TWI428521B - 擺線型減速機構 - Google Patents

Description

擺線型減速機構

本發明涉及一種齒輪減速機構，尤其涉及一種擺線型減速機構。

擺線型減速機構一般包括形成於外殼體之內齒輪，設於外殼體內之具有偏心部之曲軸，以及套設於偏心部之設有外齒之擺線齒輪。擺線齒輪與曲軸偏心部連動，並藉由與內齒輪嚙合並同時公轉來將輸入旋轉減速得到輸出旋轉。上述擺線型減速機構傳動嚙合齒數較多，誤差平均效應顯著，具有傳動比大、結構緊湊、承載能力大和傳動效率高之優點，於精密機械、機器人、冶金、礦山等工業領域得以較為廣泛之應用。

然，為達到較高之嚙合重合度，獲得平穩之輸出，上述擺線齒輪通常需於其外圓週面形成緊密設置之輪齒，當需設置之輪齒數量較多而擺線型減速機構整體尺寸受到限制時，輪齒需呈細小形狀，輪齒於圓週方向彼此間之間距亦減小，甚至於齒根部位會產生重疊，從而擺線齒輪及其輪齒之製造難度加大。

鑒於以上內容，有必要提供一種嚙合重合度較高且便於製造之擺線型減速機構。

一種擺線型減速機構，其包括一於內週面形成內齒部之殼體，二容納於殼體內之擺線齒輪，每一擺線齒輪之外週面形成與內齒部 嚙合之外齒部，外齒部之齒數略微比內齒部之齒數少，至少一曲軸，每一曲軸設有至少一偏心部，每一擺線齒輪可轉動地裝設於一偏心部上並隨曲軸之轉動作偏心轉動。每一外齒部包括於軸向並排設置之二外齒盤，二外齒盤於圓週方向相互偏置，該內齒部包括複數與外齒盤對應嚙合之內齒圈。

上述擺線型減速機構之擺線齒輪包括複數於軸向並排設置之外齒盤，且相鄰設置之外齒盤於圓週方向相互偏置，從而外齒部與內齒部相互嚙合時，當其中一外齒盤之一輪齒從內齒部嚙出，而該外齒盤上相鄰之輪齒尚未嚙入時，另一外齒盤位於上述相鄰二輪齒間之輪齒可參與嚙合，從而提高了重合度。另，軸向並排設置之外齒盤之各輪齒於圓週方向之間距互不干涉，從而每一外齒盤相鄰輪齒間之間距可增大，以利於該擺線齒輪輪齒之加工。

100‧‧‧擺線型減速機構

20‧‧‧殼體

30‧‧‧托架組件

40‧‧‧擺線齒輪

50‧‧‧曲軸組件

21‧‧‧內齒部

212‧‧‧第一內齒圈

213、214‧‧‧第二內齒圈

31‧‧‧本體

32‧‧‧軸桿

34‧‧‧端蓋板

23、25‧‧‧托架軸承

35‧‧‧密封件

312、324‧‧‧軸承孔

341、422‧‧‧安裝孔

343‧‧‧螺紋件

26‧‧‧收容腔

41‧‧‧外齒部

412、413、414‧‧‧外齒盤

423‧‧‧軸孔

412a、413a‧‧‧輪齒

51‧‧‧曲軸

512、513‧‧‧曲軸軸承

514‧‧‧從動齒輪

52a、52b‧‧‧偏心部

53‧‧‧軸承

圖1係本發明實施方式之擺線型減速機構之立體組裝圖。

圖2係圖1所示擺線型減速機構之立體分解圖。

圖3係圖1所示之擺線型減速機構所採用之擺線齒輪之示意圖。

圖4係圖1所示之擺線型減速機構沿IV-IV方向之剖視圖。

下面將結合附圖及具體實施方式對本發明之擺線型減速機構作進一步之詳細說明。

圖1所示為本發明實施方式之擺線型減速機構100，其可作為機器人用減速器、建築機械等行駛或旋轉用減速器。

請同時參見圖2，擺線型減速機構100包括一殼體20、設置於殼體 20內之一托架組件30、二擺線齒輪40及三曲軸組件50。

殼體20大致呈圓筒狀，其內側之圓週面形成有內齒部21。內齒部21之輪齒可為銷齒輪或針齒輪，其包括第一內齒圈212及對稱設置於第一內齒圈212二側之二第二內齒圈213、214。第一、第二內齒圈212、213、214於殼體20之軸向並排設置。於圓週方向上，第一內齒圈212分別與二第二內齒圈213、214相互偏置相同之預設角度。其中，第一內齒圈212沿殼體20軸向之厚度大於第二內齒圈214沿殼體20軸向之厚度。

殼體20還包括設置於其端部之支撐架(圖未示)，該支撐架用於連接驅動裝置(圖未示)，例如電機，並設有可轉動支撐驅動裝置輸入軸之軸承元件。擺線型減速機構100之輸入軸(圖未示)與驅動裝置之輸出部件連接以實現連動，該輸入軸之末端設有外主動齒輪(圖未示)。

托架組件30設置於殼體20內側，並繞與殼體20中心軸一致之軸線旋轉。托架組件30包括本體31、三軸桿32、端蓋板34、托架軸承23、25以及托架密封件35。本體31及端蓋板34分別設置於殼體20二相對端。托架軸承23、25設置於殼體20軸向，分別用於可轉動支撐本體31及端蓋板34。密封件35設置於本體31週邊與殼體20內側面間。

