CN106286752A - 摆线传动器的外摆线行星轮凸轮 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其可将一驱动轴的旋转式输入位移转换为输出装置的线性位移输出。其中，外摆线行星轮设置于一固定壳体的内固定轮中。一偏心轮驱动轴连接于上述的驱动轴，并可于该外摆线行星轮的一偏心轮固定孔中自由旋转。当驱动轴旋转时，偏心轮驱动轴带动位于内固定轮中的外摆线行星轮一并旋转。外摆线行星轮上具有一凸轮轨道，且一连接于输出装置的凸轮管脚以及一滚动球设置于该凸轮轨道上。当外摆线行星轮旋转时，上述的凸轮管脚可根据凸轮轨道的凹陷深度变化而产生或上、或下的运动，以如此同时移动与其连接的输出装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种摆线传动器，特别是一种利用具有凹陷设计的凸轮轨道，以将驱动轴的旋转式位移转换输出成物体的线性位移的外摆线行星轮凸轮，如此本发明同时具有摆线传动器结合倾斜凸轮轨道的倾斜力学的减速与放大转矩(torque)的优势。
背景技术
按，前导螺丝(leadscrew)是一种用来将输入的旋转位移转换为有效的线性输出的螺旋工具。传统的前导螺丝多为带有螺纹，且可与螺帽旋合在一起的螺丝。当此种带有螺纹的螺丝旋转时，其对应的螺帽通常会因应地向前(forward)或向后(backward)移动以螺合于该螺丝，同时，连接螺帽的负载头(load)也会因此而随之移动。
值得注意的是，当前导螺丝的尺寸小于0.2毫米(mm)时，则此种制程将加重螺丝制造时的困难度与成本，这将使得需要用到这些螺丝的旋转机构其应用的范围大大地受到限制，也对于前导螺丝的制作效率与成本造成极大的影响，在实务的使用经验上，造成许多使用上的不便与缺失。
至于，现有遂有另一种将旋转式位移转换为有效线性量输出的方式，则是通过一减速齿轮(speed reduction gear train)。该减速齿轮主要是利用一圆形凸轮来旋转，并将其旋转轨迹转为线性量输出。
然而，值得注意的是，利用此种减速齿轮的方式仍具有其缺失，其中之一就是：若系统需要将输入的高速旋动量快速降转为较低的速率，则齿轮的制程复杂度也会大幅地提高。在此情况的下，此种减速齿轮在制作上不仅容易产生有精准度失真的问题，也需耗费较高的生产成本。除此之外，为了容纳较多的机构零件，系统中也势必需要较多的容纳空间，无形中将加重整体系统建构的体积与成本。
缘此，有鉴于以上，如何提供一种既有效率又轻巧，且能准确并低成本的将高速且机械力偏低的输入旋转式位移转换为能线性输出低速并同时增加其机械力的传动装置，是熟习此项技术领域者亟需解决的问题之一。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的在提供一种摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其利用具有凹陷设计的深度变化的凸轮轨道(recessed camtrack)，以将一驱动轴的旋转式位移转换为输出装置精准的线性位移输出。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于，包括：
一内固定轮，具有复数个齿轮瓣与复数个齿轮瓣凹隙，其中各该齿轮瓣凹隙设置于相邻二个该齿轮瓣之间；
一凸轮管脚；
一外摆线行星轮，其设置于该内固定轮中，该外摆线行星轮还包括：
复数个摆线瓣；
复数个摆线凹隙，各该摆线凹隙设置于相邻二个该摆线瓣之间，且该复数个摆线瓣与该复数个摆线凹隙匹配于该复数个齿轮瓣与该复数个齿轮瓣凹隙；
一偏心轮固定孔，其设置于该外摆线行星轮中；以及
一凸轮轨道，其设置于该外摆线行星轮的上表面，且该凸轮管脚接触于该凸轮轨道，其中该凸轮轨道具有一凹陷设计，其自该外摆线行星轮的上表面开始深度渐深或渐浅，当该外摆线行星轮旋转时，该凸轮管脚根据该凸轮轨道的轨道深度而产生对应地移动；以及
一偏心轮驱动轴，包括：
一外摆线行星偏心传动器，该外摆线行星偏心传动器能够在该偏心轮固定孔中自由旋转；以及
一下柄部，连接该外摆线行星偏心传动器，以连接一驱动轴。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中：当该外摆线行星轮开始进行旋转时，该凸轮轨道的形状或样式能够根据该外摆线行星轮上的一固定的模拟点所形成的路径而决定。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中：还包括一滚动球，其设置于该凸轮管脚下方，并介于该凸轮管脚与该凸轮轨道之间。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中，该凸轮轨道还包括：
一凸轮轨道起点；以及
一凸轮轨道终点，其中，自该凸轮轨道起点至该凸轮轨道终点，该凸轮轨道自该外摆线行星轮的上表面开始，而具有一逐渐往下且深度渐深的深度变化。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中：该凸轮轨道是一循环回路时，在该凸轮轨道循环回到一原始的起始深度前，该凸轮轨道持续地渐增其轨道深度。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中，还包括：
一架设孔槽，其设置于该偏心轮固定孔中；
一滚动沟槽，其环绕设置于该外摆线行星偏心传动器的周围；以及
