CN111442064A - 具动平衡的摆线型减速机 - Google Patents

Abstract

本公开是公开一种摆线型减速机，配重部件设置于摆线盘的容置空间内，而输入轴上仅设置偏心部，使得本公开的输入轴的长度较短，故本公开的摆线型减速机的整体长度亦较短，此外，本公开的配重部件的质心及偏心部与摆线盘两者整体的质心是在同一轴向上，且使得配重部件的质心及偏心部与摆线盘两者整体的质心的连线垂直于输入轴，因此本公开的摆线型减速机的配重部件于输入轴上所造成的力矩，及偏心部与摆线盘两者整体于输入轴上所造成的力矩可以平衡，进而提升本公开的摆线型减速机的动平衡效果。

Description

具动平衡的摆线型减速机

技术领域

本公开为一种减速机，特别涉及一种可达到动平衡的摆线型减速机。

背景技术

一般而言，马达包含高转速而扭力小的特性，因此不易驱动大型的负载，故当马达欲使用于推动重物时，便须利用一减速机来进行减速，借此提高扭力。

常见的减速机有RV(Rotary Vector)减速机、谐波式减速机(Harmonic Drive)及摆线型减速机等。RV减速机机，例如日本纳博特斯克(Nabtesco)公司所生产的RV-E系列的减速机是为二级减速型，其是包含为正齿轮减速机构的第一减速部和为差分齿轮减速机构的第二减速部，其中第一减速部和第二减速部内的齿轮可分别由金属元件所构成，该系列的减速机可通过两段式减速设计而在增加减速比值时同时减轻振动和惯性。然而虽然RV减速机在高刚性和高减速比值方面包含卓越的性能，且RV减速机内的滚动接触元件亦可确保产品高效率及长寿命，然而其体积和重量却相对较大，同时因组成的部件相当多，导致RV减速机的成本亦相对较高。

至于谐波式减速机则主要是由波发生器、柔性刚材元件(柔性齿轮)和刚性齿轮所构成，而谐和式减速机的谐波传动是利用柔性刚材元件的弹性微变形来进行推挤运行，借此传递运动和动力。虽然谐波式减速机相较于RV减速机包含体积小、重量轻及精度高的优点，然而因谐波式减速机的柔性刚材元件的刚性相较于金属元件差，故谐波式减速机并不耐冲击且包含齿差磨擦的问题，导致使用寿命较短。更甚者，谐波式减速机的输入转速存在一定的限制而无法太高，导致谐波式减速机的高减速比值是相对较差。

摆线型减速机则包含输入轴与摆线盘，其运行原理为输入轴转动时，输入轴上的偏心部带动摆线盘以偏于输入轴的轴心转动，借此摆线盘可对应地带动一动力输出部转动。虽然传统摆线减速机相较于RV减速机及谐波式减速机是具有传动比大、结构紧凑和传动效率高等优点，然而传统摆线型减速机的输入轴的偏心部以偏心方式带动摆线盘转动，因此需要额外设置配重部件以在输入轴高速运转下实现动平衡。

请参阅图1，其是为传统摆线减速机内的配重部件的质心及偏心部与摆线盘两者的整体质心的位置示意图。如图所示，虽然传统摆线型减速机可设置配重部件来实现动平衡的目的，然传统摆线型减速机因输入轴与摆线盘之间的空间限制，使得配重部件仅能设置于输入轴上并与偏心部位于输入轴上的位置相异，如此一来，输入轴的长度需相对较长，才能同时设置偏心部及配重部件，却导致摆线型减速机的整体长度增加而存在较大体积的缺失，此外，由于配重部件与偏心部位于输入轴上的位置相异，导致偏心部与摆线盘两者的整体质心，即图1所示的质心M1，与配重部件的质心，即图1所示的质心M2，不在同一轴向位置，如此一来，偏心部的质心M1相对于输入轴，例如图1所例示的输入轴L，所产生的力矩，与配重部件的质心M2相对于输入轴L所产生的力矩并不平衡，导致摆线型减速机的动平衡效果并无法达到最佳化。

