行星减速器及机器人的制作方法

本实用新型涉及行星减速器技术领域，特别是涉及一种结构紧凑、重量较轻的行星减速器及设置该行星减速器的机器人。

背景技术：

行星减速器主要由保持架、行星轮、太阳轮、内齿圈、轴承等组成。行星减速器以其体积小、传动效率高、减速范围广、精度高等诸多优点，而被广泛应用于伺服电机、步进电机、直流电机等传动系统中。在一般的工业场景可以满足空间、重量、扭矩要求。

在机器人关节执行器中，关节连接处均需要采用减速器实现关节弯曲度的控制，行星减速器是常用的机器人关节减速器。但在机器人领域，特别是仿生机器人等的关节部位，对行星减速器工作的空间、重量要求较为严格，传统的设计方法很难满足仿生机器人特殊部位小体积、轻量化的设计要求。

目前，传统的行星齿轮减速器的设计中，大多要采用标准轴承作为轴的支撑、限位。一般而言，标准角接触球轴承可以承载径向载荷和一个较大的轴向载荷，但其高度尺寸较大；标准深沟球轴承可以承载径向载荷和一个较小的轴向载荷，但其高度尺寸额较大；标准四点接触球轴承可以承载径向载荷和两个较大的轴向载荷，但其高度尺寸也较大。因此，采用标准轴承的行星减速器，其整体装配高度尺寸较大、重量重，受输出端轴承内径限制，输出扭矩也较小，无法满足机器人领域对减速器的尺寸、重量和扭矩要求。

技术实现要素：

本实用新型实施例的一个目的旨在提供一种行星减速器，其解决现有技术中的行星减速器尺寸大、重量重的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供以下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供一种行星减速器，包括：

第一级行星齿轮装置(2)，所述第一级行星齿轮装置(2)包括第一级齿轮组件(21)和第一保持架组件(22)，所述第一保持架组件(22)内部形成一第一环形通道(23)，所述第一环形通道(23)内容纳有多个滚动元件(4)，每个所述滚动元件(4)和所述第一环形通道(23)的内侧面四点接触，所述第一级齿轮组件(21)接收动力输入；以及

第二级行星齿轮装置(3)，所述第二级行星齿轮装置(3)包括第二级齿轮组件(31)和第二保持架组件(32)，所述第二保持架组件(32)内部形成一第二环形通道(33)，所述第二环形通道(33)内容纳有多个滚动元件(4)，每个所述滚动元件(4)和所述第二环形通道(33)的内侧面四点接触，所述第二保持架组件(32)进行动力输出。

进一步地，所述第一环形通道(23)和所述第二环形通道(33)的横截面均为菱形。

进一步地，所述第一级齿轮组件(21)包括第一级太阳齿轮(211)、围绕所述第一级太阳齿轮(211)设置的第一级行星齿轮(212)，以及围绕所述第一级行星齿轮(212)设置的第一级内齿圈(213)，所述第一级行星齿轮(212)分别与所述第一级太阳齿轮(211)和所述第一级内齿圈(213)啮合；

所述第一保持架组件(22)包括第一保持架主体(221)、以及套设于所述第一保持架主体(221)外侧的第一保持架轨道(222)，所述第一保持架主体(221)的外侧壁和所述第一保持架轨道(222)的内侧壁均开设有凹槽，通过所述凹槽配合形成所述第一环形通道(23)；所述第一级行星齿轮(212)固定于所述第一保持架主体(221)的一端，所述第一保持架轨道(222)与所述第一级内齿圈(213)固定连接。

进一步地，所述第二级齿轮组件(31)包括第二级太阳齿轮(311)、围绕所述第二级太阳齿轮(311)设置的第二级行星齿轮(312)，以及围绕所述第二级行星齿轮(312)设置的第二级内齿圈(313)，所述第二级行星齿轮(312)分别与所述第二级太阳齿轮(311)和所述第二级内齿圈(313)啮合；

所述第二保持架组件(32)包括第二保持架主体(321)、以及套设于所述第二保持架主体(321)外侧的第二保持架轨道(322)，所述第二保持架主体(321)的外侧壁和所述第二保持架轨道(322)的内侧壁均开设有凹槽，通过所述凹槽配合形成所述第二环形通道(33)；所述第二级行星齿轮(312)固定于所述第二保持架主体(321)上，所述第二级太阳齿轮(311)固定于所述第一保持架主体(221)的另一端。