一滚珠球组，其设置于一球座并环绕设置于该外摆线行星偏心传动器的周围，且该滚珠球组位于该滚动沟槽与该架设孔槽之间。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中：还包括一壳体外盖，其连接于该固定壳体，以围绕住该外摆线行星轮，其中该壳体外盖还包括有：
一凸轮支托座，其设置于该壳体外盖的上表面；以及
一凸轮托座孔，设置于该凸轮支托座中，其中当该凸轮管脚在该凸轮托座孔中持续地往上或往下移动时，该凸轮支托座用以支撑该凸轮管脚。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中，包括：
一固定壳体，包含有：
一内固定轮，具有复数个齿轮瓣与复数个齿轮瓣凹隙，其中各该齿轮瓣凹隙设置于相邻二个该齿轮瓣之间；以及
一驱动轴通孔，设置于该内固定轮中；
一壳体外盖，连接该固定壳体，该壳体外盖包含有：
一盖孔，位于该壳体外盖中；
一凸轮支托座，设置于该壳体外盖的上表面；以及
一凸轮托座孔，设置于该凸轮支托座中；
一凸轮管脚，设置于该凸轮托座孔中，且该凸轮管脚连接至一输出装置；
一滚动球，其设置于该凸轮管脚下方；
一复原弹簧，其环绕设置于该凸轮管脚的周围，并连接于该凸轮支托座与该输出装置之间；
一外摆线行星轮，其设置于该内固定轮中，并设置于该壳体外盖与该固定壳体之间，其中该外摆线行星轮还包括：
复数个摆线瓣；
复数个摆线凹隙，各该摆线凹隙设置于相邻二个该摆线瓣之间，且该复数个摆线瓣与该复数个摆线凹隙匹配于该复数个齿轮瓣与该复数个齿轮瓣凹隙；
一偏心轮固定孔，其设置于该外摆线行星轮中；以及
一凸轮轨道，其设置于该外摆线行星轮的上表面，且该滚动球接触于该凸轮轨道，其中该凸轮轨道具有一凹陷设计，其自该外摆线行星轮的上表面开始深度渐深或渐浅，并且，当该外摆线行星轮开始进行旋转时，该凸轮轨道的形状或样式能够根据该外摆线行星轮上的一固定的模拟点所形成的路径而决定；以及
一偏心轮驱动轴，包括：
一外摆线行星偏心传动器，该外摆线行星偏心传动器可在该偏心轮固定孔中自由旋转；
一上柄部，其延伸至该盖孔中；以及
一下柄部，其延伸至该驱动轴通孔中，以连接一驱动轴，其中当该下柄部转动时，该外摆线行星偏心传动器致使该外摆线行星轮转动，同时使得该凸轮管脚与该滚动球一并随着该凸轮轨道的轨道深度而产生位移变化。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中，还包括：
一架设孔槽，其设置于该偏心轮固定孔中；
一滚动沟槽，其环绕设置于该外摆线行星偏心传动器的周围；以及
一滚珠球组，其设置于一球座并环绕设置于该外摆线行星偏心传动器的周围，且该滚珠球组位于该滚动沟槽与该架设孔槽之间。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中，还包括：
一支撑孔，其设置于该固定壳体中；以及
一支撑球，其设置于该支撑孔中，并介于该固定壳体与该外摆线行星轮之间。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中：该凸轮轨道还包括：
一凸轮轨道起点；以及
一凸轮轨道终点，其中，自该凸轮轨道起点至该凸轮轨道终点，该凸轮轨道自该外摆线行星轮的上表面开始，而具有一逐渐往下且深度渐深的深度变化。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中：该凸轮轨道是一循环回路时，在该凸轮轨道循环回到一原始的起始深度前，该凸轮轨道持续地渐增其轨道深度。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中：还包括有一盖体套筒，其设置于该盖孔中，并环绕设置于该偏心轮驱动轴的该上柄部周围。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中：还包括有一壳体套筒，其设置于该驱动轴通孔中，并环绕设置于该偏心轮驱动轴的该下柄部周围。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中：还包括有一上套管与一下套管，其环绕设置于该凸轮管脚的周围，并设置于该凸轮托座孔中。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中，还包括：
至少一锁固孔，其设置于该壳体外盖中；
至少一固定壳体孔，其设置于该固定壳体中；以及
复数个锁固件，其穿设于该锁固孔与该固定壳体孔中，以将壳体外盖与该固定壳体锁附在一起。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中，包括：
一固定壳体，包含有：
一内固定轮，具有复数个齿轮瓣与复数个齿轮瓣凹隙，其中各该齿轮瓣凹隙设置于相邻二个该齿轮瓣之间；
一驱动轴通孔，设置于该内固定轮中；以及
一支撑孔；
一壳体外盖，连接该固定壳体，该壳体外盖包含有：
一盖孔，位于该壳体外盖中；
一凸轮支托座，设置于该壳体外盖的上表面；以及
一凸轮托座孔，设置于该凸轮支托座中；
一凸轮管脚，设置于该凸轮托座孔中，且该凸轮管脚连接至一输出装置；
一滚动球，其设置于该凸轮管脚下方；
一复原弹簧，其环绕设置于该凸轮管脚的周围，并连接于该凸轮支托座与该输出装置之间；
一外摆线行星轮，其设置于该内固定轮中，并设置于该壳体外盖与该固定壳体之间，其中该外摆线行星轮更包括：
复数个摆线瓣；
复数个摆线凹隙，各该摆线凹隙设置于相邻二个该摆线瓣之间，且该复数个摆线瓣与该复数个摆线凹隙匹配于该复数个齿轮瓣与该复数个齿轮瓣凹隙；
