本發明涉及機器人領域，特別涉及一種機器人關節用減速機。

背景技術：

1、隨著全球老齡化的加劇以及勞動力成本的上升，工業機器人逐漸替換了以往的人力勞動，未來發展前景良好。在各種工業應用中，機器人關節的性能對整體機器人的效率和精度有著直接的影響。機器人關節驅動模塊作為機器人技術的核心組成部分，其發展經歷了多個階段，從早期的簡單機械傳動到現代的高精度、高集成度的驅動系統。

2、傳統機器人關節大多采用永磁同步電機及驅動器作為動力來源，其輸出扭矩和轉速均根據關節額定指標進行設計。然而，這種設計在面對復雜環境和高扭矩、高精度需求時，存在明顯的局限性，影響機器人的高精度作業。

3、為了滿足現代機器人的高扭矩和高精度需求，研究人員開始將電機與諧波減速器或者擺線減速機進行集成化設計。由于諧波減速器或者擺線減速機具有高減速比，因此可以提供高扭矩，并且可以滿足高精度需求。

4、為了便于電機控制及達到高的減速機輸出位置精度，伺服電機側會包含一編碼器用于電機控制。減速機的輸出端也會安裝一絕對值編碼器，用于最終的角度閉環控制。在機器人關節中，由于兩編碼器需要設置在電機端和減速機端分別設置編碼器，因此目前在軸向尺寸一直無法壓縮。而在機器人關節處，軸向尺寸的壓縮對于機器人關節十分關鍵。因此有待進一步優化設計。

技術實現思路

1、本發明的目的是一種機器人關節用減速機，其利用擺線減速原理具備高扭矩、高剛性和高精準性，從而使得機器人關節驅動模組具有高扭矩、高精度、高剛性。同時將減速機的低速輸出空心軸從輸入端引出，為減小軸向尺寸提供有利條件，并且為減速機的輸出感應編碼器引導安裝至動力輸入裝置的控制器內提供了有利條件，即將減速機與動力輸入裝置的控制單元集成到一起提供有利條件，進一步減小軸向尺寸。

2、實現本發明目的的技術方案是：本發明包括內齒殼、高速輸入空心軸、第一擺線輪、第二擺線輪、第一滾針組、第二滾針組、銷軸、輸出法蘭盤和低速輸出空心軸；

3、所述高速輸入空心軸設有與其同軸的第一貫穿孔；高速輸入空心軸的圓周外壁上一體設有第一凸輪和第二凸輪；所述第一滾針組為多個沿第一凸輪的驅動輪廓緊密排列的滾針，且滾針的軸線方向與高速輸入空心軸的軸線方向一致；所述第二滾針組為多個沿第二凸輪的驅動輪廓緊密排列的滾針，且滾針的軸線方向與高速輸入空心軸的軸線方向一致；

4、第一擺線輪和第二擺線輪上均設有輸入孔、外齒圈，以及圍繞輸入孔分布設置的銷軸孔；所述第一擺線輪套裝在高速輸入空心軸上，且第一凸輪位于其輸入孔內，第一滾針組設置在該輸入孔的內壁與第一凸輪的驅動輪廓之間；所述第二擺線輪套裝在高速輸入空心軸上，且第二凸輪位于其輸入孔內，第二滾針組設置在該輸入孔的內壁與第二凸輪的驅動輪廓之間；所述第一擺線輪和第二擺線輪在高速輸入空心軸的轉動驅動下其外齒圈與內齒殼的內壁上的內齒圈形成擺線嚙合；

5、所述輸出法蘭盤上固定設有多根沿輸出法蘭盤的旋轉軸線圓周分布的銷軸；所述銷軸對應依次穿過第一擺線輪上的銷軸孔和第二擺線輪上的銷軸孔；所述輸出法蘭盤轉動設置在內齒殼內；所述輸出法蘭盤位于高速輸入空心軸遠離其輸入端的一端；所述輸出法蘭盤的中心一體設有低速輸出空心軸；所述低速輸出空心軸設有與其同軸的第二貫穿孔；所述高速輸入空心軸與低速輸出空心軸位于同一軸線上；所述低速輸出空心軸穿過高速輸入空心軸的第一貫穿孔；通過第一擺線輪和第二擺線輪的擺線運動推動銷軸來帶動輸出法蘭盤轉動，并帶動低速輸出空心軸轉動。

6、進一步，還包括托架環；所述托架環套設在高速輸入空心軸的外部，且托架環轉動設置在內齒殼內；所述第一擺線輪和第二擺線輪設置在輸出法蘭盤和托架環之間；銷軸的兩端分別與輸出法蘭盤和托架環固定連接；所述輸出法蘭盤和托架環均通過軸承轉動設置在內齒殼內。

7、進一步，各個銷軸上還套裝有套環；所述套環位于第一擺線輪和第二擺線輪的銷軸孔內；所述套環位于輸出法蘭盤和托架環之間；所述套環與銷軸轉動配合。

8、進一步，低速輸出空心軸從第一貫穿孔穿出的一端用于與編碼器連接。編碼器可采用薄型感應式編碼器。薄型感應式編碼器套裝在低速輸出空心軸上，其轉子體與低速輸出空心軸固定連接。

