TW201740040A - 複合式減速機 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種複合式減速機，包括在一機殼內配置一第一階減速單元及一第二階減速單元，該第一階減速單元包含一太陽齒輪、多個行星齒輪及一環齒輪，該第二階減速單元包含多個滾子、多個滾子槽、多個承窩及一凸輪輪面；其中，該凸輪輪面圍繞形成於環齒輪的外壁，使該環齒輪成為第一階減速單元的出力端，並且作為驅動第二階減速單元的入力端，所述多個滾子槽圍繞形成於行星齒輪盤的外壁，使該行星齒輪盤成為第二階減速單元的出力端，藉由減速機結構的簡化，來改善傳統減速機整體配置空間暨體積難以有效縮減的問題。

Description

複合式減速機

本發明涉及減速機的結構，特別有關一種行星齒輪組與波動減速器的複合式減速機。

減速機是一種用來降低轉速提高扭矩的傳動裝置，一般所見的減速機包括有蝸桿式、行星齒輪式、旋波式等。其中：蝸桿式減速機是在入力軸上組配一蝸桿去嚙合驅動一蝸輪而得減速輸出。

行星齒輪式減速機是透過行星齒輪組來產生具有減速比的傳動輸出，例如台灣專利公告第M331061、M434857、M454479號專利教示在入力軸的一側同軸配置行星齒輪組而得減速輸出；其中，台灣專利公告第M331061、M434857號專利揭露出具有單階減速輸出之行星齒輪式減速機的配置技術，台灣專利公告第M454479號專利則教示具有兩階減速輸出之行星齒輪式減速機的配置技術。

旋波式減速機是一種可以產生旋波減速的傳動裝置；旋波減速的原理，最早可見由C.W.Musser於1955年提出申請的美國發明第2906143號專利所揭露的諧波傳動(harmonic driver)；其次，經過不斷的改進，例如美國第5643128號專利，更進一步的揭露出旋波式減速機的構件細節。

一般旋波式減速機的組成，由內而外包括同軸配置有一凸輪(cam)(或稱波形產生器wave generator)、多數個滾 子(rollers)及一承窩輪(具有特殊內齒型鋼輪circular spline wheel)；其中該凸輪通常作為入力軸，所述多數個滾子是圍繞的配置於凸輪與承窩輪之間，且承窩輪上呈環狀的佈設有多數個可以容納滾子囓觸的承窩，利用凸輪提供入力來驅動多數個滾子之中的部分滾子囓觸於承窩輪的對應承窩之中，以驅動珠環產生減速比的出力轉動。

此外，還有結合行星齒輪組與旋波減速裝置之複合式減速機，係能分別透過行星齒輪組與旋波減速裝置來產生多段式減速比的輸出，以提供出力端使用上的需求。

然而，上述這些減速機的整體體積都過於龐大，尤其是在入力軸的軸向長度，明顯起因於構件的數量過多、配置過複雜而佔用了過大的空間，並不利於小型化、精緻化之設計需求。

有鑑於此，本發明之目的旨在提供一種行星齒輪組與波動減速器的複合式減速機，用以改善傳統減速機整體配置空間暨體積難以有效縮減的問題。

為了實現上述目的並解決問題，本發明的複合式減速機，係於一作為固定端使用的機殼內配置包括：一第一階減速單元，由一行星齒輪組構成，該行星齒輪組包含一入力的太陽齒輪，該太陽齒輪周圍相嚙驅動多個行星齒輪，所述多個行星齒輪間隔的樞接於一行星齒輪盤上，且所述多個行星齒輪的外圍並相嚙驅動一環齒輪轉動；及一第二階減速單元，由一波動減速器構成，該波動減速器包含有呈等圓周環狀排列的多個滾子、多個滾子槽、多個承窩及一具有波形輪廓的凸輪輪面，所述多個承窩圍繞形成於該機殼之一環圈狀內壁，所述多個滾子容置於所述多個滾子槽內，且所述多個滾子受拘束於該凸輪輪面、所述多個承窩與多個滾子槽之間傳遞動力；其中，該凸輪輪面圍繞形成於環齒輪的外壁， 使該環齒輪成為第一階減速單元的出力端，該環齒輪並作為驅動第二階減速單元的入力端；所述多個滾子帶動多個滾子槽轉動，所述多個滾子槽圍繞形成於行星齒輪盤的外壁，使該行星齒輪盤成為第二階減速單元的出力端。

