机器人用精密减速机的制作方法

本实用新型涉及工业机器人减速器技术领域，具体而言，涉及一种机器人用精密减速机。

背景技术：

工业机器人减速器是用于工业机械臂旋转关节中最为核心的部件，减速器为机械臂关节提供旋转运动，并保证机械臂末端执行机构在一定负载下的操作精度。

目前市场上绝大部分工业机器人采用rv减速器，rv减速器由两级减速组成，第一级为渐开线直齿行星减速器，第二级为摆线针轮减速器。rv减速器中摆线针轮传动具有高传动比、高精度及高扭转刚度的优势，但同样也存在缺点。整个rv减速器传动链中曲柄处的滚针轴承是最为薄弱的环节，滚针轴承在高应力下工作容易产生疲劳失效及磨损，甚至出现滚针破碎的情况，而且目前很难通过提高材料强度或加工精度来解决此问题；rv减速器中摆线齿轮修形技术较为复杂，也不存在成熟的软件，开发周期较长；摆线齿轮与针齿壳等关键零件的热处理与加工工艺同样存在不成熟的现象，需要投入大量时间与金钱来改善。

市场上也存在少量采用多级渐开线直齿行星减速器构型的工业机器人减速器，渐开线直齿行星减速器在提供与rv减速器相同传动比的情况，往往需要更大的体积，同时扭转刚度却更低，在载荷的作用下会产生较大的变形。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种机器人用精密减速机，以缓解现有技术中的机器人用精密减速机扭转刚度低的技术问题。

本实用新型提供一种机器人用精密减速机，包括：

行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括太阳轮、行星架、与所述太阳轮传动连接的第一行星轮以及与所述第一行星轮啮合的齿圈，所述第一行星轮的轮廓接触线与其轴线成夹角设置；

壳体，所述齿圈固定安装于所述壳体；

以及第一轴，所述第一轴转动安装于所述壳体并与所述太阳轮传动连接。

进一步的，所述机器人用精密减速机还包括固接于所述第一轴的第一齿轮、与所述第一齿轮相啮合的所述第二齿轮以及固接于与所述第二齿轮插接固定的第二轴，所述第二轴转动安装于所述壳体并与所述太阳轮固接。

进一步的，所述第二齿轮和所述第一齿轮均为斜齿轮。

进一步的，所述机器人用精密减速机还包括蜗轮蜗杆机构，所述蜗轮蜗杆机构中的蜗杆转动安装于所述壳体，蜗轮固接于所述第一轴，所述第一轴与所述太阳轮固接。

进一步的，所述行星齿轮机构还包括第二行星轮，所述第二行星轮和所述第一行星轮同轴固定并与所述太阳轮啮合。

进一步的，所述第一行星轮为人字齿轮，所述齿圈包括可拆卸连接的第一齿圈和第二齿圈，所述第一齿圈的轮齿和所述第二齿圈的轮齿均为斜齿并均与所述第一行星轮啮合。

进一步的，所述第二行星轮和所述太阳轮均为直齿轮；

或者，所述第二行星轮和所述太阳轮均为斜齿轮。

进一步的，所述第一行星轮和所述第二行星轮的数量相同且一一对应。

进一步的，所述第一行星轮和所述第二行星轮均为四个。

进一步的，所述太阳轮与所述第一行星轮啮合。

进一步的，所述第一行星轮和所述齿圈均为斜齿轮。

相对于现有技术，本实用新型提供的机器人用精密减速机的有益效果如下：

本实用新型提供的机器人用精密减速机，包括行星齿轮机构、壳体以及第一轴，行星齿轮机构包括太阳轮、行星架、第一行星轮和齿圈，其中，太阳轮、行星架和第一行星轮均安装于壳体内，齿圈固定安装于壳体，第一轴也转动安装于壳体并与太阳轮传动连接。在机器人用精密减速机保持固定不动时，第一轴转动并驱动太阳轮转动，太阳轮又带动第一行星轮转动，实现一级减速；随后，第一行星轮绕太阳轮公转，即带动行星架绕太阳轮的轴线转动，实现二级减速，此时，行星架作为输出端，输出转速与转矩。

在完成二级减速后，转速达到最低，第一行星轮和齿圈所承受的扭矩最大，通过设置第一行星轮的轮廓接触线与其轴线成夹角设置，扩大了第一行星轮和齿圈的啮合面积和重合度，进而提高了第一行星轮和齿圈的承载能力。同时，第一行星轮和齿圈发生相对转动时还产生轴向分力，对两者的轮齿之间的载荷进行分流，进一步提高了第一行星轮和齿圈的承载能力，进而使得机器人用精密减速机的整体承载能力和刚度得到一定程度的提升，机器人用精密减速机中的各结构更不容易发生变形。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的机器人用精密减速机的轴测结构示意图(不包括壳体)；

