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CN105114536A - 用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器 - Google Patents

用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器 Download PDF

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CN105114536A CN201510363246.XA CN201510363246A CN105114536A CN 105114536 A CN105114536 A CN 105114536A CN 201510363246 A CN201510363246 A CN 201510363246A CN 105114536 A CN105114536 A CN 105114536A
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Abstract

本发明公开了一种用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器，包括太阳轮、行星架、驱动件、至少一个行星轮，控制件、第一内齿圈及第二内齿圈；控制件控制驱动件可选择地驱动太阳轮或太阳轮和行星架一起转动；行星轮与太阳轮啮合、第一内齿圈及第二内齿圈均与行星轮啮合，且第一内齿圈和第二内齿圈的齿数不同。本发明利用太阳轮、行星架、行星轮、第一内齿圈及第二内齿圈形成一个行星齿轮减速结构，使得结构紧凑，减小了体积；且同时设置第一内齿圈和第二内齿圈，提高了减速传动比；使得在使用的过程中，第二内齿圈一直有输出，从而通过第二内齿圈或第二内齿圈和行星架一起共同提供输出动力，使得使用者根据需要可选择不同减速比的动力输出。

Description

用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器
技术领域
本发明涉及机器人或机械臂驱动领域，特别涉及一种用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器。
背景技术
随着技术的发展，机器人在各个领域的应用越来越受欢迎。机器人，特别是机器人的机械手的关节驱动处常用到减速器。目前，常用的减速器主要有RV减速器和谐波减速器和普通圆柱齿轮减速器。RV减速器和谐波减速器造价成本高，加工难度大，普通的圆柱齿轮减速器虽然机构简单，但是体积大、笨重，重合度不高且不利于动力性能的提高。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器，以避免现有机器人或机械臂关节中的减速器体积大、传动比小造价高等问题。所述技术方案如下：
为了解决现有技术的问题，本发明提出如下技术方案：
一种用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器，包括太阳轮、行星架、驱动件及安装于所述行星架上的至少一个行星轮，所述用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器还包括控制件、固定的第一内齿圈及可转动的第二内齿圈；所述驱动件连接所述控制件，所述控制件向所述驱动件发出控制指令，控制所述驱动件可选择地驱动所述太阳轮转动或所述太阳轮和所述行星架一起转动；每一所述行星轮均与所述太阳轮啮合，每一行星轮与所述第一内齿圈和所述第二内齿圈均啮合，且所述第一内齿圈和所述第二内齿圈的齿数不同。
优选地，所述控制件向所述驱动件发出指令，控制所述驱动件驱动太阳轮时，所述行星轮带动所述第二内齿圈转动而输出动力，且所述第二内齿圈的转动方向与所述驱动轮的转动方向的相反。
优选地，所述控制件向所述驱动件发出指令，控制所述驱动件同时驱动所述太阳轮和所述行星架一起转动时，所述行星轮绕着所述太阳轮转动，且所述行星轮带动所述第二内齿圈转动，所述行星架和所述第二内齿圈的转动方向与所述驱动件的驱动方向均相同。
优选地，所述第二内齿圈的齿轮数大于所述第一内齿圈的齿轮数，且所述第一内齿圈的齿轮数与所述第二内齿圈的齿轮数之比在0.8～0.99之间。
优选地，所述第一内齿圈的齿轮数大于所述第二内齿圈的齿轮数，且所述第一内齿圈的齿轮数与所述第二内齿圈的齿轮数之比在1.02～1.2之间。
