CN103542041A - 差速两级高减速比摆线减速机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种差速两级高减速比摆线减速机，包括支撑曲柄轴、具有第一曲轴部及第二曲轴部的输入轴、设于第一曲轴部上的第一摆线轮、设于第二曲轴部上并借由支撑曲柄轴与第一摆线轮连接的第二摆线轮、设于第一摆线轮外周围以与第一摆线轮周缘的多个齿滑动接触的多个第一针轮、具有该多个第一针轮的第一环轮、设于第二摆线轮外周围以与第二摆线轮周缘的多个齿滑动接触的多个第二针轮、以及具有该多个第二针轮的第二环轮。
Description
技术领域
本发明涉及一种减速机，特别是涉及一种差速两级高减速比摆线减速机。
背景技术
减速机是一种动力传达机构，其利用齿轮将马达的转速减速到所要的转速并得到较大的转矩。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛，从交通工具的船舶、汽机车、建筑用的重型机具、机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电、钟表等等，其应用从大动力的传输工作到小负荷、精确的角度传输都可以见到减速机的应用。
目前运用于机器人的减速机主要有齿轮减速机、谐波减速机（HarmonicDrive）、RV减速机以及摆线减速机等。Harmonic Drive主要有传动比大、运转平稳、结构简单以及传动效率高等优点，是一种比较理想的传动装置。但由于其以挠性轮的弹性变形进行负载运动传递，刚性难以提高，且随着使用时间的增长，其运动精度还会显著降低，目前产品价格也偏高。1980年代中期，日本帝人公司（现为Nabtesco）成功研制出应用于机器人的摆线针轮RV减速机，目前是机器人用减速机中刚性较高的低振动减速机，对提高机器人的运动精度和动态特性非常有利，而且还具有相对体积小、传动比大、承载能力大、运动精度高及传动效率高等优点，因此该传动装置不仅被运用于机器人，在机床产业也被广泛采用。对于机器人构造而言，须要进行许多杆件运动，故杆件尺寸及重量将影响其惯性及负荷能力，于此若使用结构紧凑的减速机将可降低惯性。考虑到谐波齿轮减速机天生刚性不足以及RV减速机外观结构大小及重量问题，目前业界亟需一种小型化、高减速比的减速机。
发明内容
鉴于上述现有技术的种种缺失，本发明的主要目的在于提供一种差速两级高减速比摆线减速机，可减轻重量并减小体积，且第一摆线轮和第二摆线轮的两级摆线轮设计能使减速机具有较高的减速比。
本发明提供的差速两级高减速比摆线减速机，其包括：多个支撑曲柄轴；输入轴，其具有第一曲轴部及第二曲轴部，该第一曲轴部及第二曲轴部分别以该输入轴的轴线为中心朝相反方向曲折；第一摆线轮，其设于该输入轴的第一曲轴部上，且该第一摆线轮的周缘具有多个齿；第一环轮，其设于该输入轴邻近该第一摆线轮的一端并具有多个第一针轮，该多个第一针轮设于该第一摆线轮的外周围以与该第一摆线轮的多个齿滑动接触；第二摆线轮，其设于该输入轴的第二曲轴部上并以该多个支撑曲柄轴与该第一摆线轮连接，且该第二摆线轮的周缘具有多个齿；以及第二环轮，其设于该输入轴邻近该第二摆线轮的一端并具有多个第二针轮，该多个第二针轮设于该第二摆线轮的外周围以与该第二摆线轮的多个齿滑动接触。
当该第一环轮固定时，该输入轴驱动该第一摆线轮与该第二摆线轮绕该输入轴的轴线运转，该第一摆线轮受该第一针轮的作用而绕该输入轴的该第一曲轴部的轴线反向运转，而该第一摆线轮通过该多个支撑曲柄轴带动该第二摆线轮绕该输入轴的该第二曲轴部的轴线运转，使该第二摆线轮通过该多个第二针轮驱动该第二环轮转动，且该输入轴和该第二环轮的旋转方向相同。另外，当该第二环轮固定时，该输入轴和该第一环轮的旋转方向相反。