进一步地，所述第一保持架组件(22)还包括第一保持架轨道压环(223)，在所述第一保持架主体(221)上靠近所述第一保持架轨道(222)的一侧开设有l型压环安装槽(24)，所述压环嵌设于所述压环安装槽(24)内并与所述第一保持架主体(221)固定连接；所述第一保持架主体(221)的外侧壁和第一保持架轨道压环(223)的外侧壁均具有一倒角，第一保持架轨道(222)的内侧壁具有一与所述倒角相对称的v型槽，所述倒角和所述v型槽配合形成所述第一环形通道(23)。

进一步地，所述行星减速器还包括用于固定所述第一级太阳齿轮(211)的固定座(5)，所述固定座(5)与外部的动力输入轴固定。

进一步地，所述第二保持架轨道(322)包括堆叠设置的上轨道(322a)和下轨道(322b)，所述上轨道(322a)和所述下轨道(322b)固定连接；所述上轨道(322a)的内侧壁和所述下轨道(322b)的内侧壁均具有一倒角，所述第二保持架主体(321)的外侧壁具有一与所述倒角相对称的v型槽，所述倒角和所述v型槽配合形成所述第二环形通道(33)。

进一步地，所述第二保持架主体(321)为法兰盘，且其一端凸出于所述第二环形通道(33)。

进一步地，所述行星减速器还包括隔脂垫片(6)，所述隔脂垫片(6)设置于所述固定座(5)和所述第一级内齿圈(213)之间的周向间隙内。

进一步地，所述第一级内齿圈(213)、所述第一保持架主体(221)、所述第一保持架轨道(222)、所述第二级内齿圈(313)和所述第二保持架轨道(322)上开设有多个减重孔(7)，所述减重孔(7)为通孔或者盲孔；所述第一级内齿圈(213)、所述第一保持架轨道(222)、所述第二级内齿圈(313)和所述第二保持架轨道(322)均为圆环柱体，其外径均相同。

进一步地，所述滚动元件(4)为滚珠或圆柱滚子。

第二方面，本实用新型实施例提供一种机器人，所述机器人上设置有如上所述的行星减速器。

本实用新型实施例的有益效果在于：本实用新型实施例通过在行星减速器的保持架组件内部形成环形通道，环形通道内容纳多个滚动元件，滚动元件和环形通道的内侧面四点接触，形成具有四点接触球轴承功能的结构，与现有技术中采用标准轴承的行星减速器相比，当行星减速器的外径大小一致时，本实用新型实施例的行星减速器的高度尺寸较小，重量较轻，且可以承受双向轴向载荷和径向载荷。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的行星减速器的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的行星减速器的主视图；

图3是本实用新型实施例提供的行星减速器的俯视图；

图4是本实用新型实施例提供的行星减速器的轴向剖视图；

图5是本实用新型实施例提供的行星减速器的爆炸示意图；

图6是本实用新型实施例提供的行星减速器的另一角度的爆炸示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1至图5，本实用新型实施例中的行星减速器1，其包括第一级行星齿轮装置2和第二级行星齿轮装置3。所述第一级行星齿轮装置2与第二级行星齿轮装置3堆叠设置，第一级行星齿轮装置2接收动力输入，并传输给第二级行星齿轮装置3，由第二级行星齿轮装置3输出调整后的动力。所述行星减速器1可以用于机器人关节中。

所述第一级行星齿轮装置2包括第一级齿轮组件21和第一保持架组件22，所述第一保持架组件22内部形成一第一环形通道23，所述第一环形通道23内容纳有多个滚动元件4，每个所述滚动元件4和所述第一环形通道23的内侧面四点接触。本实施例中，所述第一环形通道23的横截面为菱形，优选为正方形。本实施例中滚动元件4为滚珠。可以理解的是，在其他实施例中，该滚动元件还可以是圆柱滚子等可以和第一环形通道23实现四点接触的元件。

所述第一级齿轮组件21接收动力输入，其包括第一级太阳齿轮211、围绕所述第一级太阳齿轮211设置的第一级行星齿轮212，以及围绕所述第一级行星齿轮212设置的第一级内齿圈213，所述第一级行星齿轮212分别与所述第一级太阳齿轮211和所述第一级内齿圈213啮合。本实施例中，第一级太阳齿轮211设置有1个，第一级行星齿轮212设置有3个。可以理解的是，在其他实施例中，第一级行星齿轮212还可以设置为其他数量，例如4个、5个等，本实用新型不做限定。第一级内齿圈213为圆环柱体。

