一种结构紧凑的工业机器人用类摆线精密减速器

技术领域

本发明主要涉及减速器相关技术领域，具体是一种结构紧凑的工业机器人用类摆线精密减速器。

背景技术

现阶段工业机器人用精密减速器主要为RV减速器和谐波减速器。RV减速器是刚性传动结构，精度保持性稳定，寿命长且传动效率较高，主要用于工业机器人、航空航天和机床等领域。但设计制造技术一直被国外所垄断，导致国内生产技术水平不高，其生产的同类减速器性能较差。谐波减速器是柔性传动结构，传动精度较高，零部件数较少，结构简单且安装方便，主要用于工业机器人、航海和仿生机械等，但其负载较小，柔轮由于柔性的特点容易周期性地发生形变和轮齿磨损，导致使用寿命降低，其精度下降地比较快。

上述两种减速器是现阶段工业机器人常用的减速器，由于国外垄断，进口成本很高，对国内工业机器人行业的健康发展造成威胁。此外，单级行星减速器受尺寸限制减速比太小，且扭矩也很小；虽然多级行星减速器减速比较大，但精度太差。

常用的摆线针轮减速器传动结构主要有摆线轮啮合传动，摆线轮与机壳用滚针并不是纯滚动啮合转动。因此，摩擦力较大。

现有技术中，中国专利(专利申请号:202121788391.X)公开了一种基于回差式RV减速器，该减速机构利用了多级行星减速器的传动原理，在此基础上进行改进，虽然结构较为简单，但精度保持性不太理想。

中国专利(专利申请号:202210997354.2)公开了一种RV减速器，它与常见的RV减速器区别较小，只是通过加装一个限制机壳针齿销轴向移动的零部件，常见的RV减速器也可以通过角接触球轴承进行限位。

中国专利(专利申请号:201910175732.7)公开了一种减速器，它主要通过内齿轮啮合摆动，其本质上是一个渐开线摆线轮和机壳一体的内齿轮啮合摆动，这种方式首先摩擦力大，其次精度保持性也下降较快。

中国专利(专利申请号:201911142699.4)公开了一种齿针双模啮合少齿差行星齿轮副及精密减速器，它是在RV减速器的基础上对第二级摆线啮合进行改进，首先，主要改进措施是在摆线轮圆周打上分布均匀的通孔，用来安装滚针；其次，在摆线轮和机壳圆周分布均匀的啮合圆弧。这个啮合过程在滚针和圆弧啮合时，属于面接触，滚针与滚针接触属于线接触，故全过程属于线面接触啮合方式，有一定的摩擦力。

发明内容

本发明以现有技术为基础，综合考虑现有技术中存在的缺陷，提供一种结构紧凑的工业机器人用类摆线精密减速器，该减速器具有减速比很大、传动精度高、传动效率高、平稳性更好等优势。

本发明的具体技术方案如下：

一种结构紧凑的工业机器人用类摆线精密减速器，包括机壳、前端盖、后端盖，还包括第一级渐开线齿轮传动和第二级类摆线滚针啮合传动；

其中，所述第一级渐开线齿轮传动包括输入中心轮、三个行星轮和内齿轮，内齿轮与机壳为一体结构，三个行星轮同时和输入中心轮、内齿轮啮合，当输入中心轮转动时带动三个行星轮转动，同时三个行星轮通过行星架销轴带动行星架转动；

所述第二级类摆线滚针啮合传动包括偏心轴、两个类摆线轮、机壳用滚针、类摆线轮用滚针和输出盘，偏心轴一端连接行星架，另一端插入两个类摆线轮的中心孔做旋转运动，类摆线轮外周安装类摆线轮用滚针，机壳内部圆周安装机壳用滚针，类摆线轮用滚针与机壳用滚针进行滚动啮合传动，当偏心轴转动时，两个类摆线轮朝相反的方向进行少齿差啮合摆线转动，连接在两个类摆线轮上的输出盘同步转动。

进一步，所述行星架销轴和行星轮之间安装行星轮用无内外环滚针轴承，其外使用前端盖作密封处理，行星架销轴一端安装垫片。

进一步，所述行星架销轴与行星架进行过盈配合，行星架和机壳内部之间安装有行星架用滚针轴承。

进一步，所述行星架与安装在其上的偏心轴进行过盈配合，偏心轴与类摆线轮的中心孔之间安装偏心轴用无内外环滚针轴承。

进一步，安装在偏心轴上的两个类摆线轮通过相应的挡环进行隔开，减小摩擦，也可以防止机壳用滚针和类摆线轮用滚针轴向移动；

机壳用滚针和类摆线轮用滚针安装圆孔心具有一定的深度，防止机壳用滚针和类摆线轮用滚针径向移动。

进一步，所述输出盘与类摆线轮之间通过输出盘销轴连接，输出盘销轴与输出盘过盈配合连接；

输出盘上的轴向用推力滚针轴承作轴向压紧偏心轴，输出盘和机壳内部之间安装输出盘用滚针轴承，其外使用后端盖作密封处理。

进一步，所述前端盖、后端盖通过前后端盖用连接螺栓分别和机壳固定连接。

本发明的有益效果：

1、本发明第一级减速装置采用行星减速器结构，相比现有的RV减速多了一个和机壳为一体的内齿轮，这样的优势在于：第一，能够在体积不变或者减小的情况下，大大提高整体减速比；第二，内齿轮提高了其承载力、耐冲击，从而加强运转的平稳性。

