行星齿轮系、齿轮箱和工业机器人制造技术

一种行星齿轮系(26)，包括：环形齿轮(66)，限定中心轴线(40)；多个行星齿轮(68)，每个行星齿轮(68)能够绕相应行星轴线(74)转动并且与环形齿轮(66)啮合，并且每个行星齿轮(68)包括定义锥形方向(84)的锥形和螺旋形的行星齿轮齿(78)；行星架(70)，可转动地支撑行星齿轮(68)以用于绕行星轴线(74)的转动，该行星架(70)能够沿着中心轴线(40)轴向地移位；以及架施力设备(88)，被配置为在锥形方向(84)上沿着中心轴线(40)向行星架(70)施加力。还提供了一种用于工业机器人(10)的齿轮箱(22)，该齿轮箱包括行星齿轮系(26)，并且该工业机器人(10)包括行星齿轮系(26)或齿轮箱(22)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】行星齿轮系、齿轮箱和工业机器人
本公开一般涉及一种行星齿轮系。特别地，提供一种包括被布置为对行星架施加力的架施力设备的行星齿轮系、包括行星齿轮系的用于工业机器人的齿轮箱、以及包括行星齿轮系或齿轮箱的工业机器人。
技术介绍
电动机通常用于驱动工业机器人的关节。电动机便宜，并且与电气控制系统兼容。然而，电动机的扭矩相对较低并且速度相对较高的特点与工业机器人中关节的高扭矩和低速度致动的要求相反，因此需要减速传动装置。由于例如制造误差、制造公差、磨损和组装需求，所以齿轮箱总是具有一定误差。这会导致非精确运动和非线性行为，诸如磁滞和齿隙(backlash)。在控制工业机器人时，最大误差和非线性行为通常由齿轮箱产生。机器人应用的典型驱动解决方案是将电动机与减速齿轮或减速齿轮结合使用。然而，这些减速齿轮相对昂贵、复杂、并且对装配公差敏感。EP2693079A2公开了一种具有控制设备的齿轮，该控制设备用于产生轴向作用力和/或轴向移位，使得两级行星齿轮的锥形齿与环形齿轮的锥形齿轴向相反地可调整和/或可预张紧，以使在操作期间，行星轮和环形齿轮的锥形齿相互接合。行星轮包括锥形齿，该锥形齿形成级并且与环形齿轮配合；以及柱形齿，该柱形齿形成另一级并且与套筒轴的齿配合。
技术实现思路
本公开的一个目的是提供一种具有改进的效率(诸如减小的摩擦损失、减小的齿隙和/或减小的磁滞)的行星齿轮系。本公开的又一目的是提供一种具有精确性能的行星齿轮系。本公开的又一目的是提供一种对装配公差低敏感的行星齿轮系。本公开的又一目的是提供一种具有简化的维护(诸如简化的维护操作和/或降低的维护要求)的行星齿轮系。本公开的又一目的是提供一种紧凑的行星齿轮系。本公开的又一目的是提供一种具有便宜设计的行星齿轮系。本公开的又一目的是提供一种行星齿轮系，该行星齿轮系组合地解决了前述目的中的几个或全部目的。本公开的又一目的是提供一种用于工业机器人的齿轮箱，该齿轮箱包括行星齿轮系并且解决了前述目的中的一个、多个或全部目的。本公开的又一目的是提供一种工业机器人，该工业机器人包括行星齿轮系或包括行星齿轮系的齿轮箱，该工业机器人解决了前述目的中的一个或多个目的。根据一个方面，提供了一种行星齿轮系，该行星齿轮系包括：环形齿轮，限定中心轴线；多个行星齿轮，每个行星齿轮可绕相应行星轴线转动并且与环形齿轮啮合，并且每个行星齿轮包括锥形和螺旋形的行星齿轮齿，锥形和螺旋形的行星齿轮齿限定锥形方向；行星架，可转动地支撑行星齿轮以用于绕行星轴线的转动，该行星架能够沿着中心轴线轴向地移位；以及架施力设备，被布置为在锥形方向上沿着中心轴线对行星架施加力。