CN219035494U

CN219035494U - 一种谐波齿轮传动装置及工业机器人

Info

Publication number: CN219035494U
Application number: CN202223249143.5U
Authority: CN
Inventors: 石立腾; 程中甫; 谷甲甲; 蔡达成; 刘云飞; 唐江枫
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date: 2022-12-05
Filing date: 2022-12-05
Publication date: 2023-05-16
Anticipated expiration: 2032-12-05

Abstract

本实用新型涉及一种谐波齿轮传动装置及工业机器人。谐波齿轮传动装置包括：主驱动伺服电机；补偿电机；谐波齿轮传动机构，包括输入刚性齿轮、输出刚性齿轮、与输入刚性齿轮和输出刚性齿轮环套设置的柔性齿轮以及与柔性齿轮环套设置的波发生器，其中输入刚性齿轮与主驱动伺服电机的转子传动连接，波发生器与补偿电机的转子传动连接且与柔性齿轮之间能够滑动配合；补偿制动机构，包括第一制动件、第二制动件及制动驱动件，第一制动件与补偿电机的转子连接，第二制动件与制动驱动件连接。本实用新型采用双电机结构，通过主驱动伺服电机和减速器本体误差补偿电机协同工作。

Description

一种谐波齿轮传动装置及工业机器人

技术领域

本实用新型涉及齿轮传动技术领域，尤其涉及一种谐波齿轮传动装置及工业机器人。

背景技术

谐波减速器具有传动精度高、同时参与啮合的齿数多等特点，广泛应用于医疗器械、半导体制造装备和机器人等领域。谐波减速器采用波动变形原理实现柔轮和刚轮的啮合，进行运动和扭矩的传递。

通常伺服电机作为谐波减速器的输入，通过电机轴上安装的编码器检测电机的输出转角来指导控制器对电机进行补偿。对于谐波减速器本身的传动误差无法进行补偿，不能实现从电机输入到减速器输出的全闭环补偿。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种谐波齿轮传动装置及工业机器人。

本实用新型提供一种谐波齿轮传动装置，包括：主驱动伺服电机；补偿电机；

谐波齿轮传动机构，包括输入刚性齿轮、输出刚性齿轮、与所述输入刚性齿轮和所述输出刚性齿轮环套设置的柔性齿轮以及与所述柔性齿轮环套设置的波发生器，其中所述输入刚性齿轮与所述主驱动伺服电机的转子传动连接，所述波发生器与所述补偿电机的转子传动连接且与所述柔性齿轮之间能够滑动配合；补偿制动机构，包括第一制动件、第二制动件及制动驱动件，所述第一制动件与所述补偿电机的转子连接，所述第二制动件与所述制动驱动件连接，其中，在所述输出刚性齿轮转角误差小于等于设定误差值时，所述制动驱动件驱动所述第二制动件使所述第二制动件与所述第一制动件接触制动，以使所述补偿电机的转子处于制动停止状态；在所述输出刚性齿轮转角误差大于所述设定误差值时，所述制动驱动件驱动所述第二制动件使所述第二制动件与所述第一制动件解除制动，以使所述补偿电机的转子处于转动状态。

在一些实施例中，所述第一制动件包括固定于所述补偿电机转子输出侧的制动盘；所述第二制动件包括固定于输出侧板上的浮动盘，所述浮动盘套设于所述制动盘外侧，所述输出侧板固定于所述补偿电机的定子输出侧；所述制动驱动件包括设置在所述输出侧板上的电磁铁以及弹力组件，所述弹力组件与所述浮动盘弹性连接，所述电磁铁与所述浮动盘位置相对应，用于磁吸附所述浮动盘使所述浮动盘与所述制动盘脱离解除制动，或者解除吸附所述浮动盘并在所述弹力组件的弹力作用下使所述浮动盘与所述制动盘接触制动。