优选地，所述驱动件为电机，所述电机还包括电机连接件，所述用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器还包括与所述电机连接件连接的太阳轴，所述太阳轮为固定于所述太阳轴上的齿轮。
优选地，所述驱动件为电机，所述电机还包括电机连接件，所述用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器还包括与所述电机连接件连接的太阳轴，所述太阳轮为绕着所述太阳轴的周面设置的同心齿轮凸圈。
优选地，所述电机连接件上还固定有联轴器，所述联轴器与所述行星架和所述控制件连接，所述控制件根据使用者的操作需要，向所述电机连接件发出指令，控制所述电机连接件连接所述行星架或断开与所述行星架的连接。
优选地，所述用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器包括1～10个行星轮，所述行星轮均匀分布地围绕着所述太阳轮，且每一所述行星轮的轴心所在圆的圆心为所述太阳轮的轴心；所述第一内齿圈和所述第二内齿圈均与所述太阳轮的轴心线重合，且所述每一行星轮均为所述第一内齿圈和所述第二内齿圈的内切圆齿轮。
本发明的有益效果如下：
本发明的用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器利用太阳轮、行星架、行星轮、第一内齿圈及第二内齿圈形成一个行星齿轮减速结构，使得结构紧凑，减小了体积；且同时设置固定的第一内齿圈和转动的第二内齿圈，提高了减速传动比；使得在使用的过程中，第二内齿圈一直有输出，从而通过第二内齿圈输出动力或第二内齿圈和行星架一起共同提供输出动力，使得使用者根据需要可选择本发明用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器提供的不同减速比的动力。
附图说明
图1是本发明用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器的结构示意图。
图2是图1的立体结构示意图。
图3是图2的部分爆炸图。
图4是图2沿着A-A线的剖视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
请参照图1和图2，本发明实施例提供了一种用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器，其包括太阳轮1、行星架3、安装于行星架3上的至少一个行星轮5、驱动件(图未示)、控制件(图未示)、固定的第一内齿圈7及可转动的第二内齿圈9。驱动件连接控制件，控制件控制驱动件连接太阳轮1及可选择地连接行星架3。驱动件在控制件的控制指令下，可选择地驱动太阳轮1或太阳轮1和行星架3转动。每一行星轮5均与太阳轮1啮合，每一行星轮5与第一内齿圈7和第二内齿圈9均啮合。且第一内齿圈7和第二内齿圈9的齿数不同。
本发明用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器利用太阳轮1、行星架3、行星轮5、第一内齿圈7及第二内齿圈9形成一个行星齿轮减速结构，使得结构紧凑，减小了体积；且利用太阳轮1、行星轮5、第一内齿圈7及第二内齿圈9的相互啮合来传递动力，可以提高效率。本发明用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器同时设置固定的第一内齿圈7和转动的第二内齿圈9，提高了减速传动比；且在使用的过程中，第二内齿圈9一直有输出，从而通过第二内齿圈9输出动力或第二内齿圈9和行星架3一起共同提供输出动力，使得使用者根据需要可选择本发明用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器提供的不同减速比的动力。
具体地，本实施例中，根据需要，控制件向驱动件发出指令，指示驱动件只驱动太阳轮1转动。此时，行星架3不转动，太阳轮1驱动行星轮5绕着行星轮5自身的轴线转动。行星轮5带动第二内齿圈9转动而输出动力，且第二内齿圈9的转动方向与太阳轮1的转动方向相反，即是：第二内齿圈9的输出转动方向与驱动件的驱动方向相反。在该第一种情况下，第二内齿圈9输出的减速比K第二内齿圈＝(1+Z第一内齿圈/Z太阳轮)/|(1－Z第 一内齿圈/Z第二内齿圈)︱，其中，K第二内齿圈为第二内齿圈9输出时的减速比、、Z第 一内齿圈为第一内齿圈7的齿数、Z太阳轮为第太阳轮1的齿数、Z第二内齿圈为第二内齿圈9的齿数。本实施例中，第二内齿圈9的减速比K第二内齿圈的范围为3～500，且优选地，为60～500；根据需要，选择不同齿数的第一内齿圈7、第二内齿圈9及第太阳轮1即可得到预期的减速比。
