TW201425776A - 諧波傳動裝置 - Google Patents

Abstract

一種諧波傳動裝置，包含一波產生器、一剛輪及一柔輪，剛輪具有一內齒輪，柔輪由一具有撓性之筒件與一板件構成，筒件具有相對之一第一端部及一第二端部，第一端部套設於板件外，於第一端部設有複數第一定位孔，於板件周緣相對應於複數第一定位孔之位置設有複數第二定位孔，每一相對應之第一定位孔與第二定位孔內設有一定位件，於第二端部之外圍設有外齒輪，外齒輪之齒數與內齒輪之齒數不同，柔輪穿設於剛輪內，外齒輪與部分內齒輪相囓合，波產生器設置於柔輪內。

Description

諧波傳動裝置

本揭露係有關於一種諧波傳動技術，尤指一種可使柔輪之外齒輪與剛輪之內齒輪平整囓合，避免外齒輪損耗，延長諧波傳動使用壽命之諧波傳動裝置。

諧波傳動裝置是一種機械傳動變速機構，和一般的齒輪傳動相比，具有輕量與體積小的特點。諧波傳動裝置的傳動比範圍大(單級傳動比為60~320，多級傳動比可達1600~100000)，因此傳動效率高，傳動精度高，承載能力強等特點，可廣泛用于各種工業領域。一般而言，諧波傳動裝置多應用於高減速比的應用領域。

諧波傳動裝置之結構，主要包括一波產生器、一柔輪及一剛輪。波產生器呈橢圓形，其具有一長軸以及一短軸，波產生器通常連接於一力輸入軸。柔輪具有一薄形且具有撓性之外齒輪，該外齒輪連接一底部，外齒輪與底部一體成型，使柔輪呈現一杯狀結構之外型，該底部通常連接於一力輸出軸。剛輪具有內齒輪，波產生器係穿設於柔輪內，柔輪係穿設於剛輪內，柔輪之外齒輪與剛輪之內齒輪部分囓合。

於波產生器被驅動轉動之過程中，對應於波產生器之長軸位置之柔輪之外齒輪會陸續被波產生器推動與剛輪之內齒輪囓合，至於相對應於波產生器之短軸位置之外齒輪 則與內齒輪完全分離。由於外齒輪與底部連接之部位受到底部之牽制，導致外齒輪無法平整地被推動朝向內齒輪，由於外齒輪與內齒輪接觸面不平均，使得外齒輪受力不均，導致外齒輪變形受損，降低使用壽命，不僅外齒輪與內齒輪無法精準囓合，同時會影響力輸出軸傳遞動力。

本揭露提出一種諧波傳動裝置，可使柔輪之外齒輪與剛輪之內齒輪平整囓合，避免外齒輪損耗，延長諧波傳動使用壽命。

於一實施例中，本揭露提出一種諧波傳動裝置，其包含一波產生器、一剛輪及一柔輪，剛輪具有一內齒輪，柔輪由一具有撓性之筒件與一板件構成，該筒件具有相對之一第一端部以及一第二端部，該第一端部係套設於該板件外，於該第一端部設有複數第一定位孔，於該板件周緣相對應於該複數第一定位孔之位置設有複數第二定位孔，每一相對應之第一定位孔與第二定位孔內設有一定位件，於該筒件之該第二端部之外圍設有外齒輪，該柔輪係設於該剛輪內，該外齒輪係與部分該內齒輪相囓合，該波產生器係設置於該第二端部內。

於一實施例中，本揭露更提出一種諧波傳動裝置，其包含：一波產生器；一剛輪，其具有一內齒輪；一柔輪，其係由一具有撓性之筒件與一板件構成，該 筒件具有相對之一第一端部以及一第二端部，該第一端部係套設於該板件外，於該第一端部設有複數第一定位孔，於該板件周緣相對應於該複數第一定位孔之位置設有複數第二定位孔，每一相對應之該第一定位孔與該第二定位孔內設有一定位件，於該筒件之該第二端部之外圍設有外齒輪，該柔輪係設於該剛輪內，該外齒輪係與部分該內齒輪相囓合，該波產生器係設置於該柔輪內；一第一驅動軸，係連接於該波產生器；以及一第二驅動軸，係連接於該柔輪之該板件，該剛輪係固定設置於一位置，該第一驅動軸與該第二驅動軸其中之一為一力輸入軸，另外之一為一力輸出軸。

