TW201627589A - 具有馬達之減速裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種具有馬達之減速裝置，其包含有本體、旋轉制動件、撓性外齒傳動件及內齒傳動件，旋轉制動件具有旋轉軸、波發生器及馬達，旋轉軸穿設本體，而該橢圓輪一體成型於旋轉軸外周，該馬達具有一具有磁性的馬達轉子，該馬達轉子一體成型於旋轉軸，透過將旋轉軸、橢圓輪及馬達轉子一體成型的設計，使旋轉軸、橢圓輪及馬達轉子能夠穩定的轉動，而減少產生組裝公差的問題影響輸出扭力及裝置壽命。

Description

具有馬達之減速裝置

本發明有關於一種具有馬達之減速裝置，特別是指一種減少安裝時非同軸旋轉的可能性，減少非同軸心旋轉影響的輸出扭力及裝置壽命。

隨著科技的發展，現今技術越來越講究機械自動化，進而節省人力資源，同時帶予工業及人類極大的方便性。一般機械相關的領域應用，諸如機器人、機器手臂、工具機及自動化生產設備等，皆會搭配驅動元件提供以軸線方向轉動的動力。其中，驅動元件為減速裝置及馬達的配合，而諧波齒輪減速機較一般的齒輪傳動機構具有高運動精度、傳動比大、重量輕、體積小及承載力大等優點，因此諧波齒輪減速器被廣泛的運用在自動化的機械設備上。

下述為兩種諧波齒輪減速器及馬達搭配的相關應用，第一件習知技術之旋轉傳動軸以同軸方式穿設中空馬達軸的中空部並向外延伸，而輸出軸感測器配置於中空馬達軸的後端開口朝後方突出的旋轉傳遞軸的後端部分；由於馬達轉子與旋轉軸為兩個分開設置的元件，因此在搭配上會有公差的問題，導致馬達轉子與旋轉軸產生非同軸心旋轉的變異性；此外，輸入與輸出角度感測器均設置於馬達轉子末端，而必須擴大整體的體積而產生體積過大的問題。

另一習知技術之旋轉軸通過減速機內部與波發生器同軸安裝，角度編碼器安裝在旋轉軸上與角度感應器相互對應安裝；然而其波發生器與旋轉軸為兩個獨立結合的元件，在相互搭配時會產生公差的問題，而有非同軸心旋轉的變異性，此外，其角度編碼器安裝於旋轉軸上，僅能讀取輸入的轉速。

為此，前述先前技術皆為各元件與旋轉軸為分離式設計，導致相互搭配時產生公差問題，而產生非同軸心旋轉的變異性之缺失。

有鑑於此，本發明一種具有馬達之減速裝置，其主要目的在於提供旋轉軸與馬達轉子及波發生器為一體成型同軸設置，以改善習知技術之缺失；本發明的次要目的乃在提供一種在不增加裝置體積的情況下增設第一偵測組及第二偵測組，以提供偵測輸入端及輸出端旋轉軸的旋轉角度。

為了達成前揭目的，本發明所提供之具有馬達之減速裝置包含有一本體、一旋轉制動件、一撓性外齒傳動件及一內齒傳動件，該旋轉制動件設置於本體內，且旋轉制動件具有一旋轉軸、一波發生器及一馬達，該旋轉軸穿設本體，且旋轉軸設有一第一端及一位於第一端相反側之第二端，而該波發生器包含一橢圓輪，該橢圓輪係一體成型環設於旋轉軸外周且靠近旋轉軸的第一端，而馬達包含有一環設於旋轉軸且靠近旋轉軸第二端的馬達定子，及一具有磁性的馬達轉子，該馬達轉子一體成型於旋轉軸且靠近旋轉軸第二端，且馬達轉子對應馬達定子；藉此該旋轉軸、波發生 器及馬達轉子減少產生習知技術組裝時所產生的公差問題，而能提升旋轉扭力效果。該撓性外齒傳動件係設置於橢圓輪外周，該橢圓輪帶動撓性外齒傳動件作動；及內齒傳動件係套設於撓性外齒傳動件外周，且撓性外齒傳動件與該內齒傳動件部分嚙合。如此旋轉制動件帶動撓性外齒傳動件轉動並與內齒傳動件嚙合傳動，以達到減速的效果。

有關本發明所提供之具有馬達之減速裝置之詳細內容及特點，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在技術領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

