减速器和机器人的制作方法

1.本发明涉及机械传动技术领域，具体而言，涉及一种减速器和机器人。


背景技术：

2.随着自动化技术的发展，机器人技术得到了越来越广泛的应用。机器人的工作主要依靠各个机械臂之间的协调动作实施，可以实现机器人的多个方向的操作。机械臂最常用的减速器是谐波减速器，目前的谐波减速器为了实现柔轮和刚轮之间的传动，需要柔轮始终与刚轮之间一部分接触，一部分不接触，利用差速形成对于输出轮的转动驱动，这种结构对于柔轮和波发生器的结构均有严格要求，结构复杂，难以使用标准件进行设计，成本较高。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种减速器和机器人，结构简单，可以采用标准件进行设计，成本较低。
4.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种减速器，包括：
5.输入轴，输出末端设置有主动齿轮；
6.刚轮，具有内齿圈，刚轮位于主动齿轮的外圈；
7.输出轮，输入端设置有张紧装置，张紧装置位于主动齿轮和内齿圈之间；
8.同步带，套设在张紧装置外，并由张紧装置张紧，同步带具有外传动齿，主动齿轮与同步带啮合传动，同步带的一侧与内齿圈啮合传动。
9.进一步地，张紧装置包括多个安装轴，多个安装轴沿主动齿轮的周向间隔排布，并安装在输出轮朝向输入轴的端面上，同步带绕设在多个安装轴外，并在各安装轴的支撑下与内齿圈进行啮合。
10.进一步地，各安装轴上安装有张紧轴承，同步带绕设在张紧轴承上。
11.进一步地，沿着从中间到两端的方向，张紧装置与内齿圈之间的配合间隙逐渐增大。
12.进一步地，沿着从中间到两端的方向，绕设在张紧装置外的同步带呈渐开线结构。
13.进一步地，主动齿轮位于多个张紧装置的内周侧，并与多个张紧装置之间形成安装间隙，同步带与主动齿轮啮合的部分位于安装间隙内，同步带在张紧装置的支撑作用下与主动齿轮啮合；和/或，主动齿轮与内齿圈同轴设置。
14.进一步地，减速器还包括端盖，端盖设置有第一轴承室，第一轴承室安装有第一轴承，输入轴的输入端设置在第一轴承上，输入轴的输出端还包括末端支撑轴，输出轮靠近输入轴的一端设置有第二轴承室，第二轴承室安装有第二轴承，末端支撑轴安装在第二轴承上。
15.进一步地，端盖的两端分别设置有第一轴承室，两个第一轴承室通过端盖内周壁上的内挡环间隔开，各第一轴承室内分别设置有一个第一轴承。
16.进一步地，张紧装置两端分别设置有限位轮，同步带位于张紧装置和限位轮之间；和/或，同步带的外传动齿与内齿圈和/或主动齿轮形成自锁结构。
17.进一步地，刚轮安装有第三轴承，输出轮安装在第三轴承上。
18.根据本发明的另一个方面，提供了一种机器人，包括减速器，该减速器为上述的减速器。
19.应用本发明的技术方案，减速器包括：输入轴，输出末端设置有主动齿轮；刚轮，具有内齿圈，刚轮位于主动齿轮的外圈；输出轮，输入端设置有张紧装置，张紧装置位于主动齿轮和内齿圈之间；同步带，套设在张紧装置外，并由张紧装置张紧，同步带具有外传动齿，主动齿轮与同步带啮合传动，同步带的一侧与内齿圈啮合传动。该减速器采用同步带实现输入轴与刚轮之间的啮合传动，利用同步带与主动齿轮的啮合以及主动齿轮的传动实现同步带相对于刚轮运动，利用同步带与刚轮的啮合以及同步带相对于刚轮的运动实现对同步带的周向运动驱动，利用同步带的周向运动带动张紧装置的运动实现对输出轮的扭矩输出，进而实现对输出轮的转动驱动，在本方案中，同步带、内齿圈、主动齿轮等均可以采用标准件，因此能够降低各个部件的加工难度和加工成本，结构更加简单，整体成本能够得到有效控制，便于实现大批量生产。
