SPEED REDUCER, GEARED MOTOR, AND ROBOT

相关申请

本申请要求2018年10月12日申请的，申请号为201811187936.4，名称为“减速器、减速电机和机器人”的中国专利申请的优先权，在此将其全文引入作为参考。

本申请涉及减速设备技术领域，具体涉及一种减速器、减速电机和应用该减速电机的机器人。

传统的RV减速器与驱动电机之间通过法兰对接而进行一体化连接。通常，传统的RV减速器包括针齿壳、刚性盘、行星架、曲轴、行星齿轮、滚针、滚针轴承、摆线轮和齿轮轴；针齿壳中部具有贯穿轴向的工作腔，刚性盘通过第一轴承可转动地安装于工作腔的轴向第一端，行星架通过第二轴承可转动地安装于工作腔的轴向第二端，摆线轮位于刚性盘与行星架之间，多个滚针啮合在摆线轮的外齿面与针齿壳的内齿面之间。

曲轴可转动地连接在刚性盘与行星架之间，滚针轴承套装在曲轴的偏心部上，偏心部以及滚针轴承位于摆线轮的轴承孔中。行星架上设置有朝向RV减速器的外侧的齿轮放置位，行星齿轮安装在曲轴上且位于齿轮放置位中，行星齿轮的外周由行星架进行保护；齿轮轴的齿面端依次穿过刚性盘的中心孔、摆线轮的中心孔和行星架的中心孔后与行星齿轮啮合。针齿壳在靠近刚性盘的轴向一端连接有第一法兰，驱动电机外壳上的第二法兰与第一法兰对接，驱动电机的输出轴与齿轮轴轴向对接。

传统的RV减速器与驱动电机的连接方式存在的问题是，由于行星齿轮位于RV减速器上背对驱动电机的轴向端上，行星齿轮并非位于RV减速器的工作腔内也并非位于RV减速器与驱动电机的密封连接处，因此行星架上设置齿轮放置位而对行星齿轮进行外周保护，行星架因需设置能容纳行星齿轮的齿轮放置位而体积增大，对应地RV减速器的整体体积也随之增大，减速器与驱动电机在机器人中的安装方式也因此受到限制。

发明内容

本申请的第一目的在于提供一种体积减小且有效保护行星齿轮的减速器。

本申请的第二目的在于提供一种体积减小且有效保护行星齿轮的减速电机。

本申请的第三目的在于提供另一种体积减小且有效保护行星齿轮的减速电机。

本申请的第四目的在于提供另一种体积减小且有效保护行星齿轮的减速电机。

本申请的第五目的在于提供另一种体积减小且有效保护行星齿轮的减速电机。

本申请的第六目的在于提供一种体积减小且有效保护行星齿轮的机器人。

为解决本申请的第一目的，本申请提供的减速器包括针齿壳、刚性盘、行星架、曲轴、行星齿轮、滚针、滚针轴承和摆线轮；针齿壳中部具有贯穿轴向的工作腔，刚性盘通过第一轴承可转动地安装于工作腔的轴向第一端，行星架通过第二轴承可转动地安装于工作腔的轴向第二端，摆线轮位于刚性盘与行星架之间，多个滚针啮合在摆线轮的外齿面与针齿壳的内齿面之间；曲轴可转动地连接在刚性盘与行星架之间，滚针轴承套装在曲轴的偏心部上，偏心部以及滚针轴承位于摆线轮的轴承孔中；行星齿轮安装在曲轴上且位于工作腔内，在针齿壳的轴向上，行星齿轮位于刚性盘与摆线轮之间。

由上述方案可见，由于针齿壳中部的工作腔需要容纳可转摆的摆线轮，工作腔内径较大，将行星齿轮放置在工作腔内则可取消行星架上齿轮放置位的设置，减小行星架的体积而使减速器的整体体积缩小，位于工作腔中的行星齿轮得到有效保护和充分润滑。

在其中一个实施例中，第一轮齿组的齿面和第二轮齿组的齿面均具为凸圆弧状。

由上可见，第一轮齿组与第二轮齿组之间采用双圆弧啮合，使齿面载荷分布均匀，齿廓不易磨损、承载能力强，在齿轮制造过程中无需采用渗透淬火工艺即可保证齿轮强度和使用寿命。

