CN106121978A - 具有旋转式波发生器的软管泵 - Google Patents

Abstract

具有旋转式波发生器的软管泵，其特征在于：旋转式波发生器主要由旋转架、滚压体、转动动力源、同向旋转传动实体构成；滚压体与旋转架为转动连接，滚压体的旋转轴与旋转架的旋转轴共面平行；转动动力源的转子与旋转架相连；同向旋转传动实体一端直接或间接地接连到滚压体，同向旋转传动实体另一端直接或间接地连接到转动动力源的定子；滚压体的滚压面的自转的线速度的大小和滚压体公转环状轨迹外缘的线速度的大小相近。本发明减少了波发生器与被驱动柔性物之间的滑动摩擦，可以提高应用波发生器的设备的性能。

Description

具有旋转式波发生器的软管泵

技术领域

本发明涉及医疗矿业等机械中的波发生器，具体涉及一种旋转式波发生器的设计方法、及其装置、应用。

背景技术

软管泵和谐波减速器在医学、矿业上应用较多，软管泵和谐波减速器都要用到一个旋转的波发生器，由波发生器与软管驱动软管、柔轮等柔性件的变形来传递力；柔性件和波发生器的零件之间的滑动趋势会直接导致滑动摩擦发生，有摩擦就会产生热，发热会导致柔性件过早失效，发热会造成性能瓶颈；滚压体式机械波发生器，在其与和柔性件接触的位置设置了一个滚动体（比如：滚轮、辊轧等），由于滚轮的存在，滑动摩擦变得非常小，但现有技术中该滚动体都是使用从动驱动（即依靠滚动体与柔性件之间的摩擦滚动），而与公转的滚动体接触的都是柔性件（软管泵的软管、保护软管的海绵隔层、谐波减速器的柔轮），柔性件容易发送弹性形变，这导致柔性件与公转的滚动体之间仍旧存在少量的滑动摩擦，高速状态下发热量仍很大，存在改进空间；如果有一种技术可以减小接触柔性件的滚动体的滑动摩擦，那么有利于提高应用了滚压体式波发生器的装置的性能。

发明内容

本发明发明了一种旋转式波发生器的设计方法、及其装置、应用，波发生器与其驱动物之间的滑动摩擦，用于提高应用设备的性能。

本发明具有如下技术内容。

1、一种旋转式波发生器的设计方法，其特征在于：使与被驱动柔性物接触的滚压体在随旋转架自转而公转的同时主动做与公转方向相逆的自转运动。

2、如技术内容1所述的一种旋转式波发生器的设计方法，其特征在于：所述的滚压体的滚压面的自转的线速度的大小和滚压体公转环状轨迹外缘的线速度的大小相近。

3、一种旋转式波发生器，其特征在于：主要由旋转架、滚压体、转动动力源、反向旋转传动实体构成；滚压体与旋转架为转动连接，滚压体的旋转轴与旋转架的旋转轴共面平行；转动动力源的转子与旋转架相连；异向转动传动实体一端直接或间接地连接到滚压体，异向转动传动实体另一端直接或间接地连接到转动动力源的转子；滚压体的滚压面的自转的线速度的大小和滚压体公转环状轨迹外缘的线速度的大小相近。

4、如技术内容3所述的一种旋转式波发生器，其特征在于：所述的旋转式波发生器用于驱使柔性物发生周期性弹性变形，滚压体与被驱动柔性物相接触。

5、一种旋转式波发生器，其特征在于：主要由旋转架、滚压体、转动动力源、同向旋转传动实体构成；滚压体与旋转架为转动连接，滚压体的旋转轴与旋转架的旋转轴共面平行；转动动力源的转子与旋转架相连；同向旋转传动实体一端直接或间接地接连到滚压体，同向旋转传动实体另一端直接或间接地连接到转动动力源的定子；滚压体的滚压面的自转的线速度的大小和滚压体公转环状轨迹外缘的线速度的大小相近。