以下將參照隨附之圖式來描述本揭露為達成目的所使用的技術手段與功效，而以下圖式所列舉之實施例僅為輔助說明，以利貴審查委員瞭解，但本揭露之技術手段並不限於所列舉圖式。

請參閱第一圖及第二圖所示一種諧波傳動裝置實施例，其包含一波產生器(Wave Generator)10(顯示於第二圖)、一柔輪(Flexspline)20以及一剛輪(Circular Spline)30。波產生器10係由一凸輪11以及一軸承模組12構成。在一實施例中，該凸輪11係為一橢圓形凸輪。該軸承模組12包括有一軸承滾珠外環13、軸承滾珠內環14以及一軸承滾珠15，其中，該軸承滾珠內環14套設於凸輪11外圍，該軸承滾珠15套設於軸承滾珠內環14之外 圍，該軸承滾珠外環13套設於該軸承滾珠15之外圍。在本實施例中，該軸承滾珠外環13及軸承滾珠內環14在未裝配前係為圓形，在經過組裝而與凸輪11結合後，由於凸輪為橢圓形，軸承滾珠外環13及軸承滾珠內環14受力而變形而形成與凸輪11之輪廓相配之橢圓形，進而使波產生器10呈現橢圓形。要說明的是，軸承滾珠外環13及軸承滾珠內環14在拆卸脫離該凸輪11之後，會因受力變形而變成橢圓形之輪廓。

此外，剛輪30係呈圓形環狀，具有一內齒輪31，其係可以為漸開線之齒形或者是為一圓弧形齒，在本實施例中，該內齒輪31之齒形係為圓弧形齒。剛輪30係固定設置於一位置，例如設置於一機台或動力裝置之框架上。波產生器10係用以連接一第一驅動軸40，柔輪20係連接於一第二驅動軸50。在一實施例中，第一驅動軸40為力輸入軸時，第二驅動軸50為力輸出軸；在另一實施例中，第一驅動軸40為力輸出軸時，第二驅動軸50為一力輸入軸。

柔輪20係由一具有撓性之筒件21與一板件22構成，筒件21具有一第一軸向長度L1，板件22具有一第二軸向長度L2，第一軸向長度L1大於第二軸向長度L2。在一實施例中，該筒件21係為一圓筒件。此外，該筒件21之軸向上具有相對之一第一端部211以及一第二端部212，板件22具有相對之一第一面221以及一第二面222。該筒件21於靠近第一端部211之表面上設有複數第一定位孔213，於板件22周緣相對應於複數第一定位孔213之位置設有複數第二定位孔223，每一相對應之第一定位孔213 與第二定位孔223內設有一定位件23。該第一定位孔213與第二定位孔223係為圓孔，於第二定位孔223設有內螺紋，定位件23係為一圓柱形栓體，第一定位孔213之直徑D1大於等於定位件23之直徑D2，定位件23係穿設於第一定位孔213並螺合於第二定位孔223內。在本實施例中，當筒件21不受任何外力作用時，定位件23與第一定位孔213係呈鬆配合。

此外，於板件22之外側壁224環繞設有一凸緣225，凸緣22係鄰接該第一面221，外側壁224與凸緣225相鄰接之位置形成一階梯狀。於筒件21之第一端部211之內側壁214環繞該筒件21之中心設有一凹槽215，筒件21係以該第一端部211套設於板件22外，板件22之外側壁224與凸緣225相鄰接處係對應於凹槽215，板件22之外側壁224與凸緣225之位置係分別對應於凹槽215相對二側之筒件21之內側壁214，凸緣225係與內側壁214相貼靠，板件22之外側壁224與筒件21之內側壁214之間具有一間距d1。筒件21之第一端部211係鄰接該第一面221，於筒件21之第二端部212設有外齒輪216，該外齒輪216係可以為漸開線之齒形或者是為圓弧形齒，在本實施例中，該外齒輪216之齒形係為一圓弧形齒。外齒輪216之齒數與內齒輪31之齒數不同，內齒輪31之齒數多於外齒輪216之齒數係偶數齒，例如二齒。於板件22之第二面222設有一凹部226，該凹部226係呈圓形凹陷於該第二面222。