在一些实施例中，所述弹力组件包括固定于所述输出侧板上的导杆、套设于所述导杆上的弹簧，其中所述浮动盘穿设于所述导杆，所述弹簧位于所述输出侧板与所述浮动盘之间。

在一些实施例中，还包括：输入侧轴承，所述输入侧轴承的固定部与所述主驱动伺服电机的法兰连接，所述输入侧轴承的转动部与所述主驱动伺服电机的转子通过内外花键组件连接，所述输入侧轴承的转动部还与所述输入刚性齿轮连接；输出侧轴承，所述输出侧轴承的固定端与所述输出侧板连接，所述输出侧轴承的转动部与所述输出刚性齿轮连接。

在一些实施例中，还包括：输入侧板，所述输入侧板连接于所述输入侧轴承与所述补偿电机之间；所述输出侧板连接于所述输出侧轴承与所述补偿电机之间。

在一些实施例中，所述输入刚性齿轮具有第一输入环形齿，所述输出刚性齿轮具有第一输出环形齿；所述柔性齿轮具有第二环形齿和第一配合面，所述第一输入环形齿和所述第一输出环形齿能够与所述第二环形齿啮合；所述波发生器具有与所述第一配合面相对的第二配合面，并能够使部分所述第二配合面与所述第一配合面滑动配合，所述第一配合面和所述第二配合面之间形成有大小变化的间隙，所述间隙中填充有润滑剂，其中，在主驱动伺服电机带动输入刚性齿轮转动时，所述波发生器的部分所述第二配合面相对所述第一配合面滑动，使所述柔性齿轮形变以使所述第一输入环形齿、第一输出环形齿与所述第二环形齿部分啮合。

在一些实施例中，所述波发生器呈椭圆形，位于所述波发生器的短轴处的所述第二配合面与所述柔性齿轮的所述第一配合面滑动配合，在所述波发生器的周向方向上，所述间隙从所述波发生器的长轴到短轴逐渐变小，其中在所述波发生器与所述柔性齿轮相对转动时，所述润滑剂从所述间隙的间隙较大位置处流向间隙较小位置处。

在一些实施例中，所述第一输入环形齿设置在所述输入刚性齿轮的外周面形成输入侧刚性外齿齿轮；所述第一输出环形齿设置在所述输出刚性齿轮的外周面形成输出侧刚性外齿齿轮；所述第二环形齿设置在所述柔性齿轮的内周面形成柔性内齿齿轮，所述第一配合面为所述柔性齿轮的外周面，所述柔性内齿齿轮套设于所述输入侧刚性外齿齿轮和所述输出侧刚性外齿齿轮外侧；所述第二配合面为所述波发生器的内周面，所述波发生器套设于所述柔性内齿齿轮外侧。

在一些实施例中，还包括：支撑轴，所述支撑轴穿设于所述输入侧刚性外齿齿轮和所述输出侧刚性外齿齿轮内孔中，并与所述输入侧刚性外齿齿轮和所述输出侧刚性外齿齿轮通过轴承滑动连接，用于支撑所述输入侧刚性外齿齿轮和所述输出侧刚性外齿齿轮。

在一些实施例中，还包括：设置于所述主驱动伺服电机的第一编码器，用于检测所述主驱动伺服电机输出转角；以及设置于所述补偿电机的第二编码器，用于检测所述输出侧刚性外齿齿轮的输出转角，第二编码器检测到输出转角误差大于设定误差值时，补偿电机转动以进行转角误差补偿。

本实用新型还提供一种工业机器人，包括：如上任一实施例所述的谐波齿轮传动装置。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型提供一种谐波齿轮传动装置，采用双电机结构，通过主驱动伺服电机和减速器本体误差补偿电机协同工作。主驱动伺服电机控制谐波齿轮传动装置输入端的输入精度，减速器本体误差补偿电机对谐波齿轮传动装置本身的传动误差进行补偿，最终提高谐波减速器的传动精度。此外，无柔性轴承，将波发生器与柔性齿轮之间的动压油膜滑动摩擦替代原来柔性轴承滚动摩擦来减小阻力，设置波发生器与柔性齿轮接触区域的润滑脂储存室在传动中形成动压油膜代替柔性轴承，动压油膜是将波发生器与柔性齿轮之间的滑动摩擦转换油膜形成的液体摩擦来减小阻力，最终提高谐波减速器整机的寿命。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：

