[发明专利]关节、机械臂、机器人及其谐波减速器装置

说明书

本发明涉及机器人领域，提供一种机器人、机械臂、关节及其谐波减速器装置，其包括杯状的柔轮、与柔轮相啮合的刚轮及波发生器，波发生器包括供动力输入的套筒及设置于套筒上且在套筒的转动下使柔轮发生径向变形以改变柔轮与刚轮啮合位置的波发生器主体，还包括相对设置的端盖和输出轴承，还包括对套筒进行止挡的第一、第二止挡结构，波发生器的动力输出端与第二止挡结构在套筒的轴线上的投影至少部分重叠。本发明中突破常规地使波发生器的动力输出端与第二止挡结构在套筒的轴线上的投影至少部分重叠，在刚轮径向尺寸不变的情况下，直接通过改变谐波减速器装置的轴向尺寸，达到谐波减速器装置更加小型化的需求，迎合了市场需求。

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，具体为一种关节、机械臂、机器人及其谐波减速器装置。

背景技术

机器人通常包括机械臂、使机械臂转动的关节，关节处使用谐波减速器来调速。谐波减速器是由三大主要构件组成，这三大主要构件分别为固定的刚轮、柔轮和使柔轮发生径向变形的波发生器。内轮具有内齿轮，柔轮是一个容易变形的薄壁圆筒外齿轮，通过内齿轮和外齿轮的啮合来传递动力，在无波发生器作用下，刚轮和柔轮的各齿间隙均匀，此时是无减速动力传递，在波发生器作用下，装在柔轮内的发生器使柔轮发生径向变形而成为椭圆形，这时，在椭圆的长轴上，齿沿整个工作高度啮合，而在短轴上，齿顶之间形成了径向间隙，在发生器的旋转过程中，柔轮的形状始终接近于椭圆形，实现减速传递。

谐波减速器具有承载能力高、传动比大、体积小、传动平稳且传动精度高的优点，其被广泛应用于电子、航空航天、机器人等行业。

通常的谐波减速器采用礼帽型柔轮，请参阅图1，柔轮10包括圆筒体11和垂直圆筒体11轴线且向外翻折的环形固定台12，圆筒体11的芯部开设有沿轴线方向延伸且完全贯穿的中心空腔(未标示)，圆筒体11的外圆周面设置有沿轴线方向延伸且由单个轮齿呈环形阵列分布的环形轮齿带13。在柔轮的圆筒体11尺寸确定的情况下，由于向外翻折的环形固定台12的存在，势必导致谐波减速器100的尺寸在环形固定台12所占的空间区域无法再往更小型化的方向发展。

在多年的科技研发过程中，科研人员发明了一种杯型柔轮，并将其应用于谐波减速器中，请参阅图2，柔轮10a包括环形回转体11a和垂直于环形回转体11a的轴线且向内翻折的环形固定台12a，由于将礼帽型柔轮10替换为杯型柔轮10a，减少了礼帽型柔轮10的外翻的固定台12所占的空间区域，使谐波减速器100a有了更小的尺寸，也使应用这样的谐波减速器100a的机器人关节尺寸也更小，整个机器人就显得格外小巧。

但是，随着人们对机器人的热衷，对机器人小型化的要求更高，小型化主要体现在关节部位，更小的谐波减速器是市场的热点，但过去多年，市场上仍然没有出现一款更加小型化的产品。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种谐波减速器装置，以解决现有谐波减速器装置尺寸不满足人们对更加小型化的需求的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种谐波减速器装置，包括杯状的柔轮、与所述柔轮相啮合的刚轮及波发生器，所述波发生器包括供动力输入的套筒及设置于所述套筒上且在所述套筒的转动下使所述柔轮发生径向变形以改变所述柔轮与所述刚轮啮合位置的波发生器主体，所述谐波减速器装置还包括相对设置的端盖和输出轴承，所述谐波减速器装置还包括对所述套筒进行止挡的第一止挡结构和第二止挡结构，所述波发生器的动力输出端与所述第二止挡结构在所述套筒的轴线上的投影至少部分重叠。

在一个实施例中，所述波发生器的动力输出端与所述第二止挡结构在所述套筒的轴线上的投影重叠率范围为0.1-1。

在一个实施例中，所述波发生器的动力输出端与所述第二止挡结构在所述套筒的轴线上的投影重叠率范围为0.5-0.9。

在一个实施例中，所述第二止挡结构为止挡轴承。