10‧‧‧本體

20‧‧‧旋轉制動件

22‧‧‧旋轉軸

222‧‧‧第一端

224‧‧‧第二端

226‧‧‧軸向長度

228‧‧‧線路孔

24‧‧‧波發生器

242‧‧‧橢圓輪

244‧‧‧撓型軸承

26‧‧‧馬達

260‧‧‧馬達定子

262‧‧‧馬達轉子

264‧‧‧馬達外殼

264a‧‧‧末端

264b‧‧‧前端

268‧‧‧軸向長度

30‧‧‧撓性外齒傳動件

40‧‧‧內齒傳動件

60‧‧‧第一偵測組

62‧‧‧第一編碼器

64‧‧‧第一感測器

70‧‧‧滾柱軸承

72‧‧‧內環

74‧‧‧外環

80‧‧‧第二偵測組

82‧‧‧第二編碼器

84‧‧‧第二感測器

100‧‧‧機械手臂

110‧‧‧電線

200‧‧‧減速裝置

第1圖係本發明減速裝置的較佳實施例的剖視圖；第2圖為剖視圖主要揭示本發明較佳實施例之減速裝置的輸入端感測器及輸入端編碼器的配置關係態樣；第3圖為剖視圖主要揭示本發明較佳實施例之減速裝置安裝於機械手臂外殼內的實施態樣；第4圖為剖視圖主要揭示本發明減速裝置安裝在另一機械手臂外殼內的實施態樣。

本發明前述所提之各項目的，以及其他之特徵，優點，由以下之詳細說明，所附申請專利範圍，以及各圖式，將可得到更進一步之瞭解，其中： 請參閱第1圖，其係本發明較佳實施例，本發明為一種具有馬達之減速裝置，其包含有一本體10、一旋轉制動件20、一撓性外齒傳動件30、一內齒傳動件40、一第一偵測組60、一滾柱軸承70及一第二偵測組80。該旋轉制動件20設置於本體10內，且旋轉制動件20具有一旋轉軸22、一波發生器24及一馬達26。

該旋轉軸22穿設本體10，且旋轉軸22設有一第一端222及一位於第一端222相反側之第二端224，該波發生器24包含一橢圓輪242及一撓型軸承244，該橢圓輪242係一體成型環設於旋轉軸22外周且靠近旋轉軸22的第一端222，撓型軸承244套設橢圓輪242。

該馬達26包含有一環設於旋轉軸22且靠近旋轉軸22第二端224的馬達定子260、一具有磁性的馬達轉子262及一馬達外殼264，該馬達轉子262一體成型於旋轉軸22的中段且靠近旋轉軸22的第二端224，且馬達轉子262對應馬達定子260。該馬達外殼264設於旋轉軸22外，且旋轉軸22可相對馬達外殼264轉動，而馬達轉子262位於馬達外殼264內。

旋轉軸22定義一軸向長度226，而該馬達轉子262定義一軸向長度268該旋轉軸22的軸向長度226與馬達轉子262的軸向長度268比例範圍係0.25至0.4之間。

該撓性外齒傳動件30，係套設於橢圓輪242且一端靠抵撓型軸承244外環，而橢圓輪242係靠抵撓型軸承244內環。該內齒傳動件40為剛性材質，且內齒傳動件40係套設撓性外齒傳動件30，且撓性外齒傳動件30與該內齒傳動件40部分嚙合。該撓性外齒傳動件30與內齒傳動件40具有相同模數，且撓性外齒傳動件30與內齒傳動件40的齒數差為2。

其中，該橢圓輪242作動時以長軸端的區域推抵撓性外齒傳動件30的部分外齒與內齒傳動件40的內齒完全嚙合，而使外齒傳動件30沿著圓周方向旋轉作動。

該滾柱軸承70包含有一內環72及一外環74，該內環72一端抵於內齒傳動件40，而另一端抵於撓性外齒傳動件30，而外環74一端連接撓性外齒傳動件30；該第一偵測組60包含一第一編碼器62及至少一第一感測器64，該第一編碼器62設置於旋轉軸22的第二端224外周，而第一感測器64係設置於馬達外殼264之末端264a，該第一感測器64的數量總合為偶數，且該第一感測器64為對稱環設於馬達外殼264之末端264a(請參閱第二圖所示具有四個第一感測器64且兩兩相對設置)，該第一感測器64係對應該第一編碼器62，該第一感測器64用以讀取旋轉軸22的角度位移及轉速。

該第二偵測組80包含有一第二編碼器82及該至少一第二感測器84，該至少一第二感測器84環設於馬達外殼264的前端264b，該第二編碼器82設置於滾柱軸承70之外環74的一端，且第二編碼器82係對應該第二感測器84，而該第二感測器84的數量總和為偶數，該第二感測器84為對稱環設於馬達外殼264的前端264b(由於第二感測器84的設置方式與第一感測器64的設置方式相同，因此在此不再重複繪製圖式，此部分僅參考第2圖的內容，即能輕易地得推知第二感測器84的排列方式)，該第二感測器84用以讀取滾柱軸承70的位移角度及轉速。

另外，請參閱第3、4圖，本發明能夠安裝於機械手臂100中，為了讓機械的電線110能夠穿過本發明減速裝置200，因此於本發明的旋轉 軸22軸向貫設一線路孔228，配合圖式所揭示，機械手臂100的電線110能從機械手臂100的一端由旋轉軸22的線路孔228穿過至機械手臂100的另一端。

