[发明专利]应变波齿轮

说明书

一种应变波齿轮，该应变波齿轮包括外环和能够旋转地布置在外环中的内环。内环包括内齿齿轮，并且挠性键齿被布置在内环中并且包括柔性部件，柔性部件包括外齿齿轮。波发生器能够相对于挠性键齿旋转，并且被构造成使柔性部件在径向上挠曲，以使外齿齿轮与内齿齿轮部分地啮合，从而引起内环相对于外环的旋转。所述内环的一部分延伸出外环并且包括外凸的输出凸缘。编码器读取器可被设置在外环上，并且编码器轨道可被设置在内环上。还公开了一种包括应变波齿轮的机器人关节。

技术领域

本发明涉及一种用于机器人关节的应变波齿轮。该应变波齿轮包括外环和能够旋转地布置在外环中的内环，其中内环包括内齿齿轮，并且挠性键齿被布置在内环中并且包括柔性部件，该柔性部件包括外齿齿轮。波发生器被构造成使柔性部件沿径向挠曲以使外齿齿轮与内齿齿轮部分地啮合，从而引起内环相对于外环的旋转。该应变波齿轮可以被制成具有高性价比、具有更少的部件、易于组装、紧凑且体积小，并且具有高刚度。此外，本发明涉及一种应变波齿轮，该应变波齿轮具有编码器，该编码器被放置在齿轮内部以读取齿轮的输出位置。本发明还涉及一种机器人关节，其中机器人马达被构造成经由这种应变波齿轮使输出凸缘旋转。

背景技术

在机器人领域中，其中机器人手臂包括连接机器人手臂的不同部件的许多机器人关节，并且其中关节马达被构造成使部件相对于彼此移动，已知将应变波齿轮用作关节马达和可移动部件之间的传动系统，因为应变波齿轮传动较大的力而不产生反冲。

现有技术公开了带有柔性外部齿轮的波齿轮驱动装置。通常，这种柔性外部齿轮包括挠性键齿、从主体的一个开口端沿径向向外或向内延伸的圆形隔膜(通常被称为丝绸帽或杯型)、在隔膜的周向外周边缘上一体形成的圆形凸出部，以及形成在主体的另一个开口端部分的周向外表面上的外部齿。有时应变波齿轮被设计成其柔性齿轮部件为带有外部齿的圆柱形环(这种类型通常被称为环型齿轮)。

应变波齿轮用于各种应用，诸如CNC机器、机器人技术、卫星、太阳能跟踪等。它们非常精确，几乎没有反冲，因此在需要高输出精确度和准确度的应用中通常是首选。在这些应用中，经常使用反馈系统，诸如连接至控制电子器件的电子编码器，该控制电子器件运行驱动应变波齿轮的输入侧的电动马达。

该设置使得可能以高精确度和高准确度控制齿轮的输出。通常，用于编码器的读取轨道被放置在应变波齿轮的输出部件上的某个位置，该输出部件在平坦的端面上或在输出轴的外径上。编码器读取头部通常被放置在一些外部齿轮几何结构上，或者被放置在保持应变波齿轮的壳体/机壳中。这种方法通常需要进行调整，以使编码器读取头部相对于读取轨道正确定位。编码器技术可以是磁性的、光学的、感应的或其他技术。另一种经常使用的方法是用从应变波齿轮的输出侧到编码器的读取轨道的柔性机构/轴为编码器建立平台/轴承设置。这样，编码器读取头部相对于编码器读取轨道的定位可以通过由平台保持在适当位置的单独的轴承来控制。这种方法需要许多额外的部件，这会增加成本、占用空间，并且如果部件的质量或公差失控，则有可能发生故障。

应变波齿轮通常由许多单独的部件构建和组装。即，将输出轴承部件与单独的圆形键齿部件放在一起，同样与单独的输出凸缘部件放在一起。这种方法使得可能通过将不同的输出轴承和不同的输出凸缘与圆形键齿组合在一起使部件适应不同的应用。有时可以看到，输出轴承部件已经与圆形键齿部件一起加工为组合部件。使用单独的零件的不利之处在于，这些单独的零件的组装要求部件交接部中的高精度，并且需要大量坚固的螺杆来支承通常在应变波齿轮组件上的沉重负载。

US 5,906,142公开了一种波动齿轮驱动器，该波动齿轮驱动器具有第一端板和第二端板，该第一端板和第二端板被布置成使用定位在板之间的交叉滚子轴承相对于彼此旋转。交叉滚子轴承的内座圈与内部齿轮在周向内表面上一体形成。内座圈被直接固定到第一端板，交叉滚子轴承的外座圈则以柔性外部齿轮的圆形凸出部保持在外座圈和第二端板之间的方式紧固到第二端板。内齿约被定位在交叉滚子轴承的滚道的径向内侧。因此，波动齿轮驱动器(1)小且紧凑，并且刚度得到了增加。