在其中一个实施例中，减速器包括至少两个摆线轮，曲轴上设置有与摆线轮数量匹配的偏心部。

为解决本申请的第二目的，本申请提供的减速电机包括驱动电机和减速器，减速器采用上述的减速器；驱动电机的外壳与刚性盘固定连接，驱动电机的输出轴上设有第一轮齿组，第一轮齿组与行星齿轮的第二轮齿组啮合。

由上述方案可见，针齿壳的工作腔内径较大，将行星齿轮放置在工作腔内则可取消行星架上齿轮放置位的设置，减小行星架的体积而使减速器的体积随之缩小，减速电机的整体体积也随之缩小，而位于工作腔中的行星齿轮得到有效保护和充分润滑。

在其中一个实施例中，驱动电机的输出轴为齿轮轴，第一轮齿组加工成型于输出轴上。

由上可见，由于行星齿轮靠近刚性盘的轴向端，即行星齿轮与驱动电机的输出轴的位置较为接近，驱动电机的输出轴无需外接输出轴，而直接在驱动电机的输出轴上加工第一轮齿组上即可，从而减小减速器中部输入轴孔的孔径，进一步减小减速电机的整体体积。

在其中一个实施例中，刚性盘与驱动电机的外壳之间通过螺栓锁紧。

由上可见，刚性盘与驱动电机的外壳之间直接连接以进一步减小减速电机的体积。

在其中一个实施例中，刚性盘与驱动电机的外壳一体成型。

由上可见，刚性盘与驱动电机的端盖一体成型可减小驱动电机端盖与刚性盘的后端，进一步缩小减速电机的轴向尺寸。

为解决本申请的第三目的，本申请提供的减速电机包括驱动电机和减速器，减速器采用上述的减速器；驱动电机的外壳与针齿壳固定连接，驱动电机的输出轴上设有第一轮齿组，第一轮齿组与行星齿轮的第二轮齿组啮合。

由上可见，针齿壳的工作腔内径较大，将行星齿轮放置在工作腔内则可取消行星架上齿轮放置位的设置，减小行星架的体积而使减速器的体积随之缩小，减速电机的整体体积也随之缩小，而位于工作腔中的行星齿轮得到有效保护和充分润滑。

在其中一个实施例中，驱动电机的输出轴为齿轮轴，第一轮齿组加工成型于输出轴上。

在其中一个实施例中，针齿壳与驱动电机的外壳之间通过固定架固定连接。

在其中一个实施例中，固定架呈环状，固定架的轴向第一端套装在针齿壳外，固定架的轴向第二端套装在驱动电机的外壳外。

由上可见，采用环状的固定架代替原有的法兰连接可减小减速器以及减速电机的径向尺寸。

为解决本申请的第四目的，本申请提供的减速电机包括驱动电机和减速器，减速器包括针齿壳、刚性盘、行星架、曲轴、行星齿轮、滚针、滚针轴承和摆线轮；针齿壳中部具有贯穿轴向的工作腔，刚性盘通过第一轴承可转动地安装于工作腔的轴向第一端，行星架通过第二轴承可转动地安装于工作腔的轴向第二端，摆线轮位于刚性盘与行星架之间，多个滚针啮合在摆线轮的外齿面与针齿壳的内齿面之间；曲轴可转动地连接在刚性盘与行星架之间，滚针轴承套装在曲轴的偏心部上，偏心部以及滚针轴承位于摆线轮的轴承孔中；行星齿轮安装在曲轴上且位于工作腔外，在针齿壳的轴向上，行星齿轮位于刚性盘外侧；驱动电机的外壳与刚性盘固定连接且外壳与刚性盘之间具有间隙，行星齿轮位于间隙中，驱动电机的输出轴上设有第一轮齿组，第一轮齿组与行星齿轮的第二轮齿组啮合。

由上述方案可见，将行星齿轮设置在刚性盘外，则可取消行星架上齿轮放置位的设置，减小行星架的体积而使减速器以及减速电机的整体体积缩小；而行星齿轮位于刚性盘与驱动电机之间的间隙中，连接在减速器与驱动电机之间的固定架或法兰对间隙密封围绕，无需额外设置保护机构即可对行星齿轮有效保护。

在其中一个实施例中，第一轮齿组的齿面和第二轮齿组的齿面均具为凸圆弧状。

由上可见，第一轮齿组与第二轮齿组之间采用双圆弧啮合，使齿面载荷分布均匀，齿廓不易磨损、承载能力强，在齿轮制造过程中无需采用渗透淬火工艺即可保证齿轮强度和使用寿命。

