减速器及具有其的机器人的制作方法

1.本技术涉及减速设备技术领域，尤其涉及一种减速器及具有其的机器人。


背景技术：

2.减速器是工业机器人组成中不可或缺的一部分，安装在关节部位提供高扭矩转换，输入端连接电机，输出端连接机械臂。随着机器人应用时间的增加，减速器发热变形导致齿与齿间啮合产生变化，磨损增加，金属疲劳加速，影响减速器使用寿命，也影响减速器传力性能。当前机器人上的减速器的散热方式多为自然冷却，依靠紧贴的臂杆壳体或电机壳体完成热传递，再依靠空气环境交换散热，该种冷却方式效率较低，一旦机器人处于高频率工作状态，会造成大量热量累积，导致机器人卡死瘫痪。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种减速器及具有其的机器人，解决了减速器运转过程中的热量累积，提高减速器使用寿命，提高减速器性能的稳定性。
4.为此，第一方面，本技术实施例提供了一种减速器，该减速器包括：
5.壳体，其上开设有与外界连通的第一流通口和第二流通口，所述壳体的内部开设有相连通的叶片腔和安装腔，所述叶片腔与所述第二流通口相连通，所述安装腔的内壁面设置有第一安装部以及第一流道部；以及
6.刚轮，其上设置有第二安装部和第二流道部，所述第二安装部与所述第一安装部配合连接，所述第二流道部能够与所述第一流道部相互拼接形成与所述第一流通口连通的流道通路，所述流道通路的内部流通有冷却介质，所述流道通路通过流道支路与所述叶片腔相连通。
7.在一种可能的实现方式中，所述安装腔包括相连通的第一安装腔和第二安装腔，所述第一安装腔位于所述叶片腔和所述第二安装腔之间，所述第一安装部和所述第一流道部形成于所述第二安装腔内；所述第一安装腔的直径小于所述第二安装腔的直径，所述第二安装腔朝向所述第一安装腔的端面上开设有第一环形沉槽。
8.在一种可能的实现方式中，所述刚轮包括相连接的第一连接件和第一传动件，所述第二安装部和所述第二流道部设置于所述第一传动件上，所述第一传动件远离所述叶片腔的一侧开设有与所述流道通路连通的第二环形沉槽。
9.在一种可能的实现方式中，所述第一安装部和所述第二安装部中的其中一者为外螺纹结构，另外一者为内螺纹结构；所述第一流道部和所述第二流道部均为螺旋状流道结构，且所述螺旋状流道和所述外螺纹的导程相同。
10.在一种可能的实现方式中，所述第二安装腔朝向所述第一安装腔的端面上开设有第一环形连接槽，所述刚轮朝向所述叶片腔的一侧开设有与所述第一环形连接槽配合的第二环形连接槽，所述第一环形连接槽和所述第二环形连接槽相互拼接形成端面连接通道，所述端面连接通道内设置有第一密封件。
11.在一种可能的实现方式中，还包括：
12.转轴，与所述叶片腔偏心设置，所述转轴上套设有随所述转轴转动的波发生器，所述刚轮套设于所述转轴上，且相对所述转轴可转动地设置；以及
13.柔轮，包括相连接的第二连接件和第二传动件，所述第二传动件通过柔性轴承套设在所述波发生器上，且所述第二传动件的外齿圈与所述刚轮的内齿圈啮合连接。
14.在一种可能的实现方式中，所述转轴为阶梯轴，所述转轴沿其自身径向方向开设有多个滑片槽，所述滑片槽内设置有滑片，所述滑片的端部设置有弧状部。
15.在一种可能的实现方式中，所述转轴的端部连接有驱动器，所述驱动器用于驱动所述转轴转动。
16.在一种可能的实现方式中，还包括：
17.介质罐，所述介质罐通过第一开关与所述第一流通口选择性连通，所述介质罐通过第二开关与所述第二流通口选择性连通；
18.编码器，设置于所述壳体上且用于检测所述转轴的位置；以及
19.控制器，与所述编码器、所述第一开关以及所述第二开关电连接。
20.第二方面，本技术实施例提供了一种机器人，包括：如第一方面所述的减速器。
21.根据本技术实施例提供的减速器及具有其的机器人，该减速器在运行过程中，刚轮产生热量，冷却介质从第一流通口进入流道通路中，并经过叶片腔后通过第二流通口流出壳体，冷却介质在流动的过程中带走刚轮传递出的热量，刚轮整体产生温差，热量流动集中于流道通路处，冷却介质在流通的过程中能够实现良好的散热效果。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。另外，在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，且附图并未按照实际的比例绘制。