因此，如何发展一种可改善上述传统技术缺失的具动平衡的摆线型减速机，实为相关技术领域者目前所迫切需要解决的问题。

发明内容

本公开的目的在于提供一种具动平衡的摆线型减速机，其是不但可减小体积，更提升动平衡效果，从而解决传统摆线型减速因配重部件仅能设置于输入轴上并与偏心部位于输入轴上的位置相异，所导致体积较大以及动平衡效果并无法达到最佳化的缺失。

为达上述目的，本公开的较广义实施方式为提供一种摆线型减速机，是包含第一滚柱轮组、输入轴、摆线盘、第二滚柱轮组以及配重部件。第一滚柱轮组具有第一轮盘及多个第一滚柱，第一轮盘具有第一轴孔，多个第一滚柱设置于第一轮盘上。输入轴是可转动，且部分穿设第一轴孔，并包含偏心部，是偏心地固设于输入轴上，且被输入轴带动而以相对于输入轴的轴心进行偏转。摆线盘具有外环部、内环部、第二轴孔以及容置空间。第二轴孔供偏心部设置，使偏心部带动摆线盘转动，外环部相对于内环部位于摆线盘的外侧，且外环部的第一外壁面具有至少一第一齿部，第一齿部是与对应的第一滚柱接触，外环部的第一内壁面具有至少一第二齿部，内环部的第二内壁面定义出第二轴孔，容置空间位于外环部及内环部之间。第二滚柱轮组具有第二轮盘及多个第二滚柱，第二轮盘是具有第三轴孔，用以供输入轴穿设，多个第二滚柱是设置于第二轮盘上，其中每一第二滚柱是与对应的第二齿部相接触。配重部件是设置于容置空间内，且设置于内环部的第二外壁面上，用以于输入轴通过偏心部带动摆线盘偏心转动时，平衡输入轴所产生的径向力。

本公开的有益效果在于：提供一种具动平衡的摆线型减速机，其中摆线型减速机的配重部件设置于摆线盘的容置空间内，故输入轴上可仅设置偏心部，使得输入轴的长度可减小，故本公开的摆线型减速机的整体长度亦较短。此外，由于本公开的配重部件的质心及偏心部与摆线盘两者整体的质心在同一轴向位置上，即配重部件的质心及偏心部与摆线盘两者整体的质心的连线垂直于输入轴，因此本公开的摆线型减速机的配重部件的质心相对于输入轴上所造成的力矩可与偏心部与摆线盘两者整体的质心相对于输入轴上所造成的力矩进行平衡，故可提升本公开的摆线型减速机的动平衡效果。

附图说明

图1是为传统摆线减速机内的配重部件的质心及偏心部与摆线盘两者的整体质心的位置示意图。

图2是为本公开优选实施例的摆线型减速机的分解结构示意图。

图3是为图2所示的摆线型减速机的剖面结构示意图。

图4是为图2所示的摆线盘、第一滚柱轮组、第二滚柱轮组及配重部件在组合后的部分结构示意图。

图5是为图2所示的配重部件的质心及偏心部与摆线盘两者的整体质心的位置示意图。

图6A是为图2所示的配重部件的第一实施例的结构示意图。

图6B是为图2所示的配重部件的第二实施例的结构示意图。

图7是为本公开的配重部件的第三实施例与图2所示的摆线盘、第一滚柱轮组及第二滚柱轮组在组合后的部分结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