6、如技术内容5所述的一种旋转式波发生器，其特征在于：所述的旋转式波发生器用于驱使柔性物发生周期性弹性变形，滚压体与被驱动柔性物相接触。

7、如技术内容1-6中任意一条技术内容所述的一种旋转式波发生器，其特征在于：滚压体的接触面为标准圆柱面。

8、一种软管泵，其特征在于：具有如技术内容3-7所述的任选的一种旋转式波发生器。

9、一种谐波减速齿轮组，其特征在于：具有如技术内容3-7所述的任选的一种旋转式波发生器。

技术内容说明及其有益效果。

技术内容说明1：本发明的核心思想是，与柔性被驱动物接触的滚压体公转的同时主动进行逆公转方向的自转，以减少其和接触物之间相对运动趋势，从而减小滚压体与接触物之间的滑动摩擦。其中‘使滚压体公转的同时主动进行逆公转方向的自转’是技术手段，‘减小滚压体与接触物之间的滑动摩擦’是技术效果。

技术内容说明2：旋转架可以由单一元件构成，也可以由多个元件组成，只要其能够绕自身某点旋转即为本发明所述的旋转架。

技术内容说明3：滚压体可以由单一元件构成，也可以由多个元件组成（比如：由空心圆柱和一个轴组合而成），且具体设计时允许滚压体有外形上的改变（比如：在顶面添加其他功能结构、在柱面与顶面的交界线开倒角、圆角等），滚压体可以是圆柱、凸圆柱、凹圆柱、圆球等表面圆滑，具有自转对称轴的物体。

技术内容说明4：本发明技术内容中提到的‘无论异向转动传动实体’，无论其组件如何、结构如何，只要其在不干扰整个旋转式波发生器正常、良性运行的前提下，实现连接物转动运动的传动，且两端连接物的转动方向相反，都属于本发明所述的异向转动传动实体；由于在机械领域经常会出现同一零件同时担任多个功能实体的组件、同一零件具有多个功能的情况，所以本发明中‘异向转动传动实体’允许和其他装置、元件共用零件或结构，本领域技术人员具体应用时可根据实际需求进行选择。

技术内容说明5: 本发明技术内容中提到的‘同向转动传动实体’，无论其组件如何、结构如何，只要其在不干扰整个旋转式波发生器正常、良性运行的前提下，实现连接物转动运动的传动，且两端连接物的转动方向相同，都属于本发明所述的同向转动传动实体；由于在机械领域经常会出现同一零件同时担任多个功能实体的组件、同一零件具有多个功能的情况，所以本发明中‘同向转动传动实体’允许和其他装置、元件共用零件或结构，本领域技术人员具体应用时可根据实际需求进行选择；技术内容5的是技术内容3的逆向思维方案，技术效果相同，由于发明人找不到包括这两种方式的合适的上位概念，故将其分开陈述。

技术内容说明6:本发明技术内容中提到的‘环状轨迹’一词是指滚压体与被驱动柔性物接触区域的横截面公转时随时间连续变化叠加（虚拟叠加）而形成的环状带（比如：图1中，滚压体C2随旋转架C3自转而公转时滚压体滚压面截面随时间连续变化叠加（虚拟叠加）形成了虚线圆Z1、虚线圆Z2之间的圆环状区域）；环状轨迹外缘（如图1中虚线圆Z1）的线速度，不是滚压体某一实体点的线速度，而是与被驱动柔性物接触区域的横截面和环状轨迹外缘的交点（虚点）的移动速度；‘虚拟叠加’是指 ‘环状轨迹’并非一种实体，而是发明人为了方便的表述发明的科学原理而才用的辅助描述方式，这种方式是科学描述的常用手段（比如：机械设计使用运动曲线、天文计算使用轨道等等）。

技术内容说明7：本发明技术内容中提到的‘滚压面’是指与被驱动柔性物接触的滚压接触面；其中‘滚压面的自转的线速度’是指滚压面上点的在滚压体自转时的线速度。

技术内容说明8：本发明技术内容中提到的‘共面平行’是指一种理想状态，在实际工程中由于误差的存在会一定的差异，如果这种差异没有导致新的技术效果则应视为本发明所包含的范围。

技术内容说明9：本发明技术内容提到的‘滚压体的滚压面的自转的线速度的大小和滚压体公转环状轨迹外缘的线速度的大小相近’，其中‘相近’一词不应视为模糊词汇，虽然理论上二者相等时对外的滑动趋势为零，但由于滚压体接触的是会发送弹性形变的柔性物，二者比例的确定与被驱动柔性物的弹性相关性能有一定关系（比如：柔软度、运用时变形回弹速度），不同材质的数据比例会稍有差异，工程上实际应用实施设计时需要根据被驱动柔性物的具体情况进行轻微的调整，而且工程上很难达到理论的完美取值，二者可以存在细微偏差，故应允许二者的比例可以稍小或稍大于1，而且对于非完美圆柱体的滚压体（比如腰部微凸、微凹的滚压体、带有凸起的滚压体），各处线速度也略有差异。

