CN220362583U - 花键减速一体机及机器手臂关节模块 - Google Patents

Abstract

本揭露提供一种花键减速一体机及机器手臂关节模块，花键减速一体机包括一减速机以及一减速机出力端。减速机包括一刚轮。减速机出力端包括一花键轴以及一花键螺帽。花键螺帽连接花键轴。刚轮与花键螺帽一体成形。减速机的刚轮转动，带动花键螺帽，使花键轴沿一轴向转动。

Description

花键减速一体机及机器手臂关节模块

技术领域

本实用新型是关于一种花键减速一体机，特别是关于用于机器手臂关节模块的花键减速一体机。

背景技术

在已知的花键结构中，若要达成较大的减速比，在有限的空间中通常会选择将皮带轮改为较小的齿型；或者，经常会将一减速机设置于动力源(例如：马达)侧，用以放大扭矩。然而，较小的齿型会导致跳齿的现象，影响动力的传递；而设置于动力源的减速机需要透过皮带将动力传递至花键结构，由于皮带设置于减速机后端，马达变得难以控制皮带的挠性变化及负载响应，不利于获得较佳的控制精度。因此，需要一种能够有效放大扭矩且克服上述问题的花键结构。

实用新型内容

根据本揭露的一些实施例提供一种花键减速一体机，包括一减速机以及一减速机出力端。减速机包括一刚轮。减速机出力端包括一花键轴以及一花键螺帽。花键螺帽连接花键轴。刚轮与花键螺帽一体成形。减速机的刚轮转动，带动花键螺帽，使花键轴沿一轴向转动。

在一些实施例中，减速机为谐波式减速机。减速机还包括一波产生器以及一柔轮。柔轮套设于波产生器之外，且刚轮套设于柔轮之外。波产生器带动柔轮转动，使柔轮变形，带动刚轮转动。

在一些实施例中，花键减速一体机还包括一凸轮。波产生器套设于凸轮之外。凸轮带动波产生器转动，间接带动刚轮转动。

在一些实施例中，减速机还包括一轴承，套设于柔轮之外，且经由螺丝锁附至花键螺帽。

在一些实施例中，减速机出力端还包括多个循环滚珠结构，设置于花键螺帽。每一循环滚珠结构包括多个滚珠，上述滚珠可相对花键螺帽滚动。花键轴上具有多条沟槽，每一循环滚珠结构各自对应于上述沟槽的一者。上述沟槽彼此互相平行，呈线状或螺旋状，借此带动花键螺帽与花键轴之间相对旋转。

在一些实施例中，花键螺帽具有一出力部、一轴承部以及一入力部。上述循环滚珠结构设置在出力部。轴承部设置有一油封，油封接触间接带动刚轮转动的一凸轮。刚轮在入力部处与花键螺帽一体成形。

在一些实施例中，花键螺帽还具有一连接部设置于入力部外侧，且具有多个螺孔。上述螺孔对应至减速机的多个开孔，经由多个螺丝穿过上述螺孔及上述开孔，将花键螺帽与减速机固定在一起。

在一些实施例中，出力部具有一第一直径、轴承部具有一第二直径、入力部具有一第三直径。第一直径小于第二直径，且第二直径小于第三直径。

根据本揭露的一些实施例提供一种机器手臂关节模块，包括一马达、一花键减速一体机以及一皮带。花键减速一体机包括一减速机以及一减速机出力端。减速机包括一刚轮。减速机出力端包括一花键轴以及一花键螺帽。花键螺帽连接花键轴。刚轮与花键螺帽一体成形。皮带的一端连接至马达的出力侧，另一端连接至减速机的入力侧。

在一些实施例中，马达的一中心轴与花键轴平行且不重叠。

附图说明

当阅读所附附图时，从以下的详细描述能最佳理解本揭露的各方面。应注意的为，根据本产业中的标准操作方式，各种特征并不一定按照比例绘制。事实上，可能任意地放大或缩小各种特征的尺寸，以做清楚的说明。