M1、M2：质心

L：输入轴

1：摆线型减速机

10：第一滚柱轮组

100：第一轮盘

101：第一滚柱

102：第一轴孔

11：输入轴

110：第一端

111：第二端

112：偏心部

12：摆线盘

120：第二轴孔

121：外环部

121a：第一外壁面

121b：第一内壁面

121c：第一齿部

121d：第二齿部

122：内环部

122a：第二外壁面

122b：第二内壁面

123：容置空间

13：第二滚柱轮组

130：第二轮盘

131：第二滚柱

132：第三轴孔

133：环形延伸部

14：配重部件

141：第三外壁面

142：第三内壁面

143：缺口

M3、M4：质心

M5、M6：圆心

e：第一偏心量

D：环形延伸部的内周的直径

d：摆线盘的内环部的第二外壁面的直径

T：最大厚度

T1：配重部件的直径

15：第一外轴承

16：第二外轴承

17：内轴承

18：环形档块

具体实施方式

请参阅图2、图3、图4及图5，其中图2是为本公开优选实施例的摆线型减速机的分解结构示意图，图3是为图2所示的摆线型减速机的剖面结构示意图，图4是为图2所示的摆线盘、第一滚柱轮组、第二滚柱轮组及配重部件在组合后的部分结构示意图，图5是为图2所示的配重部件的质心及偏心部与摆线盘两者的整体质心的位置示意图。如图所示，本实施例的摆线型减速机1可为但不限于应用在各种马达装置、工具机、机械手臂、汽车、机车或其它动力机械内，以便提供适当的减速功能，另外，摆线型减速机1实际上属于两阶式摆线型减速机。摆线型减速机1包含第一滚柱轮组10、输入轴11、摆线盘12、第二滚柱轮组13及至少一配重部件14。

第一滚柱轮组10具有第一轮盘100及多个第一滚柱101。第一轮盘100是由金属或合金制成的圆形盘状元件或中空圆柱罩状元件，且第一轮盘100于其几何中心具有第一轴孔102。多个第一滚柱101可分别为但不限于由金属或合金制成的短圆柱状体所构成，且等距环设排列于第一轮盘100的设置面上，如图4所示。此外，多个第一滚柱101还可选择性以自身的轴心转动，又在本实施例中，第一滚柱101可以以输入轴11的轴心进行转动或是不转动，换言之，即当第一滚柱轮组10转动时，第一轮盘100可带动多个第一滚柱101以输入轴11的轴心进行转动。

输入轴11可为但不限于由金属或合金所制成的轴杆，且可被马达(未图示)驱动而转动，故输入轴11实际上构成摆线型减速机1的动力输入端，并具有第一端110及第二端111，其中输入轴11可穿设第一轴孔102，使第一端110及第二端111位于第一轮盘100的相对两侧，且第一端110还可部分容置于第一轴孔102内。此外，输入轴11还包含偏心部112，是偏心地固设于输入轴11上，并位于第一端110及第二端111之间，当输入轴11转动时，偏心部112便被输入轴11带动而以相对于输入轴11的轴心进行偏转。

摆线盘12可为但不限于由金属或合金制成，且具有第二轴孔120、外环部121、内环部122及容置空间123。第二轴孔120位于摆线盘12的几何中心位置，用以供偏心部112设置，因此当偏心部112转动时，摆线盘12便被偏心部112带动而转动。外环部121相对于内环部122而位于摆线盘12的外侧，且具有第一外壁面121a及第一内壁面121b，其中外环部121的第一外壁面121a具有至少一第一齿部121c，第一齿部121c是与对应的第一滚柱101接触，外环部121的第一内壁面121b则具有至少一第二齿部121d。内环部122相对于外环部121而位于摆线盘12的内侧，且具有第二外壁面122a及第二内壁面122b，其中内环部122的第二内壁面122b可定义出第二轴孔120。容置空间123是位于外环部121的第一内壁面121b及内环部122的第二外壁面122a之间。