图2为本实用新型实施例提供的机器人用精密减速机的另一角度的轴测结构示意图(不包括壳体、行星架和齿圈)；

图3为本实用新型实施例提供的机器人用精密减速机的剖视图(不包括壳体)；

图4为本实用新型实施例提供的机器人用精密减速机中齿圈的爆炸图。

图标：100－太阳轮；200－行星架；300－第一行星轮；400－齿圈；500－第一轴；600－第二轴；700－第二行星轮；800－第二齿轮；900－第一齿轮；

410－第一齿圈；420－第二齿圈。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1－图3，本实施例提供的机器人用精密减速机，包括行星齿轮机构、壳体以及第一轴500，行星齿轮机构包括太阳轮100、行星架200、第一行星轮300和齿圈400，其中，太阳轮100、行星架200和第一行星轮300均安装于壳体内，齿圈400固定安装于壳体，第一轴500也转动安装于壳体并与太阳轮100传动连接。在机器人用精密减速机保持固定不动时，第一轴500转动并驱动太阳轮100转动，太阳轮100又带动第一行星轮300转动，实现一级减速；随后，第一行星轮300绕太阳轮100公转，即带动行星架200绕太阳轮100的轴线转动，实现二级减速，此时，行星架200作为输出端，输出转速与转矩。

在完成二级减速后，转速达到最低，第一行星轮300和齿圈400所承受的扭矩最大，通过设置第一行星轮300的轮廓接触线与其轴线成夹角设置，扩大了第一行星轮300和齿圈400的啮合面积和重合度，进而提高了第一行星轮300和齿圈400的承载能力。同时，第一行星轮300和齿圈400发生相对转动时还产生轴向分力，对两者的轮齿之间的载荷进行分流，进一步提高了第一行星轮300和齿圈400的承载能力，进而使得机器人用精密减速机的整体承载能力和刚度得到一定程度的提升，机器人用精密减速机中的各结构更不容易发生变形。

值得说明的，本实施例优选设置行星架200有两个并分别位于第一太阳轮100的两侧，两个行星架200固接，且其中一个行星架200和齿圈400之间过盈配合有轴承，另一个行星架200和齿圈400之间过盈配合有另一轴承，两个轴承保证行星架200(即机器人用精密减速机的输出端)能够绕齿圈400的轴线稳定转动。

具体的，本实施例还对机器人用精密减速机的具体结构做以下详细介绍。

参照图2和图3，本实施例中，机器人用精密减速机还包括固接于第一轴500的第一齿轮900、与第一齿轮900相啮合的第二齿轮800以及固接于与第二齿轮800插接固定的第二轴600，第二轴600转动安装于壳体并与太阳轮100固接。

具体的，第二轴600、太阳轮100和第一齿轮900均共轴线设置，第二齿轮800固接于第二轴600的端部且外径大于第一齿轮900的端部外径，即第二齿轮800的齿数要大于第一齿轮900的齿轮，第一轴500作为输入轴转动时，通过第二齿轮800和第一齿轮900的啮合完成第二轴600的转动，以形成另一级减速，结合行星齿轮机构的两级减速，机器人用精密减速机共有三级减速，在体积相同的情况下，其具有更高的传动比(或者说，在具有相同传动比的情况下，本实施例提供的机器人用精密减速机的体积更小)。

值得说明的，机器人用精密减速机的三级减速中，第二齿轮800和第一齿轮900之间的传动比最大，起主要增加传动比的目的，该设置也使得行星齿轮机构中太阳轮100和第一行星轮300的外径以及齿圈400的内径不会相差过大，结构更加紧凑，强度和刚度更高。

请继续参照图2，本实施例中，第二齿轮800和第一齿轮900均可以为斜齿轮。

具体的，相比于其余两级减速，第二齿轮800和第一齿轮900啮合传动过程中的载荷相对较小，通过设置两者均为斜齿轮，进一步将载荷进行分流，一定程度上增加了承载能力，刚度提高，两者结构更不易发生变形。

或者，在满足承受载荷要求的情况下，本实施例还可以设置第二齿轮800和第一齿轮900均为直齿轮。

本实施例中，机器人用精密减速机还包括蜗轮蜗杆机构，蜗轮蜗杆机构中的蜗杆转动安装于壳体，蜗轮固接于第一轴500，第一轴500与太阳轮100固接。

具体的，此时第一轴500、太阳轮100和蜗轮均共轴线设置，蜗轮则作为机器人用精密减速机的输入端，蜗轮和蜗杆的传动完成机器人用精密减速机的另一级减速，结合行星齿轮机构的两级减速，同样使得机器人用精密减速机具有三级减速，进而拥有更高的传动比。