在進一步實施中，該太陽齒輪、凸輪輪面與所述多個滾子槽的旋轉中心共線。

在進一步實施中，所述多個滾子槽坐落於該凸輪輪面與所述多個承窩之間容置所述多個滾子。其中所述多個滾子接受凸輪輪面的推觸而移動至相對應的承窩內，並帶動滾子槽跟著轉動。該凸輪輪面的波形輪廓中包含至少一弧凸部，所述多個滾子接受弧凸部的推觸而移動至相對應的承窩內，並帶動滾子槽跟著轉動。

根據上述，本發明的技術效果在於：能在提升減速比的前提下，有效的縮減減速機的整體配置空間暨體積，而利於減速機的小型化及精緻化。

以上所述之技術手段及其產生效能的具體實施細節，請續參照下列實施例及圖式加以詳細說明。

10‧‧‧機殼

11‧‧‧容置室

11a‧‧‧內壁

20‧‧‧第一階減速單元

21‧‧‧太陽齒輪

22‧‧‧行星齒輪

23‧‧‧行星齒輪盤

24‧‧‧環齒輪

30‧‧‧第二階減速單元

31‧‧‧滾子

32‧‧‧滾子槽

33‧‧‧承窩

331‧‧‧承窩輪廓

331a‧‧‧單邊齒面輪廓

331b‧‧‧對應邊齒面輪廓

332‧‧‧齒峰輪廓

333‧‧‧齒谷輪廓

34‧‧‧凸輪輪面

341‧‧‧弧凸部

40‧‧‧軸承

圖1是本發明波動減速器的立體分解圖；圖2是圖1所示構件的配置剖示圖；圖3是圖2的A-A剖示圖；圖4是圖3所示凸輪、滾子與承窩之間的放大解說圖；圖5是圖3所示凸輪、滾子、滾子槽與承窩之間產生力系平衡的解說圖。

首先，請合併參閱圖1至圖3，揭露本發明之一較佳實施例的配置細節，說明本發明所提供之複合式減速機，其結構組成包括有一機殼10、一第一階減速單元20及一第二 階減速單元30。

該機殼10內部形成有一容置室11。該機殼10是作為減速機的固定端，包括將減速機安裝於具有減速輸出之動力需求的設備時，以及將第一階減速單元20及第二階減速單元30配置於容置室11時，該機殼10可提供絕佳的組裝固定作用。

該第一階減速單元20在實施上是由一行星齒輪組所構成，該行星齒輪組包含一太陽齒輪21、多個行星齒輪22及一環齒輪24，其中該太陽齒輪21為減速機的入力端，該太陽齒輪21在實施上軸接有一旋轉驅動器(未繪示)，該旋轉驅動器可選用足以提供旋轉動力的馬達，更具體的說，該馬達可為伺服馬達與步進馬達的其中之一，以便旋轉驅動器能提供旋轉動力驅動太陽齒輪21自轉。

所述多個行星齒輪22是等間隔囓組於太陽齒輪21的周邊，所述多個行星齒輪22在實施上是樞接於一行星齒輪盤23，藉由該行星齒輪盤23來拘束所述多個行星齒輪22以等圓周之相同弧距的方式間隔囓組於太陽齒輪21的周邊，且該行星齒輪盤23經由一軸承40而樞設於容置室11內。