图1是根据本实用新型一示例性实施例示出的谐波齿轮传动装置的立体图；

图2是根据本实用新型一示例性实施例示出的谐波齿轮传动装置的另一角度立体图；

图3是根据本实用新型一示例性实施例示出的谐波齿轮传动装置中谐波齿轮传动机构啮合示意图；

图4是根据本实用新型一示例性实施例示出图1中A向视图；

图5是根据本实用新型一示例性实施例示出的图4中B-B剖视图；

图6是根据本实用新型一示例性实施例示出的谐波齿轮传动装置***图；

图7是根据本实用新型一示例性实施例示出的输入侧板结构示意图；

图8是根据本实用新型一示例性实施例示出的输出侧板结构示意图；

图9是根据本实用新型一示例性实施例示出的输出侧轴承结构示意图；

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接触”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-图9所示，本实用新型提供一种谐波齿轮传动装置，采用双电机结构，通过主驱动伺服电机和减速器本体误差补偿电机协同工作。主驱动伺服电机控制谐波齿轮传动装置输入端的输入精度，减速器本体误差补偿电机对谐波齿轮传动装置本身的传动误差进行补偿，最终提高谐波减速器的传动精度。此外，本实用新型提供的谐波齿轮传动装置，无柔性轴承，将波发生器与柔性齿轮之间的动压油膜滑动摩擦替代原来柔性轴承滚动摩擦来减小阻力，设置波发生器与柔性齿轮接触区域的润滑脂储存室在传动中形成动压油膜代替柔性轴承，动压油膜是将波发生器与柔性齿轮之间的滑动摩擦转换油膜形成的液体摩擦来减小阻力，最终提高谐波减速器整机的寿命。

本实用新型的谐波齿轮传动装置包括：主驱动伺服电机1、补偿电机及谐波齿轮传动机构。

主驱动伺服电机1用于控制谐波齿轮传动装置输入端的输入精度，其内可以配置有第一编码器，用于检测主驱动伺服电机1的输出转角。

补偿电机用于在输出刚性齿轮15转角误差大于设定误差值时，与谐波齿轮传动机构配合来对谐波齿轮传动装置本身的传动误差进行补偿，最终提高谐波减速器的传动精度。

谐波齿轮传动机构包括输入刚性齿轮16、输出刚性齿轮15、与输入刚性齿轮16和输出刚性齿轮15环套设置的柔性齿轮14以及与柔性齿轮14环套设置的波发生器1301，其中输入刚性齿轮16与主驱动伺服电机1的转子传动连接，波发生器1301与补偿电机的转子1302传动连接且与柔性齿轮14之间能够滑动配合，以使柔性齿轮14与输入刚性齿轮16和输出刚性齿轮15部分啮合。

补偿制动机构包括第一制动件1202、第二制动件1201及制动驱动件，第一制动件1202与补偿电机的转子1302连接，第二制动件1201与制动驱动件连接，其中，在输出刚性齿轮15转角误差小于等于设定误差值时，制动驱动件驱动第二制动件1201使第二制动件1201与第一制动件1202接触制动，以使补偿电机的转子1302处于制动停止状态。此时，主驱动伺服电机1将运动和扭矩传递给输入刚性齿轮16和输出刚性齿轮15，主驱动伺服电机1通过自身安装的第一编码器检测电机的输出转角，通过检测数据来指导控制器对电机的转速进行补偿。谐波齿轮传动装置(也称谐波齿轮减速器)本体误差补偿电机处于断电状态。在输出刚性齿轮15的输出转角误差大于设定误差值时，制动驱动件驱动第二制动件1201使第二制动件1201与第一制动件1202解除制动，以使补偿电机的转子1302处于转动状态。此时，通过检测数据来指导控制器对谐波齿轮传动装置本体误差补偿电机的控制，减速器本体误差补偿电机根据控制器的指令接通减速器本体误差补偿电机的转子1302转动，使波发生器1301转动，从而对输出刚性齿轮15转速进行调节，实现输出刚性齿轮15转角误差补偿。

