CN115199725A - 关节、机械臂、机器人及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人领域，提供一种关节，机械臂、机器人及其安装方法，关节包括谐波减速器装置，谐波减速器装置包括杯状的柔轮、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，关节还包括对套筒进行动力输入的驱动电机。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。

Description

关节、机械臂、机器人及其安装方法

本申请要求于2021年09月30日在中国专利局提交的、申请号为202111164470.8、发明名称为“关节、机械臂、机器人及其谐波减速器装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

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、机械臂的安装方法及机器人的安装方法。

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关节，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：一种关节，其包括谐波减速器装置，所述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，所述关节还包括套设于所述套筒上的另一轴承和对所述另一轴承进行限位的安装件，所述电机的定子与转子之间形成有容置空间，所述另一轴承至少部分位于所述容置空间内。

在一个实施例中，所述安装件包括板体及连接于所述板体的一侧的限位环，所述限位环和所述套筒对所述另一轴承进行径向限位，所述套筒的外环面形成有第三台阶，所述第三台阶和所述板体对所述另一轴承进行轴向限位。

在一个实施例中，所述安装件包括板体及连接于所述板体一侧的限位环，所述套筒的外侧上套设有固定套，所述限位环和所述固定套对所述另一轴承进行径向限位，所述固定套的外环面形成有第三台阶，所述第三台阶和所述板体对所述另一轴承进行轴向限位。

在一个实施例中，所述关节还包括安装于所述套筒上的制动器、固定所述制动器的制动器固定座、伺服驱动器功率板及伺服驱动器控制板；在所述套筒的延伸方向上，所述制动器固定座、所述伺服驱动器功率板和所述伺服驱动器控制板依次间隔设置。

在一个实施例中，所述谐波减速器装置还包括与所述输出轴承的内圈固定连接的输出轴，所述关节还包括套设于所述套筒上的电机端编码器和套设于所述输出轴上的负载端编码器，所述电机端编码器和所述负载端编码器不占用所述关节的轴向空间。

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。

在一个实施例中，所述谐波减速器装置还包括与所述输出轴承的内圈固定连接的输出轴，所述第二止挡结构位于所述输出轴和所述套筒之间。

在一个实施例中，所述第一止挡结构采用非轴承结构并套设于所述套筒上。

在一个实施例中，所述套筒与所述端盖之间形成有缝隙，所述第一止挡结构密封所述缝隙。

在一个实施例中，所述第一止挡结构的轴向尺寸小于所述第一止挡结构的内径和外径之差。

在一个实施例中，所述第一止挡结构和所述第二止挡结构对所述套筒进行轴向双方向止挡。

在一个实施例中，所述套筒的外环面形成有第一台阶，所述端盖的外侧面形成有围板，所述第一止挡结构设置于所述第一台阶和所述围板之间。

在一个实施例中，所述第一止挡结构采用轴承结构，在所述端盖与所述第一止挡结构之间设置弹性件。

在一个实施例中，所述端盖的外侧面形成有围板，所述弹性件夹设于所述围板与所述第一止挡结构之间。

在一个实施例中，所述第一止挡结构的内圈套于所述套筒的外周面，并随着所述套筒一同转动；所述弹性件的一端抵顶于所述围板上，所述弹性件的另一端抵于所述第一止挡结构的外圈上。

在一个实施例中，所述第一止挡结构包括套设于所述套筒上并随着所述套筒的转动而转动的止挡件及相对于所述止挡件转动的密封件，所述密封件与所述端盖固定连接，所述止挡件抵顶于所述第一台阶上，所述密封件抵顶于所述围板上。

在一个实施例中，所述止挡件与所述密封件之间形成有密封结构，所述密封结构包括环槽及插入所述环槽内的凸环，所述止挡件和所述密封件二者之中的其中一者开设所述环槽，所述止挡件和所述密封件二者之中的另外一者凸设有所述凸环。

在一个实施例中，所述止挡件和所述密封件二者之中至少有一者呈片状。

在一个实施例中，所述第一止挡结构包括套设于所述套筒上并随着所述套筒的转动而转动的止挡件及连接于所述止挡件的密封件；所述止挡件的一端内侧面抵顶于所述第一台阶上，所述密封件的一端外侧面抵顶于所述围板上。

在一个实施例中，所述密封件与所述围板之间在所述密封件转动时始终接触，在所述密封件与所述围板之间的接触处形成密封结构。

在一个实施例中，所述止挡件包括横截面呈U形的固定部、由所述固定部的靠近所述波发生器主体的一侧背离所述套筒方向延伸的延伸部及由所述延伸部的远离所述套筒的侧缘背离所述套筒方向且朝向所述围板倾斜延伸的倾斜部，所述密封件包括固定于所述固定部内的止挡部及由所述止挡部的背离所述套筒且靠近所述围板的一侧朝向所述围板倾斜延伸的接触部，所述接触部与所述围板接触。

在一个实施例中，所述端盖的外侧面形成有围板，所述第一止挡结构包括连接于所述围板的靠近所述套筒的一侧的连接环，所述连接环与所述套筒的外环面之间形成有密封结构。

在一个实施例中，所述连接环与所述套筒的外环面形成面接触，所述密封结构为在所述连接环与所述套筒之间的接触面上开设的至少一个环槽。

在一个实施例中，所述端盖包括主体，所述主体的内端面与所述输出轴承的外圈之间固定所述刚轮，所述围板连接于所述主体的外端缘并与所述主体是一体的。

在一个实施例中，所述输出轴的外环面凸设有安装部，所述安装部与所述柔轮的杯底部一同固定于所述输出轴承的内圈。

在一个实施例中，所述套筒的内环面设置有第二台阶；所述止挡轴承的一侧抵顶于所述第二台阶上，另一侧间接抵顶于所述柔轮的杯底部，所述止挡轴承的外圈抵顶于所述第二台阶上。

在一个实施例中，所述谐波减速器装置还包括与所述输出轴承的内圈固定连接的输出轴及位于所述输出轴承外侧的另一端盖，所述另一端盖连接于所述输出轴承的内圈。

在一个实施例中，所述另一端盖与所述输出轴为两个独立的部件，所述另一端盖与所述输出轴之间设置有束线结构。

在一个实施例中，所述输出轴承为自带油封的轴承。

在一个实施例中，所述波发生器主体包括形成于所述套筒上的转臂及安装于所述转臂的相对两端的滚轮；或者，所述波发生器主体包括形成于所述套筒上的凸轮及连接于所述凸轮上的柔性轴承；或者，所述波发生器主体包括形成于所述套筒上的椭圆盘及连接于所述椭圆盘上的柔性轴承。

本发明实施例的目的在于还提供一种关节，其包括上述实施例中的谐波减速器装置及对套筒进行动力输入的驱动电机。

在一个实施例中，所述关节还包括套设于所述套筒上的另一轴承和对所述另一轴承进行限位的安装件，所述电机的定子与转子之间形成有容置空间，所述另一轴承位于所述容置空间内。

在一个实施例中，所述安装件包括板体及连接于所述板体的一侧的限位环，所述限位环和所述套筒对所述另一轴承进行径向限位，所述套筒的外环面形成有第三台阶，所述第三台阶和所述板体对所述另一轴承进行轴向限位。

本发明实施例的目的在于还提供一种机械臂，其包括上述实施例中的关节，所述关节作为独立模组存在。

在一个实施例中，所述机械臂还包括至少两个臂体，所述关节连接于所述臂体之间，两个所述臂体之中的其中一个所述臂体包括安装座，所述关节的输出轴承的内圈直接或间接固定于所述安装座上，两个所述臂体连接并合围成安装腔，所述关节作为一个整体独立模组置于所述安装腔内。

在一个实施例中，定义其中一个所述臂体为第一臂体，定义另外一个所述臂体为第二臂体，所述第一臂体和所述第二臂体均包括第一壳和盖于所述第一壳的第二壳，所述第一臂体的所述第一壳设置所述安装座，所述第二臂体的所述第一壳与所述第一臂体的所述第一壳相连接形成一个腔体，所述第二臂体的所述第二壳与所述第二臂体的所述第一壳盖合，使得所述第二臂体的所述第一壳、所述第二壳及所述安装座共同形所述安装腔。

本发明实施例的目的在于还提供一种机器人，其包括上述实施例中的机械臂。

本发明实施例的目的在于还提供一种机械臂的安装方法，所述机械臂是如权利要求24所述的机械臂，所述机械臂的安装方法包括如下步骤：

组装所述关节，组装后的关节作为整体独立模组；

安装所述关节，将所述关节整体安装于所述第一臂体的所述第一壳的所述安装座上，其中所述关节的所述输出轴承的内圈直接或间接固定于所述安装座上；

安装所述第二臂体的所述第一壳，将所述第二臂体的所述第一壳与所述第一臂体的所述第一壳对接而形成所述腔体，所述关节容置于所述腔体内；

盖合所述第二臂体的所述第二壳，将所述第二臂体的所述第二壳与所述第二臂体的所述第一壳对接盖合并将所述关节合围于所述安装腔内。

在一个实施例中，所述机械臂包括第三臂体，所述第三臂体包括第二安装座，所述第三臂体包括第一壳和盖于所述第一壳的第二壳，所述第三臂体的所述第一壳设置所述第二安装座，定义所述关节为第一关节，定义另外一个组装后的所述关节为第二关节，所述机械臂的安装方法还包括如下步骤：

安装所述第二关节，所述第二关节整体安装于所述第三臂体的所述第一壳的所述第二安装座上，其中所述关节的所述输出轴承的内圈直接或间接固定于所述第二安装座上，所述第二关节与所述第一关节二者的安装方向成预设夹角；

安装所述第一臂体的所述第一壳，将所述第三臂体的所述第一壳与所述第一臂体的所述第一壳对接而形成所述腔体，所述第二关节容置于所述腔体内；

盖合所述第一臂体的所述第二壳，将所述第一臂体的所述第二壳与所述第一臂体的所述第一壳对接盖合并将所述第二关节合围于所述安装腔内。

在一个实施例中，所述第一臂体的所述第一壳包括所述安装座、形成于所述安装座一侧的第一管壳及形成于所述安装座另一侧的第二管壳，所述第一管壳与所述第二管壳成预设夹角，所述第二管壳由所述安装座成预设夹角转弯延伸处开设有安装缺口，所述安装缺口与所述安装腔相连通。

