传动装置及机器人的制作方法

本发明属于机械传动技术领域，尤其涉及应用于机器人机械传动领域，具体涉及传动装置及具有该传动装置的机器人。

背景技术：

工业机器人发展特点是高速、精确、机身机构紧凑、传递功率大、多自由度和提高刚性。目前应用于机器人领域的传动装置主要有两种，一种是rv减速器，另一种是谐波减速器。现有的rv型摆线减速器多为工业级减速器，输出性能虽好，但尺寸大重量大，主要运用于大型工程设备或工业机器人，不适用于小型轻量化机器人；摆线针减速器多为单极，减速比小，不适合微型化设计。而基于啮合齿轮传递动力的传动装置，输出转矩小，减速比有限，适用范围窄。

因此，有必要对上述结构进行改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，首先提供了一种传动装置，可在较小的空间结构尺寸下，获得较大的减速比，以满足小型、轻量化机器人需求。

本发明提供的传动装置，包括可与动力输入机构偏心连接的输入轴，所述输入轴上设置有一级摆线盘和二级摆线盘，在所述输入轴的带动下同时做偏心转动；所述一级摆线盘在偏心转动过程中与具有外摆线轮廓的传动件配合，所述二级摆线盘在偏心转动过程中与具有外摆线轮廓的输出盘配合，所述输出盘在与所述二级摆线盘配合转动的同时相对所述传动件转动，以实现动力的减速输出。

作为本发明的一种可选的结构，所述输入轴和所述输出盘为中空结构。

作为本发明的一种可选的结构，所述一级摆线盘齿数为n1，所述二级摆线盘齿数为n2，则所述输出盘输出的减速比i为：

i＝[n1×(n2+1)]/(n1-n2)；

其中，n1为6-70齿，n2为5-69齿，减速比i为36-4900。

作为本发明的一种可选的结构，还包括开设有偏心孔的安装部件，所述动力输入机构包括设置在所述安装部件上的动力元件、通过所述偏心孔与动力元件连接且由所述动力元件带动转动的主动件以及设置于所述输入轴上的从动件，所述从动件与所述主动件配合，以带动所述输入轴转动。。

作为本发明的一种可选的结构，所述从动件与所述主动件之间的减速比为i1,所述一级摆线盘齿数为n1，所述二级摆线盘齿数为n2，则所述输出盘输出的减速比i为：

i＝i1×[n1×(n2+1)]/(n1-n2)；

其中，i1为2-8级，n1为6-70齿，n2为5-69齿，减速比i为72-39200。作为本发明的一种可选的结构，所述传动件开设有空腔，所述一级摆线盘和所述二级摆线盘置于所述传动件的空腔内，并通过设置在所述传动件空腔内的所述输入轴以及对应固定在所述输入轴上的所述一级摆线盘轴承和所述二级摆线盘轴承配合摆动；所述输出盘一端置于所述传动件开设的空腔内，另一端通过与端盖的配合定位；所述传动件的一端与所述端盖连接，所述传动件的另一端与支承件连接，所述支承件与所述动力输入机构连接，且通过轴承连接所述输入轴。

作为本发明的一种可选的结构，所述传动件为中空的壳体结构，其与所述一级摆线盘配合的部分加工有可与该一级摆线盘周边齿形匹配外摆线轮廓，另一部分具有可容纳所述二级摆线盘和所述输出盘配合的置放位；所述输出盘一端加工有可与所述二级摆线盘周边齿形匹配外摆线轮廓，该端置于所述传动件的空腔内，另一端穿越所述端盖向外延伸。

作为本发明的一种可选的结构，于所述端盖之外侧，还设置有压盖，与所述端盖固接。

本发明还提供了机器人，包括驱动机构和执行机构，其中所述的驱动机构包含上述所述的传动装置。

本发明所提供的传动装置，采用一级摆线盘和二级摆线盘传动组合结构，传动行程短，动力输出稳定，结构紧凑，体积小，质量轻，可实现多级减速，大减速比输出，在相同尺寸下的减速比可以高出其他型号传动装置几十倍以上，适用于微小型轻量化的机器人设计。进一步地，本发明传动装置的输入轴采用偏心位安装设计，且该输入轴及输出盘均采用中空结构，不仅可以减轻传动装置的重量，而且也方便了内部的走线，并且偏心安装的动力输入机构不会干涉中空部位的走线，使得该传动装置更适用于空间紧凑的小型化结构。同时，用于固定动力元件的安装件可适应不同型号尺寸的电机减速电机或其他动力传递机构，不需要辅助安装配件，使用调试极其方便可靠。

采用本发明上述传动装置的机器人，能够满足日趋发展的小型、轻量化机器人需要，能够为机器人提供更为广阔的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的实施例结构示意图；