在其中一个实施例中，驱动电机的输出轴为齿轮轴，第一轮齿组加工成型于输出轴上。

在其中一个实施例中，刚性盘与驱动电机的外壳之间通过固定架固定连接。

在其中一个实施例中，固定架呈环状，固定架的轴向第一端套装在刚性盘外，固定架的轴向第二端套装在驱动电机的外壳外。

为解决本申请的第五目的，本申请提供的减速电机包括驱动电机和减速器，减速器包括针齿壳、刚性盘、行星架、曲轴、行星齿轮、滚针、滚针轴承和摆线轮；针齿壳中部具有贯穿轴向的工作腔，刚性盘通过第一轴承可转动地安装于工作腔的轴向第一端，行星架通过第二轴承可转动地安装于工作腔的轴向第二端，摆线轮位于刚性盘与行星架之间，多个滚针啮合在摆线轮的外齿面与针齿壳的内齿面之间；曲轴可转动地连接在刚性盘与行星架之间，滚针轴承套装在曲轴的偏心部上，偏心部以及滚针轴承位于摆线轮的轴承孔中；行星齿轮安装在曲轴上且位于工作腔外，在针齿壳的轴向上，行星齿轮位于刚性盘外侧；驱动电机的外壳与针齿壳固定连接，外壳与刚性盘之间具有间隙且行星齿轮位于间隙中，驱动电机的输出轴上设有第一轮齿组，第一轮齿组与行星齿轮的第二轮齿组啮合。

由上述方案可见，将行星齿轮设置在刚性盘外，则可取消行星架上齿轮放置位的设置，减小行星架的体积而使减速器以及减速电机的整体体积缩小；而行星齿轮位于刚性盘与驱动电机之间的间隙中，连接在减速器与驱动电机之间的固定架或法兰对间隙密封围绕，无需额外设置保护机构即可对行星齿轮有效保护。

在其中一个实施例中，第一轮齿组的齿面和第二轮齿组的齿面均具为凸圆弧状。

在其中一个实施例中，驱动电机的输出轴为齿轮轴，第一轮齿组加工成型于输出轴上。

在其中一个实施例中，针齿壳与驱动电机的外壳之间通过固定架固定连接。

在其中一个实施例中，固定架呈环状，固定架的轴向第一端套装在针齿壳外，固定架的轴向第二端套装在驱动电机的外壳外。

为解决本申请的第五目的，本申请提供的机器人包括第一部件相对于所述第一部件转动的第二部件，所述机器人还包括如上述的减速电机，所述减速电机连接于所述第一部件与所述第二部件之间。

由上述方案可见，采用上述的减速电机的机器人同样具有体积小的特点，且体积较小的减速电机在机器人的安装方式增多。

图1为本申请减速电机第一实施例的结构示意图。

图2为本申请减速电机第二实施例的结构示意图。

图3为本申请减速电机第三实施例的结构示意图。

图4为本申请减速电机第四实施例的结构示意图。

图5为本申请减速电机第五实施例的结构示意图。

以下结合附图及实施例对本申请作进一步说明。

本申请提供的减速器以及减速电机应用于机器人关节处，机器人可以为工业机械臂，工业机械臂具有第一臂部(第一部件)和第二臂部(第二部件)，第一臂部和第二臂部之间具有关节部件，减速器或减速电机设置在关节部件处，第一臂部和第二臂部之间通过减速器或减速带驱动电机实现相对转动。

减速电机第一实施例

参见图1，图1为本申请减速电机第一实施例的结构示意图。减速电机为RV减速器1与驱动电机2组合成的一体机，RV减速器1包括针齿壳11、刚性盘12、行星架13、滚针14、摆线轮15、曲轴16、滚针轴承162、行星齿轮17、轴承组以及油封圈19，轴承组包括第一轴承181、第二轴承182、第三轴承183和第四轴承184。

针齿壳11内形成贯穿其轴向的工作腔，针齿壳11在工作腔的内周壁上设置有内齿面；刚性盘12中部具有通孔，刚性盘12通过第一轴承181可转动地安装于工作腔的轴向第一端，行星架13的中部具有通孔，行星架13通过第二轴承182可转动地安装于工作腔的轴向第二端，且行星架13与针齿壳11的轴向第二端的内壁之间设置有油封圈19，油封圈19固定内嵌在针齿壳11的轴向第二端，且油封圈19与行星架13间隙配合。