附图说明
20.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
21.图1示出了本发明的实施例的减速器的分解结构示意图；
22.图2示出了本发明的实施例的减速器的立体结构示意图；
23.图3示出了图2的a-a向剖视结构示意图；
24.图4示出了本发明的实施例的减速器的立体结构示意图；以及
25.图5示出了图4的a-a向剖视结构示意图。
26.其中，上述附图包括以下附图标记：
27.1、输入轴；2、主动齿轮；3、刚轮；4、内齿圈；5、输出轮；6、同步带；7、外传动齿；8、安装轴；9、张紧轴承；10、端盖；11、第一轴承室；12、第一轴承；13、第二轴承室；14、第二轴承；15、内挡环；16、限位轮；17、末端支撑轴；18、第三轴承；19、止挡凸缘；20、输出定位轴；21、轴肩；22、挡圈。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
29.结合参见图1至图5所示，本发明提供了一种减速器包括：输入轴1，输出末端设置有主动齿轮2；刚轮3，具有内齿圈4，刚轮3位于主动齿轮2的外圈；输出轮5，输入端设置有张紧装置，张紧装置位于主动齿轮2和内齿圈4之间；同步带6，套设在张紧装置外，并由张紧装置张紧，同步带6具有外传动齿7，主动齿轮2与同步带6啮合传动，同步带6的一侧与内齿圈4啮合传动。
30.该减速器采用同步带6实现输入轴1与刚轮3之间的啮合传动，利用同步带6与主动
齿轮2的啮合以及主动齿轮2的传动实现同步带6相对于刚轮3运动，利用同步带6与刚轮3的啮合以及同步带6相对于刚轮3的运动实现对同步带6的周向运动驱动，利用同步带6的周向运动带动张紧装置的运动实现对输出轮5的扭矩输出，进而实现对输出轮5的转动驱动，在本方案中，同步带6、内齿圈4、主动齿轮2等均可以采用标准件，因此能够降低各个部件的加工难度和加工成本，结构更加简单，整体成本能够得到有效控制，便于实现大批量生产。
31.在本实施例中，与相关技术中的谐波减速器不同的地方在于，同步带6位于主动齿轮2的外侧，通过同步带6与主动齿轮2的啮合以及同步带6与内齿圈4的啮合实现传动，而非是和相关技术中的谐波减速器一样通过波发生器对于柔轮的挤压实现柔轮的传动，两者的作用原理和作用方式存在着较大的差别。本实施例中的减速器由于同步带6同时与主动齿轮2和内齿圈4啮合，因此能够利用同步带6逆向连接主动齿轮2进行扭矩输出，利用同步带6与内齿圈4之间的反作用力实现对同步带6的周向运动驱动，进而利用内齿圈4对同步带6的反作用力使得同步带6带动张紧装置一同在主动齿轮2的驱动作用下转动，实现扭矩输出。
32.在本实施例中，由于采用同步带6实现扭矩输出，而同步带6的柔性高于一般谐波减速器中的柔轮，因此能够形成更加良好的减振和缓冲作用，降低传动过程中的振动和噪音，有效降低产品在过载和发生碰撞情况下对电机造成的损害。
33.在一个实施例中，张紧装置包括多个安装轴8，多个安装轴8沿主动齿轮2的周向间隔排布，并安装在输出轮5朝向输入轴1的端面上，同步带6绕设在安装轴8外，并由安装轴8进行支撑，与内齿圈4进行啮合。