图2为本发明提供的实施例之一级摆线盘和传动件配合结构示意图；

图3为本发明提供的实施例之安装件与支承件及输入轴之间相关位置示意图；

图4为本发明提供的实施例之动力输入机构安装示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

参见图1、图2和图4，本发明提供了一种传动装置的实施例，包括输入轴18、输出盘5、一级摆线盘14、二级摆线盘9以及传动件11，其中输入轴18与动力输入机构16偏心连接，通过动力输入机构16带动，可绕该动力输入机构16之动力输出中心做偏心转动；所述输入轴18上排列设置有一级摆线盘14和二级摆线盘9，可与对应设置在输入轴18上的一级摆线盘轴承15和二级摆线盘轴承8配合，使一级摆线盘14和二级摆线盘9在输入轴18的带动下同时做偏心转动。所述传动件11具有外摆线轮廓(如图2所示)，可与一级摆线盘14配合，即，一级摆线盘14在偏心转动的过程中与传动件11配合，构成一级摆线盘传动组件；所述输出盘5亦具有外摆线轮廓，可与二级摆线盘9配合，即，二级摆线盘9在偏心转动的过程中可与输出盘5配合，构成二级摆线盘传动组件。同时，所述的输出盘5还通过第一轴承6与输入轴18配合，支承于输入轴18上，其中心与输入轴18中心在同一直线上。本发明上述结构中，将一级摆线盘14和二级摆线盘9皆设置于偏心转动的输入轴18上，分别与传动件11和输出盘5啮合，故输出盘在5在与二级摆线盘9配合转动的同时，还可以相对传动件11转动，即一级摆线盘14与传动件11以及二级摆线盘9与输出盘5实现两次外摆线轮廓啮合过程中，输出盘5还可以以一定转速绕传动件11中心转动，从而达到双级减速输出的效果，可以获得较高的减速比。如此，采用上述设计结构的传动装置，由于一级摆线盘传动组件和二级摆线盘传动组件于输入轴18上排列设置，传动行程短，可得到较为紧凑的整体结构，体积小、质量轻，但可以输出大减速比，动力输出稳定性好，相同尺寸下的减速比可以高出其他型号传动装置几十倍以上，适用于小型轻量化的机器人。

本发明提供的上述一级摆线盘传动组件和二级摆线盘传动组件组合的两级减速的实施例结构中，设所述一级摆线盘14齿数为n1，所述二级摆线盘9齿数为n2，则所述输出盘5输出的减速比i为：

i＝[n1×(n2+1)]/(n1-n2)；

其中，n1为6-70齿，n2为5-69齿。

故上述结构的减速比范围可达36-4900，可在较小的空间结构基础上，获得较大的减速比，可适用各种不同的速度输出要求。

本发明实施例结构中，带动所述输入轴18转动的动力输入机构16可以通过多种方式实现，如曲柄机构，也可以如图1、图3和图4所示，设计一安装件22，该安装件22上开设有偏心孔a，所述动力输入机构16包括由动力元件163带动转动的主动件162以及与该主动件162配合的从动件161，所述的动力元件163固定在安装件22上，可以是电机或减速电机，或是其他动力元件。

如图3所示，所述动力元件163在安装件22上的安装区域为(r-r)，其中中空偏心轴18的通孔半径为r,支承件13半径为r，可适应不同型号尺寸的动力元件，还可根据所需配合的电机种类定制化设计，配合安装多种尺寸及型号的电机或减速电机，实现模块化，定制化。所述动力元件163输出轴穿过偏心孔a，主动件161连接或设置于动力元件163输出轴上，且置于支承件13开设的空腔内，从动件161固定于输入轴18上，一侧通过设于第四轴承21侧端的第二轴套20定位，另一端侧用密封盖17固定，密封盖16则与安装件22固定连接。这样，动力元件163输出的动力，可通过与其连接的主动件162与从动件161的配合、经由偏心孔a而传递给输入轴18，使输入轴18绕动力元件163中心偏心转动，同时可获得一定的减速比。如此，经过主动件162与从动件161之间一级减速，再通过一级摆线盘14与传动件11以及二级摆线盘9与输出盘5两级减速，其输出盘5可以获得三级减速比，进一步可获得更大的减速效果。可以理解地，主动件162和从动件161可采用相同模数齿轮啮合，还可以采用其他齿轮传动、带传动或其他传动结构，只要能够保证将输入的动力传递给输入轴18并使其获得一定减速比的结构，都在本发明保护的范围之内。