相较于现有技术，本发明的差速两级高减速比摆线减速机的重量相对较轻、体积相对较小，且第一摆线轮和第二摆线轮的两级摆线轮设计能使减速机具有较高的减速比。
附图说明
图1用于示出本发明的差速两级高减速比摆线减速机的剖面图；
图2A用于概略示出本发明的差速两级高减速比摆线减速机的一实施例基本构件示意图；
图2B用于概略示出本发明的差速两级高减速比摆线减速机的另一实施例基本构件示意图；
图3用于概略示出本发明的差速两级高减速比摆线减速机的具体实施例的基本构件立体图；以及
图4A和图4B分别为图3的本发明的差速两级高减速比摆线减速机的旋转方向的后视及主视示意图。
附图标记
1：第一环轮 4a、4b：轴承
10：输入轴 10a：第一曲轴部
10b：第二曲轴部 11：支撑曲柄轴
21：第一摆线轮 210、220：齿
22：第二摆线轮 30：第二环轮
31：第一针轮 32：第二针轮
具体实施方式
以下借由特定的实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它特点与效果。本发明也可借由其它不同的具体实施例加以实施或应用。
应了解本说明书所附附图所示出的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人员的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的效果及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“第一”及“第二”等用语，也仅为便于叙述明确，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本发明可实施的范畴。
请一并参阅图1、图2A、2B和图3，图1为本发明的差速两级高减速比摆线减速机的剖面图，为清楚说明，图2A和图2B分别为基于图1而概略示出本发明的差速两级高减速比摆线减速机的一实施例和另一实施例的主要构件，图3为本发明的差速两级高减速比摆线减速机的局部立体图。
本发明的差速两级高减速比摆线减速机主要包括输入轴10、支撑曲柄轴11、第一摆线轮21、第二摆线轮22、第一针轮31、第一环轮1、第二针轮32以及第二环轮30。
输入轴10为曲柄设计，具有第一曲轴部10a及第二曲轴部10b，第一曲轴部10a及第二曲轴部10b分别以输入轴10的轴线为中心朝相反方向曲折，换言之，第一曲轴部10a的轴线及第二曲轴部10b的轴线偏离输入轴10的轴线相差180度。
多个支撑曲柄轴11相对于输入轴10而对称设置，也就是以输入轴10的轴线为中心对称设置，于本实施例中并不限定支撑曲柄轴11的数量及支撑曲柄轴11的轴曲折角度。
第一摆线轮21通过轴承4a设于输入轴10的第一曲轴部10a上，第一摆线轮21的周缘具有多个齿210。
第一环轮1设于输入轴10邻近该第一摆线轮21的一端，并具有多个第一针轮31。多个第一针轮31设于第一摆线轮21的外周围，以与第一摆线轮21的多个齿210滑动接触，于一实施例中，如图2A所示，第一环轮1可以是固定件，于另一实施例中，如图2B所示，第一环轮1可以是转动件（输出用）。
第二摆线轮22通过轴承4b设于输入轴10的第二曲轴部10b上，并以多个支撑曲柄轴11与第一摆线轮21相连接，且第二摆线轮22的周缘具有多个齿220。需注意的是，第一摆线轮21与第二摆线轮22平行。此外，于一实施例中，第一摆线轮21的质量与第二摆线轮22的质量相同，借此有助于差速两级高减速比摆线减速机的动态平衡。
第二环轮30设于输入轴10邻近第二摆线轮22的一端，并具有多个第二针轮32。多个第二针轮32设于第二摆线轮22的外周围，以与第二摆线轮22的多个齿220滑动接触。于一实施例中，如图2A所示，第二环轮30可以是转动件（输出用），于另一实施例中，如图2B所示，第二环轮30可以是固定件。