相比于第二齿轮800和第一齿轮900之间的传动，蜗轮蜗杆传动机构能够得到很大传动比的同时，还具有结构紧凑、传动平稳以及噪音小的特点，进而使得机器人用精密减速机在具有设定传动比的情况下，体积更小，使其在工业机器人的应用更加灵活。

请继续参照图2和图3，本实施例中，行星齿轮机构还包括第二行星轮700，第二行星轮700和第一行星轮300同轴固定并与太阳轮100啮合。

具体的，以太阳轮100设置在第二轴600为例，此时，第一行星轮300和第二行星轮700间隔设置，第二轴600和太阳轮100之间没有连接关系，是太阳轮100驱动第二行星轮700转动，随后第二行星轮700带动同轴的第一行星轮300转动，第二行星轮700再带动行星架200转动。该设置使得第一行星轮300实现一级减速，第二行星轮700实现另一级减速，避免了第一行星轮300同时承受太阳轮100和齿圈400带来的扭矩，第一行星轮300更不易发生刚度变形。

值得说明的，第一行星轮300和第二行星轮700通过第三轴固接，其中，第一行星轮300位于第三轴的中部且两者优选一体成型，第二行星轴位于第三轴的端部且与第三轴过盈配合。

同时，请继续参照图3，每个第一行星轮300通过两个圆锥滚子轴承完成与两个行星架200的转动连接，具体的，两个圆锥滚子轴承分设于第一行星轮300的两侧且内圈均与第三轴过盈配合，外圈均与行星架200过盈配合。

请继续参照图2和图4，本实施例中，第一行星轮300为人字齿轮，齿圈400包括可拆卸连接的第一齿圈410和第二齿圈420，第一齿圈410的轮齿和第二齿圈420的轮齿均为斜齿并均与第一行星轮300啮合。

具体的，第一行星轮300的人字齿轮的轮齿为人字形且由两个对称的第一斜齿和第二斜齿组成，其中，第一齿圈410的轮齿和第一行星轮300的第一斜齿啮合，第二齿圈420的轮齿和第一行星轮300的第二斜齿啮合，第一齿圈410和第二齿圈420的可拆卸连接，保证了第一齿圈410和第二齿圈420组合形成的人字齿与第一行星轮300的人字齿能够装配完成。

通过设置第一行星轮300和齿圈400的轮齿均为人字齿，两者啮合后的重合度高，承载能力更强；且在传动过程中，会产生两个方向相反且大小基本相同的轴向分力，两个轴向分力相互抵消，使得第三轴基本不会产生对外的轴向力，圆锥滚子轴承的受力形式简化，使用寿命更长。

值得说明的，第一齿圈410和第二齿圈420通过止口和销钉共同完成高精度连接，保证固定后形成的齿圈400与第一行星轮300的稳定啮合。

本实施例中，在满足承载能力的基础上，可以设置第二行星轮700和太阳轮100均为直齿轮。

或者，为了进一步提高太阳轮100和第二行星轮700的刚度，本实施例也可以设置第二行星轮700和太阳轮100均为斜齿轮。

本实施例中，第一行星轮300和第二行星轮700的数量相同且一一对应。

具体的，第一行星轮300和第二行星轮700的数量有多个，并绕太阳轮100的轴线周向均匀环绕设置，以第一行星轮300为例，多个第一行星轮300会对功率进行分流，使每个齿轮齿面所受载荷进一步减少，进一步降低第一行星轮300因受载荷过大而发生变形的几率。即，在能够满足装配的情况下，第一行星轮300的数量越多越好。

参照图1，优选的，本实施例设置第一行星轮300和第二行星轮700均为四个。

或者，也可以设置第一行星轮300和第二行星轮700均为五个或六个。

作为本实施例的进一步改进，太阳轮100还可以与第一行星轮300啮合。

具体的，此时可以不再设置第二行星轮700，太阳轮100直接通过第一行星轮300完成对行星架200的驱动，行星齿轮机构同样能够实现二级减速，保证机器人用精密减速机的传动比要求。此时，第一行星轮300所承受的扭矩更大，故第一行星轮300、太阳轮100和齿圈400的轮齿均优选设为人字齿。

或者，本实施例也可以设置第一行星轮300和齿圈400均为斜齿轮。

此时，可以设置太阳轮100包括间隔设置的，第三轴间隔设有两个第一行星轮300，齿圈400也为两个并与第一行星轮300一一对应；此时，一组第一行星轮300同时与第一太阳轮100和其中一个齿圈400啮合，另一组第一行星轮300同时与第二太阳轮100和另一个齿圈400啮合，再设置两组第一行星轮300的斜齿相互对称，同样能够增强行星齿轮机构中各结构的强度和刚度，且第三轴上产生的轴向分力同样可以相互抵消，第三轴也基本不会产生对外的轴向力，与第三轴过盈配合的圆锥滚子轴承使用寿命更长。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。