技术内容说明10：技术内容7、8的所述的方案是本发明的波发生器的应用。

技术内容说明11：本发明和机械相关，在机械领域经常会出现同一零件同时担任多个功能实体的组件的情况、同一零件具有多个功能的情况，作为机械领域的合格的设计人员是可以理解的，阅读者在阅读本发明的申请文件时应该结合‘技术惯例’、‘公知常识’、‘现有技术’来理解本发明的申请文件。

技术内容说明12：熟知技术内容和技术内容说明后可知，本发明的发明人的最终技术目的是“设计一种可以正常、良性运行的旋转式波发生器”。

技术内容说明13：由于汉语复杂灵活的特性，在发明人的描述和阅读者的理解之间难免出现偏差，因此阅读者在阅读理解本发明的申请文件时须遵循非恶意解读的原则，应该结合‘技术惯例’、‘公知常识’、‘现有技术’，以符合本发明最终技术目的的思路来阅读理解，也就是说本发明不小心概括进来的会导致波发生器不能正常、良性运转的技术方案应排除在保护范围之内；如果阅读者忽视‘技术惯例’、‘公知常识’、‘现有技术’，将文件全部或部分内容解读为会导致波发生器不能正常、良性运行的内容，进而否认本发明的，应视为恶意或错误的解读，其解读方式在法律场合也不应被采信。

本发明的有益效果：本发明减少了波发生器与被驱动柔性物之间的滑动摩擦，可以提高应用波发生器的设备的性能。

附图说明

图1是本发明的实施实例1的示意图。

图2是本发明的实施实例2的示意图。

图3-18是本发明的实施实例3、4所用到的零件的示意图，为了表述方便图，部分附图中为了识图的方便，采用‘一副图中包含同一零件多个视向的图形’，并采用了重复标号来辅助识图。

图19是本发明的实施实例3、4的底座400的组装示意图。

图20是本发明的实施实例3的软管驱动器200的组装示意图。

图21是本发明的实施实例3的软管驱动器200的外形示意图。

图22是本发明的实施实例3的软管驱动器200的解剖示意图。

图23是本发明的实施实例3的软管泵的组装好后外形示意图。

图24是本发明的实施实例4的软管驱动器300的组装示意图。

图25是本发明的实施实例4的软管驱动器300的外形示意图。

图26是本发明的实施实例4的软管驱动器300的解剖示意图。

图27是本发明的实施实例4的软管驱动器300的顶部透视图。

图28是本发明的实施实例4的软管泵的组装好后外形示意图。

具体实施方式

下面结合实施实例对本发明作进一步说明。

实施实例1、一种旋转式波发生器的设计，如图1所示，旋转式波发生器C1主要由旋转架C3、两个滚压体C2构成；滚压体C2的轴C20与旋转架C3之间为转动连接；滚压体C2的轴C20的轴线与旋转架C3的轴C30的轴线共面平行；旋转架C3围绕轴心C30以S1方向自转；滚压体C2随旋转架C3自转而以逆时针方向（S1）公转；滚压体C2在随C3自转而公转时以顺时针方向（S2）的方向自转。滚压体C2随C3公转时产生了环状轨迹Z1-Z2（虚线圆Z1和虚线圆Z2之间的环状带）;C4为绕波发生器0.75圈的软管。

图1中为了方便问题的抽象描述，以虚线框D1表示C20、C30之间异向转动传动实体，D1与C20、C30之间连接用虚线表示。

设环状轨迹外缘Z1与滚压体C2的交点（Z1上的虚点）的线速度为V₁ 、周期为T₁ 、角速度为ω₁ ；设滚压体C2的滚压面的自转的线速度的大小为V₂ 、周期为T₂ 、角速度为ω₂；滚压体C2的自转周期为T₂,设环状轨迹外缘Z1的半径为R₁,设滚压体C2滚压面的半径为R₂。设V1=V2。