一偏心轮固定孔，其设置于该外摆线行星轮中；
一架设孔槽，其设置于该偏心轮固定孔中；以及
一凸轮轨道，其设置于该外摆线行星轮的上表面，且该滚动球接触于该凸轮轨道，其中该凸轮轨道具有一凹陷设计，其自该外摆线行星轮的上表面开始深度渐深或渐浅，并且，当该外摆线行星轮开始进行旋转时，该凸轮轨道的形状或样式可根据该外摆线行星轮上的一固定的模拟点所形成的路径而决定；
一支撑球，其设置于该支撑孔中，并介于该固定壳体与该外摆线行星轮之间；
一偏心轮驱动轴，包括：
一外摆线行星偏心传动器，该外摆线行星偏心传动器可在该偏心轮固定孔中自由旋转；
一上柄部，其延伸至该盖孔中；
一下柄部，其延伸至该驱动轴通孔中，以连接一驱动轴；以及
一滚动沟槽，其环绕设置于该外摆线行星偏心传动器的周围，其中当该下柄部转动时，该外摆线行星偏心传动器致使该外摆线行星轮转动，同时使得该凸轮管脚与该滚动球一并随着该凸轮轨道的轨道深度而产生位移变化；
一滚珠球组，其设置于一球座并环绕设置于该外摆线行星偏心传动器的周围，且该滚珠球组位于该滚动沟槽与该架设孔槽之间；以及
一传动平衡器，其连接该下柄部，并在相同位移的情况下，该传动平衡器的旋转相位与该外摆线行星偏心传动器相差180度。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中，还包括：
一盖体套筒，其设置于该盖孔中，并环绕设置于该偏心轮驱动轴的该上柄部周围；以及
一壳体套筒，其设置于该驱动轴通孔中，并环绕设置于该偏心轮驱动轴的该下柄部周围。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中：还包括有一上套管与一下套管，其环绕设置于该凸轮管脚的周围，并设置于该凸轮托座孔中。
所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其中，还包括：
至少一锁固孔，其设置于该壳体外盖中；
至少一固定壳体孔，其设置于该固定壳体中；以及
复数个锁固件，其穿设于该锁固孔与该固定壳体孔中，以将壳体外盖与该固定壳体锁附在一起。
本发明所揭示的外摆线行星轮凸轮，或称为摆线传动凸轮(cycloid drivecam)不仅可将高速且机械力偏低的输入旋转式位移转换为线性输出，并可同时降低其转速且增加机械力，如此本发明同时具有摆线传动器结合倾斜凸轮轨道的倾斜力学的减速与放大转矩的优势。与传统的旋转式凸轮不同的是，本发明所提出的外摆线行星轮凸轮，其制程与所需使用到的零件都较为简易且精简，可降低制造成本，并同时提高装置的精准度。更与前导螺丝不同的是，本发明所揭示的外摆线行星轮凸轮，其可使用较少的制程步骤与成本，更可微缩元件尺寸至微米等级以下，以在转换为线性输出时同时维持较佳的机械力。
根据本发明所揭示的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮(或称摆线传动凸轮)，其包括有一固定壳体，其内部设置有一内固定轮。一外摆线行星轮(或称摆线圆盘)设置于该固定壳体的内固定轮与一壳体外盖中。一偏心轮驱动轴连接于一直流马达的驱动轴，或其他可手动转动的驱动轴上。此偏心轮驱动轴可自由地在外摆线行星轮的一偏心轮固定孔中转动。当驱动轴转动时，该偏心轮驱动轴带动外摆线行星轮与固定壳体产生一摆线运动，并且同时使得外摆线行星轮可独立地于偏心轮驱动轴的周围旋转，其中外摆线行星轮的旋转方向与驱动轴的旋转方向相反。根据本发明的实施例，此时外摆线行星轮的旋转速率会低于驱动轴的旋转速率，且仅为驱动轴旋转速率的r倍。其中，r＝(P-L)/L，P是固定壳体上齿轮瓣的数量，L是外摆线行星轮上摆线瓣的数量。举例来说，若固定壳体上具有11个齿轮瓣，而外摆线行星轮上具有10个摆线瓣，那么在此情况下，外摆线行星轮的旋转速率只有驱动轴旋转速率的1/10(r＝(11-10)/10)。再者，外摆线行星轮的输出转矩可放大为原输入转矩的10倍以上，如此同时大幅地降低转矩的机械损失。
根据本发明的实施例，当本发明所揭示的一偏心轮驱动轴更包括有一偏心传动平衡器，其旋转相位可在相同位移的情况下，而与外摆线行星偏心传动器相差180度时，则可针对系统中任何失衡的旋转作用力或高速震动进行有效的平衡抵消。
再者，根据本发明的实施例，外摆线行星轮上更可包括有一凹陷设计的深度变化的凸轮轨道，该凸轮轨道的深度变化设计为自外摆线行星轮的上表面以下算起逐渐增加或减少的表征。由于凸轮管脚设置于该凸轮轨道上，因此，当外摆线行星轮旋转时，该凸轮管脚可根据其凹陷轨道的深度变化而对应地上升或下降。由于凸轮管脚同时连接于一输出装置，因此，此输出装置即可同时随着凸轮管脚的移动而改变其位置。
是以，综上所述，本发明即可凭借简易地改变与控制凸轮轨道的样式，而达到将驱动轴的旋转位移转为输出装置的线性量输出的目的。
更进一步而言，当外摆线行星轮开始进行旋转时，则根据本发明，凸轮轨道的形状或样式则也可根据外摆线行星轮上的一固定的模拟点所形成的路径而决定的。
根据本发明的实施例，当外摆线行星轮以摆线运动(或非正式的圆形运动)环绕着轮体旋转时，一固定在特定点上的凸轮管脚开始或上或下地垂直移动，但仍维持在相同的水平轴上。为了维持凸轮管脚务必接触于凸轮轨道上，本发明所揭示的凸轮轨道其轨道样式近似于一周期波样式。根据本发明所揭示内容，当齿轮的位置、偏心轮驱动轴的上、下柄部的垂直位置、以及凸轮管脚与滚动球的水平位置都是固定的时候，本发明所揭示的外摆线行星轮环绕着内固定轮旋转。在此情况下，凸轮轨道的样式同时被确立，使得外摆线行星轮即便在顺转或逆转时，其滚动球的位置都可维持常态地接触于凸轮轨道上。