2、本发明第二级减速装置采用摆线针轮减速器结构，并在此基础上进行改进，在类摆线轮外周安装上分布均匀的滚针，称为类摆线轮，和机壳用滚针作纯滚动啮合，这样的优势在于：全过程线接触可以大大降低啮合摩擦力，提高传动效率及精度保持性。

3、本发明由于减速器减速比相比于同类RV减速器较大许多，从而在材料、结构强度的允许范围内，能够大大提高扭矩。

4、本发明在未来进行量产时可以在对标RV减速器的情况下，能够减少体积和重量。

附图说明

图1为本发明爆炸结构示意图

图2为本发明主要传动原理结构示意图。

图3为本发明机壳结构示意图。

图4为本发明类摆线轮结构示意图。

图5为本发明减速器整体剖面结构示意图。

图6为本发明前视输入结构示意图。

图7为本发明后视输出结构示意图。

图8为本发明后视啮合局部放大结构示意图。

附图中所示标号：

1、输入中心轮；2、行星架销轴；3、行星轮用无内外环滚针轴承；4、行星轮；5、内齿轮；6、行星架；7、行星架用滚针轴承；8、类摆线轮；9、类摆线轮用滚针；10、输出盘用滚针轴承；11、输出盘；12、输出盘销轴；13、输出盘用连接螺栓；14、偏心轴；15、偏心轴用无内外环滚针轴承；16、后端盖；17、工业机器人关节用连接螺栓；18、机壳；19、机壳用滚针；20、挡环；21、前后端盖用连接螺栓；22、垫片；23、前端盖；24、轴向用推力滚针轴承；25、输出盘用滚珠。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1-图8所示，为本实施例提供的一种结构紧凑的工业机器人用类摆线精密减速器相关结构示意图。

本实施例提供的一种结构紧凑的工业机器人用类摆线精密减速器，主要包括机壳18、前端盖23、后端盖16、第一级渐开线齿轮啮合传动、第二级类摆线滚针啮合传动等。

其中，前端盖23和后端盖16分别设置在机壳18的两端，前端盖23和后端盖16均通过内六角高强度螺栓21分别和机壳18固定连接。在本实施例中，减速器机壳18是一体结构，机壳18内部设计有合理的安装及支撑空间。

本实施例中，第一级渐开线齿轮啮合传动是通过直齿轮啮合实现，其具体包括输入中心轮1、3个分布均匀的行星轮4、和机壳18一体的内齿轮5、行星架6、行星架销轴2、行星轮用无内外环滚针轴承3及垫片22等。

其连接关系为：输入中心轮1一端连接电机，带齿轮的另一端和3个行星轮4啮合转动，3个行星轮4围绕输入中心轮1周向均匀设置并与内齿轮5啮合，3个行星轮4在中心轮1和内齿轮5的啮合下，在自转的同时又进行公转运动，进而带动行星架6作同步转动。

行星架6和机壳18内部之间安装行星架用滚针轴承7，行星架销轴2和行星轮4之间安装行星轮用无内外环滚针轴承3，行星轮4轴向安装相应的垫片22减小摩擦力，其外使用前端盖23起轴向固定及密封作用。

本实施例中，第二级类摆线滚针啮合传动是通过摆线啮合实现，包括偏心轴14、2个类摆线轮8、机壳用滚针19、类摆线轮用滚针9、挡环、偏心轴用无内外环滚针轴承15、输出盘销轴12、输出盘11、输出盘用滚针轴承10及后端盖16等。

其连接关系为：偏心轴14一端和行星架6过盈配合连接，另一端插入2个类摆线轮8中心孔中作旋转运动，而类摆线轮8的外圈安装类摆线轮用滚针9，机壳18内设置机壳用滚针19，类摆线轮8通过类摆线轮用滚针9与机壳用滚针19啮合作反向少齿差转动，从而带动安装在类摆线轮8上的输出盘11作同步转动。

偏心轴14和类摆线轮8中心孔之间安装偏心轴用无内外环滚针轴承15。挡环防止机壳用滚针19和类摆线轮用滚针9轴向移动，机壳用滚针19和类摆线轮用滚针9安装圆孔心应具有一定的深度，防止机壳用滚针19、类摆线轮用滚针9径向移动；输出盘销轴12与输出盘11过盈配合连接，输出盘11和机壳18内部之间安装输出盘用滚针轴承10，后端盖16起轴向固定及密封作用。

本发明的工作原理为：电机提供动力带动输入中心轮1转动，输入中心轮1带动与内齿轮5啮合的3个行星轮4作自转和公转运动，3个行星轮4同时通过行星轮用滚针轴承3带动和行星架销轴2连接在一起的行星架6作同步公转运动；行星架6与偏心轴14相连，同时带动偏心轴14旋转，偏心轴14通过偏心轴用滚针轴承15带动2个类摆线轮8进行少齿差啮合反向转动，类摆线轮8再通过输出盘销轴12带动输出盘11输出动力转动。

本实施例采用了渐开线齿轮和类摆线轮的两级传动，能够得到很大的减速比，并且相比现有的RV减速器多了一个和机壳为一体的内齿轮，能够在体积不变或者减小的情况下，大大提高整体减速比；其次，内齿轮提高了其承载力、耐冲击，从而加强运转的平稳性；在摆线轮外周安装上分布均匀的滚针，称为类摆线轮，和机壳用滚针作纯滚动啮合，全过程线接触可以大大降低啮合摩擦力，提高传动效率及精度保持性；再者其减速比相比于同类RV减速器较大许多，从而在材料、结构强度的允许范围内，能够大大提高扭矩，未来在该产品应用成熟时，也可以减少体积和重量。