两个摆线轮15设置在工作腔中且位于刚性盘12与行星架13之间，摆线轮15中部具有通孔，刚性盘12中部的通孔、两个摆线轮15中部的通孔以及行星架13的通孔相互连通。摆线轮15的外周设置有外齿面，外齿面上齿数小于针齿壳11内周的内齿面的齿数，多个滚针14啮合在摆线轮15的外齿面与针齿壳11的内齿面之间。摆线轮15的轴向上设置有贯穿轴向方向的两个轴承孔。

曲轴16的中部具有两个彼此偏心位置不相同的偏心部161，曲轴16的轴向第一端通过第三轴承183可转动地安装在刚性盘12上，曲轴16的轴向第二端通过第四轴承184可转动地安装在行星架13上，两个偏心部161均位于工作腔内，且每个偏心部161分别位 于与其轴向位置对应的摆线轮15的轴承孔中，且滚针轴承162套装在偏心部161上，滚针轴承162的多个滚子滚动抵接于偏心部161的外周面与摆线轮15的轴承孔的内周面之间。

曲轴16穿过刚性盘12并从工作腔伸出于刚性盘12外，行星齿轮17固定安装在曲轴16上突出于刚性盘12的部分上，因此行星齿轮17整体位于工作腔外，且位于刚性盘12的轴向外侧。

驱动电机2具有外壳21，外壳21包括位于轴向一端的端盖211，端盖211具有向轴向外侧突起的凸起部212，端盖211在凸起部212的外周位置形成一个阶梯部，驱动电机2还包括从端盖211所在一端伸出的输出轴22，输出轴22的末端的周面上设置有第一轮齿组，驱动电机2的输出轴22为齿轮轴，第一轮齿组加工成型于输出轴22上。

驱动电机2与减速器1之间通过固定架3实现连接，固定架3整体呈环状，且在固定架3的径向截面上，固定架3呈L型，固定架3的轴向第一端具有沿径向延伸的第一固定部31，固定架3的轴向第二端具有沿轴向延伸的第二固定部32，第二固定部32在图1中自上而下的沿径向方向向轴心方向延伸，第一固定部31固定套装在刚性盘12的外周面上，第二固定部32固定套装在端盖211的凸起部212上。行星齿轮17位于刚性盘12与驱动电机2之间的间隙中。

驱动电机2的输出轴22伸至两个行星齿轮17之间，并正对由刚性盘12中部的通孔、两个摆线轮15中部的通孔以及行星架13的通孔相互连通的输入通孔10。输出轴22的第一轮齿组与行星齿轮17的第二轮齿组啮合，输出轴22的第一轮齿组的齿面和行星齿轮17的第二轮齿组的齿面均具为凸圆弧状。

将行星齿轮17设置在刚性盘12外，则可取消行星架13上齿轮放置位的设置，减小行星架13的体积而使减速器以及减速电机的整体体积缩小，而行星齿轮17位于刚性盘12与驱动电机2之间的间隙中，连接在减速器1与驱动电机2之间的固定架3对间隙密封围绕，无需额外设置保护机构即可对行星齿轮有效保护。

参见图2，图2为本申请减速电机第二实施例的结构示意图。针齿壳11的外周设置有沿轴向贯穿的第一通孔111，固定架4在经向的截面上呈L型，固定架4的轴向第一端具有延径向延伸的第一固定部41，第一固定部41上设置有沿轴向贯穿的第二通孔411，固定架4的轴向第二端具有沿轴向延伸且沿径向方向向轴心方向延伸的第二固定部42，第一固定部41固定套装在刚性盘12的外周面上，且第一通孔111于第二通孔411贯通，螺栓穿过第一通孔111和第二通孔411后与螺母配合以实现减速器1与固定架4之间的固定连接，第二固定部42固定套装在端盖211的凸起部212上。

参见图3，图3为本申请减速电机第三实施例的结构示意图。减速电机为RV减速器5与驱动电机6组合成的一体机，RV减速器5由针齿壳51、刚性盘52、行星架53、滚针54、摆线轮55、曲轴56、滚针轴承562、行星齿轮57、轴承组以及油封圈59，轴承组包括第一轴承581、第二轴承582、第三轴承583和第四轴承584。