则有：V₁=V₂ => 2πR₁ ²/T₁=2πR₂ ²/T₂

=> R₁ ²/T₁=R₂ ²/T₂

=> T₂/T₁ = R₂ ² /R₁ ²

=> ω₁/ω₂ =R₂ ² /R₁ ²

则异向转动传动实体D1传动比为R₂ ² /R₁ ²。

实施实例2、一种旋转式波发生器的设计，如图2所示，旋转式波发生器C11主要由旋转架C13、1个滚压体C12构成；滚压体C12的轴C120与旋转架C13之间为转动连接；滚压体C12的轴C120的轴线与旋转架C13的轴C130的轴线共面平行；旋转架C13围绕轴心C130以S11方向自转；滚压体C12随旋转架C13自转而以逆时针方向(S11的方向)公转；滚压体C12在随C13自转而公转时以顺时针（S12的方向）的方向自转。滚压体C12随C13公转时产生了环状轨迹Z11-Z12（Z11和Z12之间的环状带）；C14为绕波发生器完整一圈的软管；由于C14是360度环绕的只需一个滚压体C12即可驱动；如何使软管环绕波发生器360度是现有技术可以实现的，故不赘述;本实施实例也没有对同向转动传动实体或异向转动传动实体进行详细说明，因为阅读说明书前文后本领域技术人员而言能够结合‘公知常识’、‘现有技术’进行推导，无需赘述。

实施实例3、一种旋转式波发生器，如图3-17为本实施实例所用零件的示意图。

如图3所示，旋转架下托1上具有3个固定连接孔11、六边形轴12、3个转动连接孔10；3个固定连接孔11的作用是配合定位柱100连接旋转架上托9；转动连接孔10的作用是用于安装滚压体3，六边形轴12的作用是和电机130的转子1300相连。

如图4所示，输入轮2上具有半通的滚珠孔20、六边形安装孔21；滚珠孔20的作用是安装滚珠8，六边形安装孔21的用于和旋转架下托1的六边形轴12配合安装。

如图5所示，滚压体3具有上下对称的轴31，轴的一端具有一小段六边形端30；轴31的作用配合旋转架1、旋转架下托9、形成转动连接，六边形端30用于插入输出轮5进行过盈配合；滚压体3的滚压面为标准柱面。

如图6所示，浮动轮4具有较大的圆孔40，圆孔40可以防止旋转架转动导致浮动轮4转动。

如图7所示，输出轮5具有六边形孔50；六边形孔50用于配合滚压体3的轴的六边形端30进行过盈配合。

如图8所示，壳体6具有圆孔63、软管口61、圆孔62、铆钉孔64；圆孔63的作用是使旋转架1的六边形轴可以连接到电机130的转子1300上，软管口61的作用是方便软管的安放；圆孔62用于和小轮7之间构成转动连接。

如图9所示，小轮7上具有轴71、滚珠孔70；轴71的作用是与壳体6的圆孔62构成转动连接；滚珠孔70的作用是安装滚珠8。

如图10所示，为滚珠8示意图，滚珠8用于减小摩擦。

如图11所示，旋转架上托9上具有3个固定孔90、转动连接孔91；固定孔90用于配合定位柱100和旋转架上托1构成旋转架；转动连接孔91用于安装滚压体3。

如图12所示，为定位柱100，是机械领域的常用元件，不做赘述。

如图13所示，卡箍110为定位柱100的辅助元件，用于卡住定位柱100的卡口。

如图14所示，为电机托架120示意图。

如图15所示，电机130具有转子1300，转子1300上具有六边形孔1301，六边形孔1301用于配合旋转架下托1的六边形轴12。

如图16所示，定位柱140用于固定电机托架120；使用时需要陪卡箍110。

如图17所示，铆钉150用于底座400与软管驱动器（200或300）。

如图19所示，底座100由电机130、电机托架120、定位柱140、卡箍8组装而成。

如图20所示，为软管驱动器200的装配图示意图。

如图21所示，为软管驱动器200外形示意图。

如图22所示，为软管驱动器200的解剖图，从图中可以看出，本实施实例的异向转动传动实体主要由输入轮2、小轮7、滚珠8、浮动轮4、输出轮5构成；输出轮2和小轮7为传动配合、小轮7与壳体6为转动连接，所以输出轮2随旋转架下托1转动时带动小轮7异向转动；小轮7、输出轮5与浮动轮4配合，小轮7转动时会带动浮动轮4同向转动（与小轮7同向、与输入轮2异向），浮动轮4转动会带动输出轮5同向转动（与浮动轮同向、与输入轮2异向），从而实现输入轮4与输出轮5异向转动的传动。