是以，利用上述的外摆线行星轮、固定壳体的内固定轮、以及偏心轮驱动轴，本发明所揭示的外摆线行星轮凸轮相较于现有的前导螺丝具有较佳的市场价值与市场优势。除此之外，本发明更可在无须额外设置任何电子控制系统的情况下，仅需利用改变凸轮轨道的轨道形状，即可达到精确控制输出装置的位移的目的。再者，利用善加地设计凸轮轨道的轨道深度变化，本发明的输出装置所能达到的位移改变量相较于现有技术，更为精准、精确并具有再现性。举例来说，若凸轮轨道的轨道终点与轨道起点之间设计为具有0.1公厘渐增或渐减的深度变化，那么本发明所揭示的外摆线行星轮的旋转速率可减速为原有的十分之一，且输入马达在每转一圈时，其输出装置可以产生有微小至0.01公厘的位移改变量。相较于本发明，现有技术在经济的考量上若要制造出一螺距为0.01公厘的前导螺丝，则是相当困难并且需要高度的制程技术与制程复杂度的。除此之外，这样微小尺寸的前导螺丝，其锁附的能力与所能承受的重量也都是相当微弱的。相较于此，本发明所提出的外摆线行星轮显然可在相同微小的尺寸下仍维持极佳的线性输出量与机械力。
由此可见，相较于现有技术，本发明所揭示的外摆线行星轮凸轮不仅可省却许多现有铸模的塑料工程，并同时具有制程快速、简单且成本较低的优势。伴随着外摆线行星轮运动时所接触的分布面积较广的特性，本发明外摆线行星轮内部需要使用到的各零组件数量也大为减少，因此可在无形中增加本发明的外摆线行星轮凸轮的生命周期与使用年限。并且，相较于其他坊间的凸轮设计，本发明所揭示的外摆线行星轮凸轮更具有无须外加有其他输入驱动电力需求的优点。
底下凭借具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1是根据本发明实施例的外摆线行星轮凸轮的爆炸图；
图2A是根据本发明实施例的外摆线行星轮凸轮的立体结构示意图；
图2B是根据本发明实施例具有一截角示意的外摆线行星轮凸轮的立体结构示意图；
图3A是根据本发明实施例的外摆线行星轮凸轮的上视图；
图3B是根据本发明实施例具有一截角示意的外摆线行星轮凸轮的上视图；
图4是根据本发明实施例的外摆线行星轮凸轮及其内部零组件的剖面示意图；
图5是根据本发明实施例的外摆线行星轮与固定行星轮的示意图；
图6A是根据本发明一实施例的凸轮轨道的结构示意图；
图6B是根据本发明一实施例的凸轮轨道与滚动球的结构示意图；
图6C是根据本发明一实施例的循环回路的凸轮轨道的结构示意图。
附图标记说明：100-外摆线行星轮凸轮；200-固定壳体；230-贯穿孔；240-驱动轴通孔；245-支撑孔；280-齿轮瓣；285-内固定轮；290-齿轮瓣凹隙；300-壳体外盖；301-截角；310-锁固件；311-锁固孔；312-盖孔；320-凸轮托座孔；321-上套管；322-下套管；325-滚动球；326-支撑球；330-凸轮支托座；400-外摆线行星轮；410-摆线瓣；420-摆线瓣凹隙；430-偏心轮固定孔；431-架设孔槽；440-凸轮轨道；450-凸轮轨道起点；460-凸轮轨道终点；500-偏心轮驱动轴；510-外摆线行星偏心传动器；511-上柄部；512-下柄部；513-盖体套筒；514-滚珠球组；515-球座；516-壳体套筒；517-滚动沟槽；530-偏心传动平衡器；531-传动平衡孔；533-螺丝套；600-凸轮管脚；735-输出装置；745-旋转阻力部；800-复原弹簧；950-驱动轴连接器；-955-驱动轴。
具体实施方式
以上有关于本发明的内容说明，与以下的具体实施方式用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。有关本发明的特征、实作与功效，兹配合图式作较佳实施例详细说明如下。
请参阅图1、图2A、图2B、图3A以及图3B所示，其中图式图2B与图3B中所标示的截角(cutaway)301部分是了显露出本发明外摆线行星轮(epicycloid planet gear)400、凸轮轨道(cam track)440、以及凸轮管脚(camfollower pin)600的设置位置。根据本发明实施例所提出的外摆线行星轮凸轮(epicycloid planet gear cam)100，或称为摆线传动凸轮(cycloid drive cam)，其主要包括有：一固定壳体(stationary housing)200、一壳体外盖(housing cap)300、一外摆线行星轮(epicycloid planet gear)400或另称作一摆线圆盘(cycloiddisc)、一偏心轮驱动轴(driveshaft eccentric)500、以及一凸轮管脚(cam followerpin)600。
其中，根据本发明的实施例，固定壳体200内部具有一内固定轮(internalstationary ring gear)285，上述的外摆线行星轮400与偏心轮驱动轴500设置于该固定壳体200内，而壳体外盖300则组装于该固定壳体200上，以如此将上述的外摆线行星轮400与偏心轮驱动轴500封装于壳体外盖300与固定壳体200中。
根据本发明的实施例，偏心轮驱动轴500可固设于一直流马达的驱动轴(driveshaft)955上，或者可以手持曲柄轴接于一驱动轴连接器(driveshaftconnector)950。如此，偏心轮驱动轴500可自由旋转于外摆线行星轮400凸轮中心的一偏心轮固定孔(eccentric mounting hole)430中。根据本发明的实施例，当直流马达通电，使得驱动轴955开始旋转时，将带动偏心轮驱动轴500随之旋转，并使得外摆线行星轮400绕着固定壳体中的内固定轮285旋转，且其旋转方向与驱动轴955的旋转方向相反。