贯穿整个本公开，锥形齿轮的锥形方向是与齿轮的转动轴线平行的方向，从齿轮的较大侧朝向齿轮的较小侧，即，朝向其中齿轮形成圆锥台(conicalfrustum)的假想锥的顶点。锥形齿轮的基底方向指向与锥形方向相反的方向，即，基底方向指向其中齿轮形成圆锥台的假想锥的基底。当驱动扭矩低时，借助架施力设备沿锥形方向对行星架施加力。在低扭矩下，归因于行星齿轮的锥度，行星齿轮与环形齿轮双面接触。结果，以低扭矩消除了齿隙。在双面接触时，工作面和非工作面两者都处于接触。当行星齿轮加速并且行星齿轮的惯性力增加，从而导致所传递的总扭矩更高时，每个行星齿轮的螺旋形的行星齿轮齿都会沿基底方向生成轴向力。来自行星齿轮的轴向力使行星架克服架施力设备的力在基底方向上移动。归因于行星齿轮的螺旋性，行星齿轮在加速期间沿基底方向移动，直至与环形齿轮的双面接触切换为单面接触。在单面接触时，非工作面之间建立了间隙。从而由于双接触而导致的摩擦损失在较高扭矩下得以减小。这提高了行星齿轮系的效率。因此，行星齿轮系构成了在低扭矩下具有低齿隙和高精度以及在高扭矩下具有低损失和维持精度的高精度传动装置。此外，因为架施力设备被布置为对行星架施加力，并且从而也对由行星架所支撑的行星齿轮施加力，所以仅通过调整架施力设备就可以调整施加在每个行星齿轮上的力。因此，根据本公开的行星齿轮系易于调整。另外，提供被布置为在锥形方向上沿着中心轴线向行星架施加力会生成行星齿轮的自调整效果。也就是说，在行星齿轮间的载荷分布被自动地均衡或基本均衡。能够轴向地移位的行星架可以被称为轴向浮动行星架。每个行星齿轮可以相对于行星架被轴向地锁定。备选地，行星齿轮中的一个或多个行星齿轮可以相对于行星架轴向浮动，即，能够沿着其相应行星轴线轴向移位。行星齿轮系还可以包括太阳齿轮。行星齿轮可以与太阳齿轮和环形齿轮两者均啮合。行星架可以绕中心轴线转动。在这种情况下，太阳齿轮或环形齿轮可以是静止的。环形齿轮可以包括与行星齿轮齿相对应的锥形和螺旋形的环形齿轮齿，并且太阳齿轮可以包括与行星齿轮齿相对应的锥形和螺旋形的太阳齿轮齿。在太阳齿轮是静止的情况下，环形齿轮可以构成输出构件或与该输出构件固定地连接。因此，行星架可以是输入，环形齿轮可以是输出，并且太阳齿轮可以是静止的。在环形齿轮是静止的情况下，行星架可以构成输出构件或与该输出构件固定地连接。因此，太阳齿轮可以是输入，行星架可以是输出，并且环形齿轮可以是静止的。在任何情况下，输出构件都可以由输出轴或输出凸缘构成。如本文中所使用的，静止构件相对于行星齿轮系的壳体是静止的，并且不一定在空间上是静止的。贯穿整个本公开，行星齿轮系可以是减速齿轮系。备选地或附加地，行星齿轮系可以沿着中心轴线为空心式，例如，用于电缆馈通。此外，行星齿轮系备选地被称为周转齿轮系。行星齿轮系可以包括渐开线齿轮(involutegears)。因此，行星齿轮中的每个行星齿轮以及与行星齿轮啮合的齿轮(例如，环形齿轮和太阳齿轮)可以是渐开线齿轮。行星齿轮齿的螺旋角(helixangle)可以基于驱动扭矩并且基于来自架施力设备的力来选择。这样，可以平衡由于行星齿轮的螺旋性而导致的来自行星齿轮的轴向力和来自架施力设备的轴向力。行星齿轮齿可以具有0.5度至8度的螺旋角，诸如具有1度至5度的螺旋角，诸如具有2度至4度的螺旋角。螺旋角备选地被称为螺旋形角(helicalangle)。与行星齿轮齿啮合的一个或多个齿可以包括与行星齿轮齿基本上相同或相同的螺旋角。