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CN101273216B - 空心减速器 - Google Patents

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Abstract

提供一种减速器，通过配置多个小型马达，能够缩短转向结构轴向的长度。空心减速器(10)是行星齿轮设备，包括：曲柄轴(11)；副齿轮(12)，其外周形成有外齿，装配到曲柄轴的曲柄部分，并偏心移动；以及壳体(13)，其内周表面形成有内齿，与副齿轮(12)的外齿形成啮合，其中，所述空心减速器(10)内部形成有空心孔，用于所述空心减速器(10)的输入的中心齿轮设置在所述空心孔的位置，设置在多个马达的输出轴处的小齿轮同时与所述中心齿轮形成啮合。

Description

空心减速器
技术领域
本发明涉及一种减速器，用于机器人的转向结构或者减慢马达输出的速度，尤其涉及一种空心减速器，在减速器的中心部分包括空心孔。
背景技术
例如在专利文献1(JP-A-7-108485)中公开了这样一种空心减速器。根据专利文献1，公开了一种机器人或类似装置的旋转关节，其特征在于机器人或类似装置的旋转关节用于减慢驱动马达的旋转输出，并相对于固定部分使旋转部分环绕旋转轴线中心旋转，旋转关节由外轴承设备构成，外轴承设备包括空心减速器和位于中心部分的空心圆柱孔，空心减速器具有输出部分，用于将驱动马达的旋转驱动力减小到绕着预定轴的旋转输出，以传输到旋转部分，静止环通过固定部分锁定到外轴承设备上，其中旋转环通过空心减速器输出部分的外周锁定，圆筒壁形成装置设置在空心减速器的空心圆柱孔处，以确保圆柱区域将空心减速器轴向两侧的有用区域相互连通。
根据专利文献1所公开的减速器，存在这样的问题：马达尺寸大，因此转向结构的尺寸大，特别是轴向的长度大。
作为相应的措施，当大的输出应当通过使用高速/小型马达输出并增加减速器的减速比时，为了增加减速比，需要单独地连接其它的减速机构。因此，仍然存在转向结构不能小型化的问题。
专利文献1：JP-A-7-108485
专利文献2：JP-UM-A-4-115592
专利文献3：JP-B-8-22516
发明内容
本发明要解决的问题
考虑到现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种减速器，通过提供多个小型马达，能够缩短转向结构轴向的长度。
解决问题的方法
根据本发明，通过这样一种空心减速器解决上述问题，所述空心减速器在其内部包括空心孔，其中，用于所述空心减速器的输入的中心齿轮设置在与所述空心孔共轴的位置，设置在多个马达的输出轴处的小齿轮同时与所述中心齿轮形成啮合。
在这种情况下，所述多个马达设置为环绕所述中心齿轮的旋转轴线均匀分布，由此，通过多个马达能够缩短转向结构轴向的长度
此外，当所述多个马达集中地设置在环绕所述中心齿轮的旋转轴线的区域的多个部分处时，通过缩短转向结构轴向的多个马达，能够偏斜地配置旋转部件，当用于机器手臂或类似装置时是方便的，所述机器手臂包括通过连接多个组块形成的手臂，与相邻的组块相对的各个组块的表面由相互平行的倾斜表面组成，相邻的组块绕着与倾斜表面垂直的轴可旋转地连接，通过微机控制包括在连接部分中的旋转驱动部件，绕轴旋转相邻的组块，改变手臂的方向或形状，如专利文献2(JP-UM-A-4-115592)所述。
根据本发明的空心减速器可以是行星齿轮设备，包括：曲柄轴；副齿轮，其外周形成有外齿，装配到曲柄轴的曲柄部分，并偏心移动；以及壳体，其内周表面形成有内齿，与副齿轮的外齿形成啮合，例如专利文献3(JP-B-8-22516)所公开的，或者，空心减速器可以是包括波发生器、柔轮以及刚轮的波齿减速器。根据这种减速器，能够构成大减速比，还可以使操作变平滑。
本发明的优点
根据本发明，可构成多个驱动马达，单个驱动马达可小型化，由此能够缩短转向结构轴向的长度。
此外根据本发明，现有技术中使用的减速器可照常使用，本身的结构不做大改动，方便制造。
此外根据本发明，使用多个马达，因此，即使多个马达的其中一个出现故障，机器也能够由其余的马达连续地驱动。由此，即使机器人出现故障，相比于现有技术的设备，也能够大幅缩短生产线停止的时间周期。