在此情况下，当外摆线行星轮400开始旋转，其凸轮的凸轮轨道440将致使凸轮管脚600上升或下降，同时，由于一复原弹簧800开始产生并施予压力于一输出装置735上，则可同时如此维持凸轮管脚600在凸轮的凸轮轨道440上而不致松动。
再者，由于凸轮管脚600施压于该输出装置735，因此当凸轮管脚600移动时，则输出装置735也会同时随凸轮管脚600的作动而产生位移。
另一方面而言，固定壳体200更包含有：复数个贯穿孔(threaded hole)230、一驱动轴通孔(driveshaft clearance hole)240、以及一内固定轮285。其中，内固定轮285更包含有复数个齿轮瓣(ring gear lobe)280以及复数个齿轮瓣凹隙(ring gear lobe clearance)290。
根据本发明的实施例，壳体外盖300可凭借将复数个锁固件(threadedfastener)310穿设过锁固孔(fastener hole)311，继而锁合于固定壳体200的贯穿孔230中，而完成与固定壳体200的组装。然而，壳体外盖300与固定壳体200的组合并不以此为限。根据本发明的其他实施例，壳体外盖300与固定壳体200的组合也可通过其他方式来实施，例如：壳体外盖300与固定壳体200可凭借螺丝、螺栓或其他锁合元件将二者组装在一起。
驱动轴通孔240设置于固定壳体200的本体部中，如此，驱动轴955即可与偏心轮驱动轴500形成接合。再者，齿轮瓣280与相邻齿轮瓣280间形成的齿轮瓣凹隙290设置于固定壳体200的内侧面上，于此形成本发明所述的内固定轮285。于此，这些齿轮瓣280与齿轮瓣凹隙290可凭借匹配于外摆线行星轮400上的摆线瓣(cycloid lobe)410与摆线瓣凹隙(cycloid lobe clearance)420，而俾使外摆线行星轮400旋转于固定壳体200的内部。
另一方面而言，壳体外盖300更包含有一凸轮托座孔(cam follower clearancehole)320与一凸轮支托座(cam follower support bracket)330。
根据本发明的实施例，其中，凸轮支托座330设置于壳体外盖300上，且凸轮支托座330中更开设有一凸轮托座孔320。凭借此设计，凸轮管脚600即可利用此凸轮支托座330中的凸轮托座孔320而持续地往上或往下移动。更进一步而言，凸轮托座孔320中更可额外设置有一上套管321与一下套管322，以凭借这些套管的作用来降低凸轮管脚600在移动中所遭遇到的摩擦力。
其中，当凸轮管脚600持续地往上或下位移时，输出装置735中之一旋转阻力部(anti-rotation feature)745会跟着壳体外盖300的凸轮支托座330随之移动。于此，当输出装置735逐渐往旋转阻力部745的杆部接近但紧靠于凸轮支托座330时，可有效地避免输出装置735产生无预期的转动。
接着，续请同时参阅图5、图6A至图6C所示，如图所示，外摆线行星轮400包含有：复数个摆线瓣(cycloid lobe)410、复数个摆线瓣凹隙(cycloid lobeclearance)420、一偏心轮固定孔(eccentric mounting hole)430、以及一凸轮轨道(cam track)440。
其中，复数个摆线瓣410环绕设置于外摆线行星轮400的底部，且相邻两个摆线瓣410之间具有一摆线瓣凹隙420。根据本发明的实施例，这些摆线瓣410与其摆线瓣凹隙420可相互匹配于固定壳体200中内固定轮285上的复数个齿轮瓣280以及复数个齿轮瓣凹隙290，以如此使得外摆线行星轮400可旋转于固定壳体200的内。
再者，偏心轮固定孔430可使得偏心轮驱动轴500的一外摆线行星偏心传动器(epicycloid planet gear eccentric driver)510带动外摆线行星轮400产生旋转式的运动。值得注意的是，根据本发明的实施例，外摆线行星轮400并未接触于偏心轮驱动轴500上，且外摆线行星偏心传动器510也仅穿设于外摆线行星轮400的偏心轮固定孔430中而已。
根据本发明的实施例，凸轮轨道440设置于外摆线行星轮400的上表面，并且凸轮轨道440具有一凹陷设计(recess pattern)。详细而言，自外摆线行星轮400的上表面算起，则凸轮轨道440具有一逐渐往下，并深度渐深的表征。
请参阅图6B所示，换言之，在凸轮轨道440具有一凸轮轨道起点450与一凸轮轨道终点460时，则在凸轮轨道起点450时，该轨道具有一最浅的深度；而在凸轮轨道440的凸轮轨道终点460时，则该轨道具有一最深的深度。
再如图6C所示的实施例而言，在此实施例中的凸轮轨道440是一循环轨道。于此，在凸轮轨道440循环回到其原始的轨道起点前，则凸轮轨道440仍自外摆线行星轮400的上表面起而逐渐缓慢地渐增其轨道深度，以完成此一循环回路(endless loop)。
再者，当外摆线行星轮400开始进行旋转时，则根据本发明，凸轮轨道440的形状或样式则也可根据外摆线行星轮400上的一固定的模拟点所形成的路径而决定的。
接着，续请同时参阅图4、图1-图3B、以及图5-图6B所示，如图所示，当进行组装时，凸轮管脚600下的一滚动球(follower roller ball)325先接触于凸轮轨道440上，在此情况下，复原弹簧800提供一往下压的压力，而将此下压力施予输出装置735，同时将凸轮管脚600底下的滚动球325推往凸轮轨道440。当外摆线行星轮400开始转动时，凸轮轨道440将使得凸轮管脚600经由滚动球325而根据其轨道深度的变化进而产生相对地运动。举例而言，在凸轮轨道440深度越深的地方，凸轮管脚600与其滚动球325会对应地往下运动；相对地，在凸轮轨道440深度越浅的地方，则凸轮管脚600与其滚动球325则会逐渐地往上攀升。