图1绘示根据本揭露的一些实施例，机器手臂关节模块的立体图；

图2绘示根据本揭露的一些实施例，机器手臂关节模块的爆炸图；

图3绘示根据本揭露的一些实施例，花键减速一体机沿着中心轴的剖面图；

图4绘示根据本揭露的一些实施例，花键螺帽沿着中心轴的剖面图。

【符号说明】

1000:花键减速一体机

1100:减速机

1110:波产生器

1120:柔轮

1130:刚轮

1140:轴承

1145:开孔

1150:油封

1200:减速机出力端

1210:花键轴

1211:沟槽

1215:中心轴

1220:花键螺帽

1221:出力部

1222:轴承部

1223:入力部

1224:连接部

1225:螺孔

1230:循环滚珠结构

1235:滚珠

1300:凸轮

1310:连接齿轮

1315:螺丝

1400:螺丝

2000:机器手臂关节模块

2100:马达

2105:中心轴

2110:传动元件

2200:皮带

2201:入力侧

2202:出力侧

D1:第一直径

D2:第二直径

D3:第三直径

具体实施方式

以下的揭露内容提供许多不同的实施例或范例，并叙述各个构件以及排列方式的特定范例，以实施本揭露的不同特征。例如，若本说明书叙述了第一特征形成于第二特征“之上”或“上方”，即表示可包括第一特征与第二特征直接接触的实施例，亦可包括有附加特征形成于第一特征与第二特征之间，而使第一特征与第二特征未直接接触的实施例。除此之外，在本揭露的不同范例中，可能使用重复的符号或字母。

实施例中可能使用相对性的空间相关用语，例如：“之下”、“之上”等用语是为了便于描述附图中元件或特征与其他元件或特征之间的关系。除了在附图中绘示的方位外，这些空间相关用语意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关用语亦可依此相同解释。

首先请参照图1。图1绘示根据本揭露的一些实施例，机器手臂关节模块2000的立体图。如图1所示，机器手臂关节模块2000主要包括一花键减速一体机1000、一马达2100以及连接花键减速一体机1000和马达2100的一皮带2200。在一些实施例中，马达2100经由皮带2200提供一动力源至花键减速一体机1000。马达2100的一端(例如：入力侧2201的一端)连接至马达2100的出力侧，另一端(例如：出力侧2202的一端)连接至花键减速一体机1000的入力侧。此外，如图1所示，花键减速一体机1000具有一中心轴1215，且马达2100具有一中心轴2105。在一些实施例中，马达2100的中心轴2105与花键减速一体机1000的中心轴1215平行且不重叠。

请一并参照图2及图3。图2绘示根据本揭露的一些实施例，机器手臂关节模块2000的爆炸图。图3绘示根据本揭露的一些实施例，花键减速一体机1000沿着中心轴1215的剖面图。如图2所示，花键减速一体机1000主要包括一减速机1100、一减速机出力端1200、一凸轮1300以及多个螺丝1400。

在一些实施例中，减速机1100为谐波式减速机。减速机1100可包括一波产生器1110、一柔轮1120、一刚轮1130、一轴承1140以及一油封1150。如图3所示，柔轮1120套设于波产生器1110之外，且刚轮1130套设于柔轮1120之外。进一步地，波产生器1110套设于凸轮1300之外。凸轮1300可接收来自马达2100的动力，带动波产生器1110转动，使波产生器1110带动柔轮1120转动，使柔轮1120变形，带动刚轮1130转动。因此，马达2100可经由凸轮1300间接带动刚轮1130转动。

如图2所示，马达2100包括一传动元件2110。马达2100通过传动元件2110连接至皮带2200，借此将动力经由皮带2200从入力侧2201传递至出力侧2202。详细而言，位于出力侧2202的凸轮1300具有一连接齿轮1310。动力传递至出力侧2202之后，经由凸轮1300的连接齿轮1310将动力传递至凸轮1300，带动刚轮1130转动。在一些实施例中，连接齿轮1310可经由多个螺丝1315而锁附至凸轮1300。应注意的是，螺丝1315的数量不受本揭露附图的限制，而可为任何适合的数量。