根据需要，控制件向驱动件发出指令，指示驱动件同时驱动太阳轮1和行星架3一起转动。此时，太阳轮1转动，且太阳轮1和驱动件一起使得行星轮5在绕着自身转动的同时，还绕着太阳轮1转动。行星轮5带动第二内齿圈9转动，且转动方向与太阳轮1的相同。在该第二种情况下，行星架3和第二内齿圈9一起作为输出动力，且行星架3和第二内齿圈9的输出转动方向与驱动件的驱动方向相同。行星架3输出的减速比K行星架＝1+Z第一内齿圈/Z太阳轮，其中，K行星架为行星架3输出时的减速比、Z第一内齿圈为第一内齿圈7的齿数、Z太阳轮为第太阳轮1的齿数。行星架3的减速比K行 星架的范围为3～20，根据需要，选择不同齿数的第一内齿圈7及第太阳轮1即可得到预期的减速比。在此第二中情况下，第二内齿圈9输出的减速比K第二内齿圈与上述一样，在此不再赘述。在该第二中情况下，本发明用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器有两种不同减速比的输出动力，根据机器人或机械臂关节运动的需要，可以用于同时驱动机器人或机械臂关节不同部位的运动，且能保持运动的同步性。
比如，在一个实施方式中，第太阳轮1的齿数Z太阳轮为12，第一内齿圈7的齿数Z第一内齿圈为60，第二内齿圈9的齿数Z第二内齿圈为63。则在上述第一种情况下，本发明的用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器可以通过行星架3输出一个减速比为6的动力。在上述第二种情况下，本发明的用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器可以通过行星架3输出一个减速比为6的动力；并同时通过第二内齿圈9输出一个减速比为126的动力。需要说明的是，本发明的用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器还具有自锁功能，即是如果从第二内齿圈9出输入动力，本发明的用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器是无法工作的。
具体地，第二内齿圈9的齿轮数大于第一内齿圈7的齿轮数。为了保证第二内齿圈9输出时的减速比K第二内齿圈保持在比较大的范围内，第一内齿圈7的齿轮数与第二内齿圈9的齿轮数之比在0.8～0.99之间；优选地，第一内齿圈7的齿轮数与第二内齿圈9的齿轮数之比为0.95。需要说明的是，在其它实施方式中，第一内齿圈7的齿轮数也可以大于第二内齿圈9的齿轮数，此时，第一内齿圈7的齿轮数与第二内齿圈9的齿轮数之比在1.02～1.2之间；优选地，第一内齿圈7的齿轮数与第二内齿圈9的齿轮数之比为1.05。
请结合参照图3和图4，本实施例中，上述驱动件为电机，且电机还包括电机连接件。本发明用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器包括与电机连接件连接的太阳轴2，太阳轮为固定于太阳轴2上的齿轮。在其它实施方式中，太阳轮1也可以是绕着太阳轴2的周面设置的同心齿轮凸圈。为了延长太阳轴2的寿命，减少使用过程中的损耗，本发明用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器还设有用于支撑太阳轴2和电机连接件的轴承(图未示)。
电机连接件上还固定有联轴器(图未示)。联轴器与行星架3连接，且联轴器与控制件电连接。控制件根据使用者操作的需要，控制件向电机连接件发出指令，以控制电机连接件连接行星架3或断开与行星架3的连接，从而控制本发明用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器是在上述第一种情况还是第二中情况下工作。
具体地，本发明用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器包括1～10个行星轮5；优选地，这些行星轮5均匀分布地围绕着太阳轮1，且这些行星轮5的轴心所在圆的圆心为太阳轮1的轴心。本实施例中，每一行星轮5为单齿圈行星轮。本发明的太阳轮1、行星轮5、第一内齿圈7及第二内齿圈9为标准渐开线齿轮或变位渐开线齿轮，比如，太阳轮1、行星轮5、第一内齿圈7及第二内齿圈9的齿可以是直齿型、锥齿型、圆弧齿型、锯齿型或三角形齿型等。
第一内齿圈7和第二内齿圈9均与太阳轮1的轴心线重合，且第一内齿圈7和第二内齿圈9均套在行星轮5外，且每一行星轮5均为第一内齿圈7和第二内齿圈9的内切齿轮。
请结合参照图3和图4，本发明用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器还包括壳体10，太阳轮1、行星架3、安装于行星架3上的至少一个行星轮5、第一内齿圈7及第二内齿圈9均容置在壳体10内，且第一内齿圈7固定在壳体10内。