34.在本实施例中，安装轴8为圆柱形结构，同步带6可以直接绕设在安装轴8外，并利用安装轴8的支撑作用使得同步带6与主动齿轮2以及内齿圈4之间均形成良好的啮合传动，进而有效保证传动效率，提高传动比的精确性。安装轴8的主要作用在于，能够对同步带6施加足够的张紧作用力，可以保证同步带6与主动齿轮2以及内齿圈4之间的传动有效性。因此，只要具有合适的张紧力，在同步带6与主动齿轮2以及内齿圈4的配合位置处并不需要直接设置安装轴8。当然，为了保证传动有效性和可靠性，也可以选择在同步带6与主动齿轮2的配合位置处以及同步带6与内齿圈4的配合位置处设置安装轴8，利用安装轴8的直接支撑作用保证同步带6与主动齿轮2以及同步带6与内齿圈4的有效传动。
35.在一个实施例中，各安装轴8上安装有张紧轴承9，同步带6绕设在张紧轴承9上。当直接将同步带6套设在安装轴8上时，同步带6转动的过程中，与安装轴8之间为滑动摩擦，会导致摩擦力过大，对同步带6形成磨损，同时会降低传动效率。本实施例中通过在安装轴8上设置张紧轴承9，可以利用张紧轴承9改变同步带6与安装轴8之间的摩擦状态，使得同步带6与安装轴8之间的滑动摩擦调整为同步带6与张紧轴承9之间的滚动摩擦，从而大幅度降低同步带6传动过程中的摩擦力，减小同步带6工作过程中的磨损，提高传动效率，降低因摩擦而造成的功率损耗。
36.张紧轴承9可以为能够相对于安装轴8转动的滚轮结构，或者是轴承结构，只要是能够实现同步带6与安装轴8之间的滚动摩擦的结构均属于张紧轴承9的范围限定。
37.在一个实施例中，沿着从中间到两端的方向，张紧装置与内齿圈4之间的配合间隙逐渐增大。在减速器工作过程中，只需要保证有一个位置能够有效实现同步带6与内齿圈4的有效啮合，就能够实现内齿圈4与同步带6之间的反作用驱动，如果在多个位置实现内齿圈4与同步带6之间的有效啮合，会导致出现多个啮合点，不利于同步带6在内齿圈4的反作
用下相对于内齿圈4发生周向运动，此外，该种结构也不利于实现同步带6与内齿圈4从逐渐啮合到逐渐脱离的运动过程，会加大同步带6的运动负担，且结构设计也与该运动过程不相匹配。将多个张紧轴承9所形成的张紧装置与内齿圈4之间的配合间隙设计为沿着从中间到两端的方向逐渐增大的过程，在同步带6与内齿圈4的啮合过程中，同步带6在达到与内齿圈4的最大啮合点位置的过程中，该间隙逐渐减小，有利于实现同步带6与内齿圈4的有效啮合，在同步带6开始脱离与内齿圈4的啮合的过程中，该间隙逐渐增大，有利于实现同步带6与内齿圈4的脱离，整体结构设计更加合理，传动更加稳定，传动效率更高。在一个实施例中，张紧装置整体结构呈c形或u形，沿着c形或u形的中间到两端的方向，张紧装置与内齿圈4之间的配合间隙逐渐增大。
38.在一个实施例中，沿着从中间到两端的方向，绕设在张紧装置外的同步带6呈渐开线结构，可以与齿轮传动的结构更加匹配，使得同步带6的结构设计与齿轮的啮合以及脱离过程更加匹配，啮合传动效果更佳，内齿圈4对于同步带6的反作用效果更佳，传动效率更高。
39.在一个实施例中，主动齿轮2位于多个张紧轴承9所形成的张紧装置的内周侧，并与多个张紧轴承9之间形成安装间隙，同步带6与主动齿轮2啮合的部分位于安装间隙内，同步带6在张紧轴承9的支撑作用下与主动齿轮2啮合；和/或，主动齿轮2与内齿圈4同轴设置。在本实施例中，多个张紧轴承9围成圆弧形凹槽或者u型槽，主动齿轮2设置在该圆弧形凹槽或者u型槽内，同步带6位于张紧轴承9的内周侧的部分也形成圆弧形凹槽或者u型槽，主动齿轮2与同步带6在圆弧形凹槽或者u型槽内形成啮合传动。该种结构使得同步带6能够通过逆向连接主动齿轮2的方式包裹多个张紧轴承9形成柔轮，并有效输出扭矩。当主动齿轮2与同步带6进行啮合传动时，同步带6在主动齿轮2的驱动作用下，外传动齿7向主动齿轮2的一侧转动，此时由于同步带6的啮合齿同时受到内齿圈4的啮合作用，而刚轮3如果作为固定结构，可以认为刚轮3是固定不同的，因此同步带6通过外传动齿7传递至刚轮3的作用力由刚轮3反作用于同步带6，使得同步带6带动其内的张紧轴承9运动，进而通过张紧轴承9的运动带动输出轮5转动，实现扭矩的输出。