在一个实施例中，在安装所述第一关节的步骤中，固定件由所述安装缺口伸入并穿过所述安装座直接或间接锁入所述第一关节的所述输出轴承的内圈，在安装所述第二关节的步骤中，所述第二关节由所述安装缺口伸入并与所述第二安装座直接或间接地固定，所述固定件的伸入方向与所述第二关节的伸入方向不同，在盖合所述第一臂体的所述第二壳的步骤中，具体包括步骤：

所述第一臂体的所述第二壳盖合所述安装缺口，以遮盖所述第二关节及所述固定件。

在一个实施例中，所述机械臂包括第三臂体，所述第二臂体包括第二安装座，所述第三臂体包括第一壳和盖于所述第一壳的第二壳，所述第二臂体的所述第一壳设置所述第二安装座，定义所述关节为第一关节，定义另外一个组装后的所述关节为第二关节，所述机械臂的安装方法还包括如下步骤：

安装所述第二关节，所述第二关节整体安装于所述第二臂体的所述第一壳的所述第二安装座上，其中所述第二关节的所述输出轴承直接或间接固定于所述第二安装座上，所述第二关节与所述第一关节二者的安装方向平行；

安装所述第三臂体的所述第一壳，将所述第三臂体的所述第一壳与所述第二臂体的所述第一壳对接而形成所述腔体，所述第二关节容置于所述腔体内；

盖合所述第三臂体的所述第二壳，将所述第三臂体的所述第二壳与所述第三臂体的所述第一壳对接盖合并将所述第二关节合围于所述安装腔内。

在一个实施例中，所述第二臂体的所述第一壳包括第一管壳、与所述第一管壳平行的第二管壳及连接于所述第一管壳和所述第二管壳之间的连接壳，所述第二安装座设置于所述第二管壳内，所述第一管壳形成有第一敞口，所述第一敞口与所述第一关节的所述安装腔相连通，在安装所述第一关节的步骤中，所述第一关节的输出轴承朝向所述安装腔内并由所述第一敞口伸入并靠近所述安装座。

在一个实施例中，所述第二管壳形成有第二敞口，所述第二敞口位于所述第二安装座的一侧，所述第二敞口与所述第二关节的所述安装腔相连通，在安装所述第二关节的步骤中，所述第二关节的输出轴承朝向所述第二关节的安装腔内并由所述第二敞口伸入并靠近所述第二安装座，固定件由所述第二安装座的另一侧直接或间接锁入所述第二关节的所述输出轴承。

在一个实施例中，还包括步骤：

安装所述第二臂体的所述第二壳，将所述第二臂体的所述第二壳与所述第二臂体的所述第一管壳、所述连接壳及所述第二管壳对接，所述第二臂体的所述第二壳盖合所述第一敞口，并遮盖安装于所述第二安装座上的所述固定件。

本发明实施例的目的在于还提供一种机器人的安装方法，所述机器人的安装方法包括上述的机械臂的安装方法。

本发明提供的关节，机械臂及机器人的有益效果在于：

本实施例中的谐波减速器装置突破常规，创造性地在第二止挡结构与波发生器的动力输出端的结构位置关系上做出改进，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，减小谐波减速器装置的轴向尺寸，对于谐波减速器装置小型化发展做出贡献。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。

本发明提供的机械臂及机器人的安装方法有益效果在于：关节作为一个独立整体的模组安装，并配置有臂体的两个壳，使关节的安装方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为应用礼帽型柔轮的谐波减速器的剖面示意图。

图2为应用杯型柔轮的谐波减速器的剖面示意图。

图3为本发明实施例提供的机器人的立体结构示意图。

图4为图3所示的机器人的平面结构示意图。

图5为图4所示的机器人的其中一个关节的组装示意图。

图6为图5的关节沿线A-A的剖面示意图，其中，关节上应用第一实施例的谐波减速器装置。

图7示出了本发明第一实施例提供的谐波减速器装置与图2的谐波减速器在轴向尺寸上的对比图。

图8为图5的关节中的局部放大图。

图9为图8的圆圈B处的放大图。

图10为图5的关节沿线A-A的剖面示意图，其中，关节上应用第二实施例的谐波减速器装置。

图11为图10的关节中的圆圈C处的放大图。

图12为图5的关节沿线A-A的剖面示意图，其中，关节上应用第三实施例的谐波减速器装置。

图13为图12的关节中的圆圈D处的放大图。

图14示出了本发明第三实施例提供的谐波减速器装置与图2的谐波减速器在轴向尺寸上的对比图。

图15为图5的关节沿线A-A的剖面示意图，其中，关节上应用第四实施例的谐波减速器装置。

图16为图5的关节沿线A-A的剖面示意图，其中，关节上应用第五实施例的谐波减速器装置。

图17为图5的关节沿线A-A的剖面示意图，其中，关节上应用第六实施例的谐波减速器装置。

图18为图5的关节沿线A-A的剖面示意图，其中，关节上应用第七实施例的谐波减速器装置。

图19为图5的关节沿线A-A的剖面示意图，其中，关节上应用第八实施例的谐波减速器装置。

图20为图5的关节沿线A-A的剖面示意图，其中，关节上应用第九实施例的谐波减速器装置。

图21示出了本发明第一实施例提供的谐波减速器装置与图18所示的谐波减速器装置在轴向尺寸上的对比图。

图22为图5的关节沿线A-A的剖面示意图，其中，关节上应用第十实施例的谐波减速器装置。

图23为本申请实施例提供的机器人的关节的立体结构图，该关节上应用第七实施例的谐波减速器装置。

图24为图23所示关节的剖面示意图。

图25为本申请实施例提供的机器人的局部剖面结构示意图，其中，该机器人关节所用的关节是第七实施例提供的谐波减速器装置。

图26为本申请实施例提供的机器人的立体组装图。

图27为图26的机器人的部分立体分解图。

图28为图27的机器人的另一角度的部分立体分解图。

图29为图26的机器人的剖面结构示意图。

图30为图29的机器人的局部放大图。

图31为图29的机器人的局部放大图，其中为了显示部分结构而去除了部分关节。

标号明细如下：

10、柔轮；11、圆筒体；12、固定台；13、轮齿带；100、谐波减速器；

10a、柔轮；11a、回转体；12a、固定台；100a、谐波减速器；20a、波发生器；21a、套筒；22a、滚轮；30a、第一定位轴承；40a、第二定位轴承；50a、第一端盖；60a、刚轮；70a、滚子轴承；51a、连接法兰；71a、滚子轴承70a的外圈；80a、输出轴；52a、固定板；81a、垫圈；82a、径向连接部；83a、轴向环部；93a、第二端盖；95a、第二端盖93a的内侧设置油封；

200、机器人；2001、外壳体；2002、转弯处；203、底座；201、机械臂；202、臂体；204、关节；9、电机；100b、谐波减速器装置；10b、柔轮；60b、刚轮；20b、波发生器；21b、套筒；22b、波发生器主体；90b、端盖；70b、输出轴承；30b、第一止挡结构；40b、第二止挡结构；40b、止挡轴承；91b、围板；92b、端盖90b的主体；61b、第一固定件；80b、输出轴；81b、垫圈；82b、安装部；93b、另一端盖；1b、束线结构；95b、输出轴承70b为自带油封；209、制动器205的壳体；208、限位环；207、板体；206、安装件；205、制动器；92、定子；91、转子；101、另一轴承；11b、环部；12b、杯底部；14b、容纳空间；23b、第一台阶；24b、第二台阶；72b、输出轴承70b的内圈；31b、止挡件；32b、密封件；33b、密封结构；34b、环槽；35b、凸环；36b、槽壁面；37b、槽底面；38b、拐角；94b、连接部；101b、管体；102b、伸缩部；103b、线缆；2b、安装件206的外周部；94、电机9的外壳；93、容置空间；95、弹性件；27b、第三台阶；25b、椭圆盘；26b、柔性轴承；73b、容置槽；

100c、谐波减速器装置；21c、套筒；30c、第一止挡结构；31c、止挡件；32c、密封件；23c、第一台阶；91c、围板；22c、波发生器主体；301c、固定部；302c、延伸部；303c、倾斜部；320c、止挡部；321c、接触部；

100d、谐波减速器装置；21d、套筒；30d、第一止挡结构；90d、端盖；91d、围板；92d、连接环；33d、密封结构；34d、环槽；36d、槽壁面；37d、槽底面；38d、拐角；9d、电机；921d、定子；911d、转子；93d、容置空间；

100e、谐波减速器装置；93e、另一端盖；80e、输出轴；70e、输出轴承；72e、输出轴承70e的内圈；10e、柔轮；12e、杯底部；

100f、谐波减速器装置；93f、另一端盖；80f、输出轴；70f、输出轴承；72f、输出轴承70f的内圈；10f、柔轮；12f、杯底部；

100g、谐波减速器装置；93g、另一端盖；80g、输出轴；70g、输出轴承；72g、输出轴承70g的内圈；10g、柔轮；12g、杯底部；

100h、谐波减速器装置；30h、第一止挡结构；91h、围板；23h、第一台阶；95h、弹性件；9h、电机；92h、定子；94h、转子；93h、容置空间；96h、凸包；97h、空腔；204h、关节；21h、套筒；2041、电机端编码器；205h、制动器；209h、制动器205h的壳体；40h、第二止挡结构；2042、伺服驱动器功率板；209h、制动器固定座；80h、输出轴；2043、负载端编码器；2044、伺服驱动器控制板；2045、线缆固定板；9h、电机；

100i、谐波减速器装置；93i、另一端盖；80i、输出轴；70i、输出轴承；72i、输出轴承70i的内圈；10i、柔轮；12i、杯底部；

100k、谐波减速器装置；30k、第一止档结构；91b、围板；90k、端盖；910k、凸出环部；9k、电机；92k、定子；91k、转子；98k、容置空间；920k、挡圈；23k、第一台阶；21k、套筒；80k、输出轴；40k、第二止档结构；40k、密封件；34k、环槽；24k、第二台阶；10k、柔轮；12k、杯底部；101k、另一轴承；22k、波发生器主体。