柔輪20係穿設於剛輪30內，波產生器10係設置於柔輪20之第二端部212內，由於波產生器10呈橢圓形，因 此會迫使柔輪20之第二端部212變形，使柔輪20之第二端部212呈橢圓形，而位於橢圓形長軸部位之外齒輪216會與相對應位置之內齒輪31相囓合，位於橢圓形短軸部位之外齒輪216則與相對應位置之內齒輪31分離，亦即，外齒輪216係與部分之內齒輪31相囓合。

當第一驅動軸40驅動該波產生器10轉動時，波產生器10會帶動柔輪20轉動，由於筒件21具有可撓性，因此筒件21之外型會持續產生變形，使不同位置之外齒輪216會陸續與內齒輪31相囓合。本揭露之工作原理為，由於內齒輪31之齒數多於外齒輪216之齒數，當波產生器10轉動360度時，會導致柔輪20逆向移動齒差數，例如，若內齒輪31較外齒輪216多二齒，當波產生器10順時針轉動180度時，柔輪20會逆時針移動一齒，當波產生器10順時針轉動360度時，柔輪20則會逆時針移動二齒，因此連接於柔輪20之第二驅動軸50之轉速會低於第一驅動軸40之轉速。

藉由筒件21與板件22為相互獨立的構件因此當波產生器10轉動使其凸輪11帶動柔輪20轉動時，波產生器10可將筒件21之外齒輪216平直地推向內齒輪31，使外齒輪216與內齒輪31平整囓合，外齒輪216不致歪斜，且由於本實施例中，該內齒輪31與外齒輪216均為一圓弧形齒，可避免內齒輪31局部應力集中，外齒輪216與內齒輪31受力平均，因此可以避免外齒輪216損耗，延長諧波傳動使用壽命。要說明的是，所謂圓弧形齒，係為齒形輪廓(tooth profile)為圓形所構成。請參閱第四A至第四B圖 所示，其中，在第四A圖中，內齒輪31與外齒輪216具有圓弧形的齒形，而在第四B圖中，內齒輪31a與外齒輪216a同樣具有具有圓弧形的齒形，不過在本實施例中，該圓弧形齒之頂面具有一平面。圓弧形齒之構形與大小係可根據需求而定，並不以第四A與第四B圖所示之態樣為限制。另外，筒件21之內側壁214與凸緣225相互嵌合，凹槽215之設置，以及筒件21內側壁214與板件22外側壁224之間具有間距d1之結構設計可以確保筒件21變形之過程中與板件22維持同心度。此外，於筒件21變形之過程中，該複數第一定位孔213也會產生變形，請參閱第三圖所示，呈圓形之第一定位孔213具有一相互垂直之一第一軸X1以及一第二軸Y1，該第一軸X1係平行於筒件21之軸向，而第二軸Y1係垂直於筒件21之軸向，當第一定位孔213尚未變形時，該第一軸X1及第二軸Y1等於第一定位孔213之直徑D1(請參閱第三圖所示)，當筒件21變形時，第一軸X1會縮短為一第一短軸X2，而第二軸Y1會被拉長為一第二長軸Y2(如第三圖需線所示)，使第一定位孔213呈現橢圓形，第一短軸X2之長度小於定位件23之直徑D2，因此第一定位孔213之第一短軸X2可夾合於定位件23之二側，可確保筒件21、板件22與定位件23同步轉動，不會產生鬆動之現象。

惟以上所述者，僅為本揭露之實施例而已，當不能以之限定本揭露所實施之範圍。即大凡依本揭露申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本揭露專利涵蓋之範圍內，謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