23.图1示出本技术实施例提供的一种减速器的整体结构的爆炸图；
24.图2示出图1的截面示意图；
25.图3示出图1中壳体的结构示意图；
26.图4示出图1中刚轮的结构示意图；
27.图5示出本技术实施例提供的一种减速器中用于体现密封盖的爆炸图；
28.图6示出本技术实施例提供的一种减速器的局部剖视图；
29.图7示出本技术实施例提供的一种减速器中用于体现叶片腔的剖视图；
30.图8示出本技术另一实施例提供的一种减速器的剖视图；
31.图9示出本技术又一实施例提供的一种减速器的控制系统图。
32.附图标记说明：
33.1、壳体；101、第一流通口；102、第二流通口；103、叶片腔；104、第一安装腔；105、第二安装腔；106、第一安装部；107、第一流道部；108、第一环形沉槽；109、第一环形连接槽；
34.2、刚轮；21、第一连接件；22、第一传动件；23、第二安装部；24、第二流道部；25、第
二环形沉槽；26、第二环形连接槽；27、内齿圈；28、第二滚道；
35.3、流道通路；4、流道支路；5、第一电动调压阀；6、第二电动调压阀；
36.7、转轴；701、滑片槽；
37.8、柔轮；81、第二连接件；82、第二传动件；83、外齿圈；84、第一孔；
38.9、支撑轴承；10、波发生器；11、滑片；111、弧状部；12、柔性轴承；
39.13、支撑盘；131、第二孔；132、第一沉槽；133、第一滚道；14、滚珠；
40.15、密封盖；151、密封凹槽；
41.16、驱动器；17、介质罐；18、编码器；19、控制器；20、第一开关；201、第二开关。
具体实施方式
42.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
43.如图1-图4所示，本技术实施例提供了一种减速器，包括壳体1和刚轮2，壳体1上开设有与外界连通的第一流通口101和第二流通口102，壳体1的内部开设有相连通的叶片腔103和安装腔，叶片腔103与第二流通口102相连通，安装腔的内壁面设置有第一安装部106以及第一流道部107；刚轮2上设置有第二安装部23和第二流道部24，第二安装部23与第一安装部106配合连接，第二流道部24能够与第一流道部107相互拼接形成与第一流通口101连通的流道通路3，流道通路3的内部流通有冷却介质，流道通路3通过流道支路4与叶片腔103相连通。
44.减速器在运行过程中，刚轮2产生热量，冷却介质从第一流通口101进入流道通路3中，并经过叶片腔103后通过第二流通口102流出壳体1，冷却介质在流动的过程中带走刚轮2传递出的热量，刚轮2整体产生温差，热量流动集中于流道通路3处，冷却介质在流通的过程中能够实现良好的散热效果。
45.可选地，冷却介质可以通过第一流通口101从外界流通至流道通路3中，冷却介质还可以为通过第二流通口102从外界流通至流道通路3中的。此外，冷却介质可以为气体冷却介质或者液态冷却介质，气体冷却介质包括压缩空气等，液体冷却介质包括冷却水或者冷却油等。在本技术中，冷却介质采用压缩空气，高速气体流动可带走大量热量，冷却速度快、效率高。
46.此外，需要说明的是，本技术实施例中为了方便描述，以减速器的结构为谐波减速器为例进行介绍，可以理解的是，其他规格的减速器也可以参考本技术所提供的方案进行结构上的更改。
47.参照图3-图6，在一些实施例中，所述安装腔包括相连通的第一安装腔104和第二安装腔105，所述第一安装腔104位于所述叶片腔103和所述第二安装腔105之间，所述第一安装部106和所述第一流道部107形成于所述第二安装腔105内；所述第一安装腔104的直径小于所述第二安装腔105的直径，所述第二安装腔105朝向所述第一安装腔104的端面上开设有第一环形沉槽108。通过第一环形沉槽108的设置，流道通路3在流通冷却介质时，第一环形沉槽108可以对冷却介质起到暂时存储的作用，用于实现缓存冷却介质，防止冲击。