除此之外，在固定壳体200的上表面的一支撑孔(support hole)245中更设置有一支撑球(support roller ball)326。此支撑球326的位置位于滚动球325的垂直下方，支撑球326与滚动球325之间更通过外摆线行星轮400间隔的。因此，根据本发明的其他实施例，当滚动球325往凸轮轨道440下压时，则支撑球326用以支撑住外摆线行星轮400，以避免外摆线行星轮400产生无预期的位移或倾斜。
更进一步而言，本发明可凭借改变驱动轴(driveshaft)955的旋转方向而同时影响凸轮管脚600的移动。举例而言，若驱动轴955的旋转方向朝向同一方向旋转，则凸轮管脚600会周期性地随着凸轮轨道440的深度变化而朝同一方向移动。然而，若驱动轴955的旋转方向先朝某一方向旋转，然后再朝向与其相反的方向旋转，那么在此情况下，凸轮管脚600的移动就会随之改变。若以前例凸轮轨道440具有一凸轮轨道起点450与凸轮轨道终点460进行说明，则在凸轮管脚600移动到凸轮轨道终点460前，驱动轴955可先朝某一方向旋转；然后，自此开始到凸轮管脚600移动至凸轮轨道起点450前，驱动轴955即会朝另一与其相反的方向旋转。凭借此种设计，驱动轴955的旋转方向即可用以控制凸轮轨道440的方位、凸轮管脚600的移动方向，并进一步地控制输出装置735的位置。更进一步而言，根据本发明的实施例，若使用者屡次增加驱动轴955旋转方向改变的次数，则更可达到精确地控制凸轮管脚600位置的目的。
另一方面而言，偏心轮驱动轴500包含有：一外摆线行星偏心传动器(epicycloid planet gear eccentric driver)510、一上柄部(upper stem)511、一下柄部(lower stem)512、以及一滚动沟槽(roller groove)517。
根据本发明的实施例，当进行组装时，外摆线行星偏心传动器510设置于外摆线行星轮400的偏心轮固定孔430中。值得注意的是，根据本发明的实施例，偏心轮驱动轴500并未附着于外摆线行星轮400上，且外摆线行星偏心传动器510可自由地在外摆线行星轮400的偏心轮固定孔430中恣意旋转。
滚动沟槽517环绕设置于外摆线行星偏心传动器510的周围。一滚珠球组514包含复数个滚珠球，其设置于一球座515中。根据本发明的实施例，滚珠球组514中的滚珠球设置于偏心轮驱动轴500与偏心轮固定孔430之间，并可自由地旋转于滚动沟槽517以及偏心轮固定孔430中之一架设孔槽(mounting holegroove)431中。一般而言，滚珠球组514的作用可用以降低偏心轮驱动轴500在旋转时的摩擦力，并使得其移动较为容易，同时提供较佳的稳定性。
除此之外，上柄部511向上延伸至壳体外盖300的一盖孔(cap hole)312的一盖体套筒(cap sleeve)513中。至于，下柄部512则向下延伸至固定壳体200的驱动轴通孔240中之一壳体套筒(housing sleeve)516中。
相对于外摆线行星偏心传动器510的位置，一偏心传动平衡器(eccentricdriver counterbalance)530设置于固定壳体200的一下底面的下，并固定于前述的下柄部512。举例来说，偏心传动平衡器530与下柄部512之间可通过一螺丝套(set screw)533而锁固在一起。根据本发明的实施例，偏心传动平衡器530也可提供作为外摆线行星偏心传动器510旋转时减少震动的平衡抵销。一般而言，在相同位移的情况下，偏心传动平衡器530的旋转相位可设计为与外摆线行星偏心传动器510相差180度。一传动平衡孔(counterbalance)531更可供偏心轮驱动轴500的下柄部512连接至驱动轴955(例如为一直流马达的驱动轴心)或一手动曲柄(hand crank)。在本发明的实施例中，一驱动轴锁固件(driveshaftfastener)950可用以供驱动轴955锁附于下柄部512。在其他实施例中，驱动轴955也可包括有其他的锁固元件，以供将其锁附于下柄部512，则同样可用以实施本发明的发明目的。
以下，请同时参阅本发明所有图式图1至图6C，本发明兹针对摆线传动器的外摆线行星轮凸轮的作动，进行详细的说明如下。
根据本发明的实施例，当直流电源输入于马达接点而驱动轴950开始旋转时，其同时带动与其连接的偏心轮驱动轴500旋转。在此情况下，位于偏心轮固定孔430中的外摆线行星偏心传动器510也同时带动外摆线行星轮400开始进行偏心圆的摆线运动。根据本发明的实施例，当外摆线行星偏心传动器510朝向某一方向旋转时，偏心轮固定孔430(及外摆线行星轮400)朝向与其相反的另一方向旋转。
之后，当外摆线行星轮400开始旋转，滚动球325接触于凸轮轨道440上，甚而置于其轨道起点450上。当起始点位于凸轮轨道起点450上时，则凸轮轨道440的深度最浅，在此情况的下，凸轮管脚600与滚动球325位于其运动的最高点，同时使得输出装置735形成一最延伸(most extended)的状态。若外摆线行星轮400持续旋转，使得滚动球325持续滚动于凸轮轨道440，此时由于凸轮轨道440的深度逐渐地增加，因此将同时带动凸轮管脚600与滚动球325的位置随之下降，并且使得输出装置735因此逐渐回缩。至于，若外摆线行星轮400持续旋转，且其凸轮轨道440的深度逐渐地减少，那么相反地，凸轮管脚600与滚动球325的位置即会随之往上回升，而使得输出装置735因而得以继续向外延伸。