第二滚柱轮组13具有第二轮盘130及多个第二滚柱131。第二轮盘130是由金属或合金制成的圆形盘状元件，且第二轮盘130的几何中心位置具有第三轴孔132，用以供输入轴11的第二端111设置。多个第二滚柱131可分别为但不限于由金属或合金制成的短圆柱状体所构成，是等距环设方式排列于第二轮盘130上，如图4所示，且每一第二滚柱131是至少部分容置于容置空间123内而与对应的第二齿部121d相接触，故当摆线盘12被偏心部112带动而同步转动时，第二轮盘130便可通过每一第二滚柱131与对应的第二齿部121d进行推挤运动而转动。此外，多个第二滚柱131还可选择性以自身的轴心转动。又在本实施例中，第二滚柱131可以以输入轴11的轴心进行转动或是不转动，换言之，即第二轮盘130可带动多个第二滚柱131以输入轴11的轴心进行转动。另外，当第一滚柱101偕同第一轮盘100以输入轴11的轴心进行转动时，多个第二滚柱131并不转动，此时第一轮盘100可构成摆线型减速机1的动力输出端，反值，当第一滚柱101及第一轮盘100不转动时，多个第二滚柱131则偕同第二轮盘130以输入轴11的轴心进行转动，此时第二轮盘130可构成摆线型减速机1的动力输出端。

配重部件14是设置于摆线盘12的容置空间123内，且设置于摆线盘12的内环部122的第二外壁面122a上，用以于输入轴11通过偏心部112带动摆线盘12偏心转动时，平衡输入轴11因偏心部112所产生的径向力，其中如图4及图5所示，配重部件14的质心M3及偏心部112与摆线盘12两者整体的质心M4是在同一轴向位置上，即偏心部112与配重部件14彼此间的配置方式为径向配置，进而使配重部件14的质心M3及偏心部112与摆线盘12两者整体的质心M4的连线垂直于输入轴11。

由上可知，本公开的摆线型减速机1的配重部件14是设置于摆线盘12的容置空间123内，故输入轴11上可仅设置偏心部112，使得输入轴11的长度可减小，故本公开的摆线型减速机1的整体长度亦较短。此外，由于本公开的配重部件14的质心M3及偏心部112与摆线盘12两者整体的质心M4是在同一轴向位置上，即配重部件14的质心M3及偏心部112与摆线盘12两者整体的质心M4的连线垂直于输入轴11，因此本公开的摆线型减速机1的配重部件14的质心M3相对于输入轴11上所造成的力矩可与偏心部112与摆线盘12两者整体的质心M4相对于输入轴11上所造成的力矩进行平衡，故可提升本公开的摆线型减速机1的动平衡效果。

请再参阅图3，于一些实施例中，第二轮盘130更部分容置于容置空间123内而形成环形延伸部133，其中环形延伸部133位于配重部件14及外环部121的第一内壁面121b之间，并可为但不限于环形延伸部133的内周与配重部件14接触且相抵顶，而配重部件14位于环形延伸部133的内周及内环部122的第二外壁面122a之间，环形延伸部133用以加强配重部件14设置于摆线盘12的内环部122的第二外壁面122a上，并提升摆线型减速机1的结构的刚性。此外，多个第二滚柱131还可设置于环形延伸部133的外周面上。

请再参阅图2，于一些实施例中，摆线型减速机1还包含第一外轴承15、第二外轴承16及内轴承17。第一外轴承15设置于第一轴孔102内而位于输入轴11的部分第一端110及第一轮盘100之间，用以使输入轴11经由第一外轴承15的媒介而可于第一轴孔102内转动。第二外轴承16设置于第三轴孔132内而位于输入轴11的第二端111及第二轮盘130之间，用以使输入轴11经由第二外轴承16的媒介而可于第三轴孔132内转动。内轴承17设置于第二轴孔120内而位于偏心部112及摆线盘12之间，用以使偏心部112经由内轴承17的媒介而可设于第二轴孔120内转动。于一些实施例中，第一外轴承15、第二外轴承16及内轴承17可分别但不限于由深沟滚珠轴承所构成。

请再参阅图3，于一些实施例中，摆线型减速机1还可包含环形档块18，其中环形档块18可为但不限于具有中空结构，并套设于输入轴11上，更位于第二滚柱轮组13的第二轮盘130及容置空间123之间，此外，环形档块18更至少部分位于容置空间123的开口处，环形档块18用以在摆线型减速机1运行时，限制配重部件14维持于原来的设置位置，以避免配重部件14退出摆线盘12的容置空间123。