100n、谐波减速器装置；205n、制动器；9n、电机；101n、另一轴承；206n、安装件；207n、板体；208n、限位环；21n、套筒；211n、固定套；212n、第三台阶；94n、电机外壳；209n、制动器固定座；93n、容置空间。

2003、安装座；2004、安装腔；202a、第一臂体；202b、第二臂体；2021a、第一壳；2022a、第二壳；2005、腔体；70、输出轴承；202c、202d、第三臂体；2006、2006b、第二安装座；204a、第一关节；204b、204d、第二关节；2007、第一管壳；2008、第二管壳；2009、安装缺口；2010、2012、2013、固定件；204c、第三关节；2011、第三安装座；2021b、第一管壳；2022b、第二管壳；2023b、连接壳；2024b、第一敞口；2025b、第二敞口。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

另外，在本发明中，权利要求中的各个技术方案中，如果在方案中先出现“第二”并不代表技术方案中一定要出现“第一”。“第一”和“第二”仅用于描述目的，对叫同一个名称的元件通过“第一”和“第二”来区分，例如，第一台阶、第二台阶，这里的“第一”和“第二”只是对台阶这个结构进行区分。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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。请再次参阅图2，杯型柔轮10a在谐波减速器中的应用，达到了减小谐波减速器尺寸的目的，同时在杯型柔轮10a的应用的同时，波发生器20a的套筒21a对应于滚轮22a的内端和外端分别设置套装有第一定位轴承30a、第二定位轴承40a，实现对套筒21a的轴向双方向的定位，图2中所示的杯型柔轮10a、套筒21a、第一定位轴承30a及第二定位轴承40a的结构方案是当下较佳选择方案，在朝着谐波减速器更小型化的方向研发过程中，研发人员已经产生固定思维，不会去更改图2所示的杯型柔轮10a、套筒21a、第一定位轴承30a及第二定位轴承40a的结构方案，而是朝着其他方向努力，例如：

1、对第一端盖50a进行改进，能不能从第一端盖50a的尺寸上做出创新；

2、对刚轮60a进行改进，能不能从刚轮60a的尺寸上做出创新；

3、对柔轮10a进行改进，能不能从柔轮10a的尺寸上做出创新；

4、对滚子轴承70a进行改进，能不能从滚子轴承70a的尺寸上做出创新，等等。

但是，经过业界研发人员的多年努力，均没有得到好的成效。具体地，针对第1点，第一端盖50a除了满足连接法兰51a、刚轮60a及滚子轴承70a的外圈71a的固定连接强度之外，还得为第一定位轴承30a留出容纳空间，在这一方面很难有所突破；针对第2点和第3点，谐波减速器100a通过刚轮60a与柔轮10a的啮合位置的变化来实现转速的调整，在一定的转速比确定之后，柔轮10a与刚轮60a的啮合齿的参数是固定的，受到现有齿轮加工水平的限制，很难通过更小的啮合齿来实现同样的转速比，所以通过调整柔轮10a和刚轮60a的径向尺寸来达到减小体积的目的是比较难实现，另外，通过柔轮10a与刚轮60a的啮合来实现动力传递，柔轮10a与刚轮60a本身的结构强度要达标，所以也比较难从柔轮10a与刚轮60a的轴向尺寸上突破；针对第4点，滚子轴承70a是将动力传递给输出轴80a的直接零件，其结构强度也需要满足，在滚子轴承70a尺寸上做文章目前也没有实质性的突破。

所以多年来，市场上并没有出现一款更加小型化的产品。但申请人耗费巨额的研发成本也来进行此项技术的研究，打破了原有的杯型柔轮10a、套筒21a、第一定位轴承30a及第二定位轴承40a的结构方案(如图2所示)，创新地提出一种全新的结构方案，让谐波减速器100a在原本就比较小型的方案基础上更加小型化。在谐波减速器100a的更加小型化，使得应用这个谐波减速器100a的关节也更加小型化，与此同时，应用这个关节的机器人也更加小型化。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行更加详细的描述：

请参阅图3和图4，本发明实施例提供了一种机器人200，其包括底座203、及连接于底座203上的机械臂201，机械臂201包括至少两个臂体202及连接于臂体202之间的关节204，机械臂201的活动是通过关节204来实现的。

请同时参阅图5和图6，关节204包括电机9及连接于电机9上的谐波减速器装置100b。图5和图6示出本发明第一实施例提供的谐波减速器装置100b。

谐波减速器装置100b包括杯状的柔轮10b、与柔轮10b相啮合的刚轮60b及波发生器20b。波发生器20b包括供动力输入的套筒21b及设置于套筒21b上且在套筒21b的转动下使柔轮10b发生径向变形以改变柔轮10b与刚轮60b啮合位置的波发生器主体22b。

谐波减速器装置100b还包括相对设置的端盖90b和输出轴承70b。谐波减速器装置100b还包括对套筒21b进行止挡的第一止挡结构30b和第二止挡结构40b。第一止挡结构30b采用非轴承结构并套设于套筒21b上。

第一止挡结构30b的轴向尺寸小于提供轴向限位功能的常规轴承的轴向尺寸，例如，第一止挡结构30b的轴向尺寸小于图2所示的第一定位轴承30a的轴向尺寸。

本实施例中的谐波减速器装置100b突破常规，第一止挡结构30b不采用轴承结构，而采用比提供轴向限位功能的常规轴承的轴向尺寸更小的第一止挡结构30b来代替常规轴承，在轴向尺寸的缩减上取得了创新性的突破。由于现有的轴承，在内圈和外圈之间需要加入滚珠，为了让滚珠在内圈和外圈之间安全可靠地运转，内圈和外圈的轴向尺寸不能做得很小，而本发明中直接突破常规地舍弃轴承的使用，而换成了轴向尺寸小于常规轴承的第一止挡结构30b，在刚轮60b径向尺寸不变的情况下，直接通过改变谐波减速器装置100b的轴向尺寸，达到谐波减速器装置100b更加小型化的需求，迎合了市场需求。需要说明的是，这里所说的常规轴承可以是图2所示的第一定位轴承30a。

请同时参阅图7，图7示出了本发明实施例提供的谐波减速器装置100b与图2的谐波减速器100a在轴向尺寸上的对比图，从图中可以看出，在相同的刚轮60b径向尺寸L下，轴向尺寸明显缩减了，具体地，可从图中以线W为基准，以对第一止挡结构30b的左侧起限位功能的元件为起点(对于图2来讲，是以固定板52a为起点，对于图7来讲，以围板91b本身的左侧为起点)，以柔轮10b的杯底部12b为终点，测量两者之间的距离，A1明显比A2小，本发明实施例提供的谐波减速器装置100b比图2的谐波减速器100a在轴向尺寸有明显减少。在本实施例中，具体减少了5mm-13mm。优选地，减少了8mm-10mm。

请再次参阅图5和图6，套筒21b与端盖90b之间形成有缝隙(未标示)。第一止挡结构30b密封缝隙。

在本实施例中，第一止挡结构30b和第二止挡结构40b对套筒21b进行轴向双方向止挡。

套筒21b的外环面形成有第一台阶23b。端盖90b的外侧面形成有围板91b。第一止挡结构30b设置于第一台阶23b和围板91b之间。第一止挡结构30b通过第一台阶23b和围板91b限制其在套筒21b的轴线方向上的双方向移动。在本实施例中，第一台阶23b的形成是通过将套筒21b在对应第一止挡结构30b的位置上缩小套筒21b直径而形成的。在其他实施例中，第一台阶23b的形成可以是通过在套筒21b在对应第一止挡结构30b的位置上的右侧增加套筒21b直径而形成的，这里所说的“右侧”是指第一止挡结构30b的靠近波发生器主体22b的一侧。

在本实施例中，第一止挡结构30b包括套设于套筒21b上并随着套筒21b的转动而转动的止挡件31b及相对于止挡件31b转动的密封件32b，密封件32b与端盖90b固定连接，止挡件31b抵顶于第一台阶23b上，密封件32b抵顶于围板91b上。通过两个相对转动的止挡件31b和密封件32b来替代轴承结构，可以实现在不妨碍套筒21b相对于端盖90b的转动情况下，具有更小的轴向尺寸。

止挡件31b和密封件32b之间的转动副形成在止挡件31b的外侧和密封件32b的内侧之间重叠的部分。这里需要说明的是，止挡件31b的外侧是指远离波发生器主体22b的一侧，密封件32b的内侧是指靠近波发生器主体22b的一侧。

密封件32b和止挡件31b在平行于套筒21b轴线方向上的投影至少部分重叠。在重叠的部分形成第一止挡结构30b的转动副。

止挡件31b与套筒21b的位置是相对固定的，使止挡件31b随着套筒21b的转动而转动。密封件32b与端盖90b固定连接，这样止挡件31b可以作为转子，密封件32b作为定子。

在本实施例中，第一止挡结构30b由止挡件31b和密封件32b组成，第一止挡结构30b只由两个零件组成，从零件数量上来讲是比常规轴承少一个零件，具体地，常规轴承是包括内圈、外圈及设置于内圈和外圈之间的滚珠，有三个零件，而本发明中的第一止挡结构30b只有两个零件，即止挡件31b和密封件32b。单从零件减少带来的材料成本降低上，本发明具有很大的突破。

在本实施例中，第一止挡结构30b的轴向尺寸小于第一止挡结构30b的内径和外径之差。本实施例中的谐波减速器装置100b突破常规，第一止挡结构30b不采用轴承结构，而采用轴向尺寸小于内径和外径之差的第一止挡结构30b来代替常规轴承，在轴向尺寸的缩减上取得了创新性的突破。由于现有的轴承，在内圈和外圈之间需要加入滚珠，为了让滚珠在内圈和外圈之间安全可靠地运转，内圈和外圈的轴向尺寸不能做得很小，通常内圈或外圈的轴向尺寸与轴承的内径和外径之差相等或内圈或外圈的轴向尺寸大于轴承的内径和外径之差，这里所说的轴承的内径和外径之差是指内圈和外圈的直径差或半径差。而本发明中直接突破常规地舍弃轴承的使用，而换成了轴向尺寸小于内径和外径之差的结构，在刚轮60b径向尺寸不变的情况下，直接通过改变谐波减速器装置100b的轴向尺寸，达到谐波减速器装置100b更加小型化的需求，迎合了市场需求。