是以，综上所述，根据本发明的实施例，本发明可凭借控制驱动轴950的旋转角度与旋转方向，以及控制凸轮管脚600与滚动球325在凸轮轨道440上的位置，以如此达到精确地控制输出装置735的位置的目的。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于，包括：
一内固定轮，具有复数个齿轮瓣与复数个齿轮瓣凹隙，其中各该齿轮瓣凹隙设置于相邻二个该齿轮瓣之间；
一凸轮管脚；
一外摆线行星轮，其设置于该内固定轮中，该外摆线行星轮还包括：
复数个摆线瓣；
复数个摆线凹隙，各该摆线凹隙设置于相邻二个该摆线瓣之间，且该复数个摆线瓣与该复数个摆线凹隙匹配于该复数个齿轮瓣与该复数个齿轮瓣凹隙；
一偏心轮固定孔，其设置于该外摆线行星轮中；以及
一凸轮轨道，其设置于该外摆线行星轮的上表面，且该凸轮管脚接触于该凸轮轨道，其中该凸轮轨道具有一凹陷设计，其自该外摆线行星轮的上表面开始深度渐深或渐浅，当该外摆线行星轮旋转时，该凸轮管脚根据该凸轮轨道的轨道深度而产生对应地移动；以及
一偏心轮驱动轴，包括：
一外摆线行星偏心传动器，该外摆线行星偏心传动器能够在该偏心轮固定孔中自由旋转；以及
一下柄部，连接该外摆线行星偏心传动器，以连接一驱动轴。
2.如权利要求1所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于：当该外摆线行星轮开始进行旋转时，该凸轮轨道的形状或样式能够根据该外摆线行星轮上的一固定的模拟点所形成的路径而决定。
3.如权利要求1所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于：还包括一滚动球，其设置于该凸轮管脚下方，并介于该凸轮管脚与该凸轮轨道之间。
4.如权利要求1所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于，该凸轮轨道还包括：
一凸轮轨道起点；以及
一凸轮轨道终点，其中，自该凸轮轨道起点至该凸轮轨道终点，该凸轮轨道自该外摆线行星轮的上表面开始，而具有一逐渐往下且深度渐深的深度变化。
5.如权利要求1所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于：该凸轮轨道是一循环回路时，在该凸轮轨道循环回到一原始的起始深度前，该凸轮轨道持续地渐增其轨道深度。
6.如权利要求1所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于，还包括：
一架设孔槽，其设置于该偏心轮固定孔中；
一滚动沟槽，其环绕设置于该外摆线行星偏心传动器的周围；以及
一滚珠球组，其设置于一球座并环绕设置于该外摆线行星偏心传动器的周围，且该滚珠球组位于该滚动沟槽与该架设孔槽之间。
7.如权利要求1所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于：还包括一壳体外盖，其连接于该固定壳体，以围绕住该外摆线行星轮，其中该壳体外盖还包括有：
一凸轮支托座，其设置于该壳体外盖的上表面；以及
一凸轮托座孔，设置于该凸轮支托座中，其中当该凸轮管脚在该凸轮托座孔中持续地往上或往下移动时，该凸轮支托座用以支撑该凸轮管脚。
8.一种摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于，包括：
一固定壳体，包含有：
一内固定轮，具有复数个齿轮瓣与复数个齿轮瓣凹隙，其中各该齿轮瓣凹隙设置于相邻二个该齿轮瓣之间；以及
一驱动轴通孔，设置于该内固定轮中；
一壳体外盖，连接该固定壳体，该壳体外盖包含有：
一盖孔，位于该壳体外盖中；
一凸轮支托座，设置于该壳体外盖的上表面；以及
一凸轮托座孔，设置于该凸轮支托座中；
一凸轮管脚，设置于该凸轮托座孔中，且该凸轮管脚连接至一输出装置；
一滚动球，其设置于该凸轮管脚下方；
一复原弹簧，其环绕设置于该凸轮管脚的周围，并连接于该凸轮支托座与该输出装置之间；
一外摆线行星轮，其设置于该内固定轮中，并设置于该壳体外盖与该固定壳体之间，其中该外摆线行星轮还包括：
复数个摆线瓣；
复数个摆线凹隙，各该摆线凹隙设置于相邻二个该摆线瓣之间，且该复数个摆线瓣与该复数个摆线凹隙匹配于该复数个齿轮瓣与该复数个齿轮瓣凹隙；
一偏心轮固定孔，其设置于该外摆线行星轮中；以及
一凸轮轨道，其设置于该外摆线行星轮的上表面，且该滚动球接触于该凸轮轨道，其中该凸轮轨道具有一凹陷设计，其自该外摆线行星轮的上表面开始深度渐深或渐浅，并且，当该外摆线行星轮开始进行旋转时，该凸轮轨道的形状或样式能够根据该外摆线行星轮上的一固定的模拟点所形成的路径而决定；以及
一偏心轮驱动轴，包括：
一外摆线行星偏心传动器，该外摆线行星偏心传动器可在该偏心轮固定孔中自由旋转；
一上柄部，其延伸至该盖孔中；以及
一下柄部，其延伸至该驱动轴通孔中，以连接一驱动轴，其中当该下柄部转动时，该外摆线行星偏心传动器致使该外摆线行星轮转动，同时使得该凸轮管脚与该滚动球一并随着该凸轮轨道的轨道深度而产生位移变化。
9.如权利要求8所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于，还包括：
一架设孔槽，其设置于该偏心轮固定孔中；