本实用新型提供一种谐波齿轮传动装置，采用双电机结构，通过主驱动伺服电机和减速器本体误差补偿电机协同工作。主驱动伺服电机控制谐波齿轮传动装置输入端的输入精度，减速器本体误差补偿电机对谐波齿轮传动装置本身的传动误差进行补偿，最终提高谐波减速器的传动精度。

在一些实施例中，第一制动件1202包括固定于补偿电机转子输出侧的制动盘，以下说明中制动盘可以用制动盘1202表示；第二制动件1201包括固定于输出侧板9上的浮动盘，以下说明中浮动盘可以用浮动盘1201表示，浮动盘1201套设于制动盘1202外侧，输出侧板9固定于补偿电机的定子7输出侧；制动驱动件包括设置在输出侧板9上的电磁铁10以及弹力组件11，弹力组件11与浮动盘1201弹性连接，电磁铁10与浮动盘1201位置相对应，用于磁吸附浮动盘1201使浮动盘1201与制动盘1202脱离解除制动，或者解除吸附浮动盘1201并在弹力组件11的弹力作用下使浮动盘1201与制动盘1202接触制动。

上述弹力组件11包括固定于输出侧板9上的导杆1102、套设于导杆1102上的弹簧1101，其中浮动盘1201穿设于导杆1102，弹簧1101位于输出侧板9与浮动盘1201之间。

在一些实施例中，输入刚性齿轮16具有第一输入环形齿，输出刚性齿轮15具有第一输出环形齿；柔性齿轮14具有第二环形齿和第一配合面，第一输入环形齿和第一输出环形齿能够与第二环形齿啮合。波发生器1301具有与第一配合面相对的第二配合面，并能够使部分第二配合面与第一配合面滑动配合，第一配合面和第二配合面之间形成有大小变化的间隙，间隙中填充有润滑剂，其中，在主驱动伺服电机带动输入刚性齿轮转动时，波发生器1301的部分第二配合面相对第一配合面滑动，使柔性齿轮14形变以使第一输入环形齿、第一输出环形齿与第二环形齿部分啮合。示例的，润滑剂可以是润滑脂。在需要进行输出刚性齿轮15转角误差补偿时，补偿电机转子1302转动带动波发生器1301转动，从而对输出刚性齿轮15转速进行调节，实现输出刚性齿轮15转角误差补偿。也就是说，补偿电机转子1302无论是否转动，只要主驱动伺服电机1带动输入刚性齿轮16转动，波发生器1301的部分第二配合面相对柔性齿轮14的第一配合面就会滑动，使柔性齿轮14不断发生波动变形。

具体的，在主驱动伺服电机带动输入刚性齿轮转动时，波发生器1301将使柔性齿轮14不断发生波动变形，使得其上的部分第二配合面与柔性齿轮14的第一配合面相对滑动并接触，柔性齿轮14和刚性输出齿轮15的轮齿在啮入、啮合、啮出和脱开四种运动不断改变各自原来的工作状态产生错齿运动。在波发生器1301与柔性齿轮14滑动摩擦配合过程中，由于二者间隙中填充有润滑剂，使得润滑剂被挤压形成动压油膜，动压油膜是将波发生器与柔性齿轮14二者配合面之间的滑动摩擦转换油膜形成的液体摩擦来减小阻力，最终提高谐波齿轮传动装置整机的寿命。

在一些实施例中，波发生器1301呈椭圆形，位于波发生器1301的短轴处的第二配合面与柔性齿轮的第一配合面滑动配合，在波发生器1301的周向方向上，间隙从波发生器1301的长轴到短轴逐渐变小，其中在主驱动伺服电机带动输入刚性齿轮转动时，使间隙发生波动变化，润滑剂从位于长轴位置处的间隙中流向位于短轴位置处的间隙中，即间隙中的润滑剂受到挤压从间隙大的位置流向间隙小的位置。