10‧‧‧波產生器

11‧‧‧凸輪

12‧‧‧軸承模組

13‧‧‧軸承滾珠外環

14‧‧‧軸承滾珠內環

15‧‧‧軸承滾珠

20‧‧‧柔輪

21‧‧‧筒件

211‧‧‧第一端部

212‧‧‧第二端部

213‧‧‧第一定位孔

214‧‧‧內側壁

215‧‧‧凹槽

216,216a‧‧‧外齒輪

22‧‧‧板件

221‧‧‧第一面

222‧‧‧第二面

223‧‧‧第二定位孔

224‧‧‧外側壁

225‧‧‧凸緣

226‧‧‧凹部

23‧‧‧定位件

30‧‧‧剛輪

31,31a‧‧‧內齒輪

40‧‧‧第一驅動軸

50‧‧‧第二驅動軸

d1‧‧‧間距

D1、D2‧‧‧直徑

L1‧‧‧第一軸向長度

L2‧‧‧第二軸向長度

X1‧‧‧第一軸

X2‧‧‧第一短軸

Y1‧‧‧第二軸

Y2‧‧‧第二長軸

第一圖係本揭露之實施例之分解結構示意圖。

第二圖係本揭露之實施例之組合剖面結構示意圖。

第三圖係本揭露之實施例之第一定位孔產生變形之結構示意圖。

第四A至第四B圖係為本揭露之不同圓弧形齒實施例示意圖。

10‧‧‧波產生器

11‧‧‧凸輪

12‧‧‧軸承模組

13‧‧‧軸承滾珠外環

14‧‧‧軸承滾珠內環

15‧‧‧軸承滾珠

20‧‧‧柔輪

21‧‧‧筒件

211‧‧‧第一端部

212‧‧‧第二端部

213‧‧‧第一定位孔

214‧‧‧內側壁

215‧‧‧凹槽

216‧‧‧外齒輪

22‧‧‧板件

221‧‧‧第一面

222‧‧‧第二面

223‧‧‧第二定位孔

224‧‧‧外側壁

225‧‧‧凸緣

226‧‧‧凹部

23‧‧‧定位件

30‧‧‧剛輪

31‧‧‧內齒輪

40‧‧‧第一驅動軸

50‧‧‧第二驅動軸

d1‧‧‧間距

D1、D2‧‧‧直徑

L1‧‧‧第一軸向長度

L2‧‧‧第二軸向長度

Claims (23)