在本实施例中，止挡件31b与密封件32b之间形成有密封结构33b,达到密封的作用，防止谐波减速器装置100b的内腔的润滑油泄露。

在本实施例中，密封结构33b包括环槽34b及插入环槽34b内的凸环35b，止挡件31b和密封件32b二者之中的其中一者开设环槽34b，止挡件31b和密封件32b二者之中的另外一者凸设有凸环35b。通过环槽34b与凸环35b的配合，不仅不会妨碍止挡件31b与密封件32b之间的相对转动，而且还为止挡件31b和密封件32b之间的转动副提供密封功能。具体密封效果是由环槽34b与凸环35b的迷宫式配合面来实现的。

请同时参阅图8和图9，在本实施例中，环槽34b与凸环35b的配合面至少有三个，包括两个槽壁面36b及连接两个槽壁面36b的槽底面37b。槽底面37b与每个槽壁面36b之间形成有拐角38b。如此设置，使得润滑油即便想流出来，也必须经过两个槽壁面36b、一个槽底面37b和两个拐角38b，这么漫长的路径最终会让润滑油流不出来，达到密封、防泄露的目的。

通过环槽34b和凸环35b的配合设置，使得止挡件31b和密封件32b之间的轴向尺寸得到进一步的减小。同时，通过环槽34b和凸环35b的配合，止挡件31b对密封件32b有一定的支撑作用，当然，通过密封件32b，止挡件31b对端盖90b也有一定的支撑作用。

环槽34b和凸环35b成对设置，可以设置为一对，也可以设置为两对，也可以设置为三对以上等其他数量。具体设置的对数，需要根据端盖90b与套筒21b之间径向尺寸差值以及凸环35b的厚度，这里所说的端盖90b与套筒21b之间径向尺寸差值是指端盖90b与套筒21b之间的径向距离，具体是端盖90b的主体92b与套筒21b之间的径向距离。在本实施例中，环槽34b和凸环35b设置为两对。

止挡件31b和密封件32b二者之中至少有一者呈片状。这里所说的片状是指轴向尺寸小于内径和外径之差。在本实施例中，止挡件31b与密封件32b均呈片状，止挡件31b的轴向尺寸小于止挡件31b的内径和外径之差，密封件32b的轴向尺寸小于密封件32b的内径和外径之差。在其他实施例中，可以在止挡件31b和密封件32b之中选择一个呈片状结构设置。

端盖90b包括主体92b，主体92b的内端面与输出轴承70b的外圈之间固定刚轮60b。这里所说的主体92b的内端面是指主体92b靠近输出轴承70b的端面。主体92b的内端面与输出轴承70b的外圈之间形成有环腔，刚轮60b设置在环腔内，并夹在主体92b的内端面与输出轴承70b的外圈之间。主体92b、刚轮60b及输出轴承70b的外圈通过第一固定件61b固定在一起。

在本实施例中，围板91b连接于主体92b的外端缘并与主体92b是一体的。也就是说，围板91b并不会作为单独的零部件存在，而是和端盖90b的主体92b是一体的，如此设置，可以减少零部件的数量，减少了作为单独零部件的围板91b的额外加工费用，也减少了对作为单独零部件的围板91b的加工工序和装配工序，一定程度上节省了谐波减速器装置100b的成本。请再次参阅图2，起到围板91b作用的部件是在第一端盖50a外侧的固定板52a，而这个固定板52a，在图2中作为单独的零部件存在的，无形中增加了零部件的数量，还需要增加库存空间，增加零部件的库存管控种类，也增加了加工工序和装配工序，当然，也增加了成本。

在本实施例中，柔轮10b呈杯状，其包括环部11b及连接于环部11b的杯底部12b。杯底部12b由环部11b的一端缘朝内延伸形成。杯底部12b开设有贯通孔(未标示)，用以供输出轴80b穿过。环部11b的外环面设置有外齿轮(未标示)，用以与刚轮60b的内齿轮(未标示)啮合。环部11b与杯底部12b形成有容纳空间14b，波发生器主体22b与第二止挡结构40b位于容纳空间14b内。

刚轮60b呈环状，其内侧形成有内齿轮并与柔轮10b啮合。柔轮10b设置于刚轮60b的内腔中。

在本实施例中，第二止挡结构40b为止挡轴承40b，波发生器20b的动力输出端与止挡轴承40b在套筒21b的轴线上的投影至少部分重叠。如此设置，止挡轴承40b和波发生器20b的动力输出端的总体轴向尺寸是减小的，请再次参阅图2，图2所示的谐波减速器100a中的波发生器20a的动力输出端与第二定位轴承40a在套筒21a的轴线上的投影完全没有重叠。在本发明中，波发生器20b的动力输出端与止挡轴承40b在套筒21b的轴线上的投影存在重叠，在套筒21b轴线方向上的尺寸更小。业界在谐波减速器中的一贯设计方案是像图2所示的一样，将两个止挡轴承30a、40a设置在波发生器20a的动力输出端的相对两侧，而且没有重叠，而本发明打破常规，创造性地在止挡轴承40b与波发生器20b的动力输出端的结构位置关系上做出改进，使波发生器20b的动力输出端与止挡轴承40b在套筒21b的轴线上的投影至少部分重叠，更进一步地减小谐波减速器装置100b的轴向尺寸，对于谐波减速器装置100b小型化发展做出更进一步地贡献。

在本实施例中，波发生器20b的动力输出端与止挡轴承40b在套筒21b的轴线上的投影重叠率范围为0.1-1。具体地，投影重叠率可以为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9。这里所说的投影重叠率是指在平行于套筒21b的轴线方向的截面上，定义：A为止挡轴承40b与波发生器20b的动力输出端在套筒21b的轴线上的投影重合的轴向长度；B为止挡轴承40b的轴向长度或波发生器20b的动力输出端的轴向长度；C为投影重叠率；其中，C＝A/B，即投影重叠率C等于A与B的比值。

优选地，波发生器的动力输出端与止挡轴承在套筒的轴线上的投影重叠率范围为0.5-0.9。

研发人员在通过使波发生器20b的动力输出端与止挡轴承40b在套筒21b的轴线上的投影重叠这一思想的指引下，不断地研究和试验，并打样成品，测试，在大量样品中意外地发现“所述波发生器的动力输出端与所述止挡轴承在所述套筒的轴线上的投影重叠率范围为0.5-0.9”不但能在轴向尺寸上做出更大的贡献，而且在产品可靠性能够得到很好地保证。

套筒21b的内环面设置有第二台阶24b；止挡轴承40b的一侧抵顶于第二台阶24b上，另一侧间接抵顶于柔轮10b的杯底部12b。第二台阶24b的形成是通过将套筒21b在对应第二止挡结构40b的位置上增大套筒21b内径而形成的。

谐波减速器装置100b还包括与输出轴承70b的内圈72b固定连接的输出轴80b，止挡轴承40b位于输出轴80b和套筒21b之间。业界在设计谐波减速器装置100b时，惯性思维是将止挡轴承40b设置在套筒21b的外围，不会想到要把止挡轴承40b放在套筒21b与输出轴80b之间，而本发明提出一种全新的设计思路，直接将止挡轴承40b设置在套筒21b与输出轴80b之间，同时将止挡轴承40b伸入到波发生器20b的动力输出端的下方，止挡轴承40b与波发生器20b的动力输出端之间为套筒21b。套筒21b和输出轴80b对止挡轴承40b进行径向限位，不需要额外设置其他限位结构。

谐波减速器装置100b还包括设置于柔轮10b的杯底部12b与止挡轴承40b之间的垫圈81b。垫圈81b呈片状。垫圈81b和第二台阶24b对止挡轴承40b进行轴向双方向限位，套筒21b和输出轴80b对止挡轴承40b进行径向限位，由此，止挡轴承40b在轴向和径向上均得到了限位。

垫圈81b呈片状，垫圈81b与止挡轴承40b在套筒21b的轴向上并未存在重叠，垫圈81b与止挡轴承40b并排套于套筒21b上。请再次参阅图2，图2中的垫圈81a包括径向连接部82a和轴向环部83a，通过径向连接部82a对止挡轴承40b进行径向限位，而在本发明中，垫圈81b只需要简单的呈片状，不需要径向连接部82a，结构更加简单，装配也容易。

输出轴80b的外环面凸设有安装部82b，安装部82b与柔轮10b的杯底部12b一同固定于输出轴承70b的内圈72b。在套筒21b的轴向上，止挡轴承40b、垫圈81b、柔轮10b的杯底部12b、安装部82b及输出轴承70b的内圈72b依次紧密排布，中间并未设置其他的零部件。输出轴承70b的内圈72b于内侧开设有容置槽73b，安装部82b安装于容置槽73b内。

谐波减速器装置100b还包括位于输出轴承70b外侧的另一端盖93b，另一端盖93b连接于输出轴承70b的内圈72b。这里所说的输出轴承70b外侧是指输出轴承70b背离刚轮60b的一侧。

另一端盖93b与输出轴80b为两个独立的部件。另一端盖93b的一侧与输出轴80b之间设置有束线结构1b。将另一端盖93b与输出轴80b设置成两个独立的部件，一方面是减少了如图2所示的输出轴80a与第二端盖93a一体结构所造成的加工及安装的不便，同时也降低了成本，另外一方面，还可以在另一端盖93b与输出轴80b的端部之间设置束线结构1b，一举两得。

另一端盖93b在靠近输出轴承70b的一侧凸设有连接部94b，连接部94b伸入输出轴承70b的内圈72b并靠近输出轴80b的端部。在本实施例中，束线结构1b包括连接于连接部94b内的管体101b及套设于管体101b外部的弹性伸缩部102b。管体101b供线缆103b穿过。管体101b的一端伸入至输出轴80b内，另一端连接于连接部94b上。伸缩部102b位于管体101b与连接部94b之间。

在本实施例中，波发生器主体22b包括形成于套筒21b上的椭圆盘25b及连接于椭圆盘25b上的柔性轴承26b。在其他实施例中，波发生器主体22b包括形成于套筒21b上的转臂及安装于转臂的相对两端的滚轮；或者，波发生器主体22b包括形成于套筒21b上的凸轮及连接于凸轮上的柔性轴承26b。

在本实施例中，输出轴承70b为自带油封95b的轴承，不需要像图2所示的谐波减速器需要在第二端盖93a的内侧设置油封95a，在第二端盖93a的内侧设置的油封95a需要定制，成本上会比较高。