相关技术中，柔性轴承的损坏是谐波齿轮传动机构的常见的失效形式，这是由于柔性轴承在传动过程中即承受径向载荷又承受交变应力所导致的。本实用新型的谐波齿轮传动装置无柔性轴承，将波发生器与柔性齿轮之间的液压油膜滑动摩擦替代原来柔性轴承滚动摩擦来减小阻力，设置波发生器与柔性齿轮接触区域的润滑脂储存室在传动中形成动压油膜代替柔性轴承，动压油膜是将波发生器与柔性齿轮之间的滑动摩擦转换油膜形成的液体摩擦来减小阻力，最终提高谐波减速器整机的寿命。

在一些实施例中，本实用新型的谐波齿轮传动机构是波发生器外置式谐波齿轮传动装置。具体来说，第一输入环形齿设置在输入刚性齿轮的外周面形成输入侧刚性外齿齿轮16；第一输出环形齿设置在输出刚性齿轮的外周面形成输出侧刚性外齿齿轮15；第二环形齿设置在柔性齿轮的内周面形成柔性内齿齿轮14，第一配合面为柔性齿轮的外周面，柔性内齿齿轮套设于输入刚性外齿齿轮16和输出刚性外齿齿轮15外侧。第二配合面为波发生器1301的内周面，波发生器1301套设于柔性内齿齿轮14外侧。

在一些实施例中，谐波齿轮传动装置还包括：支撑轴17，支撑轴17穿设于输入刚性外齿齿轮16和输出刚性外齿齿轮15内侧，并与输入刚性外齿齿轮16和输出刚性外齿齿轮15通过轴承滑动连接，用于支撑输入刚性外齿齿轮16和输出刚性外齿齿轮15。

主驱动伺服电机1的轴线为101A，中空支撑轴17的轴线为1701A，这两条轴线互相重合。中空支撑轴17为回转体，对输出刚性外齿齿轮15和输入刚性外齿齿轮16起到支撑作用，用来提高整机刚度保障较高的传动精度。

在一些实施例中，谐波齿轮传动装置还包括输入侧轴承3及输出侧轴承23。输入侧轴承3，输入侧轴承3的固定部303与主驱动伺服电机1的法兰101连接，输入侧轴承的转动部302与主驱动伺服电机1的转子通过内外花键组件连接，输入侧轴承3的转动部302还与输入刚性齿轮16连接。输出侧轴承23的固定端2302与输出侧板9连接，输出侧轴承的转动部2301与输出刚性齿轮15连接。

进一步的，谐波齿轮传动装置还包括输入侧板4，输入侧板4连接于输入侧轴承3与补偿电机7之间；输出侧板9连接于输出侧轴承23与补偿电机7之间。

具体来说，结合图5和图6，主驱动伺服电机1与主驱动伺服电机转子之间设置有骨架油封102。主驱动伺服电机法兰101与刚性输入侧轴承固定部303通过螺钉28连接。内外花键组件包括内花键301和外花键2，其中外花键2与主驱动伺服电机1转子通过螺钉30连接，外花键2的外轮齿与内花键301配合，外花键2与刚性输入侧轴承转动部302传动连接，刚性输入侧轴承转动部302与刚性输入侧轴承固定部303之间设置有骨架油封32。刚性输入侧轴承固定部303与输入侧板4通过螺钉24连接。刚性输入侧轴承转动部302与输入刚性齿轮16通过螺钉29连接。输入侧板4与减速器本体误差补偿电机定子7通过螺钉27连接。减速器本体误差补偿电机定子7与输出侧连接板9通过螺钉27连接。输出侧连接板9与刚性输出侧轴承固定部2302通过螺钉24连接。输出刚性齿轮15与刚性输出轴承转动部2301通过螺钉25连接；刚性输出轴承固定部2302与刚性输出轴承转动部2301之间远离主驱动伺服电机1一侧(输出侧)，由近至远依次设置有骨架油封32和第二编码器31。波发生器1302与补偿电机可以组成波发生器一体式转子13，例如，波发生器一体式转子13为中空结构由波发生器1301和减速器本体误差补偿电机转子1302组成。