綜上所述，本發明透過該旋轉軸22、橢圓輪242及馬達轉子26為一體成型的結構能減少三者在相互結合上的公差及非同軸心配置產生的偏心旋轉問題，而使橢圓輪242能夠平均穩定地向撓性外齒傳動件30施力，令撓性外齒傳動件30與內齒傳動件40確實地相互嚙合，以提升撓性外齒傳動件30及內齒傳動件40的使用壽命、提升本發明整體剛性表現及減少非同軸心旋轉影響的輸出扭力及裝置壽命。另外，由於第二偵測組80之第二編碼器82及第一偵測組60之第一編碼器62分別設置於滾柱軸承70的外環74及旋轉軸22上，以同時準確量測到旋轉軸22及滾柱軸承70的轉速及角度，且不需要額外增加體積來達此功效。

最後，必須再次說明，本創作於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

10‧‧‧本體

20‧‧‧旋轉制動件

22‧‧‧旋轉軸

222‧‧‧第一端

224‧‧‧第二端

226‧‧‧軸向長度

228‧‧‧線路孔

24‧‧‧波發生器

242‧‧‧橢圓輪

244‧‧‧撓型軸承

26‧‧‧馬達

260‧‧‧馬達定子

262‧‧‧馬達轉子

264‧‧‧馬達外殼

264a‧‧‧末端

264b‧‧‧前端

268‧‧‧軸向長度

30‧‧‧撓性外齒傳動件

40‧‧‧內齒傳動件

60‧‧‧第一偵測組

62‧‧‧第一編碼器

64‧‧‧第一感測器

70‧‧‧滾柱軸承

72‧‧‧內環

74‧‧‧外環

80‧‧‧第二偵測組

82‧‧‧第二編碼器

84‧‧‧第二感測器

Claims (8)

1. 一種具有馬達之減速裝置，包含有：一本體；一旋轉制動件，其設置於本體內，且旋轉制動件具有一旋轉軸、一波發生器及一馬達，該旋轉軸穿設本體，旋轉軸設有一第一端及一位於第一端相反側之第二端，而該波發生器包含一橢圓輪，該橢圓輪係一體成型環設於旋轉軸外周且靠近旋轉軸的第一端，而馬達包含有一環設於旋轉軸且靠近旋轉軸第二端的馬達定子，及一具有磁性的馬達轉子，該馬達轉子一體成型於旋轉軸且該馬達轉子對應馬達定子設置；一撓性外齒傳動件，係套設於橢圓輪外周，該橢圓輪帶動撓性外齒傳動件作動；以及一內齒傳動件，係套設於撓性外齒傳動件外周，且撓性外齒傳動件與該內齒傳動件部分嚙合。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之具有馬達之減速裝置，其中，該旋轉軸與馬達轉子各定義一軸向長度，且該具有磁性的馬達轉子的軸向長度與旋轉軸的軸向長度比例範圍係0.25至0.4之間。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之具有馬達之減速裝置，更包含有一第一偵測組，而該馬達更包含一馬達外殼，該馬達外殼設於該旋轉軸外，且該旋轉軸可相對該馬達外殼轉動，而該馬達轉子位於該馬達外殼內，且該第一偵測組包含一第一編碼器及至少一第一感測器，該第一編碼器設於旋轉軸的第二端外周，而該至少一第一感測器係設置於馬達外殼的末端，且該至少一第一感測器係對應該第一編碼器，該至少一第一感測器用以讀 取旋轉軸的旋轉角度位移。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之具有馬達之減速裝置，其中該至少一第一感測器的數量總和為偶數，且該第一感測器為對稱環設於馬達外殼末端。
5. 依據申請專利範圍第3項所述之具有馬達之減速裝置，更包含一滾柱軸承及一第二偵測組，該滾柱軸承包含有一內環及一外環，該內環一端抵於內齒傳動件，而另一端抵於撓性外齒傳動件，而外環一端連接撓性外齒傳動件；該第二偵測組包含有一第二編碼器及該至少一第二感測器，該至少一第二感測器設於馬達外殼的前端，該第二編碼器設置於外環與撓性外齒傳動件連接的相反端，且該至少一第二編碼器對應該至少一第二感測器。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之具有馬達之減速裝置，其中該至少一第二感測器的數量總和為偶數，且該第二感測器為對稱環設於馬達外殼的前端。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之具有馬達之減速裝置，其中該旋轉軸係軸向貫穿一線路孔。
8. 依據申請專利範圍第1項所述之具有馬達之減速裝置，其中該撓性外齒傳動件與該內齒傳動件具有相同模數，且該撓性外齒傳動件與該內齒傳動件的齒數差為2。