综上方案，本发明的谐波减速器装置100b在成本上比图2所示的谐波减速器100a减少近20％。具体表现如下：

1、图2所示的谐波减速器100a的刚轮60a、柔轮10a需要定制，而本发明的谐波减速器装置100b只需要采用刚轮60b、柔轮10b的标准件即可以满足设计要求，减少了定制成本；

2、图2所示的谐波减速器100a的滚子轴承70a采用的是不带油封的轴承，油封定制化设计在右侧端盖93a与滚子轴承70a之间，而本发明采用了自带油封95b的输出轴承70b，不需要再另外设计，减少了定制成本；

3、图2所示的谐波减速器100a，起到围板91b作用的部件是在第一端盖50a外侧的固定板52a，而这个固定板52a，在图2中作为单独的零部件存在的，无形中增加了零部件的数量，还需要增加库存空间，增加零部件的库存管控种类，也增加了加工工序和装配工序，当然，也增加了成本，而本发明，围板91b连接于主体92b的外端缘并与主体92b是一体的。围板91b并不会作为单独的零部件存在，而是和端盖90b的主体92b是一体的，如此设置，可以减少零部件的数量，减少了作为单独零部件的围板91b的额外加工费用，也减少了对作为单独零部件的围板91b的加工工序和装配工序，一定程度上节省了谐波减速器装置100b的成本；

4、图2所示的谐波减速器100a，输出轴80a与右侧端盖93a是一体的，整个零件体积是很大的，右侧端盖93a与输出轴80a几乎是垂直的，在加工难度上无形中增加加工成本，而本发明，输出轴80b与另一端盖93b分开，加工时，输出轴80b与另一端盖93b分开加工，虽然在加工零件的数量上有增加，但实际上相比加工难度上所带来的加工成本增加，实际上是降低了成本。

关节204还包括对套筒21b进行动力输入的驱动电机9。驱动电机9设置于谐波减速器装置100b的一侧。关节204还包括套设于套筒21b上的另一轴承101，驱动电机9包括套设于套筒21b上的转子91及与转子91配合的定子92。另一轴承101位于转子的远离波发生器20b的一侧。另一轴承101位于转子91的远离另一端盖93b的一侧。

关节204还包括套设于套筒21b上的安装件206。安装件206位于电机9的远离端盖90b的一侧，并用于对另一轴承101进行限位。

电机9的定子92与转子91之间形成有容置空间93，另一轴承101位于容置空间93内，并且不占用关节204的轴向空间。安装件206包括板体207及连接于板体207的一侧的限位环208。限位环208和套筒21b对另一轴承101进行径向限位。套筒21b的外环面形成有第三台阶27b。第三台阶27b和板体207对另一轴承101进行轴向限位。限位环208伸入容置空间93内。另一轴承101与板体207之间设置有弹性件95，起到减震的作用。

关节204还包括安装于套筒21b的制动器205。制动器205位于安装件206的外侧。安装件206位于制动器205和电机9之间。安装件206的外周部2b夹设于电机9的外壳94与制动器205的壳体209之间，实现安装件206的固定。

安装件206利用现有的电机与制动器之间的原本空隙来实现另一轴承101的安装，通过将限位环208伸入到电机9的容置空间93内，安装件206的外周部2b在电机9的外壳94与制动器205的壳体209之间以错位的方式连接，并不会增加整个关节的轴向尺寸。

综上，谐波减速器装置100b在轴向尺寸上减小，在刚轮60b径向尺寸不变的情况下，达到谐波减速器装置100b更加小型化的需求，与此同时，应用该谐波减速器装置100b的关节204也会更加小型化。进而，应用这种小型化的关节的机械臂201也会更加小型化。应用这样的机械臂的机器人200也是更加小型化的。

请同时参阅图10和图11，本发明第二实施例提供的谐波减速器装置100c与第一实施例提供的谐波减速器装置100b大致相同，其不同之处在于：

第一止挡结构30c包括套设于套筒21c上并随着套筒21c的转动而转动的止挡件31c及连接于止挡件31c的密封件32c；止挡件31c的一端内侧面抵顶于第一台阶23c上，密封件32c的一端外侧面抵顶于围板91c上，从而实现第一止挡结构30c在第一台阶23c及围板91c之间的限位。这里所说的内侧面是指靠近波发生器主体22c的一侧，外侧面是指远离波发生器主体22c的一侧。这里所说的止挡件31c的一端是指靠近套筒21c的一端，密封件32c的一端是指靠近围板91c且远离套筒21c的一端。

第一止挡结构30c整体呈片状。第一止挡结构30c的整体轴向尺寸小于第一止挡结构30c的内径和外径之差。密封件32c与止挡件31c一同跟着套筒21c转动。密封件32c与围板91c之间形成转动副，在套筒21c转动时，密封件32c的一端外侧缘与围板91c接触而形成转动副。密封件32c的一端外侧缘与围板91c之间在密封件32c转动时始终接触，在密封件32c与围板91c之间的接触处形成密封结构。

止挡件31c呈环状。止挡件31c包括横截面呈U形的固定部301c、由固定部301c的靠近波发生器主体22c的一侧背离套筒21c方向延伸的延伸部302c及由延伸部302c的远离套筒21c的侧缘背离套筒21c方向且朝向围板91c倾斜延伸的倾斜部303c。

密封件32c呈环状。密封件32c包括固定于固定部301c内的止挡部320c及由止挡部320c的背离套筒21c且靠近围板91c的一侧朝向围板91c倾斜延伸的接触部321c。接触部321c与止挡部320c的夹角呈钝角。

止挡件31c为刚性件，密封件32c为柔性件。在第一止挡结构30c随着套筒21c转动时，接触部321c与围板91c始终挤压紧密接触，不但达到限位的作用，还起到了密封的作用。

请同时参阅图12和图13，本发明第三实施例提供的谐波减速器装置100d与第一实施例提供的谐波减速器装置100b大致相同，其不同之处在于：

套设于套筒21d上的第一止挡结构30d直接形成于端盖90d上，不再通过单独的零部件来实现轴向的止挡功能，减少了零部件的数量。

在第三实施例中，第一止挡结构30d直接形成于围板91d上。不再需要第一台阶来限位。第一止挡结构30d包括连接于围板91d的靠近套筒21d的一侧的连接环92d，连接环92d与套筒21d的外环面形成面接触。

在连接环92d与套筒21d的外环面之间形成有密封结构33d。密封结构33d为在连接环92d与套筒21d之间的接触面上开设环槽34d。环槽34d包括两个槽壁面36d及连接两个槽壁面36d的槽底面37d。槽底面37d与每个槽壁面36d之间形成有拐角38d。如此设置，使得润滑油即便想流出来，也必须经过两个槽壁面36d、一个槽底面37d和两个拐角38d，这么漫长的路径最终会让润滑油流不出来，达到密封、防泄露的目的。

环槽34d可以设置多个，例如1个、2个、3个等，在缩小轴向尺寸的情况下，环槽34d的数量可以根据情况来设置。

在本实施例中，取消了图2所示的谐波减速器100a的第一定位轴承30a的使用，第一止挡结构30d在轴向上的尺寸是小于图2所示的谐波减速器100a的固定板52a与第一定位轴承30a的轴向尺寸之和。

在本实施例中，连接环92d可以朝向电机9d延伸。可以理解地是，为了更进一步减小轴向尺寸，连接环92d可以伸入电机9d的定子921d和转子911d之间的容置空间93d内。

请同时参阅图14，图14示出了本发明第三实施例提供的谐波减速器装置100d与图2的谐波减速器100a在轴向尺寸上的对比图，从图中可以看出，在相同的刚轮60d、60a径向尺寸L下，轴向尺寸明显缩减了，具体地，可从图中以线W为基准，以对第一止挡结构30d的左侧起限位功能的元件为起点(对于图2来讲，是以固定板52a为起点，对于图14来讲，以第一止挡结构30d本身的左侧为起点)，以柔轮的杯底部12d为终点，测量两者之间的距离，A1明显比A2小，本发明实施例提供的谐波减速器装置100d比图2的谐波减速器100a在轴向尺寸有明显减少。在本实施例中，具体减少了5mm-13mm。优选地，减少了8mm-10mm。

在上述第一、第二、第三实例中，提供了三种不同的第一止挡结构的方案，在其他实施例中，第一止挡结构可以为轴套等其他支撑结构。

需要说明的是，在本实施例中，止挡的概念是指挡住的意思，不一定必须一直处于接触状态，在运动方向上，需要被挡住的时候起止挡的作用即可。在其他实施例中，止挡可以起到密封和/或定位的功能，定位是指位置不动的意思。

请参阅图15，本发明第四实施例提供的谐波减速器装置100e与第一实施例提供的谐波减速器装置100b大致相同，其不同之处在于：

另一端盖93e与输出轴80e是一体的。输出轴80e上不再设置安装部82b，输出轴承70e的内圈72e也不必设置容置槽73b。柔轮10e的杯底部12e直接与输出轴承70e的内圈72e固定在一起。柔轮10e的杯底部12e与输出轴承70e的内圈72e之间不再设置安装部82b。柔轮10e的杯底部12e直接与输出轴承70e的内圈72e接触。输出轴80e与输出轴承70e的内圈72e的固定是通过另一端盖93e与输出轴承70e的内圈72e的固定来实现的。

请参阅图16，本发明第五实施例提供的谐波减速器装置100f与第二实施例提供的谐波减速器装置100c大致相同，其不同之处与本发明第四实施例提供的谐波减速器装置100e与第一实施例提供的谐波减速器装置100b的不同之处相同，即，另一端盖93f与输出轴80f是一体的。输出轴80f上不再设置安装部，输出轴承70f的内圈72f也不必设置容置槽。柔轮10f的杯底部12f直接与输出轴承70f的内圈72f固定在一起。柔轮10f的杯底部12f与输出轴承70f的内圈72f之间不再设置安装部。柔轮10f的杯底部12f直接与输出轴承70f的内圈72f接触。输出轴80f与输出轴承70f的内圈72f的固定是通过另一端盖93f与输出轴承70f的内圈72f的固定来实现的。