在一示例中，如图3和图5所示，波发生器1301的轮廓曲面沿垂直于轴线1701A的截面为非圆形的光滑封闭曲线(例如椭圆形)，该封闭曲线沿轴线1701A拉伸形成内式波发生器1301轮廓曲面；波发生器一体式转子13设置在减速器本体误差补偿电机定子7的内腔中互相不接触。波发生器一体式转子13与输入侧连接板4之间靠近主驱动伺服电机1一侧，由近至远依次设置有骨架油封5、轴承6和孔用卡簧8，其中孔用卡簧8设置在输入侧连接板4上对轴承6进行轴向定位；波发生器一体式转子13与输出侧连接板9之间远离主驱动伺服电机1一侧，由近至远依次设置有孔用卡簧8、轴承6和骨架油封5，其中孔用卡簧8设置在输出侧连接板9上对轴承6进行轴向定位。

输出侧板9远离主驱动伺服电机1一侧设置有电磁铁10和弹力组件11；浮动盘1201通过弹力组件11(也可称为制动施压机构)连接在输出侧板9上，在压缩弹簧1101的作用沿导杆1102可以进行滑动。波发生器一体式转子13与电磁铁10同侧的一端与转动盘1202通过螺钉26连接。柔性内齿齿轮14设置在波发生器一体式转子13的中空结构与输入刚性外齿齿轮16和输出刚性外齿齿轮15之间；波发生器一体式转子13与输出刚性外齿齿轮15和输入刚性外齿齿轮16之间分别设置有骨架油封；靠近主驱动伺服电机1一侧中空支撑轴17的轴段与刚性轴承转动部302之间，从中空支撑轴17的轴端开始依次设置有骨架油封18、轴承19和孔用卡簧20，其中孔用卡簧20放置在刚性轴承转动部302上，远离主驱动伺服电机1一侧中空支撑轴17的轴段与刚性轴承转动部2301之间，从中空支撑轴17的轴端开始依次设置有骨架油封18、轴承19和孔用卡簧20，其中孔用卡簧20放置在刚性轴承转动部2301上。输出刚性外齿齿轮15与中空支撑轴17之间设置有轴承22，轴承22分别通过轴肩和轴用卡簧21进行轴向定位；输入刚性外齿齿轮16与中空支撑轴17之间设置有轴承，轴承分别通过轴肩和轴用卡簧21进行轴向定位；

在一示例中，如图3和图5所示，输入刚性外齿齿轮16与柔性内齿齿轮14的轮齿数相同，比输出刚性外齿齿轮15的齿数多2*U个，其中U＝1或2。在波发生器1301的作用下短轴区域柔性内齿齿轮14与输出刚性外齿齿轮15啮合，在长轴区域柔性内齿齿轮14与输出刚性外齿齿轮15不进行啮合。从短轴区域到长轴区域柔性内齿齿轮14的外壁与波发生器1301的间隙由4S(R_a1+R_a2)(单位：μm)逐渐过渡到J(单位：mm)，0.55<J/m<2.1，其中S为安全系数，S≥1.5；R_a1为柔性齿轮14的第一配合面的表面粗糙度；R_a2为波发生器1301的第二配合面的表面粗糙度；柔性内齿齿轮14的外壁与波发生器1301的间隙为J，m为柔性内齿齿轮14的轮齿模数；在柔性内齿齿轮14的外壁与波发生器1301的空腔中存储有润滑脂，在主驱动伺服电机1驱动输入刚性外齿齿轮16时，柔性内齿齿轮14与输入刚性外齿齿轮16啮合驱动柔性内齿齿轮14传动，柔性内齿齿轮14在波发生器1301的作用下产生波动变形与外齿式输出刚轮进行啮合实现输出，在柔性内齿齿轮14与波发生器1301之间形成动压油膜减缓了波发生器与柔轮之间的磨损。