以图2A所示的实施例说明，即第一环轮1为固定，首先，提供一驱动源予输入轴10，由输入轴10驱动第一摆线轮21及第二摆线轮22绕输入轴10的轴心公转，接着，第一摆线轮21在第一针轮31的约束下产生以第一曲轴部10a的轴线为中心的自转，故第一摆线轮21通过多个支撑曲柄轴11带动第二摆线轮22运转，使得第二摆线轮22产生以第二曲轴部10b的轴线为中心的自转以及以输入轴10的轴线为中心的公转，而第二摆线轮22则通过第二针轮32驱动第二环轮30转动，且输入轴10和第二环轮30的旋转方向相同。另外，于图2B所示的实施例中，当该第二环轮固定时，输入轴10和第二环轮30的旋转方向相反。
第一环轮1固定时，第一摆线轮21和第二摆线轮22的运转的详细说明如图4A和图4B所示。须说明的是，图4A和图4B仅示出第一摆线轮21、第二摆线轮22、第一针轮31和第二针轮32，省略了第一环轮1和第二环轮30。而第一环轮1固定，第二环轮30上的第二针轮32的旋转方向与第二环轮30同向，以下以第二针轮32来解说第二环轮30的作动。
如图4A和图4B所示，第一针轮31的数量多于第二针轮32的数量、而第一针轮31的数量多于第一摆线轮21的齿数、第二针轮32的数量多于第二摆线轮22的齿数、且第一摆线轮21的齿数多于第二摆线轮22的齿数。例如，于图4A和图4B中，第一针轮31的个数Zp1为16、第一摆线轮21的齿数Zc1为15、第二摆线轮22的齿数Zc2为13、第二针轮32的个数Zp2为14，当第一针轮31固定时,则减速机的减速比为
需说明的是，图4A和图4B中的第一针轮31的个数、第二针轮32的个数、第一摆线轮21的齿数、及第二摆线轮22的齿数为例示说明而非用以限制本发明的范围。另外，当第二环轮30固定时，若第一针轮31的个数Zp1为16、第一摆线轮21的齿数Zc1为15、第二摆线轮22的齿数Zc2为13、第二针轮32的个数Zp2为14，减速比为因此，输入轴10和第二环轮30的旋转方向相反。
此外，图4A为图3的差速两级高减速比摆线减速机于第一环轮1固定时的旋转方向的后视示意图。如图4A所示，输入轴10以顺时针方向（如箭头所示）转动，带动在第一曲轴部10a上的第一摆线轮21运转，使得第一摆线轮21以输入轴10的轴线为中心公转并在第一针轮31的约束下产生以第一曲轴部10a的轴线为中心的自转（如箭头所示），其中，第一摆线轮21的公转方向与输入轴10同为顺时针方向，而第一摆线轮21的自转方向为逆时针方向。接着，第一摆线轮21通过多个支撑曲柄轴11带动第二摆线轮22运转，使得第二摆线轮22产生以第二曲轴部10b的轴线为中心的自转（如箭头所示）以及以输入轴10的轴线为中心的公转，其中，第二摆线轮22的公转方向与输入轴10同为顺时针方向，而第二摆线轮22的自转方向为逆时针方向。最后，第二摆线轮22通过第二针轮32驱动第二环轮30转动，则第二针轮32的旋转方向（如箭头所示）为顺时针方向，因而第二环轮30的旋转方向与输入轴10同为顺时针方向。
此外，图4B为图3的差速两级高减速比摆线减速机于第一环轮1固定时的旋转方向的主视示意图。第一摆线轮21相对于第一曲轴部10a的轴线进行自转且相对于输入轴10的轴线进行公转，第二摆线轮22相对于第二曲轴部10b的轴线进行自转且相对于10输入轴的轴线进行公转。须说明的是，图4B中，于第一摆线轮21和第二摆线轮22上的箭头表示自转方向。
第一摆线轮21的自转方向与第二摆线轮22的自转方向相同，第一摆线轮21的公转方向与该第二摆线轮22的公转方向相同。第一摆线轮21的自转方向与输入轴10和第二环轮30的旋转方向相反，而该第一摆线轮21的公转方向与输入轴10和第二环轮30的旋转方向相同；第二摆线轮22的自转方向与输入轴10和第二环轮30的旋转方向相反，而第二摆线轮22的公转方向与输入轴10和第二环轮30的旋转方向相同。
