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CN107339390A - 复合式减速机 - Google Patents

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CN107339390A
CN107339390A CN201710160674.1A CN201710160674A CN107339390A CN 107339390 A CN107339390 A CN 107339390A CN 201710160674 A CN201710160674 A CN 201710160674A CN 107339390 A CN107339390 A CN 107339390A
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梁嘉生
黄思铭
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Prodrives and Motions Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种复合式减速机，包括在一机壳内配置一第一阶减速单元及一第二阶减速单元，该第一阶减速单元包含一太阳齿轮、多个行星齿轮及一环齿轮，该第二阶减速单元包含多个滚子、多个滚子槽、多个承窝及一凸轮轮面；其中，该凸轮轮面围绕形成于环齿轮的外壁，使该环齿轮成为第一阶减速单元的出力端，并且作为驱动第二阶减速单元的入力端，所述多个滚子槽围绕形成于行星齿轮盘的外壁，使该行星齿轮盘成为第二阶减速单元的出力端，凭借减速机结构的简化，来改善传统减速机整体配置空间暨体积难以有效缩减的问题。

Description

复合式减速机
技术领域
本发明涉及减速机的结构，特别有关一种行星齿轮组与波动减速器的复合式减速机。
背景技术
减速机是一种用来降低转速提高扭矩的传动装置，一般所见的减速机包括有蜗杆式、行星齿轮式、旋波式等。其中：
蜗杆式减速机是在入力轴上组配一蜗杆去啮合驱动一蜗轮而得减速输出。
行星齿轮式减速机是通过行星齿轮组来产生具有减速比的传动输出，例如中国台湾专利公告第M331061、M434857、M454479号专利教示在入力轴的一侧同轴配置行星齿轮组而得减速输出；其中，中国台湾专利公告第M331061、M434857号专利揭示出具有单阶减速输出的行星齿轮式减速机的配置技术，中国台湾专利公告第M454479号专利则教示具有两阶减速输出的行星齿轮式减速机的配置技术。
旋波式减速机是一种可以产生旋波减速的传动装置；旋波减速的原理，最早可见由C.W.Musser于1955年提出申请的美国发明第2906143号专利所揭示的谐波传动(harmonic driver)；其次，经过不断的改进，例如美国第5643128号专利，更进一步的揭示出旋波式减速机的构件细节。
一般旋波式减速机的组成，由内而外包括同轴配置有一凸轮(cam)(或称波形产生器wave generator)、多数个滚子(rollers)及一承窝轮(具有特殊内齿型钢轮circularspline wheel)；其中该凸轮通常作为入力轴，所述多数个滚子是围绕的配置于凸轮与承窝轮之间，且承窝轮上呈环状的布设有多数个可以容纳滚子啮触的承窝，利用凸轮提供入力来驱动多数个滚子之中的部分滚子啮触于承窝轮的对应承窝之中，以驱动珠环产生减速比的出力转动。
此外，还有结合行星齿轮组与旋波减速装置的复合式减速机，系能分别通过行星齿轮组与旋波减速装置来产生多段式减速比的输出，以提供出力端使用上的需求。
然而，上述这些减速机的整体体积都过于庞大，尤其是在入力轴的轴向长度，明显起因于构件的数量过多、配置过复杂而占用了过大的空间，并不利于小型化、精致化的设计需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的旨在提供一种行星齿轮组与波动减速器的复合式减速机，用以改善传统减速机整体配置空间暨体积难以有效缩减的问题。
为了实现上述目的并解决问题，本发明提供一种复合式减速机，配置在一作为固定端使用的机壳内，其特征在于，包括：
一第一阶减速单元，由一行星齿轮组构成，该行星齿轮组包含一入力的太阳齿轮，该太阳齿轮周围相啮驱动多个行星齿轮，所述多个行星齿轮间隔的枢接于一行星齿轮盘上，且所述多个行星齿轮的外围并相啮驱动一环齿轮转动；及
一第二阶减速单元，由一波动减速器构成，该波动减速器包含有呈等圆周环状排列的多个滚子、多个滚子槽、多个承窝及一具有波形轮廓的凸轮轮面，所述多个承窝围绕形成于该机壳的一环圈状内壁，所述多个滚子容置于所述多个滚子槽内，且所述多个滚子受拘束于该凸轮轮面、所述多个承窝与所述多个滚子槽之间传递动力；其中，
该凸轮轮面围绕形成于环齿轮的外壁，使该环齿轮成为第一阶减速单元的出力端，该环齿轮作为驱动第二阶减速单元的入力端；
所述的复合式减速机，其中：所述多个滚子带动多个滚子槽转动，所述多个滚子槽围绕形成于行星齿轮盘的外壁，使该行星齿轮盘成为第二阶减速单元的出力端。
所述的复合式减速机，其中：该太阳齿轮、凸轮轮面与所述多个滚子槽的旋转中心共线。
所述的复合式减速机，其中：所述多个滚子槽坐落于该凸轮轮面与所述多个承窝之间并且容置所述多个滚子。
所述的复合式减速机，其中：所述多个滚子接受凸轮轮面的推触而移动至相对应的承窝内，并带动滚子槽跟着转动。
所述的复合式减速机，其中：该凸轮轮面的波形轮廓中包含至少一弧凸部，所述多个滚子接受弧凸部的推触而移动至相对应的承窝内，并带动滚子槽跟着转动。
所述的复合式减速机，其中：该太阳齿轮、凸轮轮面与所述多个滚子槽的旋转中心共线。
根据上述，本发明的技术效果在于：能在提升减速比的前提下，有效的缩减减速机的整体配置空间暨体积，而利于减速机的小型化及精致化。
以上所述的技术手段及其产生效能的具体实施细节，请续参照下列实施例及图式加以详细说明。
附图说明
图1是本发明波动减速器的立体分解图；
图2是图1所示构件的配置剖示图；
图3是图2的A-A剖示图；
图4是图3所示凸轮、滚子与承窝之间的放大解说图；
图5是图3所示凸轮、滚子、滚子槽与承窝之间产生力系平衡的解说图。