48.在一些实施例中，所述刚轮2包括相连接的第一连接件21和第一传动件22，所述第二安装部23和所述第二流道部24设置于所述第一传动件22上，所述第一传动件22远离所述叶片腔103的一侧开设有与所述流道通路3连通的第二环形沉槽25。第二环形沉槽25可以理解为设置于刚轮2上的退刀槽，第二环形沉槽25用于修型末端的流道通路3，同时也可以对流道通路3内的冷却介质起到缓存的作用，防止冲击，同时其还可以与第一环形沉槽108相对应，使得流道通路3的前后两端均可以起到缓存的作用，保障流道通路3内冷却介质的稳定流通。
49.可选地，所述第二安装腔105朝向所述第一安装腔104的端面上开设有第一环形连接槽109，所述刚轮2朝向所述叶片腔103的一侧开设有与所述第一环形连接槽109配合的第二环形连接槽26，所述第一环形连接槽109和所述第二环形连接槽26相互拼接形成端面连接通道，所述端面连接通道内设置有第一密封件。通过第一密封件的设置保障刚轮2和壳体1之间的稳定连接，还可以防止冷却介质的泄漏。
50.参照图1-图6，在一些实施例中，所述第一安装部106和所述第二安装部23中的其中一者为外螺纹结构，另外一者为内螺纹结构；所述第一流道部107和所述第二流道部24均为螺旋状流道结构，且所述螺旋状流道和所述外螺纹的导程相同。示例性的，第一安装部106为内螺纹结构，第二安装部23为外螺纹结构，便于加工制备的同时，还便于维修。同时，通过内螺纹结构和外螺纹结构的相互配合，还便于刚轮2和壳体1之间的安装和拆卸。此外，通过将螺旋状流道与外螺纹的导程相同，即可以理解的是，螺旋状流道也与内螺纹的导程相同，便于对流道通路3的制备，同时还可以保障冷却介质在刚轮2的外部均匀的流动，还不会影响刚轮2与壳体1之间的连接。
51.可选地，所述外螺纹结构的截面形状为三角形，对应的，所述内螺纹结构的截面为与所述外螺纹结构的截面对应匹配的三角形，以使外螺纹结构可以与内螺纹结构螺接配合；所述第一流道部107的截面形状为半圆形，对应的，所述第二流道部24的截面形状为与所述第二流道部24的截面对应匹配的半圆形，以使两个半圆形可以相互拼接形成完整的圆形的流道通路3。并且由于外螺纹结构与第一流道部107的形状不同，在连接时，可以有效避免将外螺纹结构连接到第一流道部107内的情况。
52.在一些实施例中，减速器还包括转轴7和柔轮8，其中，转轴7与叶片腔103偏心设置，转轴7上套设有随转轴7转动的波发生器10，刚轮2套设于所述转轴7上，且相对转轴7可转动地设置；柔轮8包括相连接的第二连接件81和第二传动件82，第二传动件82通过柔性轴承12套设在波发生器10上，且第二传动件82的外齿圈83与刚轮2的内齿圈27啮合连接；波发生器10为椭圆结构，波发生器10与柔性轴承12的内圈紧密贴合。
53.具体地，柔轮8是一种薄壁圆筒带法兰结构，易径向变形，用于实现差齿传动。柔轮8包括第二连接件81和第二传动件82，第二传动件82的一端设置有外齿圈83，刚轮2的第一传动件22的对应位置设置有内齿圈27，内齿圈27和外齿圈83通过齿啮合传力。第二连接件81即为柔轮8的法兰端，第二连接件81上设置有第一孔84，第一孔84在柔轮8的周向间隔设置有多个，第二连接件81上设置有支撑盘13，支撑盘13上设置有多个用于与第一孔84一一对应的第二孔131，通过螺钉与第一孔84和第二孔131依次配合实现柔轮8与支撑盘13的可拆卸连接，所述支撑盘13为环形圆盘结构，用于支承柔轮8。
54.可选地，支撑盘13朝向柔轮8的一侧开设有第一沉槽132，所述第一沉槽132内嵌设
有密封圈，密封圈用于防止油脂泄露。
55.在一些实施例中，支撑盘13套设于刚轮2的外侧，支撑盘13朝向刚轮2的一侧开设有第一滚道133，刚轮2朝向支撑盘13的一侧开设有第二滚道28，第二滚道28与第一滚道133对应设置，以使第一滚道133和第二滚道28拼接形成闭合滚道，闭合滚道内设置有滚珠14，滚珠14和闭合滚道形成类似于轴承的结构以实现旋转功能，使得支撑盘13相对于刚轮2转动设置。