请参阅图6A并配合第2、3及4图，其中图6A是为图2所示的配重部件的第一实施例的结构示意图。如图所示，配重部件14可为中空的环形结构，并套设于摆线盘12的内环部122的第二外壁面122a上，其中配重部件14具有第三外壁面141及第三内壁面142，配重部件14的第三外壁面141的圆心M5及配重部件14的第三内壁面142的圆心M6之间存在第一偏心量e，该第一偏心量e与偏心部112的第二偏心量相同，第一偏心量e使得配重部件14的厚度呈现不均匀状态，故存在相对较厚区以及相对较薄区，其中配重部件14的第三外壁面141与配重部件14的第三内壁面142之间的最大距离为配重部件14的最大厚度T，且最大厚度T可为环形延伸部133的内周的直径D减去摆线盘12的内环部122的第二外壁面122a的直径d，再加上第一偏心量e，即T＝D-d+e。

于一些实施例中，当配重部件14为环形结构且套设于摆线盘12的内环部122的第二外壁面122a上时，配重部件14的相对较厚区以及相对较薄区的配置位置可依偏心部112的偏心方向来决定，借此达到平衡输入轴11因偏心部112所产生的径向力的目的，例如图3所示，当偏心部112朝输入轴11的左边方向偏心时，配重部件14的相对较厚区则与偏心部112的偏心相反而位于输入轴11的右边，配重部件14的相对较薄区则与偏心部112的偏心相同而位于输入轴11的左边。

请参阅图6B并配合图2及图3，其中图6B是为图2所示的配重部件的第二实施例的结构示意图。如图所示，于一些实施例中，配重部件14亦可为C型结构，故配重部件14除了具有相同于图6A所示的配重部件14的第三外壁面141及第三内壁面142外，更具有缺口143，配重部件14可套设于摆线盘12的内环部122的第二外壁面122a上，其中可利用调整缺口143的大小来符合配重需求。此外，在图6B所示的实施例中，配重部件14的第三外壁面141的圆心及配重部件14的第三内壁面142的圆心之间同样存在第一偏心量(于此称为e1)，且本实施例的配重部件14的最大厚度与图6A所示的配重部件14的最大厚度的算法相似，即T＝D-d+e1

请参阅图7并配合图2及图3，其中图7是为本公开的配重部件的第三实施例与图2所示的摆线盘、第一滚柱轮组及第二滚柱轮组在组合后的部分结构示意图。如图所示，当然，配重部件14并不局限于如图6A或图6B所示分别为环形结构或C型结构，于其它实施例中，配重部件14可为柱状结构或圆珠结构，此外，配重部件14的个数还可依据实际配重需求而为一个或多个，例如图7所示，摆线型减速机1包含三个配重部件14，三个配重部件14是设置于摆线盘12的容置空间123内，且错开地设置于摆线盘12的内环部122的第二外壁面122a上。此外，配重部件14的直径T1可为环形延伸部133的内周的直径D减去摆线盘12的内环部122的第二外壁面122a的直径d，再加上偏心部112的第一偏心量(于此称为e2)，即T1＝D-d+e2。

当然，配重部件14可根据实际配重需求而有各种不同形状的实施方式，然配重部件14并不局限于仅由外型的改变来配合配重需求，于其它实施例中，配重部件14亦可选用不同密度的材质来构成，以达到配重要求。

综上所述，本公开提供一种具动平衡的摆线型减速机，其中摆线型减速机的配重部件设置于摆线盘的容置空内，故输入轴上可仅设置偏心部，使得输入轴的长度可减小，故本公开的摆线型减速机的整体长度亦较短。此外，由于本公开的配重部件的质心及偏心部与摆线盘两者整体的质心在同一轴向位置上，即配重部件的质心及偏心部与摆线盘两者整体的质心的连线垂直于输入轴，因此本公开的摆线型减速机的配重部件的质心相对于输入轴上所造成的力矩可与偏心部与摆线盘两者整体的质心相对于输入轴上所造成的力矩进行平衡，故可提升本公开的摆线型减速机的动平衡效果。