因此，在减速机包括两级摆线轮，且第一摆线轮的齿数多于第二摆线轮的齿数的实施例中，减速比可高达105。
综上所述，本发明的差速两级高减速比摆线减速机的输入轴采用曲柄设计，且利用对称设置的支撑曲柄轴连接相互平行的第一摆线轮与第二摆线轮，使第一摆线轮与第二摆线轮同步作动。因此，本发明的差速两级高减速比摆线减速机机构简单、体积小重量轻，并能达到动态平衡而具有高减速比。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应由所附的权利要求书进行限定。
Claims (13)
1.一种差速两级高减速比摆线减速机，其特征在于，包括：
多个支撑曲柄轴；
输入轴，其具有第一曲轴部及第二曲轴部，该第一曲轴部及第二曲轴部分别以该输入轴的轴线为中心朝相反方向曲折；
第一摆线轮，其设于该输入轴的第一曲轴部上，且该第一摆线轮的周缘具有多个齿；
第一环轮，其设于该输入轴邻近该第一摆线轮的一端并具有多个第一针轮，该多个第一针轮设于该第一摆线轮的外周围以与该第一摆线轮的多个齿滑动接触；
第二摆线轮，其设于该输入轴的第二曲轴部上并通过该多个支撑曲柄轴与该第一摆线轮连接，且该第二摆线轮的周缘具有多个齿；以及
第二环轮，其设于该输入轴邻近该第二摆线轮的一端并具有多个第二针轮，该多个第二针轮设于该第二摆线轮的外周围以与该第二摆线轮的多个齿滑动接触。
2.根据权利要求1所述的差速两级高减速比摆线减速机，其特征在于，当该第一环轮固定时，该输入轴驱动该第一摆线轮与该第二摆线轮绕该输入轴的轴线运转，该第一摆线轮受该第一针轮的作用而绕该输入轴的该第一曲轴部的轴线反向运转，而该第一摆线轮通过该多个支撑曲柄轴带动该第二摆线轮绕该输入轴的该第二曲轴部的轴线运转，使该第二摆线轮通过该多个第二针轮驱动该第二环轮转动。
3.根据权利要求2所述的差速两级高减速比摆线减速机，其特征在于，当该第一环轮固定时，该输入轴和该第二环轮的旋转方向相同。
4.根据权利要求1所述的差速两级高减速比摆线减速机，其特征在于，当该第二环轮固定时，该输入轴和该第一环轮的旋转方向相反。
5.根据权利要求1所述的差速两级高减速比摆线减速机，其特征在于，该第一摆线轮与该第二摆线轮平行。
6.根据权利要求1所述的差速两级高减速比摆线减速机，其特征在于，该第一摆线轮的质量与该第二摆线轮的质量相同。
7.根据权利要求1所述的差速两级高减速比摆线减速机，其特征在于，该多个支撑曲柄轴相对于该输入轴而对称设置。
8.根据权利要求1所述的差速两级高减速比摆线减速机，其特征在于，该第一针轮的数量多于该第二针轮的数量。
9.根据权利要求1所述的差速两级高减速比摆线减速机，其特征在于，该第一针轮的数量多于该第一摆线轮的齿数。
10.根据权利要求1所述的差速两级高减速比摆线减速机，其特征在于，该第二针轮的数量多于该第二摆线轮的齿数。
11.根据权利要求1所述的差速两级高减速比摆线减速机，其特征在于，该第一摆线轮相对于该输入轴的第一曲轴部的轴线进行自转且相对于该输入轴的轴线进行公转，而该第二摆线轮相对于该输入轴的第二曲轴部的轴线进行自转且相对于该输入轴的轴线进行公转。
12.根据权利要求11所述的差速两级高减速比摆线减速机，其特征在于，该第一摆线轮的自转方向与该第二摆线轮的自转方向相同，该第一摆线轮的公转方向与该第二摆线轮的公转方向相同。
13.根据权利要求11所述的差速两级高减速比摆线减速机，其特征在于，该第一摆线轮的公转方向、该第二摆线轮的公转方向与该输入轴的旋转方向相同。
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