如图2所示，减速机出力端1200包括一花键轴1210、一花键螺帽1220以及多个循环滚珠结构1230。花键轴1210沿着花键减速一体机1000的中心轴1215设置。换句话说，中心轴1215亦为花键轴1210的轴心。因此，在一些实施例中，马达2100的中心轴2105与花键轴1210平行且不重叠。

花键螺帽1220与减速机1100的刚轮1130一体成形。减速机1100的刚轮1130转动，带动花键螺帽1220，使花键轴1210沿轴向(例如：中心轴1215的方向)转动。在一些实施例中，花键螺帽1220经由循环滚珠结构1230连接花键轴1210。多个循环滚珠结构1230设置于花键螺帽1220，且每一循环滚珠结构1230可包括多个滚珠1235。滚珠1235可相对花键螺帽1220滚动，以利花键螺帽1220带动花键轴1210转动。详细而言，每一循环滚珠结构1230中的多个滚珠1235可排列成一环状，随着花键螺帽1220及花键轴1210的转动在循环滚珠结构1230中循环滚动。如图2及图3所示，花键轴1210上具有多条沟槽1211，每一循环滚珠结构1230各自对应于沟槽1211的一者。循环滚珠结构1230的滚珠1235可被沟槽1211接收，借此接触花键轴1210，以将来自花键螺帽1220的转动传递至花键轴1210。在一些实施例中，多条沟槽1211彼此互相平行，呈线状或螺旋状(视所需的花键轴1210转动方式而定)，借此带动花键螺帽1220与花键轴1210之间相对旋转。应注意的是，循环滚珠结构1230、每一循环滚珠结构1230中的滚珠1235以及沟槽1211的数量均不受本揭露附图的限制，而可为任何适合的数量。

在一些实施例中，减速机1100的轴承1140可套设于柔轮1120之外，且经由多个螺丝1400锁附至减速机出力端1200的花键螺帽1220。详细而言，花键螺帽1220可具有多个螺孔1225，对应于轴承1140的多个开孔1145。经由多个螺丝1400穿过螺孔1225及开孔1145，将花键螺帽1220与减速机1100固定在一起。应注意的是，螺丝1400的数量不受本揭露附图的限制，而可为任何适合的数量。在一些实施例中，柔轮1120可包括一底盘，其直径与轴承1140大致相同，位于轴承1140下方但与轴承1140未彼此固定。

请一并参照图3及图4。图4绘示根据本揭露的一些实施例，花键螺帽1220沿着中心轴1215的剖面图。如图4所示，花键螺帽1220可具有一出力部1221、一轴承部1222、一入力部1223以及一连接部1224。出力部1221、轴承部1222、入力部1223及连接部1224系沿着中心轴1215同轴地设置。上述循环滚珠结构1230系设置于出力部1221。轴承部1222可设置有油封1150。油封1150可接触上述凸轮1300，以降低凸轮1300转动时与花键螺帽1220之间的阻力。刚轮1130可在入力部1223处与花键螺帽1220一体成形。连接部1224设置于入力部1223外侧，且具有多个螺孔1225，用以与上述轴承1140连接。

在一些实施例中，如图4所示，出力部1221具有一第一直径D1、轴承部1222具有一第二直径D2、入力部1223具有一第三直径D3。在一些实施例中，第一直径D1小于第二直径D2，且第二直径D2小于第三直径D3。

请一并参照图2，在本揭露所绘示的一些实施例中，来自马达2100的动力即经由传动元件2110传递至皮带2200、由皮带2200传递至凸轮1300、由凸轮1300传递至花键螺帽1220的入力部1223(例如：经由波产生器1110、柔轮1120以及刚轮1130)，再经由一体式的结构(即，刚轮1130与花键螺帽1220一体形成)使入力部1223与出力部1221一起转动，经由循环滚珠结构1230带动花键轴1210的旋转，完成动力的传递。

此外，根据本揭露的一些实施例，在动力传递的路径上，皮带2200设置于减速机1100之前。因此，马达2100可更加即时地接收皮带2200的挠性变化，从而进行补偿。这可使控制响应系统变得更快速，且改善控制的精准程度。