请参阅图17，本发明第六实施例提供的谐波减速器装置100g与第三实施例提供的谐波减速器装置100d大致相同，其不同之处与本发明第四实施例提供的谐波减速器装置100e与第一实施例提供的谐波减速器装置100b的不同之处相同,即，另一端盖93g与输出轴80g是一体的。输出轴80g上不再设置安装部，输出轴承70g的内圈72g也不必设置容置槽。柔轮10g的杯底部12g直接与输出轴承70g的内圈72g固定在一起。柔轮10g的杯底部12g与输出轴承70g的内圈72g之间不再设置安装部。柔轮10g的杯底部12g直接与输出轴承70g的内圈72g接触。输出轴80g与输出轴承70g的内圈72g的固定是通过另一端盖93g与输出轴承70g的内圈72g的固定来实现的。

在上述第一至第六实施例中，在缩小谐波减速器装置的轴向尺寸上作出贡献的至少有2处，具体地：

1、第一止挡结构不采用轴承结构，而采用上述实施例中所述的第一止挡结构30b、30c、30d，通过第一止挡结构30b、30c、30d的结构设计使其轴向尺寸小于常规轴承的轴向尺寸。

2、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。

可以理解地，在其他实施例中，谐波减速器装置考虑在第2点上改进，而第1点不做过多改进，同样是采用轴承结构。具体地，可以参见以下说明中的第七实施例、第八实施例和第九实施例。

请参阅图18，本发明第七实施例提供谐波减速器装置100h与第一实施例提供的谐波减速器装置100b大致相同，其不同之处在于：

不像第一实施例，在制动器205与电机9之间不需要设置另一轴承101，当然也不需要设置安装件206，而是第一止挡结构30h采用轴承结构。具体地，在围板91h与第一台阶23h之间设置止挡轴承30h。由于另一轴承101和安装件206的存在，安装件206会占用轴向长度空间，导致谐波减速器装置的轴向长度无法在另一轴承101的安装问题上得到进一步缩小。在第七实施例中，取消另一轴承101和安装件206，进一步减小谐波减速器装置的轴向长度。

在第七实施例中，第一止挡结构30h采用轴承结构，与第二止挡结构共同起到支撑作用，使得另一轴承101和安装件206得以取消。

请参阅图21，图21本发明第一实施例提供的谐波减速器装置100b与图18所示的第七实施例的谐波减速器装置100h在轴向尺寸上的对比图，图中示出了三条线，第一条是线E，线E是指两个谐波减速器装置100b、100h最右边的共同起始线，第二条是线F，是第一实施例的谐波减速器装置100b的制动器205最右侧的端面所在的线，第三条是线G，是第七实施例的谐波减速器装置100h的制动器205最右侧的端面所在的线。由线E到线F的垂直距离用B1来表示，由线E到线G的垂直距离用B2来表示，B1明显大于B2，可见，第七实施例提供的谐波减速器装置100h比第一实施例的谐波减速器装置100b在轴向尺寸上有明显减小。在第七实施例中，具体减少了5mm-7mm。优选地，减少了6mm-7mm。

进一步地，在止挡轴承30h与围板91h之间设置弹性件95h，起到减震的作用。弹性件95h的一端抵顶于围板91h，另一端抵顶于止挡轴承30h上。弹性件95h夹设于所述围板91h与所述第一止挡结构30h之间。具体地，止挡轴承30h的内圈套于套筒的外周面，跟着套筒一同转动。弹性件95h的另一端抵于止挡轴承30h的外圈上。在本实施例中，弹性件95h为波形弹簧。在其他实施例中，弹性件95h可以为其他结构，例如，簧片，弹性垫片等。

进一步地，围板91h伸入至电机9h的定子92h与转子94h之间形成的容置空间93h内。以更进一步缩小轴向尺寸。围板91h伸入容置空间93h内，使得端盖形成朝向容置空间93h凸出的凸包96h，端盖对应凸包96h在其内形一个空腔97h，止挡轴承30h和弹性件95h位于该空腔97h内。止挡轴承30h和弹性件95h夹设在围板91h和第一台阶23h之间。

请参阅图19，本发明第八实施例提供谐波减速器装置100i与第七实施例提供的谐波减速器装置100h大致相同，其不同之处在于：

另一端盖93i与输出轴80i是一体的。输出轴80i上不再设置安装部，输出轴承70i的内圈72i也不必设置容置槽。柔轮10i的杯底部12i直接与输出轴承70i的内圈72i固定在一起。柔轮10i的杯底部12i与输出轴承70i的内圈72i之间不再设置安装部。柔轮10i的杯底部12i直接与输出轴承70i的内圈72i接触。输出轴80i与输出轴承70i的内圈72i的固定是通过另一端盖93i与输出轴承70i的内圈72i的固定来实现的。

请参阅图20，本发明第九实施例提供谐波减速器装置100k与第一实施例提供的谐波减速器装置100b大致相同，其不同之处在于：

第一止档结构30k采用轴承结构，不设置第一实施例的围板91b；端盖90k通过一个凸出环部910k伸入至电机9k的定子92k与转子91k之间形成的容置空间98k内。

第一止档结构30k位于凸出环部910k之内。在第一止档结构30k与电机9k的转子91k之间设置有挡圈920k。第一止档结构30k在套筒21k的轴向上限位于第一台阶23k和挡圈920k之间。第一止档结构30k在套筒21k的径向上限位于于凸出环部910k与输出轴80k之间。

第一止档结构30k伸入至定子92k与转子91k之间。第二止档结构40k将轴承换成密封件40k。密封件40k夹置于套筒21k的内环面与输出轴80k之间。密封件40k与输出轴80k之间为面接触。在接触面处形成有密封结构。密封结构包括开设于密封件40k的接触面上的至少一个环槽34k。在本实施例中，环槽34k为多个，在接触面形成迷宫式的密封结构。

密封件40k的一侧抵靠在第二台阶24k上，另一侧间接或直接地抵靠在柔轮10k的杯底部12k。密封件40k和柔轮10k的杯底部12k之间可以设置垫圈(未示出)，以使密封件40k的另一侧通过垫圈抵靠在柔轮10k的杯底部12k。

第一止档结构30k和另一轴承101k均位于波发生器主体22k的同一侧。

在第九实施例中，输出轴80k与另一端盖93k分开设置，如第一实施例所示，在其他实施例中，输出轴80k与另一端盖93k可以是一体的，如第四实施例所示。

请参阅图22，本发明第十实施例提供谐波减速器装置100n与第七实施例提供的谐波减速器装置100h大致相同，其不同之处在于：保留在制动器205n与电机9n之间设置的另一轴承101n和安装件206n。安装件206n的结构可以与第一实施例提供的谐波减速器装置的安装件结构相同，在此不加赘述。安装件206n的结构也可以稍稍有些变化，具体参阅图22,安装件206n包括板体207n及连接于板体207n一侧的限位环208n，套筒21n的外侧上套设有固定套211n，所述限位环208n和所述固定套211n对所述另一轴承101n进行径向限位。固定套211n的外环面形成有第三台阶212n，所述第三台阶212n和所述板体207n对所述另一轴承101n进行轴向限位。安装件206n的外周缘固定于整个关节的外壳上。具体地，安装件206n的外周缘夹设于电机外壳94n与制动器固定座209n之间。所述另一轴承101n至少部分位于所述容置空间93n内。

请参阅图23和图24，图23为本申请实施例提供的机器人的关节204h的立体结构图，该关节上应用第七实施例的谐波减速器装置100h。相对应用第一实施例的谐波减速器装置的关节204而言，除了在谐波减速器装置结构上的不同之处之外，还具有如下不同之处(以下简称不同之处说明)：

关节204h还包括电机端编码器2041。电机端编码器2041套设于套筒21h上，电机端编码器2041的一部分位于制动器205h的壳体209h之内，另一部分位于制动器205h的壳体209h之外。电机端编码器2041不占用关节204h的轴向空间。套筒21h为一个独立的整体，从第二止挡结构40h一直延伸到电机端编码器2041处，并超出电机端编码器2041之外。套筒21h作为独立的整体部件，在安装时，更加简便，也能减少零部件的数量。整个谐波减速器装置100h结构很简单。当然，整个关节204h的结构也是简单的。

关节204h还包括伺服驱动器功率板2042，伺服驱动器功率板2042支撑于制动器205h的壳体209h(壳体209h也可以叫制动器固定座209h，用来固定制动器205h的座)之上，伺服驱动器功率板2042与制动器固定座209h之间留有空隙，以避让位于伺服驱动器功率板2042之上的各个元器件。输出轴80h穿过伺服驱动器功率板2042。

关节204h还包括负载端编码器2043。负载端编码器2043套设于输出轴80h上，并位于伺服驱动器功率板2042与输出轴80h之间。所述负载端编码器2043不占用所述关节204h的轴向空间。

关节204h还包括伺服驱动器控制板2044，支撑于伺服驱动器功率板2042之上。伺服驱动器控制板2044与伺服驱动器功率板2042间隔设置。

关节204h还包括线缆固定板2045，线缆在输出轴80h内穿过并由线缆固定板2045来固定。线缆固定板2045间隔固定于伺服驱动器控制板2044之外。线缆固定板2045、伺服驱动器功率板2042和伺服驱动器控制板2044间隔设置。

在所述套筒21h的延伸方向上，所述制动器固定座209h、所述伺服驱动器功率板2042和所述伺服驱动器控制板2044依次间隔设置。

上述的“不同之处说明”同样适用于具有第一至第六、第八至第十实施例提供的谐波减速器装置的关节或机械臂或机器人。

在这里需要补充一些细节说明(以下简称补充说明)，如下：

第一止挡结构30h和第二止挡结构40h分别位于套筒21h的相对两侧，具体地，第一止挡结构30h位于套筒21h的外侧，第二止挡结构40h位于套筒21h的内侧且位于套筒21h和输出轴80h之间。

套筒21h是一个独立的部件。在套筒21h的延伸长度上布置有第一止挡结构30h、第二止挡结构40h、电机9h。进一步地，在套筒21h的延伸长度上还布置了制动器205h及电机端编码器2041。

关节204h作为一个独立的模组使用，给整个机械臂的安装及结构布置提供了简单便捷的设计思路。另外，本申请的关节的尺寸相对于应用杯型柔轮的谐波减速器的关节而言，在轴向尺寸上得以减小，使得作为一个独立模组的关节得到更大的优势，短小精悍，市场竞争力强。也为机械臂的壳体设计提供更多空间。