此外，在对故障马达等部分的置换操作中，目前，在马达置换操作中，在枢转部分与固定部分之间单独配制了机械锁。与此不同，根据本发明，不被置换的马达可用作姿态保持制动器，通过以这种方式利用不被置换的马达作为姿态保持制动器，不需要配制上述机械锁就能够进行置换操作，极大地方便了操作。此外，在这种情况下，不是所有的马达都完全分离，因此，根据本发明的减速器，能够非常容易地进行机器人的原点返回操作。
附图说明
图1A是根据本发明使用行星齿轮设备作为空心减速器构成机器手臂的转向机构的第一实施例的平面示意图。
图1B是根据本发明使用行星齿轮设备作为空心减速器构成机器手臂的转向机构的第二实施例的平面示意图。
图1C是第一、第二实施例的垂直剖视图。
图2A是根据本发明使用行星齿轮设备作为空心减速器构成机器手臂的转向机构的另一实施例的平面示意图。
图2B是另一实施例的垂直剖视图。
图3是根据本发明使用波齿减速器作为空心减速器构成机器手臂的转向机构的实施例的垂直剖视图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的多个实施例。图1A至图1C示出根据本发明使用行星齿轮设备作为空心减速器构成机器手臂的转向机构的实施例，图1A是第一实施例的平面图，图1B是第二实施例的平面图，图1C是第一、第二实施例的垂直剖视图。
图1C中，本实施例的空心减速器10为行星齿轮设备，包括：曲柄轴11；副齿轮12，其外周形成有外齿，装配到曲柄轴的曲柄部分11a，并偏心移动；壳体13，其内周表面形成有内齿，与副齿轮12的外齿形成啮合。副齿轮12包括一定齿形的外齿，所述齿形在其外周表面上包括到周摆曲线(pericycloidal curve)等距的曲线。
空心减速器10上、下侧的支撑圆板14和端部圆板15通过螺栓16整体地连接，此外，支撑圆板14通过螺栓16被紧固连接到机器手臂的机座31。空心减速器10的壳体13的上、下侧通过轴承可旋转地支撑在支撑圆板14和端部圆板15的外周部分。
曲柄轴11由支撑圆板14与端部圆板15之间的上、下轴承17可旋转地支撑。曲柄轴11包括两个曲柄部分，曲柄部分离旋转轴线预定的距离偏心地配置，副齿轮12装配到曲柄部分。
空心减速器10内部通过空心圆管18形成空心孔。空心圆管18的一端固定在支撑圆板14，另一端通过油封与输出部件(见下文)形成接触。空心圆管18外周与中心齿轮20松配合，中心齿轮20由轴承19可旋转地支撑。此外，线缆通过空心减速器的空心部分(空心圆管18的空心部分)。
在图1A所示的实施例中，在中心齿轮20的外周部分的位置，设置环绕中心齿轮20的旋转轴线中心均匀分布的8个马达21，此外，在图1B所示的实施例中，在两个相对的位置分别设置两个马达21。各个马达21的输出轴被紧固连接到小齿轮22，小齿轮22与中心齿轮20形成啮合。
根据包括上述构造的实施例，各个马达21的旋转从小齿轮22传输到中心齿轮20，通过中心齿轮20的旋转，使曲柄轴11旋转产生曲柄运动，通过装配到曲柄轴上的副齿轮12的减慢速度的行星运动，使壳体13旋转。由此，被紧固连接到空心减速器10的壳体13的机器人的输出部件32以减慢的速度转向。此外，根据本实施例，输出部件32的转向角度在360度以内。
根据本实施例，可设立多个驱动马达21，单个的驱动马达21可被小型化，由此能够缩短转向结构的轴向长度。此外，现有技术中使用的空心减速器10可照常使用，不需要大幅改变本身的结构，方便制造。此外，即使多个马达21的其中一个出现故障，机器也能够由其余的马达21连续地驱动，不需要停机。由此，即使机器人出现故障，相比于现有技术的设备，也能够大幅缩短生产线停止的时间周期。
此外，在置换故障马达21等等的操作中，不要被置换的马达21可用作姿态保持制动器。由此，尽管目前在枢转部分与固定部分之间单独配制了机械锁，但是不需要配制这样的机械锁就能够进行置换操作，极大地方便了操作。此外，马达21没有完全分离，因此，根据本发明的减速器，能够非常容易地进行机器人的原点返回操作。