1. 一種諧波傳動裝置，包含：一波產生器；一剛輪，其具有一內齒輪；一柔輪，其係由一具有撓性之筒件與一板件構成，該筒件具有相對之一第一端部以及一第二端部，該第一端部係套設於該板件外，於該第一端部設有複數第一定位孔，於該板件周緣相對應於該複數第一定位孔之位置設有複數第二定位孔，每一相對應之該第一定位孔與該第二定位孔內設有一定位件，於該筒件之該第二端部之外圍設有外齒輪，該柔輪係設於該剛輪內，該外齒輪係與部分該內齒輪相囓合，該波產生器係設置於柔輪內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之諧波傳動裝置，其中該板件之外側壁環繞設有一凸緣，於該筒件之該第一端部之內側壁環繞該筒件之中心設有一凹槽，該板件之外側壁與該凸緣相鄰接處係對應於該凹槽，該板件之外側壁與該凸緣之位置係分別對應於該凹槽相對二側之該筒件之內側壁，該凸緣係與該第一端部之內側壁相貼靠，該板件之外側壁與該第一端部之內側壁之間具有一間距。
3. 如申請專利範圍第2項所述之諧波傳動裝置，其中該板件具有相對之一第一面以及一第二面，該凸緣係環繞設置於該板件外側壁且鄰接該第一面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之諧波傳動裝置，其中該筒件之該第一端部係鄰接該第一面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之諧波傳動裝置，其中該筒 件具有一第一軸向長度，該板件具有一第二軸向長度，該第一軸向長度大於該第二軸向長度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之諧波傳動裝置，其中該外齒輪之齒數係小於該內齒輪之齒數。
7. 如申請專利範圍第6項所述之諧波傳動裝置，其中該外齒輪之齒數小於該內齒輪之齒數係偶數。
8. 如申請專利範圍第1項所述之諧波傳動裝置，其中該波產生器係連接一第一驅動軸，該柔輪之板件係連接於一第二驅動軸，該剛輪係固定設置於一位置，該第一驅動軸與該第二驅動軸其中之一為一力輸入軸，另外之一為一力輸出軸。
9. 如申請專利範圍第8項所述之諧波傳動裝置，其中該第一定位孔係為一圓孔，該定位件係為一圓柱形栓體，該第一定位孔之內徑大於等於該定位件之外徑，該第一驅動軸驅動該波產生器轉動時，該波產生器會帶動該筒件以及該複數第一定位孔產生變形。
10. 如申請專利範圍第1項所述之諧波傳動裝置，其中該波產生器係由一凸輪以及一軸承模組構成，該軸承模組係套設於該凸輪外圍。
11. 如申請專利範圍第10項所述之諧波傳動裝置，其中該軸承模組包括有一軸承滾珠外環、軸承滾珠內環以及一軸承滾珠，其中，該軸承滾珠內環套設於該凸輪之外圍，該軸承滾珠套設於該軸承滾珠內環之外圍，該軸承滾珠外環套設於該軸承滾珠之外圍。
12. 如申請專利範圍第1項所述之諧波傳動裝置，其中該內 齒輪與外齒輪均為一圓弧形齒或漸開線之齒形。
13. 一種諧波傳動裝置，包含：一波產生器；一剛輪，其具有一內齒輪；一柔輪，其係由一具有撓性之筒件與一板件構成，該筒件具有相對之一第一端部以及一第二端部，該第一端部係套設於該板件外，於該第一端部設有複數第一定位孔，於該板件周緣相對應於該複數第一定位孔之位置設有複數第二定位孔，每一相對應之該第一定位孔與該第二定位孔內設有一定位件，於該筒件之該第二端部之外圍設有外齒輪，該柔輪係設於該剛輪內，該外齒輪係與部分該內齒輪相囓合，該波產生器係設置於該柔輪內；一第一驅動軸，係連接於該波產生器；以及一第二驅動軸，係連接於該柔輪之該板件，該剛輪係固定設置於一位置，該第一驅動軸與該第二驅動軸其中之一為一力輸入軸，另外之一為一力輸出軸。
14. 如申請專利範圍第13項所述之諧波傳動裝置，其中該第一定位孔係為一圓孔，該定位件係為一圓柱形栓體，該第一定位孔之內徑大於等於該定位件之外徑，該第一驅動軸驅動該波產生器轉動時，該波產生器會帶動該筒件以及該複數第一定位孔產生變形。
15. 如申請專利範圍第13項所述之諧波傳動裝置，其中該板件之外側壁環繞設有一凸緣，於該筒件之該第一端部之內側壁環繞該筒件之中心設有一凹槽，該板件之外側壁與該凸緣相鄰接處係對應於該凹槽，該板件之外側壁 與該凸緣之位置係分別對應於該凹槽相對二側之該筒件之內側壁，該凸緣係與該第一端部之內側壁相貼靠，該板件之外側壁與該第一端部之內側壁之間具有一間距。
16. 如申請專利範圍第15項所述之諧波傳動裝置，其中該板件具有相對之一第一面以及一第二面，該凸緣係環繞設置於該板件外側壁且鄰接該第一面。
17. 如申請專利範圍第16項所述之諧波傳動裝置，其中該筒件之該第一端部係鄰接該第一面。
18. 如申請專利範圍第13項所述之諧波傳動裝置，其中該筒件具有一第一軸向長度，該板件具有一第二軸向長度，該第一軸向長度大於該第二軸向長度。
19. 如申請專利範圍第13項所述之諧波傳動裝置，其中該外齒輪之齒數係小於該內齒輪之齒數。
20. 如申請專利範圍第19項所述之諧波傳動裝置，其中該外齒輪之齒數小於該內齒輪之齒數係偶數。
21. 如申請專利範圍第13項所述之諧波傳動裝置，其中該波產生器係由一凸輪以及一軸承模組構成，該軸承模組係套設於該凸輪外圍。
22. 如申請專利範圍第21項所述之諧波傳動裝置，其中該軸承模組包括有一軸承滾珠外環、軸承滾珠內環以及一軸承滾珠，其中，該軸承滾珠內環套設於該凸輪之外圍，該軸承滾珠套設於該軸承滾珠內環之外圍，該軸承滾珠外環套設於該軸承滾珠之外圍。
23. 如申請專利範圍第13項所述之諧波傳動裝置，其中該內齒輪與外齒輪均為一圓弧形齒或漸開線之齒形。