主驱动伺服电机和减速器本体误差补偿电机协同工作如下：

主驱动伺服电机1通过外花键2将运动和扭矩传递给输入刚性外齿齿轮16，主驱动伺服电机1通过自身安装的编码器检测电机的输出转角，通过检测数据来指导控制器对电机的转速进行补偿。在刚性轴承转动部2301转角误差小于设定的误差值时，减速器本体误差补偿电机定子7和电磁铁10均处于断电状态，电磁铁10失去对浮动盘1201的吸附力，在弹力组件11的作用下推动浮动盘1201与转动盘1202接触形成制动力，此时波发生器一体式转子13处于制动状态停止转动。编码器31检测刚性轴承转动部2301的转角误差大于设定的误差值时，通过检测数据来指导控制器对减速器本体误差补偿电机定子7和电磁铁10的控制，此时电磁铁10通电吸附浮动盘1201使其与转动盘1202脱离解除制动、减速器本体误差补偿电机定子7根据控制器的指令接通减速器本体误差补偿电机定子7的电路使波发生器一体式转子13转动，实现对输出刚性轴承转动部2301的转角误差进行补偿。减速器本体误差补偿电机定子7和波发生器一体式转子13相对于减速器传动部件输入刚性外齿齿轮16、输出刚性外齿齿轮15和柔性内齿齿轮14为外置式，具有较好的散热能力不需要设置额外的散热装置整机结构更加紧凑。

本实用新型使传动误差从主驱动伺服电机1输入到减速器本体误差补偿电机输出的全闭环补偿的机电一体式谐波减速器相比于普通的伺服电机单一控制输入端转角误差补偿，具有较高的输出端传动精度。在柔性轮和波发生器之间设置润滑脂储存室在传动过程中形成动压油膜代替柔性轴承，提高谐波减速器的整机寿命。

进一步可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。

进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利范围来限制。

Claims

1.一种谐波齿轮传动装置，其特征在于，包括：

主驱动伺服电机；

补偿电机；

谐波齿轮传动机构，包括输入刚性齿轮、输出刚性齿轮、与所述输入刚性齿轮和所述输出刚性齿轮环套设置的柔性齿轮以及与所述柔性齿轮环套设置的波发生器，其中所述输入刚性齿轮与所述主驱动伺服电机的转子传动连接，所述波发生器与所述补偿电机的转子传动连接且与所述柔性齿轮之间能够滑动配合；

补偿制动机构，包括第一制动件、第二制动件及制动驱动件，所述第一制动件与所述补偿电机的转子连接，所述第二制动件与所述制动驱动件连接，其中，在所述输出刚性齿轮的输出转角误差小于等于设定误差值时，所述制动驱动件驱动所述第二制动件使所述第二制动件与所述第一制动件接触制动，以使所述补偿电机的转子处于制动停止状态；在所述输出刚性齿轮的输出转角误差大于所述设定误差值时，所述制动驱动件驱动所述第二制动件使所述第二制动件与所述第一制动件解除制动，以使所述补偿电机的转子处于转动状态。

2.根据权利要求1所述的谐波齿轮传动装置，其特征在于，

所述第一制动件包括固定于所述补偿电机转子输出侧的制动盘；

所述第二制动件包括固定于输出侧板上的浮动盘，所述浮动盘套设于所述制动盘外侧，所述输出侧板固定于所述补偿电机的定子输出侧；

所述制动驱动件包括设置在所述输出侧板上的电磁铁以及弹力组件，所述弹力组件与所述浮动盘弹性连接，所述电磁铁与所述浮动盘位置相对应，用于磁吸附所述浮动盘使所述浮动盘与所述制动盘脱离解除制动，或者解除吸附所述浮动盘并在所述弹力组件的弹力作用下使所述浮动盘与所述制动盘接触制动。