9、進一步，銷軸的圓周面上設有潤滑脂槽。通過潤滑脂槽能夠減少銷軸與套環之間的滑動阻力。

10、進一步，上述潤滑脂槽為沿銷軸的軸線方向延伸的螺旋線。通過呈螺旋線狀態的潤滑脂槽，隨著第一擺線輪和第二擺線輪推動套環的施力方式，能夠讓潤滑脂更好地參與潤滑。

11、進一步，上述高速輸入空心軸上套裝有第一護板和第二護板；所述第一擺線輪和第二擺線輪位于第一護板和第二護板之間；所述第一護板和第二護板之間形成第一滾針組和第二滾針組的限制空間，且隨著第一擺線輪和的第二擺線輪的擺線運動，第一護板和第二護板限制第一滾針組和第二滾針組脫離限制空間。

12、進一步，上述內齒殼包括安裝環體和減速機端蓋；安裝環體的環狀內壁上設有內齒圈，安裝環體的外圓周面上設有一圈法蘭邊；安裝環體的法蘭邊的一側固定連接有減速機端蓋，另一側用于安裝連接；所述減速機端蓋、安裝環體的法蘭邊通過固定螺栓固定連接在一起，而安裝環體的法蘭邊的另一側可用于與動力輸入裝置固定連接，比如電機。

13、進一步，托架環面向銷軸的端面上設有與銷軸一一對應的安裝插孔；托架環靠近高速輸入空心軸的輸入端的外側邊緣形成徑向向外延伸的外側翻邊，托架環靠近高速輸入空心軸的輸入端的內側邊緣形成徑向向內延伸的內側翻邊；銷軸與托架環固定連接的一端插入托架環的安裝插孔后與托架環固定連接；

14、外側翻邊與對應側的安裝環體的內壁上的臺階之間形成第一軸承安裝室；輸出法蘭盤的外圓周面上的臺階、減速機端蓋的內壁上的臺階以及安裝環體形成第二軸承安裝室；

15、內側翻邊與第二凸輪之間形成第三軸承安裝室；輸出法蘭盤的內圓周面上的臺階與第一凸輪之間形成第四軸承安裝室；

16、所述第一軸承安裝室、第二軸承安裝室、第三軸承安裝室和第四軸承安裝室內均分別設有第一軸承、第二軸承、第三軸承和第四軸承；

17、所述輸出法蘭盤與銷軸和托架環固定連接形成的整體通過第一軸承和第二軸承與內齒殼形成轉動連接；所述輸出法蘭盤與銷軸和托架環固定連接形成的整體通過第三軸承和第四軸承與高速輸入空心軸形成轉動連接。

18、進一步，上述第一軸承和第三軸承同軸設置；所述第二軸承和第四軸承同軸設置。

19、本發明具有積極的效果：（1）本發明利用擺線減速原理具備高扭矩、高剛性和高精準性，從而使得機器人關節驅動模組具有高扭矩、高精度、高剛性。同時本發明將減速機的低速輸出空心軸從輸入端引出，為減小軸向尺寸提供有利條件，并且為減速機的輸出感應編碼器引導安裝至動力輸入裝置的控制器內提供了有利條件，即將減速機與動力輸入裝置的控制單元集成到一起提供有利條件，進一步減小軸向尺寸。

20、（2）本發明基于將減速機的低速輸出空心軸引入動力輸入裝置的控制器安裝腔內，傳統擺線式減速機的結構無法滿足該需求，因此本發明通過改進性設計，使得擺線式減速機能夠與動力輸入裝置進行組合。

21、（3）本發明中減速機的低速輸出空心軸上的第二貫穿孔可以作為走線通孔，便于機器人線纜的整理和穿設。

22、（4）本發明通過潤滑脂槽能夠減少銷軸與套環之間的滑動阻力。同時通過呈螺旋線狀態的潤滑脂槽，隨著第一擺線輪和第二擺線輪推動套環的施力方式，能夠讓潤滑脂更好地參與潤滑。

23、（5）本發明中由于高速輸入空心軸為空心體，因此在現有擺線減速機中沒有適配的偏向套，基于此本發明將第一凸輪和第二凸輪與高速輸入空心軸一體設置，剛度能夠滿足驅動需求；同時通過第一滾針組和第二滾針組來減少磨損。如此設計為減速機的低速輸出空心軸引導至電機驅動機構的控制器安裝腔提供了有利條件。

24、（6）本發明通過第一護板和第二護板能夠防止滾針脫離，以及與軸承的卡滯，從而確保機器人關節驅動模組的順暢運行。

25、（7）本發明通過第一軸承、第二軸承、第三軸承和第四軸承的配合，使得輸出法蘭盤與銷軸和托架環固定連接形成的整體能夠更好地轉動設置在內齒殼內，并且同軸度和承載能力進一步提升。