此外，当如同图1A所示的实施例，将多个马达安装为环绕旋转轴线均匀地分布时，在轴向上可缩短转向结构。此外，当如同图1B所示，将多个马达相对于旋转轴线在180度对称的位置上分别集中设置时，除了上述优点外，还实现了方便线缆、管道等的配置的效果，并能在与减速器旋转轴线垂直的方向上配置支撑轴或驱动轴。
图2A和图2B示出根据本发明使用行星齿轮设备作为空心减速器构成机器手臂的转向机构的另一实施例，图2A为平面示意图，图2B为垂直剖视图。
如图2B所示，图1A至图1C所示的本实施例的输出部件32的上端倾斜，倾斜的输出部件32的前端部分设置有第二空心减速器110，第二空心减速器110的结构与上述实施例的空心减速器10相似。也就是说，第二空心减速器110上、下侧的支撑圆板14和端部圆板15通过螺栓16整体地连接，此外，第二空心减速器110的支撑圆板14通过螺栓16被紧固连接到空心减速器10的输出部件32。第二空心减速器110的其余结构与空心减速器10相似，同样的部件采用相同的附图标记，并省略其详细说明。
空心减速器110的中心齿轮20连接与上述马达21相似的马达(未示出)。第二输出部件(未示出)被拧紧连接到空心减速器110的壳体13的螺丝孔13a。
上侧的空心减速器110旋转，与下侧的空心减速器10的输出部件32一起整体地被驱动，连接到上侧的空心减速器110的马达的旋转通过上侧的空心减速器110被减慢速度，由此使第二输出部件转向。
根据上述实施例，空心减速器10和空心减速器110是行星齿轮设备，每一个都包括：曲柄轴11；副齿轮12，其外周形成有外齿，装配到曲柄轴的曲柄部分11a，并偏心移动；壳体13，其内周表面形成有内齿，与副齿轮12的外齿形成啮合。但是，根据本发明，空心减速器也可以由包括波发生器220、柔轮230和刚轮240的波齿减速器构成。下面参照图3对使用波齿减速器作为根据本发明的空心减速器并构成机器手臂的转向机构的实施例加以说明。
图3中，空心波齿减速器210包括波发生器220、柔轮230和刚轮240。第一副板33和空心减速器210的刚轮240通过螺栓16被紧固连接到第一机器手臂的机座31。
刚轮240的外周配置有交叉滚子轴承250。交叉滚子轴承250的内环与刚轮240整体地形成，交叉滚子轴承250的外环、柔轮230外侧端部的固定部分231以及空心减速器210的第二副板34通过螺栓17被紧固连接到输出部件32。柔轮230的内侧通过轴承260与波发生器220啮合。
波发生器220通过轴承19由第一副板33和第二副板34可旋转地支撑。空心减速器210内部通过空心圆管18形成空心孔，空心圆管1 8的一端固定在输出部件32，另一端通过油封与第一机器手臂的机座31形成接触。空心圆管18外周与波发生器220松配合，线缆通过空心齿轮减速器210的空心部分(空心圆管18的空心部分)。
波发生器220的上端部与中心齿轮20形成花键啮合20a。多个马达21设置在中心齿轮20外周部分的位置，小齿轮22被紧固连接到马达21的输出轴，并且小齿轮22与中心齿轮20形成啮合。此外，马达21可配置为与上述实施例的马达21相似。
根据本发明，通过上述构造的构成，马达21的旋转从小齿轮22传输到中心齿轮20，通过中心齿轮20的旋转，使波发生器220旋转，并通过柔轮230和刚轮240产生波运动。由此，被紧固连接到空心减速器210的壳体13的机器人的输出部件32以减慢的速度转向。

Claims (5)

1. 一种空心减速器，在其内部包括空心孔，其中，用于所述空心减速器的输入的中心齿轮设置在与所述空心孔共轴的位置，并且设置在多个马达的输出轴处的小齿轮同时与所述中心齿轮啮合。
2. 如权利要求1所述的空心减速器，其中，所述多个马达设置为环绕所述中心齿轮的旋转轴线均匀分布。
3. 如权利要求1所述的空心减速器，其中，所述多个马达集中地设置在环绕所述中心齿轮的旋转轴线的区域的多个部分处。
4. 如权利要求1所述的空心减速器，其中，所述空心减速器是行星齿轮设备，包括：曲柄轴；副齿轮，其外周形成有外齿，装配到所述曲柄轴的曲柄部分并偏心地移动；以及壳体，其内周表面形成有内齿，所述内齿与所述副齿轮的所述外齿啮合。
5. 如权利要求1所述的空心减速器，其中，所述空心减速器为包括波发生器、柔轮以及刚轮的波齿减速器。
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