3.根据权利要求2所述的谐波齿轮传动装置，其特征在于，

所述弹力组件包括固定于所述输出侧板上的导杆、套设于所述导杆上的弹簧，其中所述浮动盘穿设于所述导杆，所述弹簧位于所述输出侧板与所述浮动盘之间。

4.根据权利要求2所述的谐波齿轮传动装置，其特征在于，还包括：

输入侧轴承，所述输入侧轴承的固定部与所述主驱动伺服电机的法兰连接，所述输入侧轴承的转动部与所述主驱动伺服电机的转子通过内外花键组件连接，所述输入侧轴承的转动部还与所述输入刚性齿轮连接；

输出侧轴承，所述输出侧轴承的固定端与所述输出侧板连接，所述输出侧轴承的转动部与所述输出刚性齿轮连接。

5.根据权利要求4所述的谐波齿轮传动装置，其特征在于，还包括：

输入侧板，所述输入侧板连接于所述输入侧轴承与所述补偿电机之间；

所述输出侧板连接于所述输出侧轴承与所述补偿电机之间。

6.根据权利要求1所述的谐波齿轮传动装置，其特征在于，

所述输入刚性齿轮具有第一输入环形齿，所述输出刚性齿轮具有第一输出环形齿；

所述柔性齿轮具有第二环形齿和第一配合面，所述第一输入环形齿和所述第一输出环形齿能够与所述第二环形齿啮合；

所述波发生器具有与所述第一配合面相对的第二配合面，并能够使部分所述第二配合面与所述第一配合面滑动配合，所述第一配合面和所述第二配合面之间形成有大小变化的间隙，所述间隙中填充有润滑剂，其中，在所述主驱动伺服电机带动所述输入刚性齿轮转动时，所述波发生器的部分所述第二配合面相对所述第一配合面滑动，使所述柔性齿轮形变以使所述第一输入环形齿、第一输出环形齿与所述第二环形齿部分啮合。

7.根据权利要求6所述的谐波齿轮传动装置，其特征在于，

所述波发生器呈椭圆形，位于所述波发生器的短轴处的所述第二配合面与所述柔性齿轮的所述第一配合面滑动配合，

在所述波发生器的周向方向上，所述间隙从所述波发生器的长轴到短轴逐渐变小，其中在所述波发生器与所述柔性齿轮相对转动时，所述润滑剂从所述间隙的间隙较大位置处流向间隙较小位置处。

8.根据权利要求6或7所述的谐波齿轮传动装置，其特征在于，

所述第一输入环形齿设置在所述输入刚性齿轮的外周面形成输入侧刚性外齿齿轮；所述第一输出环形齿设置在所述输出刚性齿轮的外周面形成输出侧刚性外齿齿轮；

所述第二环形齿设置在所述柔性齿轮的内周面形成柔性内齿齿轮，所述第一配合面为所述柔性齿轮的外周面，所述柔性内齿齿轮套设于所述输入侧刚性外齿齿轮和所述输出侧刚性外齿齿轮外侧；

所述第二配合面为所述波发生器的内周面，所述波发生器套设于所述柔性内齿齿轮外侧。

9.根据权利要求8所述的谐波齿轮传动装置，其特征在于，还包括：

支撑轴，所述支撑轴穿设于所述输入侧刚性外齿齿轮和所述输出侧刚性外齿齿轮内孔中，并与所述输入侧刚性外齿齿轮和所述输出侧刚性外齿齿轮通过轴承滑动连接，用于支撑所述输入侧刚性外齿齿轮和所述输出侧刚性外齿齿轮。

10.根据权利要求1所述的谐波齿轮传动装置，其特征在于，还包括：

设置于所述主驱动伺服电机的第一编码器，用于检测所述主驱动伺服电机输出转角；以及

设置于所述补偿电机的第二编码器，用于检测所述输出刚性齿轮的输出转角，在所述第二编码器检测到所述输出转角误差大于设定误差值时，所述补偿电机转动以进行转角误差补偿。

11.一种工业机器人，其特征在于，包括：

如权利要求1-10中任一项所述的谐波齿轮传动装置。