综上所述，本揭露提供的花键减速一体机1000将减速机1100的刚轮1130与减速机出力端1200的花键螺帽1220合并在一起，使机构空间更为紧凑，且对花键螺帽1220提供较强的支撑刚性。除此之外，由于花键减速一体机1000不需为了达成更大的减速比减少齿轮齿数，所以花键减速一体机1000可在放大扭矩的同时，减少跳齿现象的发生。并且，花键减速一体机1000的一体式结构亦可提升控制效能。

虽然本实用新型的实施例及其优点已揭露如上，但应该了解的是，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作更动、替代与润饰。此外，本实用新型的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，任何所属技术领域中具有通常知识者可从本实用新型揭示内容中理解现行或未来所发展出的制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，只要可以在此处所述实施例中实施大抵相同功能或获得大抵相同结果皆可根据本实用新型使用。因此，本实用新型的保护范围包括上述制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤。另外，每一权利要求构成个别的实施例，且本实用新型的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。

Claims (10)

1.一种花键减速一体机，其特征在于，包括：

一减速机，包括一刚轮；以及

一减速机出力端，包括：

一花键轴；以及

一花键螺帽，连接该花键轴；

其中该刚轮与该花键螺帽一体成形；

其中该减速机的该刚轮转动，带动该花键螺帽，使该花键轴沿一轴向转动。

2.根据权利要求1所述的花键减速一体机，其特征在于，该减速机为谐波式减速机，还包括：

一波产生器；以及

一柔轮，套设于该波产生器之外，且该刚轮套设于该柔轮之外；

其中该波产生器带动该柔轮转动，使该柔轮变形，带动该刚轮转动。

3.根据权利要求2所述的花键减速一体机，其特征在于，还包括：

一凸轮，其中该波产生器套设于该凸轮之外；

其中该凸轮带动该波产生器转动，间接带动该刚轮转动。

4.根据权利要求2所述的花键减速一体机，其特征在于，该减速机还包括：

一轴承，套设于该柔轮之外，且经由螺丝锁附至该花键螺帽。

5.根据权利要求1所述的花键减速一体机，其特征在于，该减速机出力端还包括：

多个循环滚珠结构，设置于该花键螺帽；

其中每一所述循环滚珠结构包括多个滚珠，所述多个滚珠可相对该花键螺帽滚动；

其中该花键轴上具有多条沟槽，每一所述循环滚珠结构各自对应于所述多条沟槽的一者，其中所述多条沟槽彼此互相平行，呈线状或螺旋状，借此带动该花键螺帽与该花键轴之间相对旋转。

6.根据权利要求5所述的花键减速一体机，其特征在于，该花键螺帽具有：

一出力部，其中所述多个循环滚珠结构设置在该出力部；

一轴承部，设置有一油封，该油封接触间接带动该刚轮转动的一凸轮；以及

一入力部，其中该刚轮在该入力部处与该花键螺帽一体成形。

7.根据权利要求6所述的花键减速一体机，其特征在于，该花键螺帽还具有一连接部，设置于该入力部外侧，且具有多个螺孔；

其中所述多个螺孔对应至该减速机的多个开孔，经由多个螺丝穿过所述多个螺孔及所述多个开孔，将该花键螺帽与该减速机固定在一起。

8.根据权利要求6所述的花键减速一体机，其特征在于，该出力部具有一第一直径、该轴承部具有一第二直径、该入力部具有一第三直径；

其中该第一直径小于该第二直径，且该第二直径小于该第三直径。

9.一种机器手臂关节模块，其特征在于，包括：

一马达，提供一动力源；

一花键减速一体机，包括：

一减速机，包括一刚轮；以及

一减速机出力端，包括：

一花键轴；以及

一花键螺帽，连接该花键轴；

其中该刚轮与该花键螺帽一体成形；以及

一皮带，其中该皮带的一端连接至该马达的出力侧，另一端连接至该减速机的入力侧。

10.根据权利要求9所述的机器手臂关节模块，其特征在于，该马达的一中心轴与该花键轴平行且不重叠。