附图标记说明：10机壳；11容置室；11a内壁；20第一阶减速单元；21太阳齿轮；22行星齿轮；23行星齿轮盘；24环齿轮；30第二阶减速单元；31滚子；32滚子槽；33承窝；331承窝轮廓；331a单边齿面轮廓；331b对应边齿面轮廓；332齿峰轮廓；333齿谷轮廓；34凸轮轮面；341弧凸部；40轴承。
具体实施方式
首先，请合并参阅图1至图3，揭示本发明的一较佳实施例的配置细节，说明本发明所提供的复合式减速机，其结构组成包括有一机壳10、一第一阶减速单元20及一第二阶减速单元30。
该机壳10内部形成有一容置室11。该机壳10是作为减速机的固定端，包括将减速机安装于具有减速输出的动力需求的设备时，以及将第一阶减速单元20及第二阶减速单元30配置于容置室11时，该机壳10可提供绝佳的组装固定作用。
该第一阶减速单元20在实施上是由一行星齿轮组所构成，该行星齿轮组包含一太阳齿轮21、多个行星齿轮22及一环齿轮24，其中该太阳齿轮21为减速机的入力端，该太阳齿轮21在实施上轴接有一旋转驱动器(未绘示)，该旋转驱动器可选用足以提供旋转动力的马达，更具体的说，该马达可为伺服马达与步进马达的其中之一，以便旋转驱动器能提供旋转动力驱动太阳齿轮21自转。
所述多个行星齿轮22是等间隔啮组于太阳齿轮21的周边，所述多个行星齿轮22在实施上是枢接于一行星齿轮盘23，凭借该行星齿轮盘23来拘束所述多个行星齿轮22以等圆周的相同弧距的方式间隔啮组于太阳齿轮21的周边，且该行星齿轮盘23经由一轴承40而枢设于容置室11内。
该环齿轮24是啮组于所述多个行星齿轮22的外围，换句话说所述多个行星齿轮22是坐落在太阳齿轮21与环齿轮24之间。当太阳齿轮21接受旋转驱动器的驱动而自转时，驱使所述多个行星齿轮22同步自转并绕行太阳齿轮21公转，并带动环齿轮24跟着同步转动。
该第二阶减速单元30在实施上是由一波动减速器所构成，该波动减速器包含有呈等圆周环状排列的多个滚子31、多个滚子槽32、多个承窝33及一具有波形轮廓的凸轮轮面34；其中，所述多个承窝33是围绕形成于机壳10的环圈状内壁11a，依此，作为固定端使用的机壳10，也成为了所述多个承窝33的承窝座；该凸轮轮面34是围绕形成于环齿轮24的外壁，所述多个滚子槽32是坐落于该凸轮轮面34与所述多个承窝33之间，所述多个滚子31容置于所述多个滚子槽32内，使所述多个滚子31接受该凸轮轮面34、所述多个承窝33与多个滚子槽32的拘束。
更具体的说，该凸轮轮面34包含有至少一相对远离轴心且由云形线(spline)构成的弧凸部341，该弧凸部341为施力推触所述滚子31传递动力的有效作用区，进而围组成一波形轮廓；所述滚子31在本实施中为滚柱，但不排除可以是滚珠等滚动元件；所述多个滚子槽32是围绕形成于行星齿轮盘23的外壁，因此该行星齿轮盘23是充当所述多个滚子槽32的滚子槽座使用，并使该行星齿轮盘23成为第二阶减速单元30的出力端。此外，由于该凸轮轮面34是围绕形成于环齿轮24的外壁，而且所述多个滚子槽32是围绕形成于行星齿轮盘23的外壁，所以该太阳齿轮21、凸轮轮面34与所述多个滚子槽32用来作为旋转中心的中心线是相同的(共线)。
请参阅图4，揭示出上述承窝33、凸轮轮面34与滚子31之间的放大配置示意图，说明本实施中可经由凸轮轮面34的弧凸部341驱动部分滚子31移动至相对应的承窝33内接触承窝轮廓331，以传递作用力至滚子槽32，进而驱动形成所述滚子槽32的行星齿轮盘23产生既定减速比的出力转动。
上述中，所述的承窝轮廓331包含有单边齿面轮廓331a及其镜射的对应端所形成的对应边齿面轮廓331b，且单边齿面轮廓331a与对应边齿面轮廓331b之间连结有一齿谷轮廓332；其中，每一承窝轮廓331中的单边齿面轮廓331a与对应边齿面轮廓331b相对远离的端部分别衔接有齿峰轮廓333，以完整的围绕形成于机壳10的环圈状内壁11a(如图1所示)。
请参阅图5，当凸轮轮面34推引滚子31接触承窝33的单边齿面轮廓331a与对应边齿面轮廓331b的过程中，能通过单边齿面轮廓331a与对应边齿面轮廓331b来充分且真实的传递滚子31所施加的驱动力，而且单边齿面轮廓331a与对应边齿面轮廓331b也能作为对滚子31提供凸轮轮面34所产生的分力的有效接触面，以便于能够维持波动减速器在整体减速比的出力值的传动精度及传动效率的情况下，进一步的提升波动减速器出力端的传动精度。
依此，请合并图2与图5所示，说明本发明第一阶减速单元20与第二阶减速单元30的动力传递方式为：由入力的太阳齿轮21啮动所述多个行星齿轮22绕行太阳齿轮21公转，令所述多个行星齿轮22除了啮动环齿轮24转动的外并同时带动行星齿轮盘23转动，而使环齿轮24成为第一阶减速单元20的出力端以及驱动第二阶减速单元30的入力端；其中，行星齿轮盘23系作为第一阶减速单元20将动力传递至第二阶减速单元30的惰轮使用；对第一阶减速单元20而言，环齿轮24产生第一减速比的输出。接着，形成于环齿轮24外壁的凸轮轮面34的弧凸部341推引部分滚子31移动至相对应的承窝33内接触承窝轮廓331，进而传递推力至滚子槽32，以驱动形成所述滚子槽32的行星齿轮盘23产生第二减速比的出力转动；其中，作为惰轮使用的行星齿轮盘23，会受到第二阶减速单元30中凸轮轮面34、滚子31、承窝33及滚子槽32在传递推力过程中的拘束，而传递第二减速比的转速输出，以供外界动力需求端使用。
综合上述可知，本发明凭借减速机内所配置的第一阶减速单元与第二阶减速单元，除了可以在有效空间内大幅增加减速比之外，更特别的，是将波动减速器的滚子槽直接形成于行星齿轮盘的外壁而成一体式，使行星齿轮盘能充当滚子槽座(或称滚子槽盘)使用，并且将所述多个承窝直接形成于机壳的环圈状内壁，使机壳充当承窝座使用，还更进一步的将凸轮轮面一体形成于环齿轮的外壁，如此实施，可达充分精简减速机的结构及其整体配置空间与体积的效，因此能对减速机的小型化及精致化作出贡献。
然而，必须说明的是，以上实施例仅为表达本发明的较佳具体实施方式而已，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，因此本发明应以请求项中限定的内容为准。

