隙波动，可保持径向游隙数值的稳定。

在第一个实施例中，关节轴承30还包括第一密封圈33，第一密封圈33设置在关节轴承30的第一端35且位于第一轴承内圈31和第一轴承外圈32之间；和/或，关节轴承30还包括第二密封圈34，第二密封圈34设置在关节轴承30的第二端36且位于第一轴承内圈31和第一轴承外圈32之间。第一密封圈33和第二密封圈34可以保证润滑油在第一轴承内圈31和第一轴承外圈32之间进行润滑，并流至柔轮10，避免润滑油泄漏。

在第二个实施例中，如图3所示，轴承为调心滚子轴承40。调心滚子轴承40具有第二轴承内圈41和套设在第二轴承内圈41上的第二轴承外圈42，第二轴承内圈41套设在凸轮21上，柔轮10套设在第二轴承外圈42上；调心滚子轴承40还包括第一滚子组件43和第二滚子组件44，第一滚子组件43和第二滚子组件44均设置在第二轴承内圈41和第二轴承外圈42之间；在调心滚子轴承40的轴向方向上，第一滚子组件43和第二滚子组件44之间具有间隙45；第二轴承内圈41上设置有第三通孔411，第二轴承外圈42上设置有第四通孔421，第三通孔411通过间隙45与第四通孔421相连通，以形成润滑通道50。

具体地，调心滚子轴承40本身可以调整波发生器的安装同轴度；在凸轮21的作用下，油液经过润滑油孔212对第一滚子组件43和第二滚子组件44与第二轴承内圈41和第二轴承外圈42之间进行润滑。

具体地，第一滚子组件43中的滚珠以及第二滚子组件44中的滚珠均为圆柱体，与第二轴承内圈41和第二轴承外圈42的接触均为线接触，相对常规球轴承的滚球具有较大的接触面积，相对关节轴承的弧面接触具有较小的接触面积。调心滚子轴承40同样可以提高工作游隙的稳定性，稳定效果介于常规球轴承与关节轴承之间。

在本实施例中，润滑油孔212和润滑通道50成对设置；凸轮21上设置有至少两个润滑油孔212，至少两个润滑油孔212环绕轴孔211间隔设置。这样的设置保证润滑效果和散热效果。

在本实施例中，润滑油孔212沿凸轮21的径向方向延伸，润滑通道50沿轴承的径向方向延伸。具体地，成对设置的润滑油孔212和润滑通道50沿同一方向延伸。

具体地，凸轮21具有短轴和长轴；润滑油孔212为两个，两个润滑油孔212相对凸轮21的轴线对称设置，两个润滑油孔212均设置在凸轮的长轴上，因为在使用时，长轴方向会吃掉轴承本身的游隙，更需要润滑。此处所说的长轴是指凸轮21在径向方向上尺寸最长的部分。

在本实施例中，轴承具有轴承内圈和套设在轴承内圈上的轴承外圈，轴承内圈套设在凸轮21上，柔轮10套设在轴承外圈上；沿轴承的径向方向，轴承内圈的内壁至轴承外圈的外壁之间的厚度为d；柔轮10的内孔11的孔径为D；其中，d/D的取值范围为10％至15％。具体地，轴承的变形轮廓即为波发生器的外轮廓，将d/D的取值范围设为10％至15％，可以保证轴承内圈及轴承外圈的厚度均较薄，利于轴承变形。此处所说的轴承内圈的内壁至轴承外圈的外壁之间的厚度，是轴承内圈直接至轴承外圈的厚度，中间并不经过以轴线为界的另一侧的轴承内圈。

需要说明的是，轴承内圈的内壁至轴承外圈的外壁之间的厚度d为，轴承内圈和轴承外圈间的单边厚度。

在本实施例中，凸轮21和轴承之间过盈配合，轴承和柔轮10之间过盈配合。

在本实施例中，在以电机为输入端的高速旋转中，采用薄壁的轴承与凸轮21配合的方式，可实现波发生器的调整同轴度的功能，且在实际工作中，游隙值稳定，得到稳定的波发生器外轮廓，利于减速器的柔轮和刚轮的啮合。

本申请的减速器的波发生器直接连接电机的高速输入端。该波发生器装入柔轮内，整体使用于油液润滑的密封工况内。

本发明实现了以下技术效果：1、实现波发生器具有调整同轴度的功能；2、优化了波发生器的润滑效果，延长波发生器的使用寿命；3、解决了波发生器轴承游隙波动的问题，增强了轴承工作游隙的稳定性。

本发明还提供了一种机器人，包括减速器，其中，减速器为上述实施例中的减速器。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的减速器为谐波减速器。该减速器包括柔轮10和波发生器20，波发生器20包括凸轮21和轴承，轴承套设在凸轮21上，柔轮10套设在轴承上，轴承位于凸轮21和柔轮10之间；其中，轴承为关节轴承30或调心滚子轴承40。该减速器的波发生器20安装在柔轮10的内孔11中，与输入端连接并处于高速的旋转运动状态，波发生器20通过采用关节轴承30或调心滚子轴承40可自动调整输入端与减速器的同轴度，解决了在输入端的轴线与减速器本体的轴线存在倾斜角度时，波发生器无法实现较高同轴度要求的调心功能的问题。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