Claims (12)

1.一种摆线型减速机，包含：

一第一滚柱轮组，具有一第一轮盘及多个第一滚柱，该第一轮盘具有一第一轴孔，该多个第一滚柱设置于该第一轮盘上；

一输入轴，是可转动的，且部分穿设该第一轴孔，并包含一偏心部，是偏心地固设于该输入轴上，且被该输入轴带动而以相对于该输入轴的一轴心进行偏转；

一摆线盘，具有一外环部、一内环部、一第二轴孔以及一容置空间，该第二轴孔供该偏心部设置，使该偏心部带动该摆线盘转动，该外环部相对于该内环部位于该摆线盘的外侧，且该外环部的一第一外壁面具有至少一第一齿部，该第一齿部是与对应的该第一滚柱接触，该外环部的一第一内壁面具有至少一第二齿部，该内环部包含一第二外壁面及一第二内壁面，该第二内壁面定义出该第二轴孔，该容置空间位于该外环部及该内环部之间；

一第二滚柱轮组，具有一第二轮盘及多个第二滚柱，该第二轮盘具有一第三轴孔，用以供该输入轴穿设，该多个第二滚柱设置于该第二轮盘上，其中每一该第二滚柱是与对应的该第二齿部相接触；以及

一配重部件，设置于该容置空间内，且设置于该内环部的该第二外壁面上，用以于该输入轴通过该偏心部带动该摆线盘偏心转动时，平衡该输入轴所产生的径向力。

2.如权利要求1所述的摆线型减速机，其中，该配重部件的质心与该偏心部及该摆线盘两者整体的质心之间的连线垂直于该输入轴。

3.如权利要求1所述的摆线型减速机，其中，该第二轮盘部分容置于该容置空间内而形成一环形延伸部，该环形延伸部位于该配重部件及该外环部的该第一内壁面之间，而该配重部件位于该环形延伸部及该内环部的该第二外壁面之间。

4.如权利要求3所述的摆线型减速机，其中，该环形延伸部的内周与该配重部件接触且相抵顶。

5.如权利要求3所述的摆线型减速机，其中，多个该第二滚柱设置于该环形延伸部的一外周面上。

6.如权利要求3所述的摆线型减速机，其中，该配重部件为环型结构，且该配重部件具有一第三外壁面及一第三内壁面，该配重部件的该第三外壁面的圆心及该配重部件的该第三内壁面的圆心之间存在第一偏心量，第一偏心量与该偏心部的第二偏心量相同。

7.如权利要求3所述的摆线型减速机，其中，该配重部件为C型结构，且具有一缺口，且该配重部件具有一第三外壁面及一第三内壁面，该配重部件的该第三外壁面的圆心及该配重部件的该第三内壁面的圆心之间存在第一偏心量，第一偏心量与该偏心部的第二偏心量相同。

8.如权利要求6或7所述的摆线型减速机，其中，该配重部件存在一最大厚度，该最大厚度为该环形延伸部的内周的直径减去该摆线盘的该内环部的该第二外壁面的直径再加上第一偏心量。

9.如权利要求3所述的摆线型减速机，其中，该配重部件为柱状结构或圆珠结构。

10.如权利要求9所述的摆线型减速机，其中，该配重部件为多个，多个该配重部件错开地设置于该摆线盘的该内环部的该第二外壁面上。

11.如权利要求3所述的摆线型减速机，其中，该配重部件的直径为该环形延伸部的内周的直径减去该摆线盘的该内环部的该第二外壁面的直径再加上该偏心部的第一偏心量。

12.如权利要求1所述的摆线型减速机，其中，该摆线型减速机还包含一环形档块，是套设于该输入轴上，且位于该第二滚柱轮组的该第二轮盘及该容置空间之间，且该环形档块更至少部分位于该容置空间的开口处，该环形档块用以于该摆线型减速机运行时，限制该配重部件维持于原来的设置位置。

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