CN104350299A

CN104350299A - 多件式公差环

Info

Publication number: CN104350299A
Application number: CN201380030278.7A
Authority: CN
Inventors: Y·木下; Y·神谷
Original assignee: Saint Gobain Performance Plastics Rencol Ltd
Current assignee: Saint Gobain Performance Plastics Rencol Ltd; Saint Gobain Performance Plastics Corp
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2015-02-11
Also published as: WO2014001818A1; EP2867553B1; US9869330B2; CN110030283A; US20140016999A1; KR101922857B1; KR20150031295A; MY176919A; JP5957604B2; JP2015523514A; KR20170102572A; EP2867553A1

Abstract

本发明提供一种公差环，该公差环可包括大体圆柱形本体，该大体圆柱形本体具有第一部分圆柱形侧壁和与该第一部分圆柱形侧壁相对的第二部分圆柱形侧壁。每一个部分圆柱形侧壁都限定第一端和第二端。此外，第一间隙可在围绕支柱安装之后被建立在第一部分圆柱形侧壁的第一端与第二部分圆柱形侧壁的第一端之间。该第一间隙可沿公差环的整个长度延伸，使得缝隙形成在公差环中。该公差环还可包括第二间隙，该第二间隙位于第一部分圆柱形侧壁的第二端与第二部分圆柱形侧壁的第二端之间。该第二间隙可沿公差环的整个长度延伸，使得缝隙形成在公差环中。该公差环可提供安装同心度C，C≤50μm。

Description

多件式公差环

技术领域

本公开涉及公差环，具体而言涉及用于位于机器人内的关节的公差环。

背景技术

本公开涉及公差环组件，其中，公差环在组件的元件之间提供了过盈配合，其中，第一元件具有定位在第二元件的圆柱形孔中的圆柱形部分。具体而言，本公开涉及具有公差环的组件，该公差环在诸如轴或轴承之类的圆柱形部件与用于该轴的壳体之间提供过盈配合。

改良的工程技术已导致对于机器元件的较高精度的需要，从而提高了制造成本。在将压配合、花键、销钉或键槽用于在诸如滑轮、飞轮或传动轴之类的应用中传递扭矩的情况下需要非常紧密的公差。

公差环可用于在传递扭矩所需的元件之间提供过盈配合。公差环提供了一种在可以不被机加工成精确尺寸的元件之间提供过盈配合的低成本的方法。公差环具有多个其它可能的优点，例如对元件之间的不同的线性膨胀系数进行补偿，从而允许实现快速的设备装配和耐用性。

公差环主要包括弹性材料条带，例如诸如弹簧钢之类的金属，该条带的两端被聚集在一起以形成环。突起的带从该环径向向外延伸，或者朝向环的中心径向向内延伸。通常，突起是形成物，可能地为规则的形成物，例如褶皱、脊或波状部。

当环定位在位于例如轴与该轴定位在其中的壳体中的孔之间的环形空间中时，突起能够被压缩。每一个突起均起到弹簧的作用并且向该轴和该孔的表面上施加径向力，从而在轴与壳体之间提供过盈配合。当通过公差环来传递扭矩时，壳体或轴的旋转将在轴或壳体中的另一个上产生相似的旋转。通常，突起的带被该环的没有形成物的环形区段(在本领域中称之为公差环的“未成形区段”)轴向地侧部包围住。

尽管公差环通常包括弹性材料条带，该弹性材料条带被弯曲以使得环能够通过叠置该条带的两端而容易地形成，但是公差环还可被制成为环形带。下文中所使用的术语“公差环”包括这两种类型的公差环。下文中所使用的术语“轴”包括带有诸如轴或轴承之类的圆柱形部分的任一装配部件。

因此，工业仍然存在对公差环，具体而言被安装在机器人内的公差环的改进的需要。

附图说明

通过参照附图进行说明，本公开可得到更好地理解，并且其多个特征和优点对于本领域技术人员而言变得明显。

图1包括根据实施例的多关节机器人的侧平面图。

图2包括根据实施例的机器人的枢轴关节的第一横截面图。

图3包括根据实施例的机器人的枢轴关节的第二横截面图。

图4包括根据实施例的公差环的透视图。

图5包括沿图4中的线5-5截取的根据实施例的公差环的横截面图。

图6包括根据另一个实施例的公差环的透视图。

图7包括沿图6中的线7-7截取的根据实施例的公差环的横截面图。

图8包括根据又一个实施例的公差环的透视图。

图9包括根据再一个实施例的公差环的透视图。

图10包括沿图9中的线10-10截取的根据实施例的公差环的横截面图。

图11包括根据另一个实施例的公差环的透视图。

图12包括沿图11中的线12-12截取的根据实施例的公差环的横截面图。

图13包括根据实施例的公差环的横截面图。

不同附图中的相同的附图标记的使用表明相似或相同的物品。

具体实施方式

以下描述涉及公差环，并且具体而言，涉及能够被安装在形成在机器人的臂中的孔与伺服电机的传动轴之间的机器人的关节组件内的公差环。在一个方面中，公差环能够配合在传动轴的周围并且随后臂能够被插入到传动轴/公差环组件之上。备选地，公差环能够被插入到臂的孔中并且臂/公差环能够配合到传动轴之上。

在常规公差环中，最接近间隙的波状部倾向于是最弱的，即最不刚硬的，这是由于该波状部在一侧上具有间隙并且在另一侧上具有材料，并且该公差环中的其余波状部在两侧上都被材料侧部包围住。刚度方面的该变化会导致诸如共振和对准之类的性能变量非常依赖于该间隙在该关节组件内的位置。尝试对用于一个性能参数的间隙位置进行优化会负面地影响其它性能参数。这又会损害总体性能。

根据本文中所描述的实施例中的一个或多个的公差环能够包括由延伸公差环的长度的间隙、或完整缝隙分开的多件式公差环。间隙能够定位成彼此相对并且多件式公差环的相对间隙能够平衡否则将归因于单个间隙的任何力的差。

本文中所公开的多件式公差环能够提供公差环，该公差环具有在多件式公差环的相对片上平衡的刚度。这样一来，根据本文中的实施例中的任何实施例的多件式公差环或其组合能够提供传动轴与传动轴和公差环被安装到其中的机器人臂内的孔之间的相对精确的同心度。这样一来，用于传动轴的伺服电机上的任何负载不平衡都能够显著减少并且伺服电机的寿命能够显著延长。

首先参照图1，多关节机器人被示出并且大体标为100。多关节机器人100能够包括基部102，该基部102具有近侧端104和远侧端106。具有近侧端112和远侧端114的肩部110能够可旋转地联接到基部102。具体而言，肩部110的近侧端112能够通过第一关节116连接至基部102的远侧端106。

图1还表明具有近侧端122和远侧端124的下部臂120能够可旋转地联接到肩部110。具体而言，下部臂120的近侧端122能够通过第二关节126联接到肩部110的远侧端114。多关节机器人100还能够包括上部臂130，该上部臂130具有近侧端132和远侧端134。上部臂130能够可旋转地连接至下部臂120。具体而言，上部臂130的近侧端132能够通过第三关节136连接至下部臂120的远侧端124。

如图1中进一步示出的，多关节机器人100能够包括腕140，该腕140具有近侧端142和远侧端144。具体而言，腕140的近侧端142能够通过第四关节146可旋转地联接到上部臂130的远侧端134。多关节机器人100还能够包括手安装件150，该手安装件150包括近侧端152和远侧端154。手安装件150的近侧端152能够通过第五关节156连接至腕140的远侧端144。此外，夹持凸缘160能够通过第六关节166连接至手安装件150的远侧端154。

在具体方面中，夹持凸缘160能够设置有工具连接器，例如螺纹孔(未示出)，该工具连接器能够容纳手(未示出)或任何其它的工具(未示出)与多关节机器人100的可拆卸连接。

每一个关节116、126、136、146、146、166、或关节装置都能够包括或者联接到至少一个伺服电机(未示出)和至少一个减速器(未示出)。此外，机器人控制器(未示出)能够与每一个伺服电机和每一个减速器通信，以便控制伺服电机和减速器。响应于伺服电机的致动，相应的关节116、126、136、146、156、166适于被致动以用于使肩部110、下部臂120、上部臂130、腕140、手安装件150、和夹持凸缘160围绕相应的轴线旋转，如下文所描述的。在机器人控制器的控制下，能够通过多关节机器人100来执行各种动作。

为了提供精确的旋转，每一个关节116、126、136、146、156、166都能够包括多件式公差环，如下文所描述的，该多件式公差环被构造成在内部部件(例如伺服电机的传动轴)与外部部件(例如具有孔的臂)之间提供过盈配合。多件式公差环能够提供装配部件之间相对精确的同心度，这能够延长马达的寿命。否则，增大的同心度能够导致马达上的负载增大，从而可能导致马达的过早失效。

在操作期间，肩部110能够通过关于竖直轴线170的水平平面相对于基部102旋转。下部臂120能够通过关于轴线172的竖直平面相对于基部102旋转并且上部臂130能够同样通过关于轴线174的竖直平面相对于下部臂120旋转。腕140能够关于轴线176相对于上部臂130旋转。此外，手安装件150能够关于轴线178相对于腕140旋转并且夹持凸缘160能够关于轴线180相对于手安装件150旋转。

因此，多关节机器人100包括六个运动轴线170、172、174、176、178、180并且多关节机器人100能够用作竖直铰接的六轴线组装器。

如图2中所示，并且如下文更详细地描述的，公差环200能够被安装在多关节机器人100的上部臂130内。具体而言，多关节机器人100的上部臂130的近侧端132能够形成为具有孔202并且伺服电机(未示出)的传动轴204能够被安装在该孔202内。此外，公差环200能够被安装在传动轴204(内部部件)与孔202内的上部臂130(外部部件)之间。公差环200能够被构造成与孔202的内壁以及传动轴204的外壁相接合，以便以过盈配合将传动轴204保持在上部臂130内。公差环200能够通过安装期间在传动轴204与孔202之间至少部分地变形、或压缩来解决尺寸偏差。

现在参照图4和图5，示出了关于公差环200的细节。如图所示，公差环200能够包括大体圆柱形本体402，该大体圆柱形本体402具有第一部分圆柱形侧壁404和第二部分圆柱形侧壁406。该大体圆柱形本体402能够包括如图所示的两个部分圆柱形侧壁404、406并且这些侧壁404、406能够成半圆柱形(hemicylindrical)。

每一个侧壁404、406都能够包括顶部408、410和底部412、414。此外，每一个侧壁404、406都能够包括第一端416、418和第二端420、422。此外，第一间隙424能够被建立在第一侧壁404的第一端416与第二侧壁406的第一端418之间。第二间隙426能够形成于或者通过其它方式被建立在第一侧壁404的第二端420与第二侧壁406的第二端422之间。每一个间隙424、426都能够沿本体402的整个长度延伸并且每一个间隙424、426都能够沿本体402的长度建立完整的缝隙。

如图3中所示，公差环122的本体402还能够包括上部凸缘，该上部凸缘能够包括从第一侧壁404的顶部408延伸的第一上部凸缘部分430和从第二侧壁406的顶部410延伸的第二上部凸缘部分432。此外，本体402能够包括下部凸缘，该下部凸缘能够包括从第一侧壁404的底部412延伸的第一下部凸缘部分434和从第二侧壁404的底部414延伸的第二下部凸缘部分436。

公差环200还能够包括中央轴线450，并且如图3和图4中所示，在具体方面中，凸缘430、432、434、436能够沿相对于公差环200的中央轴线450向外的方向成角度。应当理解，凸缘430、432、434、436能够沿相对于中央轴线450向内的方向成角度。在任一种情况下，凸缘430、432、434、436都能够相对于中央轴线450形成角度α。在具体方面中，α可≥5°，例如≥10°，或者≥15°。在另一方面中，α可≤30°，例如≤25°，或者≤20°。在另一方面中，α可处于位于上文中所公开的数值中的任一个之间并包括上文中所公开的数值中的任一个在内的范围内。

如在图3中最为清楚地示出的那样，公差环200可包括总壁厚t_OW，该总壁厚t_OW为公差环200的每一个侧壁404、406的内表面与形成在公差环200的每一个侧壁404、406中的壁结构的外表面之间的距离。此外，每一个凸缘430、432、434、436都可从侧壁404、406延伸，使得每一个凸缘430、432、434、436都能够具有总凸缘厚度t_OF，该总凸缘厚度t_OF为公差环200的每一个侧壁404、406的内表面分别与每一个凸缘430、432、434、436的外部边缘之间的距离。在具体方面中，t_OF可≥30％t_OW，例如≥35％t_OW，≥40％t_OW，≥45％t_OW，≥50％t_OW，≥55％t_OW，或者≥60％t_OW。此外，t_OF可≤98％t_OW，例如≤95％t_OW，≤90％t_OW，≤85％t_OW，或者≤80％t_OW。在另一方面中，t_OF可处于位于上文中所公开的t_OW的百分比数值中的任一个之间并包括上文中所公开的t_OW的百分比数值中的任一个在内的范围内。

在包括沿相对于中央轴线450向内的方向延伸的壁结构和凸缘的特定实施例中，t_OW可被在公差环200的每一个侧壁404、406的外表面与形成在公差环200的侧壁404、406中的壁结构的内表面之间测量到。此外，在这种实施例中，t_OF被在公差环200的每一个侧壁404、406的外表面分别与每一个凸缘430、432、434、436的内部边缘之间测量到。

参照图2至图5，公差环200可包括形成在本体402的每一个侧壁404、406中的多个波状部452。如图所示，在一个方面中，波状部452可沿相对于中央轴线450向外的方向延伸。然而，在另一方面中，波状部452可沿相对于中央轴线450向内的方向延伸。

波状部452能够形成或者以其它方式被布置在本体402的每一个侧壁404、406中，使得公差环200能够包括多个细长波状部，该多个细长波状部基本沿每一个侧壁404、406的长度并且以使细长波状部452沿公差环200的本体402的每一个侧壁404、406周向地等距间隔开的方式延伸。此外，第一侧壁404上的每一个波状部452都与第二侧壁406上的波状部452相对。平分第一侧壁404上的波状部452的通过公差环200的中心454的轴线也能够平分第二侧壁406上的波状部452。

具体而言，第一多个波状结构、或波状部452能够沿第一部分圆柱形侧壁404的外周在第一部分圆柱形侧壁404的第一端416与第一部分圆柱形侧壁404的第二端420之间均匀地间隔开并且第二多个波状结构能够沿第二部分圆柱形侧壁406的外周在第二部分圆柱形侧壁406的第一端418与第二部分圆柱形侧壁406的第二端422之间均匀地间隔开。

在具体方面中，第一部分圆柱形侧壁404能够包括与第二部分圆柱形侧壁406数量相等的波状结构。第一多个波状结构中的每一个都能够与第二多个波状结构中的一个相对，以建立波状结构的相对的对。

在具体方面中，对于任何相对的波状部452的对而言，该对的第一波状部能够包括第一波状部与孔202的壁之间的安装接合力F₁。该对的第二波状部能够包括第二波状部与孔202的壁之间的安装接合力F₂。在具体方面中，F₁可≥90％F₂，例如≥95％F₂，≥96％F₂，≥97％F₂，≥98％F₂，或者≥99％F₂。此外，F₁可与F₂基本相等。在另一方面中，F₁可≤110％F₂，例如≤105％F₂，≤104％F₂，≤103％F₂，≤102％F₂，或者≤101％F₂。F₁可处于位于上文中所描述的F₂百分比数值中的任一个之间并包括上文中所描述的F₂的百分比数值中的任一个在内的范围内。

在另一方面中，F₂可≥90％F₁，例如≥95％F₁，≥96％F₁，≥97％F₁，≥98％F₁，或者≥99％F₁。此外，F₂可与F₁基本相等。在另一方面中，F₂可≤110％F₁，例如≤105％F₁，≤104％F₁，≤103％F₁，≤102％F₁，或者≤101％F₁。此外，F₂可处于位于上文中所描述的F₁百分比数值中的任一个之间并包括上文中所描述的F₁的百分比数值中的任一个在内的范围内。

公差环200能够包括波状结构的总数W_T。W_T可为偶整数并且W_T可≥4，例如≥6，≥8，≥10，≥12，≥14，≥16，≥18，或者≥20。此外，W_T可≤500，≤250，≤100，≤90，≤80，≤70，≤60，或者≤50。

在具体方面中，用于任一对波状部452的公差环200的平衡力能够允许公差环200提供同心度C，同心度C可≤50μm，其中该同心度是在内部部件(例如，传动轴204)的中心与外部部件(例如，上部臂130)的中心之间测量到的距离。在另一方面中，C可≤45μm，例如≤40μm，≤35μm，≤30μm，≤25μm，或者≤20μm。C还可≥5μm，例如≥6μm，≥7μm，≥8μm，≥9μm，≥10μm，≥11μm，≥12μm，≥13μm，≥14μm，或者≥15μm。此外，C可处于位于以上C的值中的任一个之间并包括以上C的值中的任一个在内的范围内。在具体方面中，能够在公差环被围绕内部部件安装在内部部件与外部部件之间之后测量C。

在又一方面中，其中第一间隙424能够包括第一安装间隙宽度GW₁，并且第二间隙426能够包括第二安装间隙宽度GW₂。在该方面中，GW₁可≥95％GW₂，例如≥96％GW₂，≥97％GW₂，≥98％GW₂，或者≥99％GW₂。此外，GW₁可≤105％GW₂，例如≤104％GW₂，≤103％GW₂，≤102％GW₂，≤101％GW₂，或者≤100％GW₂。在另一方面中，GW₁可＝100％GW₂。此外，GW₁可处于位于上文描述的GW₂的百分比数值中的任一个之间并包括上文描述的GW₂的百分比数值中的任一个在内的范围内。

在另一方面中，GW₂可≥95％GW₁，例如≥96％GW₁，≥97％GW₁，≥98％GW₁，或者≥99％GW₁。此外，GW₂可≤105％GW₁，例如≤104％GW₁，≤103％GW₁，≤102％GW₁，≤101％GW₁，或者≤100％GW₁。在另一方面中，GW₂可＝100％GW₁。此外，GW₂可处于位于上文描述的GW₁的百分比数值中的任一个之间并包括上文描述的GW₁的百分比数值中的任一个在内的范围内。能够在公差环被围绕内部部件安装在内部部件与外部部件之间之后测量GW₁和GW₂。

在又一个方面中，公差环包括内径ID，GW₁＝GW₂，并且ID与GW₁的比R可≥10∶1，例如R≥12∶1，R≥14∶1，R≥16∶1，R≥18∶1，R≥20∶1，R≥25∶1，或者R≥30∶1。此外，R可≤100∶1，例如R≤75∶1，或者R≤50∶1。R可处于位于上文描述的数值中的任一个之间并包括上文描述的数值中的任一个在内的范围内。在该方面中，能够在公差环被围绕内部部件安装在内部部件与外部部件之间之后测量GW₁、GW₂、和ID。

参照图6，公差环的另一方面被示出并且标为600。公差环600包括第一侧壁602和第二侧壁604。第一侧壁602能够包括第一波状结构610和第二波状结构612。第二侧壁604能够包括第三波状结构620和第四波状结构622。在这个方面中，每一个侧壁602、604都能够包括仅两个波状结构610、612、620、622并且波状结构610、612、620、622能够围绕公差环600的圆周等距地间隔开。

例如，如图所示，通过公差环600的中心630并且分别平分每一个波状结构的线能够相对于通过公差环600的中心630并且平分间隙640、642的中央轴线632形成角度α。在具体方面中，第一波状结构610能够定位成使得α可为45°±5°，第二波状结构612能够定位成使得α可为135°±5°，第三波状结构能够定位成使得α可为225°±5°，并且第四波状结构能够定位成使得α可为315°±5°。

图6示出了每一个侧壁602、604都能够关于通过中心630的轴线对称。此外，如图所示，每一个波状结构610、612、614、616都能够包括细长波状部。如图8中所示，公差环800能够包括多个波状结构810、812、814、816并且每一个波状结构都能够包括具有上部波状部和下部波状部的波状部列。上部波状部和下部波状部能够竖直对准并且能够以与上文描述的公差环600上的细长波状部基本相同的方式沿公差环800定位。

图8表明公差环800能够包括桥接第一间隙822的第一装配间隔件820和桥接第二间隙826的第二装配间隔件824。间隔件820、824能够用于有利于公差环800围绕传动轴或者在孔内装配。此外，在安装完成并且公差环800被安装在内部部件与外部部件之间之后，能够移除间隔件820、824。备选地，能够在安装期间移除间隔件820、824。此外，间隔件能够由聚合物构成。此外，间隔件能够由可溶性聚合物膜构成。例如，该可溶性聚合物膜能够包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、甲基纤维素、醋酸纤维素、聚氧化乙烯、明胶、部分皂化的聚乙烯醇、CMC、糊精、淀粉、羟乙基纤维素、琼脂、果胶、或其组合的水溶性膜。

在具体方面中，第一装配间隔件820和第二装配间隔件824能够包括第一壁刚度S₁，并且公差环800的侧壁830、832能够包括第二壁刚度S₂。S₁可≤S₂，例如≤20％S₂，≤15％S₂，≤10％S₂，或者≤5％S₂。此外，S₁可≥0.1％S₂，例如≥0.5％S₂，≥1.0％S₂，≥1.5％S₂，≥2.0％S₂，或者≥2.5％S₂。S₁也可处于位于上文描述的S₂的百分比数值中的任一个之间并包括上文描述的S₂的百分比数值中的任一个在内的范围内。

现在参照图9和图10，公差环被示出并且标为900。公差环900能够包括第一部分圆柱形侧壁902、第二部分圆柱形侧壁904、第三部分圆柱形侧壁906、和第四部分圆柱形侧壁908。每一个侧壁902、904、906、908都能够包括第一端和第二端。

第一间隙910能够被建立在第一侧壁902和第二侧壁904的端部之间。第二间隙912能够被建立在第二侧壁904和第三侧壁906的端部之间。第三间隙914能够被建立在第三侧壁906和第四侧壁908的端部之间。此外，第四间隙916能够被建立在第四侧壁908和第一侧壁902的端部之间。第一间隙910能够与第三间隙914相对并且第二间隙912能够与第四间隙916相对。此外，通过公差环900的中心922并且平分第一间隙910和第三间隙914的第一轴线920能够与通过公差环900的中心922并且平分第二间隙912和第四间隙916的第二轴线924基本垂直。

仍然参照图9和图10，第一侧壁902能够包括第一波状结构930和第二波状结构932。第二侧壁904能够包括第三波状结构940和第四波状结构942。第三侧壁906能够包括第五波状结构950和第六波状结构952。第四侧壁908能够包括第七波状结构960和第八波状结构962。

在该方面中，波状结构930、932、940、942、950、952、960、962能够围绕公差环900的圆周等距地间隔开。例如，如图所示，通过公差环900的中心922并且分别平分每一个波状结构的线能够相对于第一轴线920形成角度α。在具体方面中，第一波状结构930能够定位成使得α可为30°±5°，第二波状结构932能够定位成使得α可为60°±5°，第三波状结构940能够定位成使得α可为120°±5°，第四波状结构942能够定位成使得α可为150°±5°，第五波状结构950能够定位成使得α可为210°±5°，第六波状结构952能够定位成使得α可为240°±5°，第七波状结构960能够定位成使得α可为300°±5°，并且第八波状结构962能够定位成使得α可为330°±5°。

图10表明每一个侧壁902、904、906、908都能够关于通过公差环900的中心922并且平分每一个侧壁902、904、906、908的轴线对称。此外，如图所示，每一个波状结构930、932、940、942、950、952、960、962都能够包括至少部分地沿公差环900的长度延伸的细长波状部。

如图11至13中所示，在具体方面中，公差环1100能够包括沿每一个侧壁1104、1106、1108、1110周向地间隔开的多个波状结构1102。每一个波状结构1102都能够包括波状部列并且每一个波状部列都能够包括靠近侧壁1104、1106、1108、1110的顶部的第一波状部1112和靠近公差环1100的侧壁1104、1106、1108、1110的底部的第二波状部1114。

在具体方面中，第一波状部1112能够在公差环1100的长度的上半部分内居中设置。此外，第二波状部1114能够在公差环1100的长度的下半部分内居中设置。每一个波状部列还能够包括位于第一波状部1112与第二波状部1114之间的第三波状部1116。第三波状部1116能够沿公差环1100的长度居中设置。

在一个方面中，第一波状部1112可与第二波状部1114具有相同的尺寸，例如，长度、宽度、高度(从侧壁304的外表面测量到)。在另一方面中，第一波状部1112、第二波状部1114、和第三波状部1116具有相同的尺寸，例如，长度、宽度、高度(从侧壁1104、1106、1108、1110的外表面测量到)。

特别地，第一波状部1112和第二波状部1114可具有第一长度L₁，并且第三波状部1116可包括第二长度L₂，并且L₂≤L₁。具体地，L₂可≤75％L₁，例如L₂≤70％L₁，L₂≤65％L₁，L₂≤60％L₁，L₂≤55％L₁，或者L₂≤50％L₁。在另一方面中，L₂可≥25％L₁，例如L₂≥30％L₁，L₂≥35％L₁，或者L₂≥40％L₁。在另一方面中，L₂可处于位于上文中所公开的L₁的百分比数值中的任一个之间并包括上文中所公开的L₁的百分比数值中的任一个在内的范围内。

图11至图13还表明公差环1100的每一个侧壁1104、1106、1108、1110可包括多个未成形区段1120。每一个未成形区段1120均可包括侧壁1104、1106、1108、1110的在相邻的波状部列之间延伸并且未形成任何波状部或其它结构的区段。而且，每一个未成形区段1120均可在相邻的波状部列之间、在公差环1100的上部凸缘与下部凸缘之间延伸，而未在凸缘之间形成任何附加的结构或特征。

如在图12中所示，波状结构1102和未成形区段1120可在每一个侧壁1104、1106、1108、1110的圆周周围交替出现。而且，在具体方面中，波状结构1102沿每一个侧壁1104、1106、1108、1110的圆周被每一个侧壁1104、1106、1108、1110的未成形区段1120均匀地间隔开。

在具体方面中，根据本文中所描述的方面中的任一个形成并且具有多个间隙的公差环能够具有同心度C。与多个间隙公差环完全一样地形成但是具有仅单个间隙并且不是两个或多个相对间隙的单个间隙公差环能够具有同心度C_SG。在具体方面中，C可≤30％C_SG，例如≤25％C_SG，≤24％C_SG，≤23％C_SG，≤22％C_SG，≤21％C_SG，≤20％C_SG，≤19％C_SG，或者≤18％C_SG。此外，C可≥5％C_SG，例如≥10％C_SG，或者≥15％C_SG。C也可处于位于上文描述的C_SG的百分比数值中的任一个之间并包括上文描述的C_SG的百分比数值中的任一个在内的范围内。

在具体方面中，根据本文中所述的方面中的任一方面所述的公差环均可由金属、金属合金、或其组合制成。该金属可包括含铁金属。此外，该金属可包括钢。该钢可包括不锈钢，例如奥氏体不锈钢。而且，该钢可包括包含铬、镍、或其组合在内的不锈钢。例如，该钢可以是X10CrNi18-8不锈钢。此外，公差环可包括维氏锥体硬度VPN，该维氏锥体硬度VPN可≥350，例如≥375，≥400，≥425，或者≥450。VPN可还≤500，≤475，或者≤450。VPN可还处于位于本文中所述的VPN数值中的任一个之间并包括本文中所述的VPN数值中的任一个在内的范围内。在另一方面中，公差环可被进行处理以提高其抗腐蚀性。特别地，公差环可以被钝化。例如，公差环可被根据ASTM标准A967进行钝化。在另一方面中，该钢可包括碳钢。

在另一方面中，可形成公差环的库存材料可具有厚度t，并且t可≥0.1mm，例如≥0.15mm，≥0.2mm，≥0.25mm，≥0.3mm，≥0.35mm，或者≥0.4mm。在另一方面中，t可≤1.0mm，≤0.75mm，≤0.7mm，或者≤0.6mm。此外，t可处于位于上文中所公开的t的数值中的任一个之间并包括上文中所公开的t的数值中的任一个在内的范围内。

根据本文中所述的方面中的任一方面所述的公差环可具有总外径OD，并且OD可≥5.0mm，≥6.0mm，例如≥7.0mm，≥8.0mm，≥9.0mm，≥10.0mm，≥11.0mm，≥12.0mm，≥13.0mm，≥14.0mm，≥15.0mm，≥16.0mm，≥17.0mm，≥18.0mm，≥19.0mm，或者≥20.0mm。该OD可≤100.0mm，例如≤90.0mm，≤80.0mm，≤70.0mm，≤60.0mm，≤50.0mm，≤40.0mm，或者≤30.0mm。此外，OD可处于位于本文中所述的OD的数值中的任一个之间并包括本文中所述的OD的数值中的任一个在内的范围内。

根据本文中所述的方面中的任一方面所述的公差环可具有总内径ID，并且ID可≥3.0mm，例如≥4.0mm，≥5.0mm，≥6.0mm，≥7.0mm，≥8.0mm，≥9.0mm，≥10.0mm，≥11.0mm，≥12.0mm，≥13.0mm，≥14.0mm，≥15.0mm，≥16.0mm，≥17.0mm，≥18.0mm，≥19.0mm，或≥20.0mm。该ID可≤100.0mm，例如≤90.0mm，≤80.0mm，≤70.0mm，≤60.0mm，≤50.0mm，≤40.0mm，或者≤30.0mm。此外，ID可处于位于本文中所述的ID的数值中的任一个之间并包括本文中所述的ID的数值中的任一个在内的范围内。

在另一方面中，该公差环可具有总长度L，并且该L可≥5.0mm，≥6.0mm，≥7.0mm，≥8.0mm，≥9.0mm，≥10.0mm，≥11.0mm，≥12.0mm，≥13.0mm，≥14.0mm，≥15.0mm，≥16.0mm，≥17.0mm，≥18.0mm，≥19.0mm或者≥20.0mm。还有，L可≤100.0mm，例如≤90.0mm，≤80.0mm，≤70.0mm，≤60.0mm，≤50.0mm，≤40.0mm，或者≤30mm。此外，L可处于位于上文中所述的L的数值中的任一个之间并包括上文中所述的L的数值中的任一个在内的范围内。

此外，在对用于形成本文中所述的公差环中的任一个的库存材料进行切割、压印、和轧制以形成公差环之后，所得到的公差环基本上没有毛刺。

示例

三个公差环由X10CrNi18-8不锈钢库存制成。该不锈钢库存具有0.4mm±0.013的厚度。此外，该不锈钢库存具有400-450的VPN，并且被钝化以符合ASTM A967。每一个公差环都具有单个圆柱形侧壁，该单个圆柱形侧壁具有单个间隙以接近现有技术。

每一个公差环都包括十八个细长波状部，该十八个细长波状部与公差环的纵向轴线平行并且围绕第一公差环的圆周等距地间隔开。每一个公差环都具有大约16mm的OD，大约14.5mm的ID，和大约20mm的高度。每一个公差环上的每一个波状部都大约2.0mm宽并且18.0mm高。此外，每一个公差环在安装之前都具有大约1.5mm的总壁厚。在安装之后，每一个原始公差环都包括单个间隙，该单个间隙具有大约1.5mm的间隙宽度。

每一个公差环都围绕具有14.7mm的外径的轴安装并且该组件被安装到具有大约16.0mm的孔的实心环内。该轴/环组件被安装在研磨V形块内，使得轴被支承在V形块中并且深度计被放置成邻近并且接触实心环的外周。轴/环组件旋转并且在旋转期间，环的外周的移位由深度计测量并且被记录。

随后，每一个公差环都从组件被移除并且每一个如上文所描述地构造的(原始)公差环都被机加工或者以其它方式被切割，使得每一个公差环都根据本公开被改型成包括第一侧壁、第二侧壁、第一间隙、和第二间隙。经过改型的公差环中的每一个都包括形成在每一个侧壁上的九个细长波状部。每一个经过改型的公差环都被安装在轴与环之间，并且再次被测试，如上文所述。在安装之后，每一个经过改型的公差环都包括两个相对的间隙并且每一个间隙都具有大约0.75mm的间隙宽度。

下文在表1中总结了测试结果。

表1

同心度	原始(一个间隙)	经过改型(两个间隙)
			环一	131μm	23μm
环二	98μm	21μm
			环三	108μm	19μm

如上所述，经过改型之后的每一个环的同心度都得以显著改进。对于环一而言，同心度由131μm到23μm减小108μm(82.44％改进)。对于环二而言，同心度由98μm到21μm减小77μm(78.57％改进)。对于环三，同心度由108μm到19μm减小89μm(82.40％改进)。

根据本文中所描述的实施例的公差环包括由多个间隙分开的多个侧壁。这些多件式公差环中的每一个都能够提供具有在多件式公差环的相对片上平衡的刚度的公差环。这样一来，根据本文中的实施例中的任一实施例或其组合的多件式公差环能够提供传动轴与该传动轴和公差环被安装在其中的机器人臂内的孔之间相对精确的同心度。这样一来，用于传动轴的伺服电机上的任何负载不平衡都能够显著减小并且伺服电机的寿命能够显著延长。

尽管本文中所公开的公差环被描述成用于机器人装置，但是本领域普通技术人员将认识到，这些公差环能够用于最小的同心度有益的其它精密装置中。此外，本领域技术人员可以认识到，可能存在能利用具有本文中所描述的特性中的一个或多个的公差环的其它的应用。

上文中公开的主题将被视为是说明性的，且并非限制性的，并且所附权利要求旨在涵盖落入到本发明的真实范围内的所有的这种变型、增加、和其它实施例。由此，在法律所允许的最大程度下，本发明的范围将由下列权利要求及其等效物的最为广泛的容许解释来确定，并且不应受到前述详细说明的约束或限制。

此外，在前述详细说明中，出于精简本公开的目的，多种特征均可被集合在一起或者在单个实施例中进行描述。本公开并不被解释成反映下列意图：所要求保护的实施例要求比在每一项权利要求中所明确表述的特征更多的特征。相反，如下列权利要求所反映的那样，创造性的主题可涉及比所公开的实施例中的任一种的所有特征少的特征。由此，下列权利要求被结合到该详细说明中，每一项权利要求各自限定单独要求保护的主题。

Claims

1.一种公差环，包括：

大体圆柱形本体，所述大体圆柱形本体具有第一部分圆柱形侧壁和与所述第一部分圆柱形侧壁相对的第二部分圆柱形侧壁，其中每一个部分圆柱形侧壁都限定第一端、和第二端；

第一间隙，所述第一间隙在围绕支柱安装之后被建立在所述第一部分圆柱形侧壁的第一端与所述第二部分圆柱形侧壁的第一端之间，其中所述第一间隙沿所述公差环的整个长度延伸，使得缝隙形成在所述公差环中；以及

第二间隙，所述第二间隙被建立在所述第一部分圆柱形侧壁的第二端与所述第二部分圆柱形侧壁的第二端之间，其中所述第二间隙沿所述公差环的整个长度延伸，使得缝隙形成在所述公差环中，并且其中所述公差环提供安装同心度C，C≤50μm。

2.一种组件，包括：

外部部件，所述外部部件包括位于所述外部部件内的孔；

内部部件，所述内部部件被布置在所述孔内；以及

公差环，所述公差环被安装在所述内部部件上，所述公差环包括：

3.一种多关节机器人，包括：

臂，所述臂包括位于所述臂内的孔；

传动轴，所述传动轴被布置在所述孔内；以及

公差环，所述公差环被安装在所述传动轴上，所述公差环包括：

4.根据前述权利要求中任一项所述的公差环，其中C≤45μm，例如≤40μm，≤35μm，≤30μm，≤25μm，或者≤20μm。

5.根据前述权利要求中任一项所述的公差环，其中C≥5μm，例如≥6μm，≥7μm，≥8μm，≥9μm，≥10μm，≥11μm，≥12μm，≥13μm，≥14μm，或者≥15μm。

6.根据前述权利要求中任一项所述的公差环，其中在所述公差环被围绕内部部件安装在所述内部部件与外部部件之间之后测量C。

7.根据前述权利要求中任一项所述的公差环，其中所述第一间隙包括第一安装间隙宽度GW₁，并且所述第二间隙包括第二安装间隙宽度GW₂，其中GW₁≥95％GW₂，例如≥96％GW₂，≥97％GW₂，≥98％GW₂，或者≥99％GW₂。

8.根据权利要求7所述的公差环，其中GW₁≤105％GW₂，例如≤104％GW₂，≤103％GW₂，≤102％GW₂，≤101％GW₂，或者≤100％GW₂。

9.根据权利要求7至8中任一项所述的公差环，其中在所述公差环被围绕内部部件安装在所述内部部件与外部部件之间之后测量GW₁和GW₂。

10.根据前述权利要求中任一项所述的公差环，其中所述第一间隙包括第一安装间隙宽度GW₁，所述第二间隙宽度包括第二安装间隙宽度GW₂，并且所述公差环包括内径ID，其中GW₁＝GW₂，并且ID与GW₁的比R≥10∶1，例如R≥12∶1，R≥14∶1，R≥16∶1，R≥18∶1，R≥20∶1，R≥25∶1，或者R≥30∶1。