针齿壳51内形成贯穿其轴向的工作腔510，针齿壳51在工作腔510的内周壁上设置有内齿面；刚性盘52中部具有通孔，刚性盘52通过第一轴承581可转动地安装于工作腔的轴向第一端，行星架53的中部具有通孔，行星架53通过第二轴承582可转动地安装于工作腔510的轴向第二端，且行星架53与针齿壳51的轴向第二端的内壁之间设置有油封圈59，油封圈59固定内嵌在针齿壳51的轴向第二端，且油封圈59与行星架53间隙配合。

两个摆线轮55设置在工作腔中且位于刚性盘52与行星架53之间，摆线轮55中部具有通孔，刚性盘52中部的通孔、两个摆线轮55中部的通孔以及行星架53的通孔相互连通。摆线轮55的外周设置有外齿面，外齿面上齿数小于针齿壳51内周的内齿面的齿数，多个滚针54啮合在摆线轮55的外齿面与针齿壳51的内齿面之间。摆线轮55的轴向上设置有贯穿轴向方向的两个轴承孔。

曲轴56的中部具有两个彼此偏心位置不相同的偏心部561，曲轴56的轴向第一端通过第三轴承583可转动地安装在刚性盘52上，曲轴56的轴向第二端通过第四轴承584可转动地安装在行星架53上，两个偏心部561均位于工作腔510内，且每个偏心部561分别位于与其轴向位置对应的摆线轮55的轴承孔中，且滚针轴承562套装在偏心部561上，滚针轴承562的多个滚子滚动抵接于偏心部561的外周面与摆线轮55的轴承孔的内周面之间。

在工作腔510中，摆线轮55与刚性盘52之间具有空间，行星齿轮57固定安装在曲轴56上，且行星齿轮57位于510中并位于摆线轮55与刚性盘52之间的空间中。驱动电机6具有外壳61，外壳61包括位于轴向一端的端盖611，驱动电机6还包括从端盖611所在一端伸出的输出轴62，输出轴62的末端的周面上设置有第一轮齿组，驱动电机6的输出轴62为齿轮轴，第一轮齿组加工成型于输出轴62上。

驱动电机6与减速器5之间通过螺栓锁紧固定。端盖611上设置有供螺栓63穿过的通孔，刚性盘52的轴向外表面上设置有螺纹孔，螺栓63穿过端盖611的通孔与刚性盘52上的螺纹孔锁紧配合，进而实现驱动电机6与减速器5之间的相互固定。可选的是，刚性盘52与驱动电机6的端盖611一体成型以替代本实施例中的螺栓连接。

驱动电机6的输出轴62穿过刚性盘52中部的通孔后伸至两个行星齿轮57之间，并正对由两个摆线轮55中部的通孔以及行星架53的通孔相互连通的输入通孔50。输出轴 62的第一轮齿组与行星齿轮57的第二轮齿组啮合，输出轴62的第一轮齿组的齿面和行星齿轮57的第二轮齿组的齿面均具为凸圆弧状。

针齿壳51的工作腔510内径较大，将行星齿轮57放置在工作腔510内则可取消行星架53上齿轮放置位的设置，减小行星架53的体积而使减速器5的体积随之缩小，减速电机的整体体积也随之缩小，而位于工作腔510中的行星齿轮57得到有效保护和充分润滑。

参见图4，图4为本申请减速电机第四实施例的结构示意图。本实施例中，与第三实施例相比，行星齿轮57同样设置在工作腔510中，位于摆线轮55与刚性盘7之间。与上一实施例不同的是，刚性盘7在轴向外端面上设置有内陷的安装位71，驱动电机6的端盖611上的凸起部612卡装到安装位71中以实现固定。当然，端盖611与刚性盘7之间可增加螺栓螺孔配合加以稳固。

参见图5，图5为本申请减速电机第五实施例的结构示意图。本实施例中，行星齿轮57同样设置在工作腔510中，位于摆线轮55与刚性盘8之间。减速器5与驱动电机6之间通过固定架9实现连接，固定架9包括呈环状，在固定架9的径向截面上，固定架9呈L型，固定架9的轴向第一端具有沿轴向延伸的第一固定部91，固定架9的轴向第二端具有沿径向延伸的第二固定部92，第一固定部91套装在针齿壳51的外周面上，第二固定部92套装在驱动电机6的端盖611的凸起部612的外周面上，刚性盘8的轴向外端面与端盖611之间具有间隙，以保证刚性盘8可相对于端盖611相对转动。

最后需要强调的是，以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种变化和更改，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。