锥形齿轮是轮廓移位沿着齿宽连续发生变化的齿轮。行星齿轮齿可以具有1度至4度的锥度，诸如具有大约2度或2度的锥度。与行星齿轮齿啮合的一个或多个齿的锥度可以与行星齿轮齿的锥度基本相同或相同。备选地，锥度被称为锥角。架施力设备可以包括弹簧或由弹簧构成。弹簧可以环绕中心轴线。这有助于行星齿轮系的紧凑设计。弹簧可以是碟形弹簧。碟形弹簧是紧凑的，并且可以提供行星架沿着中心轴线的足够的轴向移位。根据一个示例，碟形弹簧是贝勒维尔垫圈(Bellevillewasher)。备选地，弹簧可以是盘簧。弹簧可以被预加载。该预加载可以是弹簧的压缩，使得弹簧在锥形方向上推行星架。备选地，预加载可以是弹簧的延伸，使得弹簧在锥形方向上拉行星架。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种行星齿轮系(26)，包括：/n-环形齿轮(66)，限定中心轴线(40)；/n-多个行星齿轮(68)，每个行星齿轮(68)能够绕相应行星轴线(74)转动并且与所述环形齿轮(66)啮合，并且每个行星齿轮(68)包括锥形和螺旋形的行星齿轮齿(78)，锥形和螺旋形的所述行星齿轮齿(78)限定锥形方向(84)；/n-行星架(70)，可转动地支撑所述行星齿轮(68)以用于绕所述行星轴线(74)的转动，所述行星架(70)能够沿着所述中心轴线(40)轴向地移位；以及/n-架施力设备(88)，被布置为在所述锥形方向(84)上沿着所述中心轴线(40)对所述行星架(70)施加力。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种行星齿轮系(26)，包括：
-环形齿轮(66)，限定中心轴线(40)；
-多个行星齿轮(68)，每个行星齿轮(68)能够绕相应行星轴线(74)转动并且与所述环形齿轮(66)啮合，并且每个行星齿轮(68)包括锥形和螺旋形的行星齿轮齿(78)，锥形和螺旋形的所述行星齿轮齿(78)限定锥形方向(84)；
-行星架(70)，可转动地支撑所述行星齿轮(68)以用于绕所述行星轴线(74)的转动，所述行星架(70)能够沿着所述中心轴线(40)轴向地移位；以及
-架施力设备(88)，被布置为在所述锥形方向(84)上沿着所述中心轴线(40)对所述行星架(70)施加力。


2.根据权利要求1所述的行星齿轮系(26)，其中所述行星齿轮齿(78)具有0.5度至8度的螺旋角，诸如具有1度至5度的螺旋角。


3.根据权利要求1或2所述的行星齿轮系(26)，其中所述架施力设备(88)包括弹簧(90)。


4.根据权利要求3所述的行星齿轮系(26)，其中所述弹簧(90)环绕所述中心轴线(40)。


5.根据权利要求3或4所述的行星齿轮系(26)，其中所述弹簧(90)是碟形弹簧。


6.根据权利要求3至5中任一项所述的行星齿轮系(26)，其中所述弹簧(90)被预加载。


7.根据前述权利要求中任一项所述的行星齿轮系(26)，还包括静止部件(28)，并且其中所述架施力设备(88)被布置在所述静止部件(28)与所述行星架(70)之间。


8.根据前述权利要求中任一项所述的行星齿轮系(26)，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：珀尔·林德霍姆，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH