CN107405771A - 传动器、电驱动装置和工业机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传动器(12)，其具有：传动器壳体(13)；可转动地安装在传动器壳体(13)中的驱动构件(14)；可转动地安装在传动器壳体(13)中的从动构件(18)；和至少一个将从动构件(18)与驱动构件(14)耦接的变速传动级(15a)，该变速传动级具有转矩支承构件(16)，其中，驱动构件(14)与从动构件(18)和转矩支承构件(16)一起构成预组装的组件，其中，转矩支承构件(16)借助传动级滚动轴承装置(17)可转动地安装在传动器壳体(13)上并且具有啮合部(19)，该啮合部与可转动地安装在传动器壳体(13)中的驱动小齿轮(20)接合。本发明还涉及一种具有至少一个这种传动器的电驱动装置和一种工业机器人(1)。

Description

传动器、电驱动装置和工业机器人
技术领域
本发明涉及一种传动器，其具有：传动器壳体；可转动地安装在传动器壳体中的驱动构件；可转动地安装在传动器壳体中的从动构件；和至少一个将从动构件与驱动构件耦接的变速传动级()，该变速传动级具有转矩支承构件。本发明还涉及一种电驱动装置和一种工业机器人。
背景技术
专利文献DE102013008757A1描述了一种工业机器人的手关节单元，该手关节单元包括：第一手关节元件，其围绕第一轴线可转动地安装在机器人臂的前端侧的第一关节上；第二手关节元件，其围绕第二轴线可转动地安装在第一手关节元件的前端侧的第二关节上，在此，第二轴线不在第一轴线的延长线上并且不平行于第一轴线延伸；第三手关节元件，其围绕第三轴线可转动地安装在第二手关节元件的前端侧的第三关节上，在此，第三轴线不在第二轴线的延长线上并且不平行于第二轴线延伸；用于第二手关节的驱动电机，该驱动电机设置在第一手关节元件上或机器人臂上，用以操控第二手关节元件；用于第三手关节的驱动电机，该驱动电机设置在第一手关节元件上或机器人臂上，用以操控第三手关节元件；偏心摆动的减速器，其设置在第二关节上，使得轴向转动中线与第二轴线相配合，以便将用于第二手关节的驱动电机的转动减慢并传递到第二手关节元件，在此，该偏心摆动的减速器包括中空的成型部，该成型部沿着轴向转动中线构成中空体；以及连续的机轴，该机轴可转动地安装在中空的成型部上并延伸穿过中空体，以便将用于第三手关节的驱动电机的转动从第一手关节元件的一侧传递到第二手关节元件的一侧；多个曲轴，这些曲轴围绕该连续的机轴设置，在此，这些曲轴在第一手关节元件侧的端部上具有输入齿轮；和传动件，其同中心地围绕轴向转动中线可转动地设置，在此，该传动件具有第一齿轮，用于第二手关节元件的驱动电机将一转动力输送给该第一齿轮，并且该传动件还具有第二齿轮，所述多个曲轴的输入齿轮与第二齿轮接合。
由专利文献DE102010016952A1可知一种带有壳体的、用于机器人的谐波传动减速器(Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe)，其具有：构造于壳体中的框架；被固定在框架上并具有配设有内齿的边缘区域的刚轮；插入到刚轮中的圆柱形柔轮，该柔轮的外边缘区域配设有与内齿相接合的外齿，在此，柔轮被连接到从动轴；和椭圆形的波发生器(Wellengenerator)，其被装配在柔轮中并连接到从动轴。
发明内容
本发明的目的在于提供一种传动器和一种电驱动装置，特别是一种具有这种传动器或这种电驱动装置的工业机器人，该传动器或该电驱动装置是紧凑的并且特别还是较轻的。
本发明的目的通过一种传动器来实现，该传动器具有：传动器壳体；可转动地安装在该传动器壳体中的驱动构件；可转动地安装在该传动器壳体中的从动构件；和至少一个将从动构件与驱动构件耦接的变速传动级，该变速传动级具有转矩支承构件，在此，驱动构件与从动构件和转矩支承构件一起构成一预组装的组件，其中，转矩支承构件借助于传动级滚动轴承装置(Getriebestufen-)可转动地安装在传动器壳体上，并且转矩支承构件具有啮合部，该啮合部与可转动地安装在传动器壳体中的驱动小齿轮接合。
通过使驱动构件与从动构件和转矩支承构件一起构成预组装组件，在该组件中，转矩支承构件借助于传动级滚动轴承装置被可转动地安装在传动器壳体上并具有啮合部，并且该啮合部与可转动地安装在传动器壳体中的驱动小齿轮相接合，由此能够实现紧凑的并且特别是轻的传动器，其中，特别是由驱动构件、从动构件和转矩支承构件一起构成的预组装组件被特别紧凑地构成，并且还可以实现完整传动器的不同的传动方案。这种变化特别是通过如下的方式实现：即，转矩支承构件借助传动级滚动轴承装置可转动地安装在传动器壳体上并且具有啮合部，该啮合部与可转动地安装在传动器壳体中的驱动小齿轮接合。
因此，当预组装组件的驱动构件被可转动地安装在传动器壳体中时，这特别是意味着：驱动构件不是紧贴地和直接地可转动地安装在传动器壳体的壳体半部上，而是将驱动构件直接可转动地安装在预组装组件中，再通过组件的轴承间接地可转动地安装在传动器壳体中。
预组装组件的从动构件也适用于同样的方式。也就是说，如果预组装组件的从动构件被可转动地安装在传动器壳体中，这特别是意味着：从动构件不是紧贴地和直接地可转动地安装在传动器壳体的壳体半部上，而是将从动构件直接可转动地安装在预组装组件中，再通过组件的轴承间接地可转动地安装在传动器壳体中。
变速传动级是预组装组件的一部分。变速传动级可以被构造为一级或多级的。变速传动级可以由不同类型的传动级构成。变速传动级传递从驱动构件导入的转矩并以根据一变速比进行转换，并将转矩继续传导到从动构件。因此，变速传动级可以例如仅由两个相互啮合的齿轮配对构成，其中一个齿轮直接与驱动构件连接，而另一个齿轮直接与从动构件连接。这可以例如是单级的正齿轮台。但是，变速传动级也可以例如是行星齿轮传动级或谐波传动减速器(应力波传动器)。但是，假如变速传动级不具有谐波传动减速器(应力波传动器)，则所涉及到的减速器的元件，特别是驱动构件和从动构件可以分别由刚性材料、也就是非柔性材料制成。所涉及到的变速传动级的元件，特别是驱动构件和从动构件可以相应地被刚性、也就是说非柔性地构成。变速传动级可以例如是单级的或多级的正齿轮传动器。驱动构件和/或从动构件可以被构造为圆形的，也就是说特别是分别具有圆形的周向轮廓。马达、特别是电动的马达或驱动器可以直接通过驱动轴与驱动构件连接。就此而言，马达、特别是电动的马达或驱动器可以在没有中间连接的谐波传动减速器(应力波传动器)的情况下与从动构件连接。
为了使驱动构件与从动构件和转矩支承构件一起构成预组装组件，从动构件和/或驱动构件可以例如借助于至少一个滚动轴承可转动地安装在转矩支承构件上。该可转动的从动构件和/或驱动构件还可以附加地相对于转矩支承构件被密封。为了实现这种密封，可以在从动构件与转矩支承构件之间或者在驱动构件与转矩支承构件之间设置例如径向轴密封环。
为了构成传动器的驱动构件，预组装组件的驱动构件必须是相对于传动器壳体可转动的。从这个意义上讲，为了构成传动器的从动构件，预组装组件的从动构件也必须是相对于传动器壳体可转动的。但是，预组装组件的转矩支承构件可以或者应该以毗邻的方式被刚性地固定在传动器壳体上。但是根据本发明，预组装组件的转矩支承构件也被关于传动器壳体可转动地安装。为此提供了根据本发明的传动级滚动轴承装置，转矩支承构件通过该传动级滚动轴承装置关于传动器壳体可转动地安装。
为了使转矩支承构件能够相对于传动器壳体可变地转动，转矩支承构件根据本发明还具有啮合部，该啮合部与可转动地安装在传动器壳体中的驱动小齿轮相接合。该啮合部可以是皮带轮或圆柱齿轮啮合件。圆柱齿轮啮合件可以例如是直齿啮合件、斜齿啮合件或人字齿啮合件。
驱动小齿轮是传动器的一部分，但是与预组装组件分开。在此情况下，驱动小齿轮被单独地、可转动地安装在传动器壳体中。在简单的情况下，驱动小齿轮可以位于电动马达的马达轴上，特别是在根据本发明的电驱动装置的马达的马达轴上。替代地，驱动小齿轮可以由驱动构件、从动构件和转矩支承构件的第二预组装组件的啮合部构成，特别是由位于第二预组装组件的转矩支承构件上的啮合部构成。
驱动构件可以通过驱动构件滚动轴承装置可转动地安装在从动构件上。驱动构件滚动轴承装置可以由一个或多个凹槽滚珠轴承、交叉滚子轴承、四点轴承、(轴向/径向)滚子轴承、径向推力球轴承、锥形滚子轴承和/或倾斜滚子轴承构成，或者由它们组合而成。驱动构件滚动轴承装置可以配属有动态密封件，特别是至少一个径向轴密封环，该径向轴密封环将驱动构件与从动构件和/或转矩支承构件之间的缝隙密封。
从动构件可以通过从动构件滚动轴承装置可转动地安装在转矩支承构件上。从动构件滚动轴承装置可以由一个或多个凹槽滚珠轴承、交叉滚子轴承、四点轴承、(轴向/径向)滚子轴承、径向推力球轴承、锥形滚子轴承和/或倾斜滚子轴承构成，或者由它们组合而成。从动构件滚动轴承装置可以配属有动态密封件，特别是至少一个径向轴密封环，该径向轴密封环将从动构件与转矩支承构件之间的缝隙密封。
转矩支承构件可以由同轴地包围驱动构件和/或从动构件的支承环构成，该支承环具有外周壁，该外周壁承载至少一个传动级滚动轴承装置的滚动体内滚道。为此可以将传动级滚动轴承的单独的内环压紧或夹紧在转矩支承构件上，该内环承载滚动体内滚道。替代地，可以将滚动体内滚道直接安装在转矩支承构件的外周壁上。为此，可以对转矩支承构件的外周壁或转矩支承构件的外周壁的至少具有滚动体内滚道的部分进行调质处理和/或硬化。传动级滚动轴承装置或传动级滚动轴承可以由一个或多个凹槽滚珠轴承、交叉滚子轴承、四点轴承、(轴向/径向)滚子轴承、径向推力球轴承、锥形滚子轴承和/或倾斜滚子轴承构成或者由它们组合而成。转矩支承构件可以具有法兰面，从动构件或驱动构件、特别是机器人臂的构件被法兰式安装在该法兰面上。为此，转矩支承构件可以具有一个或多个法兰孔或定位螺栓，以便能将从动构件、驱动构件，特别是机器人臂的构件拧紧。替代地或附加地，也可以通过粘接和/或热压配合使转矩支承构件与从动构件和/或驱动构件连接或紧固。
传动级滚动轴承装置可以具有法兰式安装在传动器壳体上的外环，该外环在其内周壁上具有至少一个滚动体外滚道。为此可以将传动级滚动轴承的单独的外环压入或插入该外环中，该外环承载滚动体外滚道。替代地，滚动体外滚道可以被直接安装在外环的内周壁上。为此，可以对外环的内周壁或外环的内周壁的至少具有滚动体外滚道的区段进行调质处理和/或硬化。外环可以具有动态密封件，特别是具有至少一个径向轴密封环，该径向轴密封环将外环与转矩支承构件之间的缝隙密封。
传动器可以具有使外环相对于传动器壳体被密封的静态密封件。该静态密封件可以例如是O形环或平密封件。
传动器可以具有使外环相对于转矩支承构件被密封的动态密封件，特别是使外环相对于转矩支承构件被密封的径向轴密封环。
在第一种实施方式中，变速传动级可以具有应力波传动器，该应力波传动器包括：与转矩支承构件连接或一件式构成的刚性的外环，该外环具有内齿部；与从动构件连接的柔性从动套筒，其具有外齿部；和在柔性从动套筒上滚动的波发生器，该波发生器与驱动构件连接，在此，柔性从动套筒的外齿部根据波发生器的转动运动来与刚性外环的内齿部啮合地接合。
应力波传动器可以具有：带有内齿部的刚性外环(刚轮)，该内齿部设置在转矩支承构件上并与该转矩支承构件连接或者特别是一件式地构造在该转矩支承构件上；带有外齿部的柔性从动套筒(柔轮)，该外齿部与预组装组件的从动构件连接；和可转动的并在柔性从动套筒上滚动的波发生器，该波发生器与预组装组件的驱动构件连接，在此，柔性从动套筒的外齿部根据波发生器的转动运动与刚性外环的内齿部啮合地接合。
预组装组件的从动构件可以被紧固在电动马达的驱动轴上。为此，预组装组件的驱动构件可以例如借助于花键轴轮廓(Keilwellenprofil)抗扭地安装在电动马达的驱动轴上。替代地或附加地，这种紧固也可以借助于至少一个滑键和/或借助于至少一个锥形销通过收缩、拧紧、粘接来实现。
在第二种实施方式中，变速传动级可以具有至少一个行星齿轮传动级。
在第三种实施方式中，变速传动级可以具有至少一个摆线传动级(Zykloidgetriebestufe)。
本发明还涉及一种电驱动装置，其具有：带有主驱动轴的第一电动马达；传动器，例如根据本发明所公开的一个或多个实施方式的传动器，在此，第一电动马达的主驱动轴连接于传动器的驱动构件；和带有副驱动轴的第二电动马达，该副驱动轴连接于传动器的驱动小齿轮。
因此，该电驱动装置具有至少两个电动马达和至少一个根据本发明的传动器。所述至少两个电动马达被设置在传动器的传动器壳体中或传动器壳体上，特别是被安装在或者说紧固在或者法兰式安装在传动器的传动器壳体中或传动器壳体上。第一电动马达通过其主驱动轴将转矩经由驱动构件传导到传动器中，该转矩被传动器的变速传动级转换并被输出到传动器的从动构件上。转矩支承构件由第二电动马达通过其与驱动小齿轮耦接的副驱动轴来操控，该驱动小齿轮与转矩支承构件的啮合部接合。驱动小齿轮可以例如直接安放在第二电动马达的副驱动轴上。
传动器壳体通常可以至少部分地构成机器人臂或机器人臂的构件。传动器壳体可以就此而言具有承载的功能，也就是说，本应通过机器人臂或机器人臂的构件来传递的力或力矩可以通过传动器壳体来传导。
在此，从动构件可以具有一法兰或构成一法兰，待运动的机械构件、特别是机器人臂的构件可以被紧固在该法兰上。附加地，转矩支承构件可以具有另一法兰或构成另一法兰，待运动的第二机械构件、特别是机器人臂的第二构件可以被紧固在该另一法兰上。从动构件和转矩支承构件可以特别是彼此同轴地设置。相应地，两个机械构件、特别是机器人臂的两个构件可以彼此同轴地、可转动地设置。
本发明还涉及一种电驱动装置，其具有：带有主驱动轴的第一电动马达；如上所述的第一传动器，在此，第一电动马达的主驱动轴通过第一皮带传动件连接于第一传动器的主驱动构件；带有副驱动轴的第二电动马达；第二传动器，其具有可转动地安装的副驱动构件，第二电动马达的副驱动轴通过第二皮带传动件连接在该副驱动构件上连接；可转动地安装的副转矩支承构件，其承载第一传动器的驱动小齿轮；和至少一个将副转矩支承构件耦接在副驱动构件上的副变速传动级，该副变速传动级具有副从动构件，在此，副驱动构件与副从动构件和副转矩支承构件一起构成第二预组装组件，并且副从动构件紧固在第一传动器的传动器壳体上。
因此，该电驱动装置具有至少两个电动马达和至少一个根据本发明的传动器。至少两个电动马达被设置在传动器的传动器壳体中或传动器壳体上，特别是被安装或紧固或法兰式安装在传动器的传动器壳体中或传动器壳体上。第一电动马达以其主驱动轴将转矩经由主驱动构件传导到传动器，该转矩被传动器的变速传动级转换并输出到传动器的主从动构件。第二电动马达以其副驱动轴将转矩经由副驱动构件传导到第二传动器，该转矩被自己的变速传动级转换并被输送到第二传动器的副从动构件。在该实施方式中，副从动构件承载驱动小齿轮。另一方面，驱动小齿轮与第一传动器的转矩支承构件的啮合部直接或(例如通过中间齿轮或皮带)间接地接合。第二传动器的转矩支承构件在这种情况下被固定在传动器壳体中。
第一传动器的从动构件可以承载驱动齿轮、特别是驱动锥齿轮，该驱动齿轮与从动齿轮、特别是从动锥齿轮直接或间接地接合，在此，从动齿轮或从动锥齿轮与待运动的机械构件、特别是机器人臂的构件相连接。在机器人臂的情况下，该构件可以是机器人臂的工具法兰。工具法兰被可转动地安装在机器人臂的手部壳体中。另一方面，手部壳体与第一传动器的转矩支承构件连接并且通过该转矩支承构件被可转动地安装。为此，转矩支承构件可以具有另一法兰或构成另一法兰，机器人臂的待运动的手部壳体被紧固在该另一法兰上。
本发明还涉及一种工业机器人，其具有：机器人控制器，其被构造和/或设计用于执行机器人程序；以及带有多个构件的机器人臂，这些构件通过关节相连接，这些关节根据机器人程序自动化或者在手动操作中可自动地调节；和至少一个根据本发明的一个或多个公开的实施方式所描述的传动器，特别是根据本发明的一个或多个公开的实施方式所描述的电驱动装置，该传动器或该电驱动装置被设计为，调节机器人臂的至少一个关节，特别是在运动链中直接彼此相继的两个关节。
工业机器人是处理机器，其可以配备有用于自动地操纵和/或处理对象的工具，并且借助于工业机器人的关节在其多个运动轴上例如关于方向、位置和工作过程是可编程的。
工业机器人具有机器人臂和可编程控制器(控制装置)，该控制器在运行期间如下地控制或调节工业机器人的运动过程：即，特别是通过电驱动器或马达使一个或多个可自动或手动调节的关节(机器人轴)运动，其中，通过控制器来控制或调整驱动器。
机器人臂还可以包括支架和借助于关节相对于支架可转动地安装的转盘，在该转盘上借助于另一关节可摆动地安装有摇臂。另一方面，在该摇臂上可以借助于另一关节可摆动地安装有悬臂。悬臂在此承载机器人手，其中，悬臂和/或机器人手可以具有多个另外的关节。
具有多个通过关节连接的构件的机器人臂可以被配置为带有多个依次串联设置的构件和关节的曲臂机器人，特别是可以将机器人臂构造为六轴曲臂机器人。
驱动器特别可以是电驱动器，其具有：转子，该转子带有电转子绕组和驱动轴；和定子，其带有电定子线圈，该定子线圈特别是可以被安放在驱动器壳体中。由此特别是可以使转子与传动器的输入构件如下地连接：即，驱动轴、特别是驱动器的中空轴与传动器的中空的传动器轴相连接，甚或与该传动器一体化地构造为共同的中空轴。
通常，机器人臂的单个关节可以具有根据本发明的传动器，或者操纵器臂的两个或更多个、特别是所有的关节也可以具有根据本发明的传动器。下面将用根据本发明的一个关节或两个关节代表机器人臂的各个关节进行详细说明。
在工业机器人的一种特殊的实施方式中，机器人臂可以具有：中空轴机器人手，该机器人手具有至少一个与机器人臂的构件、特别是法兰相连接的、可转动的中空轴；和中空构件，其具有至少一个与一个构件相连接的套管；以及供应管线，其被引导穿过套管和中空轴，在此，根据本发明的、如上述的一种实施方式所述的第一传动器和根据本发明的、如上述的一种实施方式所述的第二传动器在机器人臂的多个构件和关节的运动链中被定位在中空轴机器人手与中空构件之间，并且第一传动器和第二传动器以及特别是配属于它们的电动马达相对于供应管线被如下所述地错开设置在构件中或构件上：即，在机器人臂的使中空轴的轴线与中空构件的轴线对准的关节姿势中，供应管线可以沿直的方向在第一传动器和第二传动器上被引导通过。
中空构件特别可以是臂部节肢，其围绕臂关节的轴可转动地安装在臂关节上。在此可以将第一传动器和第二传动器设计用于两个手部轴的运动。通过使中空构件、第一传动器和第二传动器是同一关节的部件，第一传动器和第二传动器的几何形状布置或者说结构布置将关于中空构件的套管固定。于是在这种实施方式中，第一传动器和第二传动器以及特别是配属于它们的电动马达被相对于中空构件的轴错开地设置，从而当供应管线沿着相对于机器人臂的中空轴或法兰彼此对齐的轴以直线的形式延伸或被引导时，供应管线将能够畅通无阻地被引导经过第一传动器和第二传动器。具有中空构件的臂部节肢也可在此具有这样的形状：该形状使得供应管线能够在其沿着相对于机器人臂的中空轴或法兰彼此对齐的轴以直线的形式延伸或被引导时畅通无阻地从旁边通过。
供应管线可以特别是具有电、液压和/或气动的管线或者线缆。因此，供应管线可以包括一个或多个这样的单个管线。一个或多个这样的单个管线可以组合成线束，该线束构成供应管线。为此可以为供应管线配设保护软管。保护软管可以是包围单个管线和/或线束的波纹软管。
附图说明
本发明的各种实施例在示意性附图中示例性地示出。这些实施例的具体特征可以是本发明的一般性特征，而与其在上下文中具体在哪里被提到无关，在适当的情况下也可以单独地或组合使用这些特征。其中：
图1示出了工业机器人的立体图，该工业机器人具有机器人臂和机器人控制器，
图2示出了工业机器人的示例性机器人臂的局部剖视图，该机器人臂具有根据本发明的第一种实施方式的传动器，
图3示出了工业机器人的示例性机器人臂的局部剖视图，该机器人臂具有根据本发明的第二种实施方式的传动器，
图4示出了工业机器人的示例性机器人臂的局部剖视图，该机器人臂具有根据本发明的第三种实施方式的传动器，
图5示出了工业机器人的示例性机器人臂的局部剖视图，该机器人臂具有根据本发明的第四种实施方式的传动器，
图6单独示出了根据本发明的传动器的预组装组件的一种示例性实施方式的剖视图，
图7示出了根据工业机器人的机器人臂的一种示例性变型的示意性剖视图，该机器人臂具有两个根据本发明的传动器，这些传动器相对于供应管线被错开地设置，和
图8示出了改进的机器人臂的示意性剖视图，其中，传动器被构造为简单的回转接头。
具体实施方式
图1示出了工业机器人1，其具有机器人臂2和机器人控制器10。在本实施例中，机器人臂2包括多个依次设置并借助于关节L1至L6可转动地彼此连接的构件G1至G7。
工业机器人1的机器人控制器10被构造或设计为执行机器人程序，通过机器人程序，使机器人臂2的关节L1至L6可以根据机器人程序自动化，或者可以在手动操作中自动地调节或转动运动。为此，机器人控制器10与可操控的电驱动器M1至M6连接，这些电驱动器被设计用于调节工业机器人1的关节L1至L6。
在本实施例中，构件G1至G7是机架3和相对于机架3围绕竖直延伸的轴A1可转动安装的转盘4。机器人臂2的其他构件包括摇臂5、悬臂6和优选为多轴的机器人手7，机器人手具有被构造为法兰8的、用于紧固工具11的紧固装置。摇臂5在下端部上、也就是在摇臂5的关节L2(其也可被称为摇臂轴承头)上围绕优选为水平的转动轴A2可摆动地安装在转盘4上。在摇臂5的上端部上，悬臂6围绕同样优选为水平的转动轴A3可摆动地安装在摇臂5的第一关节L3上。该悬臂在端部侧承载机器人手7，机器人手具有优选三个转动轴A4、A5、A6。关节L1至L6可以分别通过电驱动器M1至M6受到机器人控制器10程序控制地被驱动。为此，通常可以在每个构件G1至G7与各自配属的电驱动器M1至M6之间设置根据本发明的传动器12。
在图2中详细示出了根据本发明的传动器12的第一种具体实施方式。
传动器12具有传动器壳体13。传动器壳体13可以由机器人臂2的构件G1至G7构成。驱动构件14被相对于传动器壳体13可转动地安装。在所示出的实施例中，这通过如下的方式实现：即，将驱动构件14作为预组装组件的一部分可转动地安装在传动器12的变速传动级15a中，并将变速传动级15a通过转矩支承构件16借助于传动级滚动轴承装置17可转动地安装在传动器壳体13上。在此情况下，变速传动级15a被构造为单级的谐波传动减速器(应力波传动器)，在此，驱动构件14由波发生器32构成。
在如图2至图6所示的实施方式中，变速传动级15a被构造为应力波传动器，其包括：与转矩支承构件16相连接或一件式构成的刚性外环16b，该外环具有内齿部30；与从动构件18相连接的柔性从动套筒18a，该从动套筒具有外齿部31；和在柔性从动套筒18a上滚动的波发生器32，其与驱动构件14相连接，在此，柔性从动套筒18a的外齿部31根据波发生器32的转动运动与刚性外环16b的内齿部30啮合地接合。
此外，从动构件18被相对于传动器壳体13可转动地安装。在所示出的实施例中，这将如下地实现：即，从动构件18作为预组装组件的一部分如同驱动构件14一样被可转动地安装在传动器12的变速传动级15a中，并且变速传动级15a通过转矩支承构件16并借助于传动级滚动轴承装置17可转动地安装在传动器壳体13上。在当前单级的谐波传动减速器的情况下，从动构件18由谐波传动减速器的柔性从动套筒18a(柔轮)构成，或者从动构件18至少与谐波传动减速器的柔性从动套筒18a(柔轮)相连接。谐波传动减速器所属的刚性外环16b(刚轮)与转矩支承构件16连接，甚或与该转矩支承构件一件式地构成。
在本实施例的情况下，谐波传动减速器代表了变速传动级15a的一种具体的实施方式，其将至少一个从动构件18与驱动构件14耦接。转矩支承构件16是变速传动级15a的一部分，在此，驱动构件14与从动构件18和转矩支承构件16一起构成一预组装组件。转矩支承构件16借助于传动级滚动轴承装置17可转动地安装在传动器壳体13上。转矩支承构件16还具有啮合部19，该啮合部与可转动地安装在传动器壳体13中的驱动小齿轮20相接合。在一种未详细示出的变型中，马达、特别是电动的马达或驱动器可以直接通过驱动轴与驱动小齿轮20相连接。该马达、特别是电动的马达或驱动器可以在没有中间连接的谐波传动减速器(应力波传动器)的情况下与驱动小齿轮20连接。
驱动构件14借助于驱动构件滚动轴承装置21可转动地安装在转矩支承构件16上。驱动构件14不需要为此必须紧贴地和/或直接地安装在转矩支承构件16上，而是可以如图2所示地通过谐波传动减速器的柔性从动套筒18a(柔轮)和谐波传动减速器的刚性外环16b(刚轮)间接地安装在转矩支承构件16上和/或相对于转矩支承构件16来安装。
从动构件18借助于从动构件滚动轴承装置22可转动地安装在转矩支承构件16上。在如图2所示实施例的情况下，从动构件18实际上是通过从动构件滚动轴承装置22紧贴地和/或直接地安装在转矩支承构件16上。在一种在此未示出的变型中，从动构件18也可以间接地安装在转矩支承构件16上和/或相对于转矩支承构件16来安装。
在本实施例的情况下，转矩支承构件16由同轴地包围驱动构件14和从动构件18的支承环16a构成，该支承环具有外周壁23，该外周壁承载传动级滚动轴承装置17的至少一个滚动体内滚道24。
传动级滚动轴承装置17还包括法兰式安装在传动器壳体13上的外环25，该外环在其内周壁26上直接或间接地(例如借助轴承环)承载滚动体外滚道27。外环25还具有相对于从动构件18或转矩支承构件16或支承环16a密封的动态密封件28。在本实施例中，动态密封件28被构造为径向轴密封环。外环25还通过静态密封件29相对于传动器壳体13密封。
相比于如图2所示的第一种实施方式，在根据图3的第二种实施方式中，传动器12被修改为：在从动构件18上没有紧固构件G5，而是紧固有驱动锥齿轮36，该驱动锥齿轮与从动锥齿轮37啮合，该从动锥齿轮具有法兰37a，机器人臂2的构件G1至G7可以连接在该法兰上。法兰37a可转动地安装在手部壳体38中，机器人臂2的手部壳体38与转矩支承构件16或支承环16a相连接，该转矩支承构件/支承环被第二电动马达M6可转动地驱动。而根据图3的第二种实施方式的传动器12的剩余部分与根据图2的第一种实施方式大致相同。
通过如图2和图3所示的配置实现了一种电驱动装置，其具有：带有主驱动轴33的第一电动马达M5；如上所述的传动器12，在此，第一电动马达M5的主驱动轴33连接在传动器12的驱动构件14上；和带有副驱动轴34的第二电动马达M6，该副驱动轴连接在传动器12的驱动小齿轮20上。
通过如图4和图5所示的配置实现了一种电驱动装置，其具有：带有主驱动轴33a的第一电动马达M5；如上所述的第一传动器12a，在此，第一电动马达M5的主驱动轴33a通过第一皮带传动件35.1连接在第一传动器12a的主驱动构件14a上；带有副驱动轴34a的第二电动马达M6；第二传动器12b，其具有被可转动地安装的副驱动构件14b，在该副驱动构件上连接有第二电动马达M6的副驱动轴34a；可转动地安装的副转矩支承构件16b，其承载第一传动器12a的驱动小齿轮20；和至少一个将副从动构件18b耦接在副驱动构件14b上的副变速传动级15b，该副变速传动级具有副从动构件18b，在此，副驱动构件14b与副从动构件18b和副转矩支承构件16b一起构成第二预组装组件，并且副转矩支承构件16b被紧固在第一传动器12a的传动器壳体13上。根据图4和图5的第三种和第四种实施方式的传动器12的其余部分与根据图2和图3的第一种和第二种实施方式大致相同。
在图7中示意性示出的机器人臂2的一种变型中，机器人臂2具有中空轴机器人手39，该中空轴机器人手具有至少一个与G5至G7中的一个构件相连接的可转动中空轴40。在如图7所示的实施例的情况下，该中空轴40与机器人臂2的法兰8、37a相连接。机器人臂2还具有中空构件42，该中空构件具有至少一个与G4至G7中的一个构件相连接的套管43。供应管线41被引导穿过套管43和中空轴40。
根据本发明的第一传动器12a在机器人臂2的多个构件G1至G7和关节L1-L6的运动链中被定位在中空轴机器人手39与中空构件42之间。此外，根据本发明的第二传动器12b在机器人臂2的多个构件G1至G7和关节L1-L6的运动链中也被定位在中空轴机器人手39与中空构件42之间。第一传动器12a、第二传动器12b和电动马达M5和M6在此被相对于供应管线41错开地设置在构件13中，使得在机器人臂2的使中空轴40的轴线AW与中空构件42的轴线AG如图7所示地对准的关节姿势中，供应管线41可以沿直的方向在第一传动器12a和第二传动器12b上以及在电动马达M5和M6上被引导经过。
在如图7所示实施例的情况下，中空构件42是构件G5，其围绕轴A4可转动地安装在关节L4上。第一传动器12a和第二传动器12b在此被设计用于使手部轴A5和A6、也就是关节L5和L6运动。由于中空构件42、第一传动器12a和第二传动器12b都是同一关节L5的部件，因此第一传动器12a和第二传动器12b的几何形状布置或者说结构布置关于中空构件42的套管43是固定的。第一传动器12a和第二传动器12b相对于中空构件42的轴线AG错开地设置，使得当供应管线41沿着机器人臂2的中空轴40或法兰8、37a的彼此对准的轴线AG和AW以直线的形式延伸或被引导时，供应管线能够畅通无阻地被引导经过第一传动器12a和第二传动器12b以及电动马达M5和M6。为此，构件G5自身也具有一形状，该形状被构造为，当供应管线41沿着机器人臂2的中空轴40或法兰8、37a的彼此对准的轴线AG和AW以直线的形式延伸或被引导时，使供应管线能够畅通无阻地被引导通过。
供应管线41可以特别是包括电力的、液压的和/或气动的管线或电缆。供应管线41可以包括一个或多个这种单个管线。一个或多个单个管线可以组合成线束，该线束构成供应管线41。为此，可以为供应管线41配设保护软管。保护软管可以是包围单个管线和/或线束的波纹软管。
图8示出了一种改进的实施方式。回转接头14a被相对于传动器壳体13可转动地安装。回转接头14a经由转矩支承构件16并借助于传动级滚动轴承装置17可转动地安装在传动器壳体13上。回转接头14a将驱动轴33直接耦接在构件G5上。借助于回转接头14a，特别是可以实现1比1(1:1)的传动比。这意味着，该回转接头14a能够实现转矩从驱动轴33到构件G5的传递，在此，驱动轴33和构件G5的转速保持相同。
在该实施例中，转矩支承构件16也由同轴地包围回转接头14a的支承环16a构成，该支承环具有外周壁23，该外周壁承载至少一个滚动体内滚道。与图2中所示的另一种实施方式一样，传动级滚动轴承装置17还包括被法兰式安装在传动器壳体13上的外环25，该外环在其内周壁26上直接或间接地(例如借助轴承环)承载滚动体外滚道27。外环25还具有相对于转矩支承构件16或支承环16a实现密封的动态密封件28。动态密封件28在此也被构造为径向轴密封环。外环25还借助静态密封件29对传动器壳体13密封。

Claims (14)

1.一种传动器(12)，具有：
传动器壳体(13)；可转动地安装在所述传动器壳体(13)中的驱动构件(14)；可转动地安装在所述传动器壳体(13)中的从动构件(18)；和至少一个将所述从动构件(18)与所述驱动构件(14)耦接的变速传动级(15a)，该变速传动级具有转矩支承构件(16)，
其特征在于，所述驱动构件(14)与所述从动构件(18)和所述转矩支承构件(16)一起构成预组装的组件，其中，所述转矩支承构件(16)借助于传动级滚动轴承装置(17)可转动地安装在所述传动器壳体(13)上并且具有啮合部(19)，该啮合部与可转动地安装在所述传动器壳体(13)中的驱动小齿轮(20)接合。
2.根据权利要求1所述的传动器，其中，所述驱动构件(14)借助于驱动构件滚动轴承装置(21)可转动地安装在所述从动构件(18)上。
3.根据权利要求1或2所述的传动器，其中，所述从动构件(18)借助于从动构件滚动轴承装置(22)可转动地安装在所述转矩支承构件(16)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传动器，其中，所述转矩支承构件(16)由同轴地包围所述驱动构件(14)和/或所述从动构件(18)的支承环(16a)构成，所述支承环具有外周壁(23)，所述外周壁具有至少一个所述传动级滚动轴承装置(17)的滚动体内滚道(24)。
5.根据权利要求4所述的传动器，其中，所述传动级滚动轴承装置(17)具有被法兰式安装在所述传动器壳体(13)上的外环(25)，所述外环在其内周壁(26)上具有至少一个滚动体外滚道(27)。
6.根据权利要求5所述的传动器，其中，所述传动器具有使所述外环(25)相对于所述传动器壳体(13)被密封的静态密封件(29)。
7.根据权利要求5或6所述的传动器，其中，所述传动器具有使所述外环(25)相对于所述转矩支承构件(16)被密封的动态密封件(28)，特别是使所述外环(25)相对于所述转矩支承构件(16)被密封的径向轴密封环。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的传动器，其中，所述变速传动级(15a)具有应力波传动器，该应力波传动器包括：与所述转矩支承构件(16)连接或一件式构成的刚性的外环(16b)，该外环具有内齿部(30)；与所述从动构件(18)连接的柔性的从动套筒(18a)，该从动套筒具有外齿部(31)；和在所述柔性的从动套筒(18a)上滚动的波发生器(32)，该波发生器与所述驱动构件(14)连接，其中，所述柔性的从动套筒(18a)的外齿部(31)根据所述波发生器(32)的转动运动与所述刚性的外环(16b)的内齿部(30)啮合地接合。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的传动器，其中，所述变速传动级(15a)具有至少一个行星齿轮传动级。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的传动器，其中，所述变速传动级(15a)具有至少一个摆线传动级。
11.一种电驱动装置，具有：带有主驱动轴(33)的第一电动马达(M1-M6)；根据权利要求1至10中任一项所述的传动器(12)，其中，所述第一电动马达(M1-M6)的主驱动轴(33)连接在所述传动器(12)的驱动构件(14)上；和带有副驱动轴(34)的第二电动马达(M1-M6)，该副驱动轴连接在所述传动器(12)的驱动小齿轮(20)上。
12.一种电驱动装置，具有：带有主驱动轴(33a)的第一电动马达(M5)；根据权利要求1至10中任一项所述的第一传动器(12a)，其中，所述第一电动马达(M5)的主驱动轴(33a)通过第一皮带传动件(35.1)连接在所述第一传动器(12a)的主驱动构件(14a)上；带有副驱动轴(34a)的第二电动马达(M6)；具有可转动地安装的副驱动构件(14b)的第二传动器(12b)，所述第二电动马达(M6)的副驱动轴(34a)通过第二皮带传动件(35.2)连接在所述副驱动构件上；可转动地安装的副转矩支承构件(16b)，其承载所述第一传动器(12a)的驱动小齿轮(20)；和至少一个将所述副转矩支承构件(16b)耦接在所述副驱动构件(14b)上的副变速传动级(15b)，该副变速传动级具有副从动构件(18b)，其中，所述副驱动构件(14b)与所述副从动构件(18b)和所述副转矩支承构件(16b)一起构成第二预组装的组件，并且所述副从动构件(18b)被紧固在所述第一传动器(12a)的传动器壳体(13)上。
13.一种工业机器人，具有：机器人控制器(10)，其被构造和/或设计为执行机器人程序；以及带有多个构件(G1至G7)的机器人臂(2)，所述构件通过关节(L1-L6)相连接，所述关节根据所述机器人程序被自动化或者在手动操作中可自动地调节；和至少一个根据权利要求1至10中任一项所述的传动器(12，12a，12b)、特别是根据权利要求11或12所述的电驱动装置，所述传动器(12，12a，12b)或所述电驱动装置被构造为，调节所述机器人臂(2)的至少一个关节(L1-L6)，特别是调节所述机器人臂(2)两个在运动链中直接彼此相继的关节(L1-L6)。
14.根据权利要求13所述的工业机器人，具有：中空轴机器人手(7，39)，该中空轴机器人手具有至少一个与所述机器人臂(2)的一个构件(G5至G7)、特别是法兰(8，37a)相连接的、可转动的中空轴(40)；和中空构件(42)，其具有至少一个与一个构件(G1至G4)相连接的套管(43)；以及供应管线(41)，其被引导穿过所述套管(43)和所述中空轴(40)，其中，根据权利要求1至10中任一项所述的第一传动器(12a)和根据权利要求1至10中任一项所述的第二传动器(12b)在所述机器人臂(2)的多个构件(G1至G7)和关节(L1-L6)的运动链中被定位在所述中空轴机器人手(7，39)与所述中空构件(42)之间，并且所述第一传动器(12a)和所述第二传动器(12b)以及特别是配属于它们的电动马达(M5，M6)相对于所述供应管线(41)被错开地设置在构件(13)中，使得在所述机器人臂(2)的使所述中空轴(40)的轴线(AW)与所述中空构件(42)的轴线(AG)对准的关节姿势中，所述供应管线(41)能够沿直的方向在所述第一传动器(12a)和所述第二传动器(12b)上被引导通过。
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