本发明用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器还包括盖合于壳体10的端盖20，电机固定于端盖20，且电机连接件穿过端盖20与太阳轴2固定连接。需要说明的是，壳体10上还设有壳体盖(未标号)，用于和壳体10一起将太阳轮1、行星架3、行星轮5、第一内齿圈7及第二内齿圈9保护起来。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器，其包括太阳轮、行星架、驱动件及安装于所述行星架上的至少一个行星轮，其特征在于，所述用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器还包括控制件、固定的第一内齿圈及可转动的第二内齿圈；
所述驱动件连接所述控制件，所述控制件向所述驱动件发出控制指令，控制所述驱动件可选择地驱动所述太阳轮转动或所述太阳轮和所述行星架一起转动；
每一所述行星轮均与所述太阳轮啮合，每一行星轮与所述第一内齿圈和所述第二内齿圈均啮合，且所述第一内齿圈和所述第二内齿圈的齿数不同。
2.根据权利要求1所述的用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器，其特征在于，所述控制件向所述驱动件发出指令，控制所述驱动件驱动太阳轮时，所述行星轮带动所述第二内齿圈转动而输出动力，且所述第二内齿圈的转动方向与所述驱动轮的转动方向的相反。
3.根据权利要求1所述的用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器，其特征在于，所述控制件向所述驱动件发出指令，控制所述驱动件同时驱动所述太阳轮和所述行星架一起转动时，所述行星轮绕着所述太阳轮转动，且所述行星轮带动所述第二内齿圈转动，所述行星架和所述第二内齿圈的转动方向与所述驱动件的驱动方向均相同。
4.根据权利要求1所述的用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器，其特征在于，所述第二内齿圈的齿轮数大于所述第一内齿圈的齿轮数，且所述第一内齿圈的齿轮数与所述第二内齿圈的齿轮数之比在0.8~0.99之间。
5.根据权利要求1所述的用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器，其特征在于，所述第一内齿圈的齿轮数大于所述第二内齿圈的齿轮数，且所述第一内齿圈的齿轮数与所述第二内齿圈的齿轮数之比在1.02~1.2之间。
6.根据权利要求1所述的用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器，其特征在于，所述驱动件为电机，所述电机还包括电机连接件，所述用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器还包括与所述电机连接件连接的太阳轴，所述太阳轮为固定于所述太阳轴上的齿轮。
7.根据权利要求1所述的用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器，其特征在于，所述驱动件为电机，所述电机还包括电机连接件，所述用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器还包括与所述电机连接件连接的太阳轴，所述太阳轮为绕着所述太阳轴的周面设置的同心齿轮凸圈。
8.根据权利要求6或7所述的用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器，其特征在于，所述电机连接件上还固定有联轴器，所述联轴器与所述行星架和所述控制件连接，所述控制件根据使用者的操作需要，向所述电机连接件发出指令，控制所述电机连接件连接所述行星架或断开与所述行星架的连接。
9.根据权利要求1所述的用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器，其特征在于，所述用于机器人或机械臂关节的行星传动减速器包括1~10个行星轮，所述行星轮均匀分布地围绕着所述太阳轮，且每一所述行星轮的轴心所在圆的圆心为所述太阳轮的轴心；所述第一内齿圈和所述第二内齿圈均与所述太阳轮的轴心线重合，且所述每一行星轮均为所述第一内齿圈和所述第二内齿圈的内切圆齿轮。
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