一滚动沟槽，其环绕设置于该外摆线行星偏心传动器的周围；以及
一滚珠球组，其设置于一球座并环绕设置于该外摆线行星偏心传动器的周围，且该滚珠球组位于该滚动沟槽与该架设孔槽之间。
10.如权利要求8所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于，还包括：
一支撑孔，其设置于该固定壳体中；以及
一支撑球，其设置于该支撑孔中，并介于该固定壳体与该外摆线行星轮之间。
11.如权利要求8所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于：该凸轮轨道还包括：
一凸轮轨道起点；以及
一凸轮轨道终点，其中，自该凸轮轨道起点至该凸轮轨道终点，该凸轮轨道自该外摆线行星轮的上表面开始，而具有一逐渐往下且深度渐深的深度变化。
12.如权利要求8所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于：该凸轮轨道是一循环回路时，在该凸轮轨道循环回到一原始的起始深度前，该凸轮轨道持续地渐增其轨道深度。
13.如权利要求8所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于：还包括有一盖体套筒，其设置于该盖孔中，并环绕设置于该偏心轮驱动轴的该上柄部周围。
14.如权利要求8所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于：还包括有一壳体套筒，其设置于该驱动轴通孔中，并环绕设置于该偏心轮驱动轴的该下柄部周围。
15.如权利要求8所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于：还包括有一上套管与一下套管，其环绕设置于该凸轮管脚的周围，并设置于该凸轮托座孔中。
16.如权利要求8所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于，还包括：
至少一锁固孔，其设置于该壳体外盖中；
至少一固定壳体孔，其设置于该固定壳体中；以及
复数个锁固件，其穿设于该锁固孔与该固定壳体孔中，以将壳体外盖与该固定壳体锁附在一起。
17.一种摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于，包括：
一固定壳体，包含有：
一内固定轮，具有复数个齿轮瓣与复数个齿轮瓣凹隙，其中各该齿轮瓣凹隙设置于相邻二个该齿轮瓣之间；
一驱动轴通孔，设置于该内固定轮中；以及
一支撑孔；
一壳体外盖，连接该固定壳体，该壳体外盖包含有：
一盖孔，位于该壳体外盖中；
一凸轮支托座，设置于该壳体外盖的上表面；以及
一凸轮托座孔，设置于该凸轮支托座中；
一凸轮管脚，设置于该凸轮托座孔中，且该凸轮管脚连接至一输出装置；
一滚动球，其设置于该凸轮管脚下方；
一复原弹簧，其环绕设置于该凸轮管脚的周围，并连接于该凸轮支托座与该输出装置之间；
一外摆线行星轮，其设置于该内固定轮中，并设置于该壳体外盖与该固定壳体之间，其中该外摆线行星轮更包括：
复数个摆线瓣；
复数个摆线凹隙，各该摆线凹隙设置于相邻二个该摆线瓣之间，且该复数个摆线瓣与该复数个摆线凹隙匹配于该复数个齿轮瓣与该复数个齿轮瓣凹隙；
一偏心轮固定孔，其设置于该外摆线行星轮中；
一架设孔槽，其设置于该偏心轮固定孔中；以及
一凸轮轨道，其设置于该外摆线行星轮的上表面，且该滚动球接触于该凸轮轨道，其中该凸轮轨道具有一凹陷设计，其自该外摆线行星轮的上表面开始深度渐深或渐浅，并且，当该外摆线行星轮开始进行旋转时，该凸轮轨道的形状或样式可根据该外摆线行星轮上的一固定的模拟点所形成的路径而决定；
一支撑球，其设置于该支撑孔中，并介于该固定壳体与该外摆线行星轮之间；
一偏心轮驱动轴，包括：
一外摆线行星偏心传动器，该外摆线行星偏心传动器可在该偏心轮固定孔中自由旋转；
一上柄部，其延伸至该盖孔中；
一下柄部，其延伸至该驱动轴通孔中，以连接一驱动轴；以及
一滚动沟槽，其环绕设置于该外摆线行星偏心传动器的周围，其中当该下柄部转动时，该外摆线行星偏心传动器致使该外摆线行星轮转动，同时使得该凸轮管脚与该滚动球一并随着该凸轮轨道的轨道深度而产生位移变化；
一滚珠球组，其设置于一球座并环绕设置于该外摆线行星偏心传动器的周围，且该滚珠球组位于该滚动沟槽与该架设孔槽之间；以及
一传动平衡器，其连接该下柄部，并在相同位移的情况下，该传动平衡器的旋转相位与该外摆线行星偏心传动器相差180度。
18.如权利要求17所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于，还包括：
一盖体套筒，其设置于该盖孔中，并环绕设置于该偏心轮驱动轴的该上柄部周围；以及
一壳体套筒，其设置于该驱动轴通孔中，并环绕设置于该偏心轮驱动轴的该下柄部周围。
19.如权利要求17所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于：还包括有一上套管与一下套管，其环绕设置于该凸轮管脚的周围，并设置于该凸轮托座孔中。
20.如权利要求17所述的摆线传动器的外摆线行星轮凸轮，其特征在于，还包括：
至少一锁固孔，其设置于该壳体外盖中；
至少一固定壳体孔，其设置于该固定壳体中；以及
复数个锁固件，其穿设于该锁固孔与该固定壳体孔中，以将壳体外盖与该固定壳体锁附在一起。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20181102 |