56.参照图1-图7，具体地，所述转轴7为阶梯轴，所述转轴7沿其自身径向方向开设有多个滑片槽701，所述滑片槽701内设置有滑片，所述滑片的端部设置有弧状部111。所述叶片腔103包括第一叶片腔103和第二叶片腔103，第二叶片腔103的两端分别与第一叶片腔103和安装腔之间，并且，第一叶片腔103的直径小于第二叶片腔103的直径小于安装腔的直径。位于第二叶片腔103内的转轴7上开设有所述滑片槽701，所述滑片为光滑的矩形方块结构，滑片朝向第二叶片腔103的内壁面的一侧为弧状部111，在滑片运动时，滑片的弧状部111与第二叶片腔103的内壁接触滑动。
57.所述滑片本身会因旋转惯性自动伸出，在第二叶片腔103的腔体结构约束下滑片会自动回缩；可选地，滑片槽701内设置有弹性复位件，包括弹簧，弹性复位件用于连接滑片与滑片槽701，滑片在弹性复位件的弹性作用下，伸出滑片槽701设置。
58.在一些实施例中，所述壳体1为圆柱结构，壳体1的内部设置有阶梯沉台，通过多个阶梯沉台以将壳体1的内部依次分隔成第一叶片腔103、第二叶片腔103、第一安装腔104和第二安装腔105，对应的多个阶梯沉台包括第一阶梯、第二阶梯、第三阶梯和第四阶梯，第二安装部23和第二流道部24均设置于第四阶梯的内侧，以实现刚轮2的连接和冷却介质的流动导向。
59.可选地，所述壳体1上开设有多个安装螺纹孔，通过安装螺纹孔可以将壳体1与其他部件相固定连接。
60.具体地，流道支路4可以为直角状结构设置，流道支路4也可以为弧线状结构设置，当然，流道支路4也可以为波浪线状结构设置，只需保障流道通路3与叶片腔103相连通即可，流道支路4的具体结构可以不作限制。
61.作为示例，在本技术中，流道支路4包括第一流道支路4和第二流道支路4，第一流道支路4的一端与第一环形沉槽108相连通，且第一流道支路4为直线状延伸设置，第一流道支路4的另一端贯穿壳体1以于外界连通。第一流道支路4上设置有第一堵头，第一堵头用于堵塞第一流道支路4远离第一环形沉槽108的端部。第二流道支路4同样为直线状结构设置，且第二流道支路4的轴线与第一流道支路4的轴线垂直设置，并且第一流道支路4与第二流道支路4相连通，实现冷却介质连通叶片腔103；第二流道支路4的一端开设在第二阶梯上，并与第二叶片腔103连通，第二流道支路4的另一端通过第二堵头与外界相连通；实现冷却介质与外部环境或配件的交互连通。
62.参照图1-图7，安装腔内设置有密封盖15，密封盖15为环形圆盘结构，密封盖15朝向叶片腔103的一侧设置有密封凹槽151，密封凹槽151内设置有密封圈，密封圈用于密封叶片腔103。密封盖15的内侧设置有支撑轴承9，支撑轴承9与转轴7配合支撑，在支撑轴承9的作用下，转轴7悬空设置于叶片腔103内，并实现旋转。
63.柔轮8通过螺钉紧固在支撑盘13上，并与支撑盘13一起转动，柔轮8的外齿圈83的
齿部与刚轮2的内齿圈27的齿部相啮合实现差齿传动；刚轮2与支撑盘13之间通过滚珠14构成轴承结构，以使得刚轮2和支撑盘13的两个结构在其中一者固定时，另外一折可相对转动设置。刚轮2与壳体1通过第一安装部106和第二安装部23紧固连接，滑片设置于转轴7对应的滑片槽701内，密封盖15通过螺钉紧固在壳体1上完成密封。转轴7通过键连接波发生器10，波发生器10的外椭圆面与柔性轴承12过盈配合，柔性轴承12外圈与柔轮8外齿圈83的齿部对应的内侧壁过盈配合；其中由于过盈变形，柔性轴承12和柔轮8对应位置均变形为波发生器10的椭圆形状。
64.减速器在工作时，将壳体1固定设置，冷却介质即本技术中的压缩空气经过第一流通口101进入，经过流道通路3进入叶片腔103，推动滑片滑动，从而带动转轴7旋转，叶片腔103内原有的气体经过第二流通口102排出，整个过程保持气流不间断，转轴7将持续旋转，带动波发生器10转动，波发生器10在柔性轴承12内部转动，由于椭圆结构，使得长轴端点挤压柔性轴承12变形，进而挤压柔轮8变形，导致仅在两个端部发生柔轮8与刚轮2的齿部啮合，从而引起错齿传动，带动柔轮8旋转，实现扭矩输出，并且在气体流动中快速带走因错齿啮合摩擦产生的热量。需要说明的是，减速器工作时，冷却介质也可以经过第二流通口102进入流道通路3，并从第一流通口101从流道通路3中排出，实现方向运动。