40.在一个实施例中，减速器还包括端盖10，端盖10设置有第一轴承室11，第一轴承室11安装有第一轴承12，输入轴1的输入端设置在第一轴承12上，输入轴1的输出端还包括末端支撑轴17，输出轮5靠近输入轴1的一端设置有第二轴承室13，第二轴承室13安装有第二轴承14，末端支撑轴17安装在第二轴承14上。
41.在本实施例中，输入轴1的输入端通过第一轴承12安装在端盖10上，输入轴1的输出端的末端支撑轴17通过第二轴承14安装在输出轮5上，能够利用输入轴1与端盖10以及输出轮5的同步配合保证扭矩传递的同轴性，提高传动稳定性，提高运动稳定性，降低扭矩传输过程中的振动和噪音。
42.在一个实施例中，端盖10朝向刚轮3的一端设置有环状凸起，该环状凸起能够与刚轮3在该侧的凹陷部位精准配合，保证柔轮在一定范围内有效运动，柔性轮的有效运动带动输出轮转动，输出轮5输出扭矩。在本实施例中，输出轮5的输入端设置有止挡凸缘19，刚轮3的一端设置有环状凸起，与端盖10的环状凸起配合，在中间形成限位空间，止挡凸缘19以及张紧轴承9均位于该限位空间内，通过两端的环状凸起形成轴向限位。
43.在一个实施例中，端盖10的两端分别设置有第一轴承室11，两个第一轴承室11通
过端盖10内周壁上的内挡环15间隔开，各第一轴承室11内分别设置有一个第一轴承12。内挡环15可以独立于端盖10成型，然后固定在端盖10的内孔中，也可以与端盖10一体成型。内挡环15将两个第一轴承12间隔开，并对两个第一轴承12形成轴向限位。在输入轴1靠近主动齿轮2的一端设置有轴肩21，该轴肩21能够与内挡环15配合，对该侧的第一轴承12形成轴向限位。输入轴1伸出端盖10的部分设置有挡圈22，输入轴1上设置有环形槽，挡圈22嵌设在该环形槽内，从而与内挡环15配合，对该侧的第一轴承12形成轴向限位。
44.在本实施例中，输入轴1通过两个第一轴承12以及一个第二轴承14形成三个轴承的串联，能够有效减少动力因阻力的损耗，并且最大限度的保证端盖10、输入轴1以及输出轮5之间的同轴度。
45.在一个实施例中，张紧装置两端分别设置有限位轮16，同步带6位于张紧装置和限位轮16之间。限位轮16能够同步带6进行限位，保证同步带6的运行稳定性和可靠性，避免同步带6在主动齿轮2的挤压作用下发生过大形变导致传动受到影响。
46.在一个实施例中，同步带6的外传动齿7与内齿圈4和/或主动齿轮2形成自锁结构，能够具有自锁能力，可以在空载情况下断电后实现自锁，提高设备安全性。
47.在一个实施例中，刚轮3安装有第三轴承18，输出轮5安装在第三轴承18上。在输出轮5上设置有挡圈22，能够对第三轴承18形成轴向限位。刚轮3与输出轮5之间通过第三轴承18进行配合，能够降低输出轮5的传动阻力，减小功率损耗，提高传动效率。
48.输出轮5的输出端设置有输出定位轴20，方便实现减速器的扭矩输出。
49.根据本技术的实施例，机器人包括减速器，该减速器为上述的减速器。
50.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
51.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
52.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。