該環齒輪24是囓組於所述多個行星齒輪22的外圍，換句話說所述多個行星齒輪22是坐落在太陽齒輪21與環齒輪24之間。當太陽齒輪21接受旋轉驅動器的驅動而自轉時，驅使所述多個行星齒輪22同步自轉並繞行太陽齒輪21公轉，並帶動環齒輪24跟著同步轉動。

該第二階減速單元30在實施上是由一波動減速器所構成，該波動減速器包含有呈等圓周環狀排列的多個滾子31、多個滾子槽32、多個承窩33及一具有波形輪廓的凸輪輪面34；其中，所述多個承窩33是圍繞形成於機殼10的環圈狀內壁11a，依此，作為固定端使用的機殼10，也成為了所述多個承窩33的承窩座；該凸輪輪面34是圍繞形成於 環齒輪24的外壁，所述多個滾子槽32是坐落於該凸輪輪面34與所述多個承窩33之間，所述多個滾子31容置於所述多個滾子槽32內，使所述多個滾子31接受該凸輪輪面34、所述多個承窩33與多個滾子槽32的拘束。

更具體的說，該凸輪輪面34包含有至少一相對遠離軸心且由雲形線(spline)構成的弧凸部341，該弧凸部341為施力推觸所述滾子31傳遞動力的有效作用區，進而圍組成一波形輪廓；所述滾子31在本實施中為滾柱，但不排除可以是滾珠等滾動元件；所述多個滾子槽32是圍繞形成於行星齒輪盤23的外壁，因此該行星齒輪盤23是充當所述多個滾子槽32的滾子槽座使用，並使該行星齒輪盤23成為第二階減速單元30的出力端。此外，由於該凸輪輪面34是圍繞形成於環齒輪24的外壁，而且所述多個滾子槽32是圍繞形成於行星齒輪盤23的外壁，所以該太陽齒輪21、凸輪輪面34與所述多個滾子槽32用來作為旋轉中心的中心線是相同的(共線)。

請參閱圖4，揭露出上述承窩33、凸輪輪面34與滾子31之間的放大配置示意圖，說明本實施中可經由凸輪輪面34的弧凸部341驅動部分滾子31移動至相對應的承窩33內接觸承窩輪廓331，以傳遞作用力至滾子槽32，進而驅動形成所述滾子槽32的行星齒輪盤23產生既定減速比的出力轉動。

上述中，所述的承窩輪廓331包含有單邊齒面輪廓331a及其鏡射之對應端所形成的對應邊齒面輪廓331b，且單邊齒面輪廓331a與對應邊齒面輪廓331b之間連結有一齒谷輪廓332；其中，每一承窩輪廓331中之單邊齒面輪廓331a與對應邊齒面輪廓331b相對遠離的端部分別銜接有齒峰輪廓333，藉以完整的圍繞形成於機殼10之環圈狀內壁11a(如圖1所示)。

請參閱圖5，當凸輪輪面34推引滾子31接觸承窩33的單邊齒面輪廓331a與對應邊齒面輪廓331b的過程中，能透過單邊齒面輪廓331a與對應邊齒面輪廓331b來充分且真實的傳遞滾子31所施加的驅動力，而且單邊齒面輪廓331a與對應邊齒面輪廓331b也能作為對滾子31提供凸輪輪面34所產生之分力的有效接觸面，以便於能夠維持波動減速器在整體減速比之出力值的傳動精度及傳動效率的情況下，進一步的提升波動減速器出力端的傳動精度。