Claims (6)

1.一种复合式减速机，配置在一作为固定端使用的机壳内，其特征在于，包括：
一第一阶减速单元，由一行星齿轮组构成，该行星齿轮组包含一入力的太阳齿轮，该太阳齿轮周围相啮驱动多个行星齿轮，所述多个行星齿轮间隔的枢接于一行星齿轮盘上，且所述多个行星齿轮的外围并相啮驱动一环齿轮转动；及
一第二阶减速单元，由一波动减速器构成，该波动减速器包含有呈等圆周环状排列的多个滚子、多个滚子槽、多个承窝及一具有波形轮廓的凸轮轮面，所述多个承窝围绕形成于该机壳的一环圈状内壁，所述多个滚子容置于所述多个滚子槽内，且所述多个滚子受拘束于该凸轮轮面、所述多个承窝与所述多个滚子槽之间传递动力；其中，
该凸轮轮面围绕形成于环齿轮的外壁，使该环齿轮成为第一阶减速单元的出力端，该环齿轮作为驱动第二阶减速单元的入力端。
2.如权利要求1所述的复合式减速机，其特征在于：所述多个滚子带动多个滚子槽转动，所述多个滚子槽围绕形成于行星齿轮盘的外壁，使该行星齿轮盘成为第二阶减速单元的出力端。
3.如权利要求1所述的复合式减速机，其特征在于：该太阳齿轮、凸轮轮面与所述多个滚子槽的旋转中心共线。
4.如权利要求1或2所述的复合式减速机，其特征在于：所述多个滚子槽坐落于该凸轮轮面与所述多个承窝之间并且容置所述多个滚子。
5.如权利要求3所述的复合式减速机，其特征在于：所述多个滚子接受凸轮轮面的推触而移动至相对应的承窝内，并带动滚子槽跟着转动。
6.如权利要求4所述的复合式减速机，其特征在于：该凸轮轮面的波形轮廓中包含至少一弧凸部，所述多个滚子接受弧凸部的推触而移动至相对应的承窝内，并带动滚子槽跟着转动。
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