可以理解的是，上述补充说明同样适用于具有第一至第六、第八至第十实施例提供的谐波减速器装置的关节或机械臂或机器人。

请参看图25，关节204h为一个轴向尺寸较小的独立模组，当其安装于机器人整个外壳体2001内时，外壳体2001可以在关节转弯处2002圆滑过渡，而且这个圆滑过渡不会使整个机器人在转弯处2002显得很厚重或者笨重。当然，外壳体2001的圆滑过渡结构同样适用于任何一个实施例。

请参阅图26至图31，上述各个实施例中的关节作为独立模组存在，各个关节独立地安装于机械臂上。在常规技术中，关节在未安装伺服驱动器功率板伺服驱动器控制板、电机端编码器和所述负载端编码器之前，其他结构要与一个较大的机械臂壳体成为一个不可拆卸的整体，在安装时，不但笨重，而且关节如果有损坏，例如，制动器，电机或轴承等有损坏，没有办法将损坏的零部件拆出来单独维修，只能将这个不可拆卸的整体整个换掉，不但造成了成本的浪费，而且由于笨重也会导致这个整体在机械臂上的拆卸也很难。而在本申请中，将关节作为一个整体来安装拆卸，由于关节的轴向尺寸的减小，关节本身就是短小精悍，轻巧易拿，使安装或拆卸方便，而且也使得整个机械臂或机器人都显得很轻巧，小型化，为机器人的小型化应用奠定了坚实的技术基础。

在本实施例中，所述机械臂201还包括至少两个臂体202，所述关节204连接于所述臂体202之间，两个所述臂体202之中的其中一个所述臂体202包括安装座2003，所述关节204的输出轴承70的内圈直接或间接固定于所述安装座2003上，两个所述臂体202连接并合围成安装腔2004，所述关节204作为一个整体独立模组置于所述安装腔2004内。

在一些实施例中，定义其中一个所述臂体202为第一臂体202a，定义另外一个所述臂体202为第二臂体202b，所述第一臂体202a和所述第二臂体202b均包括第一壳2021a和盖于所述第一壳2021a的第二壳2022a，所述第一臂体202a的所述第一壳2021a设置所述安装座2003，所述第二臂体202b的所述第一壳2021a与所述第一臂体202a的所述第一壳2021a相连接形成一个腔体2005，所述第二臂体202b的所述第二壳2022a与所述第二臂体202b的所述第一壳2021a盖合，使得所述第二臂体202b的所述第一壳2021a、所述第二壳2022a及所述安装座2003共同形所述安装腔2004。

本发明实施例还提供一种上述机械臂201的安装方法，其包括如下步骤：

S1、组装所述关节204，组装后的关节204作为整体独立模组；

S2、安装所述关节204，将所述关节204整体安装于所述第一臂体202a的所述第一壳2021a的所述安装座2003上，其中所述关节204的所述输出轴承70的内圈直接或间接固定于所述安装座2003上；

S3、安装所述第二臂体202b的所述第一壳2021a，将所述第二臂体202b的所述第一壳2021a与所述第一臂体202a的所述第一壳2021a对接而形成所述腔体2005，所述关节204容置于所述腔体2005内；

S4、盖合所述第二臂体202b的所述第二壳2022a，将所述第二臂体202b的所述第二壳2022a与所述第二臂体202b的所述第一壳2021a对接盖合并将所述关节204合围于所述安装腔2004内。

所述机械臂201包括第三臂体202c，所述第三臂体202c包括第二安装座2006，所述第三臂体202c也包括第一壳2021a和盖于所述第一壳2021a的第二壳2022a，所述第三臂体202c的所述第一壳2021a设置所述第二安装座2006，定义所述关节为第一关节204a，定义另外一个组装后的所述关节为第二关节204b，所述机械臂201的安装方法还包括如下步骤：

S5、安装所述第二关节204b，所述第二关节204b整体安装于所述第三臂体202c的所述第一壳2021a的所述第二安装座2006上，其中所述第二关节204b的所述输出轴承70的内圈直接或间接固定于所述第二安装座2006上，所述第二关节204b与所述第一关节204a二者的安装方向成预设夹角；

S6、安装所述第一臂体202a的所述第一壳2021a，将所述第三臂体202c的所述第一壳2021a与所述第一臂体202a的所述第一壳2021a对接而形成所述腔体2005，所述第二关节204b容置于所述腔体2005内；

S7、盖合所述第一臂体202a的所述第二壳2022a，将所述第一臂体202a的所述第二壳2022a与所述第一臂体202a的所述第一壳2021a对接盖合并将所述第二关节204b合围于所述安装腔2004内。

所述第一臂体202a的所述第一壳2021a包括所述安装座2003、形成于所述安装座2003一侧的第一管壳2007及形成于所述安装座2003另一侧的第二管壳2008，所述第一管壳2007与所述第二管壳2008成预设夹角，所述第二管壳2008由所述安装座2003成预设夹角转弯延伸处开设有安装缺口2009，所述安装缺口2009与所述安装腔2004相连通。

在安装所述第一关节204a的步骤中，固定件2010由所述安装缺口2009伸入并穿过所述安装座2003直接或间接锁入所述第一关节204a的所述输出轴承70的内圈，在安装所述第二关节204b的步骤中，所述第二关节204b由所述安装缺口2009伸入并与所述第二安装座2006直接或间接地固定，所述固定件2010的伸入方向与所述第二关节204b的伸入方向不同，在盖合所述第一臂体202a的所述第二壳2022a的步骤中，具体包括步骤：

所述第一臂体202a的所述第二壳2022a盖合所述安装缺口2009，以遮盖所述第二关节204b及所述固定件2010。

在一个实施例中，第二关节204b在第二安装座2006上的安装方式与第一关节204a在安装座2003上的安装方式大致相同，在此不加赘述。

在一个实施例中，所述第二关节204b与所述第一关节204a二者的安装方向成预设夹角，该预定夹角可为90度。

上述两个关节204的相邻且垂直的安装方式适用于机械臂201中的任何直角连接方式，唯一不同的是臂体的第一壳与第二壳的结构形式略有不同，但总体发明思想是相通的。例如在第三臂体202c内继续安装第三关节204c，需要再提供一个具有第三安装座2011的臂体，第三关节204c在第三臂体202c的第一壳2021a与第二壳2022a打开时所敞开的窗口伸入腔体内，再用固定件2012从第三安装座2011的外侧锁入第三关节204c。

以上描述的是垂直的两个关节的安装方法，下面对平行的两个关节的安装方法，以下步骤是承接以上步骤S4。

所述机械臂201包括第三臂体202d，所述第二臂体202b包括第二安装座2006b，所述第三臂体202d包括第一壳2021a和盖于所述第一壳2021a的第二壳2022a，所述第二臂体202b的所述第一壳2021a设置所述第二安装座2006b，定义所述关节为第一关节204a，定义另外一个组装后的所述关节为第二关节204d，所述机械臂201的安装方法还包括如下步骤：

S5’、安装所述第二关节204d，所述第二关节204d整体安装于所述第二臂体202b的所述第一壳2021a的所述第二安装座2006b上，其中所述第二关节204d的所述输出轴承70d直接或间接固定于所述第二安装座2006b上，所述第二关节204d与所述第一关节204a二者的安装方向平行；

S6’、安装所述第三臂体202d的所述第一壳2021a，将所述第三臂体202d的所述第一壳2021a与所述第二臂体202b的所述第一壳2021a对接而形成所述腔体2005，所述第二关节204d容置于所述腔体2005内；

S7’、盖合所述第三臂体202d的所述第二壳2022a，将所述第三臂体202d的所述第二壳2022a与所述第三臂体202d的所述第一壳2021a对接盖合并将所述第二关节204d合围于所述安装腔2004内。

在一个实施例中，所述第二臂体202b的所述第一壳2021a包括第一管壳2021b、与所述第一管壳2021b平行的第二管壳2022b及连接于所述第一管壳2021b和所述第二管壳2022b之间的连接壳2023b，所述第二安装座2006b设置于所述第二管壳2022b内，所述第一管2021b壳形成有第一敞口2024b，所述第一敞口2024b与所述第一关节204a的所述安装腔2004相连通，在安装所述第一关节204a的步骤中，所述第一关节204a的输出轴承朝向所述安装腔2004内并由所述第一敞口2024b伸入并靠近所述安装座2003。

所述第二管壳2022b形成有第二敞口2025b，所述第二敞口2025b位于所述第二安装座2006b的一侧，所述第二敞口2025b与所述第二关节204d的所述安装腔2004相连通，在安装所述第二关节204d的步骤中，所述第二关节204d的输出轴承朝向所述第二关节204d的安装腔2004内并由所述第二敞口2025b伸入并靠近所述第二安装座2006b，固定件2013由所述第二安装座2006b的另一侧直接或间接锁入所述第二关节204d的所述输出轴承上。

机械臂201的安装方法还包括步骤：

S8’、安装所述第二臂体202b的所述第二壳2022a，将所述第二臂体202b的所述第二壳2022a与所述第二臂体202b的所述第一管壳2021b、所述连接壳2023b及所述第二管壳2022b对接，所述第二臂体202b的所述第二壳2022a盖合所述第一敞口2024b，并遮盖安装于所述第二安装座2006b上的所述固定件2013。

本发明实施例还提供一种机器人的安装方法，所述机器人的安装方法包括上述的机械臂的安装方法。

在上述安装方法中，关节提前组装好，并作为一个独立的模组进入安装工序中，使整个机械臂或机器人的安装更方便，同样地，拆卸也是方便的，拆卸过程与安装过程刚好相反，在这里不加赘述。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (34)

1.一种关节，其特征在于：所述关节包括谐波减速器装置,所述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，所述关节还包括对所述套筒进行动力输入的驱动电机。

2.如权利要求1所述的关节，其特征在于：所述关节还包括套设于所述套筒上的另一轴承和对所述另一轴承进行限位的安装件，所述电机的定子与转子之间形成有容置空间，所述另一轴承至少部分位于所述容置空间内。

3.如权利要求2所述的关节，其特征在于：所述安装件包括板体及连接于所述板体的一侧的限位环，所述限位环和所述套筒对所述另一轴承进行径向限位，所述套筒的外环面形成有第三台阶，所述第三台阶和所述板体对所述另一轴承进行轴向限位。