依此，請合併圖2與圖5所示，說明本發明第一階減速單元20與第二階減速單元30的動力傳遞方式為：由入力的太陽齒輪21嚙動所述多個行星齒輪22繞行太陽齒輪21公轉，令所述多個行星齒輪22除了嚙動環齒輪24轉動之外並同時帶動行星齒輪盤23轉動，而使環齒輪24成為第一階減速單元20的出力端以及驅動第二階減速單元30的入力端；其中，行星齒輪盤23係作為第一階減速單元20將動力傳遞至第二階減速單元30的惰輪使用；對第一階減速單元20而言，環齒輪24產生第一減速比的輸出。接著，形成於環齒輪24外壁之凸輪輪面34的弧凸部341推引部分滾子31移動至相對應的承窩33內接觸承窩輪廓331，進而傳遞推力至滾子槽32，藉以驅動形成所述滾子槽32的行星齒輪盤23產生第二減速比的出力轉動；其中，作為惰輪使用的行星齒輪盤23，會受到第二階減速單元30中凸輪輪面34、滾子31、承窩33及滾子槽32在傳遞推力過程中的拘束，而傳遞第二減速比的轉速輸出，以供外界動力需求端使用。

綜合上述可知，本發明憑藉減速機內所配置的第一階減速單元與第二階減速單元，除了可以在有效空間內大幅增加減速比之外，更特別的，是將波動減速器的滾子槽直接形成於行星齒輪盤的外壁而成一體式，使行星齒輪盤能充當滾子槽座(或稱滾子槽盤)使用，並且將所述多個承窩直接形 成於機殼的環圈狀內壁，使機殼充當承窩座使用，還更進一步的將凸輪輪面一體形成於環齒輪的外壁，如此實施，可達充分精簡減速機的結構及其整體配置空間與體積之效，因此能對減速機的小型化及精緻化作出貢獻。

然而，必須說明的是，以上實施例僅為表達了本發明的較佳實施方式而已，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。因此，本發明應以申請專利範圍中限定的請求項內容為準。

10‧‧‧機殼

11‧‧‧容置室

11a‧‧‧內壁

20‧‧‧第一階減速單元

21‧‧‧太陽齒輪

22‧‧‧行星齒輪

23‧‧‧行星齒輪盤

24‧‧‧環齒輪

30‧‧‧第二階減速單元

31‧‧‧滾子

32‧‧‧滾子槽

33‧‧‧承窩

34‧‧‧凸輪輪面

341‧‧‧弧凸部

40‧‧‧軸承

Claims (5)

1. 一種複合式減速機，係於一作為固定端使用的機殼內配置包括：一第一階減速單元，由一行星齒輪組構成，該行星齒輪組包含一入力的太陽齒輪，該太陽齒輪周圍相嚙驅動多個行星齒輪，所述多個行星齒輪間隔的樞接於一行星齒輪盤上，且所述多個行星齒輪的外圍並相嚙驅動一環齒輪轉動；及一第二階減速單元，由一波動減速器構成，該波動減速器包含有呈等圓周環狀排列的多個滾子、多個滾子槽、多個承窩及一具有波形輪廓的凸輪輪面，所述多個承窩圍繞形成於該機殼之一環圈狀內壁，所述多個滾子容置於所述多個滾子槽內，且所述多個滾子受拘束於該凸輪輪面、所述多個承窩與所述多個滾子槽之間傳遞動力；其中，該凸輪輪面圍繞形成於環齒輪的外壁，使該環齒輪成為第一階減速單元的出力端，該環齒輪並作為驅動第二階減速單元的入力端；所述多個滾子帶動多個滾子槽轉動，所述多個滾子槽圍繞形成於行星齒輪盤的外壁，使該行星齒輪盤成為第二階減速單元的出力端。
2. 如申請專利範圍第1項所述複合式減速機，其中該太陽齒輪、凸輪輪面與所述多個滾子槽的旋轉中心共線。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述複合式減速機，其中所述多個滾子槽坐落於該凸輪輪面與所述多個承窩之間容置所述多個滾子。
4. 如申請專利範圍第3項所述複合式減速機，其中所述多個滾子接受凸輪輪面的推觸而移動至相對應的承窩內，並帶動滾子槽跟著轉動。
5. 如申請專利範圍第4項所述複合式減速機，其中該凸輪輪面的波形輪廓中包含至少一弧凸部，所述多個滾子接受弧凸部的推觸而移動至相對應的承窩內，並帶動滾子槽跟著轉動。