所述行星减速器还包括用于固定所述第一级太阳齿轮211的固定座5，所述固定座5与外部的动力输入轴固定，用于接收动力输入。所述固定座5上开设有安装通孔，所述第一级太阳齿轮211穿装固定于该安装通孔内。固定座5的具有一圆盘状结构，其圆周方向上沿轴向开设有动力输入轴安装孔，用于安装外部的动力输入轴。

所述行星减速器还包括隔脂垫片6，所述隔脂垫片6设置于所述固定座5和所述第一级内齿圈213之间的周向间隙内。所述隔脂垫片6用于防止油脂进入行星减速器内部。

所述第一保持架组件22包括第一保持架主体221、以及套设于所述第一保持架主体221外侧的第一保持架轨道222，所述第一保持架轨道222为圆环柱体。所述第一保持架主体221的外侧壁和所述第一保持架轨道222的内侧壁各自朝内凹陷并配合形成所述第一环形通道23。

所述第一级行星齿轮212固定于所述第一保持架主体221的一端。本实施例中，所述第一保持架主体221的一端设置有多个齿轮安装轴221a，所述第一级行星齿轮212套设于所述齿轮安装轴221a，第一级行星齿轮212和齿轮安装轴221a之间设置有轴承8，例如滚珠轴承。

所述第一保持架轨道222与所述第一级内齿圈213固定连接。本实施例中，第一保持架轨道222与第一级内齿圈213均为圆环柱体，在第一保持架轨道222与第一级内齿圈213圆周方向上沿其轴向开设有数个安装孔，可通过螺栓等连接件将第一保持架轨道222与第一级内齿圈213固定连接。

本实施例中，所述第一保持架组件22还包括第一保持架轨道压环223，在所述第一保持架主体221上靠近所述第一保持架轨道222的一侧开设有l型压环安装槽24。具体地，第一保持架主体221包括一第一保持架基盘221b和沿所述第一保持架基盘221b轴向凸出形成的第一保持架支撑柱221c，第一保持架支撑柱221c的直径小于所述第一保持架基盘221b，所述第一保持架基盘221b和第一保持架支撑柱221c之间形成所述压环安装槽24。所述第一保持架轨道压环223嵌设于所述压环安装槽24内并与所述第一保持架主体221固定连接，所述第一保持架主体221的外侧壁、所述第一保持架轨道压环223的外侧壁和所述第一保持架轨道222的内侧壁均开设有凹槽，通过所述凹槽配合形成所述第一环形通道23。具体地，所述第一保持架主体221的外侧壁和第一保持架轨道压环223的外侧壁均具有一倒角，倒角设置在第一保持架主体221和第一保持架轨道压环223邻接的一端，该倒角的斜边尺寸较大，第一保持架轨道222的内侧壁具有一与所述倒角相对称的v型槽，所述倒角和所述v型槽配合形成所述第一环形通道23。

本实施例中，第一保持架基盘221b与第一保持架轨道压环223均为圆环柱体，在第一保持架基盘221b与第一保持架轨道压环223圆周方向上沿其轴向开设有数个安装孔，可通过螺栓等连接件将第一保持架基盘221b与第一保持架轨道压环223固定连接。

第一保持架主体221的外侧壁和第一保持架轨道压环223的相邻接的一端均具有一斜边尺寸较大的倒角，第一保持架轨道222的内侧壁具有一与所述倒角相对称的v型槽，所述倒角和v型槽配合形成所述第一环形通道23。

所述第二级行星齿轮装置3包括第二级齿轮组件31和第二保持架组件32，所述第二保持架组件32内部形成一第二环形通道33，所述第二环形通道33内容纳有多个滚动元件4，每个所述滚动元件4和所述第二环形通道33的内侧面四点接触。本实施例中，所述第二环形通道33的横截面为菱形，优选为正方形。本实施例中滚动元件4为滚珠。可以理解的是，在其他实施例中，该滚动元件还可以是圆柱滚子等可以和第二环形通道33实现四点接触的元件。

所述第二级齿轮组件31包括第二级太阳齿轮311、围绕所述第二级太阳齿轮311设置的第二级行星齿轮312，以及围绕所述第二级行星齿轮312设置的第二级内齿圈313，所述第二级行星齿轮312分别与所述第二级太阳齿轮311和所述第二级内齿圈313啮合。本实施例中，第二级太阳齿轮311设置有1个，第二级行星齿轮312设置有4个。可以理解的是，在其他实施例中，第二级行星齿轮312还可以设置为其他数量，例如3个、5个等，本实用新型不做限定。第二级内齿圈313为圆环柱体。