11.根据权利要求10所述的公差环，其中R≤100∶1，例如R≤75∶1，R≤50∶1。

12.根据权利要求10至11中任一项所述的公差环，其中在所述公差环被围绕所述内部部件安装在内部部件与外部部件之间之后测量GW₁、GW₂、和ID。

13.根据前述权利要求中任一项所述的公差环，所述公差环还包括从所述第一部分圆柱形侧壁延伸的第一多个波状结构和从所述第二部分圆柱形侧壁延伸的第二多个波状结构。

14.根据权利要求13所述的公差环，其中所述第一多个波状结构在所述第一部分圆柱形侧壁的第一端与所述第一部分圆柱形侧壁的第二端之间沿所述第一部分圆柱形侧壁的外周均匀地间隔开，并且所述第二多个波状结构在所述第二部分圆柱形侧壁的第一端与所述第二部分圆柱形侧壁的第二端之间沿所述第二部分圆柱形侧壁的外周均匀地间隔开。

15.根据权利要求13至14中任一项所述的公差环，其中所述第一部分圆柱形侧壁包括与所述第二部分圆柱形侧壁数量相等的波状结构。

16.根据权利要求15所述的公差环，其中所述第一多个波状结构中的每一个都与所述第二多个波状结构中的一个相对，以建立波状结构的相对的对。

17.根据权利要求15至16中任一项所述的公差环，其中每一个相对的对的波状结构都包括第一安装接合力F₁，和第二安装接合力F₂，其中F₁≥95％F₂，例如F₁≥96％F₂，F₁≥97％F₂，F₁≥98％F₂，或者F₁≥99％F₂。

18.根据权利要求17所述的公差环，其中F₁≤105％F₂，例如≤104％F₂，≤103％F₂，≤102％F₂，≤101％F₂，或者≤100％F₂。

19.根据权利要求13至19中任一项所述的公差环，其中所述公差环包括波状结构的总数W_T，并且W_T＝偶整数并且W_T≥4，例如≥6，≥8，≥10，≥12，≥14，≥16，≥18，或者≥20。

20.根据权利要求19所述的公差环，其中W_T≤500，≤250，≤100，≤90，≤80，≤70，≤60，或者≤50。

21.根据权利要求13至20中任一项所述的公差环，其中每一个波状结构都包括至少部分地沿所述公差环的长度沿所述公差环纵向地延伸的单个波状部。

22.根据权利要求13至20中任一项所述的公差环，其中每一个波状结构都包括波状部列，所述波状部列具有沿所述公差环的长度竖直对准的多个波状部。

23.根据权利要求22所述的公差环，其中每一个波状部列都包括靠近所述公差环的顶部的第一波状部和靠近所述公差环的底部的第二波状部。

24.根据权利要求23所述的公差环，其中所述第一波状部在所述公差环的上半部分内居中设置。

25.根据权利要求23至24中任一项所述的公差环，其中所述第二波状部在所述公差环的下半部分内居中设置。

26.根据权利要求22至25中任一项所述的公差环，其中每一个波状部列还包括位于所述第一波状部与所述第二波状部之间的第三波状部。

27.根据权利要求26所述的公差环，其中所述第三波状部在所述第一波状部与所述第二波状部之间居中设置。

28.根据权利要求23至27中任一项所述的公差环，其中所述第一波状部与所述第二波状部具有相同的尺寸。

29.根据权利要求26至28中任一项所述的公差环，其中所述第一波状部、所述第二波状部、和所述第三波状部具有相同的尺寸。

30.根据权利要求26至29中任一项所述的公差环，其中所述第一波状部和所述第二波状部具有第一长度L₁，所述第三波状部包括第二长度L₂，并且L₂≤L1。

31.根据权利要求30所述的公差环，其中L₂≤75％L₁，例如≤70％L₁，≤65％L₁，≤60％L₁，≤55％L₁，或者≤50％L₁。

32.根据权利要求30至31中任一项所述的公差环，L₂≥25％L₁，例如≥30％L₁，≥35％L₁，或者≥40％L₁。

33.根据前述权利要求中任一项所述的公差环，所述公差环还包括桥接所述第一间隙的第一装配间隔件和桥接所述第二间隙的第二装配间隔件。

34.根据权利要求33所述的公差环，其中所述第一装配间隔件和所述第二装配间隔件包括第一壁刚度S₁，并且所述第一部分圆柱形侧壁和所述第二部分圆柱形侧壁包括第二壁刚度S₂，其中S₁≤S₂，例如≤20％S₂，≤15％S₂，≤10％S₂，或者≤5％S₂。

35.根据权利要求34所述的公差环，其中S₁≥0.1％S₂，例如≥0.5％S₂，≥1.0％S₂，≥1.5％S₂，≥2.0％S₂，或者≥2.5％S₂。

36.根据权利要求33至35中任一项所述的公差环，其中所述第一装配间隔件和所述第二装配间隔件被构造成在安装所述公差环期间被移除。

37.根据权利要求33至36中任一项所述的公差环，其中所述第一装配间隔件和所述第二装配间隔件被构造成在安装所述公差环之后被移除。