4.如权利要求2所述的关节，其特征在于：所述安装件包括板体及连接于所述板体一侧的限位环，所述套筒的外侧上套设有固定套，所述限位环和所述固定套对所述另一轴承进行径向限位，所述固定套的外环面形成有第三台阶，所述第三台阶和所述板体对所述另一轴承进行轴向限位。

5.如权利要求1所述的关节，其特征在于：所述关节还包括安装于所述套筒上的制动器、固定所述制动器的制动器固定座、伺服驱动器功率板及伺服驱动器控制板；在所述套筒的延伸方向上，所述制动器固定座、所述伺服驱动器功率板和所述伺服驱动器控制板依次间隔设置。

6.如权利要求1所述的关节，其特征在于：所述谐波减速器装置还包括与所述输出轴承的内圈固定连接的输出轴，所述关节还包括套设于所述套筒上的电机端编码器和套设于所述输出轴上的负载端编码器，所述电机端编码器和所述负载端编码器不占用所述关节的轴向空间。

7.如权利要求1-6任一项所述的关节，其特征在于：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。

8.如权利要求1-6任一项所述的关节，其特征在于：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。

9.如权利要求1-6任一项所述的关节，其特征在于：所述第二止挡结构为止挡轴承。

10.如权利要求1所述的关节，其特征在于：所述谐波减速器装置还包括与所述输出轴承的内圈固定连接的输出轴，所述第二止挡结构位于所述输出轴和所述套筒之间。

11.如权利要求1-6任一项所述的关节，其特征在于：所述第一止挡结构采用轴承结构并套设于所述套筒的外侧。

12.如权利要求1所述的关节，其特征在于：所述套筒与所述端盖之间形成有缝隙，所述第一止挡结构密封所述缝隙。

13.如权利要求1-6任一项所述的关节，其特征在于：所述第一止挡结构的轴向尺寸小于所述第一止挡结构的内径和外径之差。

14.如权利要求1-6任一项所述的关节，其特征在于：所述第一止挡结构和所述第二止挡结构对所述套筒进行轴向双方向止挡。

15.如权利要求1-6任一项所述的关节，其特征在于：所述套筒的外环面形成有第一台阶，所述端盖的外侧面形成有围板，所述第一止挡结构设置于所述第一台阶和所述围板之间。

16.如权利要求1所述的关节，其特征在于：所述第一止挡结构采用轴承结构，在所述端盖与所述第一止挡结构之间设置弹性件。

17.如权利要求16所述的关节，其特征在于：所述端盖的外侧面形成有围板，所述弹性件夹设于所述围板与所述第一止挡结构之间。

18.如权利要求17所述的关节，其特征在于：所述第一止挡结构的内圈套于所述套筒的外周面，并随着所述套筒一同转动；所述弹性件的一端抵顶于所述围板上，所述弹性件的另一端抵于所述第一止挡结构的外圈上。

19.如权利要求1所述的关节，其特征在于：所述端盖包括主体，所述主体的内端面与所述输出轴承的外圈之间固定所述刚轮，所述端盖的外侧面形成有围板，所述围板连接于所述主体的外端缘并与所述主体是一体的。

20.如权利要求1所述的关节，其特征在于：所述谐波减速器装置还包括与所述输出轴承的内圈固定连接的输出轴，所述输出轴的外环面凸设有安装部，所述安装部与所述柔轮的杯底部一同固定于所述输出轴承的内圈。

21.如权利要求1-6任一项所述的关节，其特征在于：所述套筒的内环面设置有第二台阶；所述第二止挡结构的一侧抵顶于所述第二台阶上，另一侧间接抵顶于所述柔轮的杯底部，所述第二止挡结构的外圈抵顶于所述第二台阶上。

22.一种机械臂，其特征在于：所述机械臂包括如权利要求1-21任一项所述的关节，所述关节作为独立模组存在。

23.如权利要求22所述的机械臂，其特征在于：所述机械臂还包括至少两个臂体，所述关节连接于所述臂体之间，两个所述臂体之中的其中一个所述臂体包括安装座，所述关节的输出轴承的内圈直接或间接固定于所述安装座上，两个所述臂体连接并合围成安装腔，所述关节作为一个整体独立模组置于所述安装腔内。

24.如权利要求23所述的机械臂，其特征在于：定义其中一个所述臂体为第一臂体，定义另外一个所述臂体为第二臂体，所述第一臂体和所述第二臂体均包括第一壳和盖于所述第一壳的第二壳，所述第一臂体的所述第一壳设置所述安装座，所述第二臂体的所述第一壳与所述第一臂体的所述第一壳相连接形成一个腔体，所述第二臂体的所述第二壳与所述第二臂体的所述第一壳盖合，使得所述第二臂体的所述第一壳、所述第二壳及所述安装座共同形所述安装腔。

25.一种机器人，其特征在于：所述机器人包括如权利要求22-24任一项所述的机械臂。

26.一种机械臂的安装方法，其特征在于：所述机械臂是如权利要求24所述的机械臂，所述机械臂的安装方法包括如下步骤：

组装所述关节，组装后的关节作为整体独立模组；

安装所述关节，将所述关节整体安装于所述第一臂体的所述第一壳的所述安装座上，其中所述关节的所述输出轴承的内圈直接或间接固定于所述安装座上；

安装所述第二臂体的所述第一壳，将所述第二臂体的所述第一壳与所述第一臂体的所述第一壳对接而形成所述腔体，所述关节容置于所述腔体内；

盖合所述第二臂体的所述第二壳，将所述第二臂体的所述第二壳与所述第二臂体的所述第一壳对接盖合并将所述关节合围于所述安装腔内。

27.如权利要求26所述的机械臂的安装方法，其特征在于：所述机械臂包括第三臂体，所述第三臂体包括第二安装座，所述第三臂体包括第一壳和盖于所述第一壳的第二壳，所述第三臂体的所述第一壳设置所述第二安装座，定义所述关节为第一关节，定义另外一个组装后的所述关节为第二关节，所述机械臂的安装方法还包括如下步骤：

安装所述第二关节，所述第二关节整体安装于所述第三臂体的所述第一壳的所述第二安装座上，其中所述关节的所述输出轴承的内圈直接或间接固定于所述第二安装座上，所述第二关节与所述第一关节二者的安装方向成预设夹角；

安装所述第一臂体的所述第一壳，将所述第三臂体的所述第一壳与所述第一臂体的所述第一壳对接而形成所述腔体，所述第二关节容置于所述腔体内；

盖合所述第一臂体的所述第二壳，将所述第一臂体的所述第二壳与所述第一臂体的所述第一壳对接盖合并将所述第二关节合围于所述安装腔内。

28.如权利要求27所述的机械臂的安装方法，其特征在于：所述第一臂体的所述第一壳包括所述安装座、形成于所述安装座一侧的第一管壳及形成于所述安装座另一侧的第二管壳，所述第一管壳与所述第二管壳成预设夹角，所述第二管壳由所述安装座成预设夹角转弯延伸处开设有安装缺口，所述安装缺口与所述安装腔相连通。

29.如权利要求28所述的机械臂的安装方法，其特征在于：在安装所述第一关节的步骤中，固定件由所述安装缺口伸入并穿过所述安装座直接或间接锁入所述第一关节的所述输出轴承的内圈，在安装所述第二关节的步骤中，所述第二关节由所述安装缺口伸入并与所述第二安装座直接或间接地固定，所述固定件的伸入方向与所述第二关节的伸入方向不同，在盖合所述第一臂体的所述第二壳的步骤中，具体包括步骤：

所述第一臂体的所述第二壳盖合所述安装缺口，以遮盖所述第二关节及所述固定件。

30.如权利要求26所述的机械臂的安装方法，其特征在于：所述机械臂包括第三臂体，所述第二臂体包括第二安装座，所述第三臂体包括第一壳和盖于所述第一壳的第二壳，所述第二臂体的所述第一壳设置所述第二安装座，定义所述关节为第一关节，定义另外一个组装后的所述关节为第二关节，所述机械臂的安装方法还包括如下步骤：

安装所述第二关节，所述第二关节整体安装于所述第二臂体的所述第一壳的所述第二安装座上，其中所述第二关节的所述输出轴承直接或间接固定于所述第二安装座上，所述第二关节与所述第一关节二者的安装方向平行；

安装所述第三臂体的所述第一壳，将所述第三臂体的所述第一壳与所述第二臂体的所述第一壳对接而形成所述腔体，所述第二关节容置于所述腔体内；

盖合所述第三臂体的所述第二壳，将所述第三臂体的所述第二壳与所述第三臂体的所述第一壳对接盖合并将所述第二关节合围于所述安装腔内。

31.如权利要求30所述的机械臂的安装方法，其特征在于：所述第二臂体的所述第一壳包括第一管壳、与所述第一管壳平行的第二管壳及连接于所述第一管壳和所述第二管壳之间的连接壳，所述第二安装座设置于所述第二管壳内，所述第一管壳形成有第一敞口，所述第一敞口与所述第一关节的所述安装腔相连通，在安装所述第一关节的步骤中，所述第一关节的输出轴承朝向所述安装腔内并由所述第一敞口伸入并靠近所述安装座。

32.如权利要求31所述的机械臂的安装方法，其特征在于：所述第二管壳形成有第二敞口，所述第二敞口位于所述第二安装座的一侧，所述第二敞口与所述第二关节的所述安装腔相连通，在安装所述第二关节的步骤中，所述第二关节的输出轴承朝向所述第二关节的安装腔内并由所述第二敞口伸入并靠近所述第二安装座，固定件由所述第二安装座的另一侧直接或间接锁入所述第二关节的所述输出轴承。

33.如权利要求32所述的机械臂的安装方法，其特征在于：还包括步骤：

安装所述第二臂体的所述第二壳，将所述第二臂体的所述第二壳与所述第二臂体的所述第一管壳、所述连接壳及所述第二管壳对接，所述第二臂体的所述第二壳盖合所述第一敞口，并遮盖安装于所述第二安装座上的所述固定件。

34.一种机器人的安装方法，其特征在于，所述机器人的安装方法包括如权利要求26-33任一项所述的机械臂的安装方法。

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