如图23所示，为本实施实例底座400和软管驱动器200的装配图。

实施实例4、一种旋转式波发生器，本实施实例与实施实例3共用一部分零件。如图18中的壳体160与实施实例3的壳体6稍有区别，壳体160具有一个用于作为同向转动传动实体的结构轮槽1600。

如图24、25所示，为本实施实例软管驱动器300的装配图。

如图26、27所示，本实施实例采用的是一端与滚压体相连另一段与电机外壳间接相连的同向转动传动实体，轮槽1600与输出轮5形成转动传动实体，以旋转架下托1为参考，轮槽1600与输出轮5为同向转动，故本实施实例的转动传动实体为同向转动传动实体；由于输出轮5与滚压体3为过盈配合可视为固定连接，旋转架下托1转动时带动输出轮5进行公转，此时输出轮5会由于与轮槽1600之间的摩擦而转动，转动方向和旋转架下托1转动方向相反；值得一提的是，本实施实例的同向转动传动实体为独立元件输出轮5与壳体160上的结构轮槽1600共同构成，是元件+结构的组成方式。

如图28所示，如图23所示，为本实施实例底座400和软管驱动器300的装配图。

本实施实例通过把滑动摩擦位置转移到输出轮5与轮槽1600之间，减少了滚压体3与软管之间的滑动摩擦，输出轮可以专门为应付发热做设计，提高了设备性能的同时，相对现有技术，对软管耐热性能要求较低，有益于对软管的适应性。

实施实例5、在实施实例4的基础上去掉输出轮5，将滚压体3轴31上的六边形端30改成圆柱状（即将轴31还原成整体圆柱状），改变壳体160的轮槽1600的表面到中心的距离，使滚压体3的轴31表面与壳体160的轮槽1600表面达成传动配合，即可实现‘滚压体3随旋转架转动时主动地以逆公转方向自转’，从而减小滑动摩擦；本实施实例的同向转动传动实体采用的是多个独立原件结构配合而成的方式。

本实施实例的同向转动传动实体由多个独立原件的结构配合而成；本实施实例的同向转动传动实体一段直接连接滚压体3，另一端通过壳体160、电机托架120间接连接到电机130的定子。

实施实例6、在实施实例1的基础上结合现有技术，增加滚压体的数量。

实施实例7、在实施实例1的基础上结合现有技术，增加可同时驱动的软管数量。

实施实例8、在实施实例2的基础上结合现有技术，增加滚压体的数量。

实施实例9、在实施实例3的基础上结合现有技术，增加滚压体的数量。

实施实例10、在实施实例3的基础上结合现有技术，增加可同时驱动的软管数量。

实施实例11、在实施实例4的基础上结合现有技术，增加滚压体的数量。

实施实例12、在实施实例4的基础上结合现有技术，增加可同时驱动的软管数量。

实施实例13、套用实施实例1的方法为谐波齿轮减速器设计旋转式波发生器，这种移植是相似功能部件的移植，他们之间有很多的共同点，熟悉谐波齿轮减速器的技术人员理解本说明书后结合现有技术、公知常识很容易做到的，故不再赘述。

实施实例14、在实施实例3的基础上结合现有技术，改变异向转动传动实体的结构、元件。

实施实例15、在实施实例4的基础上结合现有技术，改变同向转动传动实体的结构、元件。

实施实例17、在实施实例3的基础上，改变输入轮2的结构使其直接连接到电机130的转子。

实施实例18、在实施实例4的基础上，将电机托架120、壳体6、电机130的外壳（定子）进行一体化设计，使异向转动传动结构直接地连接到电机130的定子。

以上实施实例是本发明的可行方案，但不是对本发明的保护范围的限定，本领域技术人员通过本发明所给的技术启示，结合‘公知常识’、‘现有技术’进行的可正常、良性运行的实施设计均应算作本发明的范畴。

Claims (1)

1.具有旋转式波发生器的软管泵，其特征在于：旋转式波发生器主要由旋转架、滚压体、转动动力源、同向旋转传动实体构成；滚压体与旋转架为转动连接，滚压体的旋转轴与旋转架的旋转轴共面平行；转动动力源的转子与旋转架相连；同向旋转传动实体一端直接或间接地接连到滚压体，同向旋转传动实体另一端直接或间接地连接到转动动力源的定子；滚压体的滚压面的自转的线速度的大小和滚压体公转环状轨迹外缘的线速度的大小相近。