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 (10)

1.一种减速器，包括柔轮(10)和波发生器(20)，其特征在于，所述波发生器(20)包括：

凸轮(21)；

轴承，所述轴承套设在所述凸轮(21)上，所述柔轮(10)套设在所述轴承上，所述轴承位于所述凸轮(21)和所述柔轮(10)之间；

其中，所述轴承为关节轴承(30)或调心滚子轴承(40)；

所述凸轮(21)具有轴孔(211)，所述轴孔(211)用于***所述减速器的输入轴；所述凸轮(21)上设置有润滑油孔(212)；

所述轴承具有轴承内圈和套设在所述轴承内圈上的轴承外圈，所述轴承内圈套设在所述凸轮(21)上，所述柔轮(10)套设在所述轴承外圈上；

其中，所述轴承具有润滑通道(50)，所述润滑通道(50)与所述润滑油孔(212)相连通，以使由所述润滑油孔(212)进入所述润滑通道(50)内的油液对所述轴承内圈和所述轴承外圈之间进行润滑。

2.根据权利要求1所述的减速器，其特征在于，所述润滑通道(50)具有相对设置的第一连通口和第二连通口，所述第一连通口位于所述轴承的轴承内圈的内壁上，所述第二连通口位于所述轴承的轴承外圈的外壁上。

3.根据权利要求1或2所述的减速器，其特征在于，所述关节轴承(30)具有第一轴承内圈(31)和套设在所述第一轴承内圈(31)上的第一轴承外圈(32)，所述第一轴承内圈(31)套设在所述凸轮(21)上，所述柔轮(10)套设在所述第一轴承外圈(32)上；

所述第一轴承内圈(31)上设置有第一通孔(311)，所述第一轴承外圈(32)上设置有第二通孔(321)，所述第一通孔(311)与所述第二通孔(321)相连通以形成所述润滑通道(50)。

4.根据权利要求3所述的减速器，其特征在于，所述关节轴承(30)还包括第一密封圈(33)，所述第一密封圈(33)设置在所述关节轴承(30)的第一端(35)且位于所述第一轴承内圈(31)和所述第一轴承外圈(32)之间；和/或，

所述关节轴承(30)还包括第二密封圈(34)，所述第二密封圈(34)设置在所述关节轴承(30)的第二端(36)且位于所述第一轴承内圈(31)和所述第一轴承外圈(32)之间。

5.根据权利要求1或2所述的减速器，其特征在于，所述调心滚子轴承(40)具有第二轴承内圈(41)和套设在所述第二轴承内圈(41)上的第二轴承外圈(42)，所述第二轴承内圈(41)套设在所述凸轮(21)上，所述柔轮(10)套设在所述第二轴承外圈(42)上；所述调心滚子轴承(40)还包括第一滚子组件(43)和第二滚子组件(44)，所述第一滚子组件(43)和所述第二滚子组件(44)均设置在所述第二轴承内圈(41)和所述第二轴承外圈(42)之间；在所述调心滚子轴承(40)的轴向方向上，所述第一滚子组件(43)和所述第二滚子组件(44)之间具有间隙(45)；

所述第二轴承内圈(41)上设置有第三通孔(411)，所述第二轴承外圈(42)上设置有第四通孔(421)，所述第三通孔(411)通过所述间隙(45)与所述第四通孔(421)相连通，以形成所述润滑通道(50)。

6.根据权利要求1或2所述的减速器，其特征在于，所述润滑油孔(212)和所述润滑通道(50)成对设置；所述凸轮(21)上设置有至少两个润滑油孔(212)，所述至少两个润滑油孔(212)环绕所述轴孔(211)间隔设置。

7.根据权利要求1或2所述的减速器，其特征在于，所述润滑油孔(212)沿所述凸轮(21)的径向方向延伸，所述润滑通道(50)沿所述轴承的径向方向延伸。

8.根据权利要求1所述的减速器，其特征在于，所述轴承具有轴承内圈和套设在所述轴承内圈上的轴承外圈，所述轴承内圈套设在所述凸轮(21)上，所述柔轮(10)套设在所述轴承外圈上；

沿所述轴承的径向方向，所述轴承内圈的内壁至所述轴承外圈的外壁之间的厚度为d；所述柔轮(10)的内孔(11)的孔径为D；其中，d/D的取值范围为10％至15％。

9.根据权利要求1所述的减速器，其特征在于，所述凸轮(21)和所述轴承之间过盈配合，所述轴承和所述柔轮(10)之间过盈配合。

10.一种机器人，包括减速器，其特征在于，所述减速器为权利要求1至9中任一项所述的减速器。

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