65.参照图1-图8，在一些实施例中，所述转轴7的端部连接有驱动器16，所述驱动器16用于驱动所述转轴7转动。驱动器16包括驱动电机，驱动电机的输出轴通过联轴器与转轴7同轴固定；故驱动电机输出轴的运动会带动转轴7的同步运动。
66.减速器在运行时，驱动电机带动转轴7顺时针转轴7，由于滑片转动，第一流通口101贯通的叶片腔103内会产生负压，并由第一流通口101进行吸气，第二流通口102贯通的叶片腔103内的气体压缩产生正压，第二流通口102进行排气，连续运行时流道通路3内部会形成连续的气流，快速带走热量。同理可知，在驱动电机带动转轴7逆时针转动时，其工作过程与前述相反，由第一流通口101进行排气，第二流通口102进行吸气，实现自冷却散热。需要说明的是，此时，第一流通口101与第二流通口102均可以直接与外界连通，故流道通路3内流通的外环境空气。但需要注意环境温度，否则热量持续逸散到环境中形成循环，呈现一种加热环境的状态，会引起环境温度上升，散热效果较差。
67.参照图1-图9，在一些实施例中，减速器还包括介质罐17、编码器18以及控制器19，其中，介质罐17通过第一开关20与所述第一流通口101选择性连通，所述介质罐17通过第二开关201与所述第二流通口102选择性连通；编码器18设置于所述壳体1上且用于检测所述转轴7的位置；控制器19与所述编码器18、所述第一开关20以及所述第二开关201电连接。
68.具体地，介质罐17内设置有冷却介质，介质罐17与第一流通口101和第二流通口102均连通，以实现冷却介质的循环。第一开关20包括第一电磁阀，第二开关201包括第二电磁阀，第一流通口101上还设置有与控制器19电连接的第一电动调压阀5，第二流通口102上设置有与控制器19电连接的第二电动调压阀6。编码器18用于反馈转轴7的位置，并将位置信号传递给控制器19，控制器19内部对转轴7的位置进行计算，控制器19发出调控指令给到第一电磁阀和第二电磁阀，改变冷却介质的通断方向，调节减速器的转向。此外，针对转轴7的位置信号，控制器19还可以发出指令到第一电动调压阀5和第二电动调压阀6，改变冷却介质的压力，调节减速器的转速；进而保障减速器运行的可靠性。
69.参照图1-图9所示，本技术实施例还提供了一种机器人，该机器人包括如前述所述
的减速器。
70.应当指出，在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施例实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。
71.应当容易地理解，应当按照最宽的方式解释本公开中的“在
……
上”、“在
……
以上”和“在
……
之上”，以使得“在
……
上”不仅意味着“直接处于某物上”，还包括“在某物上”且其间具有中间特征或层的含义，并且“在
……
以上”或者“在
……
之上”不仅包括“在某物以上”或“之上”的含义，还可以包括“在某物以上”或“之上”且其间没有中间特征或层(即，直接处于某物上)的含义。
72.此外，文中为了便于说明可以使用空间相对术语，例如，“下面”、“以下”、“下方”、“以上”、“上方”等，以描述一个元件或特征相对于其他元件或特征的如图所示的关系。空间相对术语意在包含除了附图所示的取向之外的处于使用或操作中的器件的不同取向。装置可以具有其他取向(旋转90度或者处于其他取向上)，并且文中使用的空间相对描述词可以同样被相应地解释。
73.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
74.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。