本发明实施例之偏心位安装设计，较之于现有技术中输入轴大多位于传动装置的正中央、需要额外的支撑件和传动件将电机偏心安装、使用调试难度大、不适用于机器人的小型化设计之缺陷，安装件22的设计可适应不同型号尺寸的电机减速电机或其他动力传递机构，不需要其他中间结构或辅助安装配件，使用调试极其方便可靠，提高了传动装置的通用性，且可进一步减少整机尺寸。而且，这种结构还可以具有多种安装形式，多种输出方式，多种减速比，可形成多个组件高度集成结构，使结构更为紧凑，加工和装配要求均较低，安装方便，具有良好的应用前景。

本发明提供的上述三级减速实施例结构中，设主动件162与从动件161啮合的第一级减速比为i1，一级摆线盘14齿数为n1，所述二级摆线盘9齿数为n2，则

所述输出盘5输出的减速比i为：

i＝i1×[n1×(n2+1)]/(n1-n2)；

其中，i1为2-8，n1为6-70齿，n2为5-69齿。

故可提供的减速比范围可高达72-39200，适用速度输出范围更大，可在较小的尺寸下实现大减速比，并且减速比远超其他产品。

请再参见图1，作为本发明上述实施方式的进一步的结构，所述的输入轴18和输出盘5均设计成中空的结构。这样，不仅可以减轻本发明传动装置的重量，而且也方便了内部走线。同时由于动力输入机构16相对中空的输入轴18偏心安装，不会干涉输入轴18和输出盘5中心空腔走线，故而可使得该传动装置更适用于空间紧凑的小型化结构。

参见图1和图2，作为本发明实施例上述结构具体的设计，所述传动件11开设有空腔，为中空的壳体结构，其与一级摆线盘14配合的空腔部分加工有可与一级摆线盘14周边齿形匹配的外摆线轮廓(如图2所示)，另一部分空腔具有可容纳二级摆线盘9和输出盘5配合的置放位。一级摆线盘14和二级摆线盘9均置于传动件的11的空腔内，所述输入轴18一端穿设在传动件11的空腔内，其上固定一级摆线盘轴承15和二级摆线盘轴承8，通过卡环12实现在输入轴18上的横向定位，使一级摆线盘14和二级摆线盘9分别通过一级摆线盘轴承15和二级摆线盘轴承9在输入轴18带动下摆动。可以理解地，一级摆线盘14和二级摆线盘9也可共用一个轴承，通过螺纹固定联接并安装在输入轴18上，同样可到达设计效果。同时，所述输出盘5亦为中空结构，通过第一轴承6套于输入轴18上。所述输出盘5的一端为盘状，其具有一凹腔，该凹腔上加工有可与二级摆线盘9周边齿形匹配的外摆线轮廓，该端置于传动件11空腔的置放位，与传动件11上加工有外摆线轮廓部分邻接，通过隔环23隔离，以避免干涉。所述输出盘5的另一端为中空轴，外周通过轴承与端盖1配合，且穿越端盖中心向外延伸，可与相关构件连接。可以理解地，输出盘5与端盖1配合的轴承可根据需要单一设置或如图1所示通过第二轴承3和第三轴承7成对设置，成对设置时可用挡环2隔开，亦可使用交叉滚子轴承实现相同效果。上述结构中，所述输出盘5外周通过轴承(第二轴承3或/和第三轴承7)与端盖1配合，中空腔内通过轴承6套合在输入轴18上，使输入轴18和输出盘5在较小的空间内可形成多个支承点，有效保证了传动的平稳，进而提高了输出盘5动力输出时的稳定性，从而可提高机器人在完成其动作时的准确性。所述传动件11一端与端盖1固定连接，另一端与一支承件13固定连接，该支承件13为中空结构，套于输入轴18上，并通过第四轴承21与输入轴18配合，第四轴承21可通过第一轴套19在输入轴18上定位。上述结构中，传动件11一方面可以作为与传动构件与一级摆线盘轴承15配合传递动力，另一方面传动件11可以充当外壳，作为容纳各构件的腔体，使各构件置于其腔体内，可缩短传动行程，减少整机空间尺寸，有利于整机结构的紧凑性和微型化。

在端盖1之外侧，还设置有板状结构的压盖4，通过螺栓10与端盖1固接。压盖4的设置一方面可以作为第二轴承3的止挡结构，另一方面有利于输出盘5及第二轴承3和第三轴承7的安装和维护。

本发明还进一步提供了具有上述传动装置的机器人，包括驱动机构和执行机构，其中驱动机构包含上述所述的传动装置。具体地，执行机构可包括机械臂、机械手、机械关节等，通过驱动机构带动机械关节转动，以驱使机械臂、机械手动作。

具有上述本发明传动装置的机器人，由于结构紧凑，空间尺寸较小，动力输出稳定性好，具有非常广泛的使用范围，能够满足日趋发展的小型、轻量化机器人需要，对推动微小型机器人的发展有着十分重要的意义。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。