所述第二保持架组件32包括第二保持架主体321、以及套设于所述第二保持架主体321外侧的第二保持架轨道322，第二保持架轨道322为圆环柱体。所述第二保持架主体321的外侧壁和所述第二保持架轨道322的内侧壁均开设有凹槽，通过所述凹槽配合形成所述第二环形通道33。

所述第二级行星齿轮312固定于所述第二保持架主体321上。本实施例中，所述第二保持架主体321的一端设置有多个齿轮安装轴321a，所述第二级行星齿轮312套设于所述齿轮安装轴321a，第二级行星齿轮312和齿轮安装轴321a之间设置有轴承8，例如滚珠轴承。

所述第二级太阳齿轮311固定于所述第一保持架主体221的另一端。所述第二保持架组件32进行动力输出。

所述第二保持架主体321为法兰盘，且其一端凸出于所述第二环形通道33。第二保持架主体321作为输出轴，其采用法兰盘的结构，相比传统行星减速器的轴输出，在大力矩的工作条件下不易发生折断脱落，其大力矩输出能力更强。

本实施例中，所述第二保持架轨道322包括堆叠设置的上轨道322a和下轨道322b，上轨道322a和下轨道322b均为圆环柱体。所述上轨道322a和所述下轨道322b固定连接；所述上轨道322a的内侧壁和所述下轨道322b的内侧壁均具有一倒角，倒角设置在上轨道322a和下轨道322b邻接的一端，该倒角的斜边尺寸较大，所述第二保持架主体321的外侧壁具有一与所述倒角相对称的v型槽，所述倒角和所述v型槽配合形成所述第二环形通道33。

本实施例中，第二级内齿圈313、上轨道322a和下轨道322b均为圆环柱体，在第二级内齿圈313、上轨道322a和下轨道322b圆周方向上沿其轴向开设有数个安装孔，可通过螺栓等连接件将第二级内齿圈313、上轨道322a和下轨道322b固定连接。

所述第一级内齿圈213、所述第一保持架主体221、所述第一保持架轨道222、所述第二级内齿圈313和所述第二保持架轨道322(包括上轨道322a和下轨道322b)上开设有多个减重孔7，所述减重孔7为通孔或者盲孔。

所述第一级内齿圈213、所述第一保持架轨道222、所述第二级内齿圈313和所述第二保持架轨道322的外径均相同。

上述齿轮可采用20crmnti，渗碳淬火和磨齿，具有体积小、重量轻、承载能力高、使用寿命长、运转平稳、噪声低、输出扭矩大、速比大、效率高、性能安全等特点。兼具功率分流、多齿啮合独用的特性。所述行星减速器的各部件可以均由钢材制成。

本实用新型实施例的行星减速器的工作原理：固定座5接收外部的动力输入轴的动力输入，固定座5转动，带动其上安装的第一级太阳齿轮211转动，第一级太阳齿轮211转动带动与其啮合的第一级行星齿轮212转动，从而带动与第一级行星齿轮212啮合的第一级内齿圈213转动，第一保持架轨道222与第一级内齿圈213固定连接，因此第一保持架轨道222也转动，由于第一保持架轨道222与第二级内齿圈313固定连接，因此第一保持架轨道222转动带动第二级内齿圈313转动，第二级内齿圈313转动带动与其啮合的第二级行星齿轮312转动，由于第二级行星齿轮312固定于第二保持架主体321上，因此第二级行星齿轮312转动带动第二保持架主体321转动，第二保持架主体321作为动力输出部件，实现动力输出。

本实用新型实施例的行星减速器采用扁平结构设计，即不采用单独的标准轴承作为轴的支撑，而是通过在行星减速器的保持架组件内部形成环形通道，环形通道内容纳多个滚动元件，滚动元件和环形通道的内侧面四点接触，形成两组四点接触球轴承结构，其具有四点接触球轴承功能，与现有技术中采用标准轴承的行星减速器相比，当行星减速器的外径大小一致时，本实用新型实施例的行星减速器的高度尺寸较小，整体结构紧凑，重量较轻，输出扭矩大，且可以承受双向轴向载荷和径向载荷，更容易实现机器人集成化设计，更能满足仿生类机器人关节部位对行星减速器工作空间和整体质量的要求。

本实用新型实施例的行星减速器重量只有传统行星减速器重量的七分之一。与现有的标准轴承对比：当外径大小一致时，如果标准轴承高度为12mm，本实用新型实施例形成的四点接触球轴承结构的高度只有5mm，高度尺寸小。

本实用新型实施例还提供了一种机器人，该机器人上设置有如上实施例所述的行星减速器。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。