本體31呈圓盤狀，其上開設有三軸承孔312。三軸桿32由本體31之表面向殼體20內平行延伸，並於圓週方向等間隔設置。軸桿32之橫截面形狀為非圓形，如大致呈梯形或者三角形。端蓋板34呈圓盤狀，其上開設有與三軸承孔312一一對應之三軸承孔324。軸桿32遠離本體31之一端與端蓋板34固定連接。端蓋板34上還開設 有與軸桿32位置對應之安裝孔341，螺紋件343穿設該安裝孔341將端蓋板34與軸桿32固定連接。安裝孔341及軸承孔324於圓週方向間隔設置。

請同時參閱圖3及圖4，殼體20之內側面、本體31及端蓋板34間形成一收容腔26。擺線齒輪40及曲軸組件50設置於收容腔26內。

二擺線齒輪40沿殼體20之軸向並排設置，每一擺線齒輪40之外圓週面形成有外齒部41，外齒部41可與殼體20之內齒部21相互嚙合。外齒部41包括於擺線齒輪40軸向並排設置之二外齒盤412、413。各外齒盤412、413形狀及外徑相同，且外徑比殼體20之內徑稍小。每一外齒盤412、413之齒數比殼體20之第一內齒圈212或第二內齒圈214之數量稍少，例如少一或二。外齒盤412、413於圓週方向相互偏置一預設角度θ，該預設之角度與殼體20之第一、第二內齒圈212、214相互偏置之角度相適配，以使外齒部41與內齒部21滿足嚙合條件。擺線齒輪40還開設有軸向貫穿之安裝孔422及軸孔423分別供軸桿32及曲軸組件50穿設。安裝孔422及軸孔423於圓週方向間隔設置。安裝孔422與軸孔423數量均為三，且安裝孔422為與軸桿32截面形狀對應之非圓形孔，軸孔423為圓孔。

本實施方式中，每一外齒盤412、413包括n個輪齒，每一內齒圈212、213、214包括n+1個輪齒。外齒盤412、413間於週向預設之偏置角度θ值為180/n度，即第一、第二外齒盤412、413相鄰設置之二輪齒412a、413a之偏置角度為半個輪齒所對應之圓心角，第一外齒盤212與第二外齒盤213、214上相鄰設置之二輪齒(圖未標)之偏置角度為180/n+1度。

每一曲軸組件50包括一曲軸51、二曲軸軸承512、513及一外從動齒輪514。曲軸軸承512設於曲軸51一端，並嵌入開設於托架組件30之本體31上對應開設之軸承孔312中，曲軸軸承513設於曲軸51另一端，並嵌設入端蓋板34對應開設之軸承孔324中，如此曲軸51可自由旋轉地被曲軸軸承512、513支承。每一曲軸51由一外從動齒輪514帶動，外從動齒輪514固定套接於曲軸51鄰近本體31並從軸承孔312伸出之端部，並與輸入軸之外主動齒輪嚙合用於實現第一級減速。

曲軸51上設有二沿其軸向配置之偏心部52a、52b。偏心部52a、52b形成相對於曲軸51之軸心分別以相同之偏心量偏心之圓柱狀。每一偏心部52a、52b外圓週面設有軸承53。本實施方式中，三曲軸組件50於圓週方向等間隔設置。設置於曲軸51之外從動齒輪514圍繞輸入軸之外主動齒輪之同時與該外主動齒輪嚙合。偏心部52a、52b於曲軸旋轉方向上之相位差為180度。

三曲軸51對應穿設擺線齒輪40上設置之三軸孔423，從而每一擺線齒輪40裝設於一偏心部52a、52b上並由環繞偏心部52a、52b設置之軸承53轉動支撐。作為一較佳方案，設於偏心部52a、52b之二擺線齒輪40相鄰近一側之二外齒盤412具有相同之相位，即二擺線齒輪40大致以呈鏡面對稱之方式設置，從而二外齒盤412同時與殼體20之第一內齒圈212相嚙合，外齒盤413、414分別與第二內齒圈213、214相嚙合，如此可簡化殼體20上內齒部21之結構。

以下說明本發明實施例之擺線型減速機構100之動作過程。

驅動裝置驅動輸入軸旋轉，設於輸入軸之外主動齒輪帶動設於曲 軸51之外從動齒輪514旋轉，並實現第一級減速。從動齒輪514之旋轉使得曲軸51一起旋轉，從而設置於曲軸51之偏心部52a、52b隨之旋轉。偏心部52a、52b之旋轉進而帶動套設其上之擺線齒輪40作相對擺動。當殼體20固定，即內齒部21固定設置時，擺線齒輪40之外齒部41與內齒輪21嚙合同時作公轉並且擺動，其公轉運動藉由端蓋板34或本體31輸出，以實現第二級減速。

內齒部21與外齒部41嚙合時，因每一擺線齒輪40之二外齒盤412、413於圓週方向相互偏置，當外齒盤412之一輪齒從第一內齒圈212嚙出，且該外齒盤412上相鄰之輪齒尚未嚙入時，外齒盤413於週向上設於上述二相鄰輪齒間之輪齒可與第二內齒圈214相嚙合，從而提高了嚙合之重合度，使得擺線齒輪40之運動更為平穩，可獲得更為穩定之輸出。藉軸向並排設置之外齒盤412、413間之輪齒於圓週方向之間距互不干涉，從而每一外齒盤412、413相鄰輪齒間之間距可增大，從而易於擺線齒輪40各輪齒之加工成形。另，當外齒部41齒數較少時，於圓週方向偏置之各外齒盤412、413可顯著增加重合度，避免齒數較少時重合度不高、輸出穩定性不佳之問題。

另，因曲軸51設置之偏心部52a、52b於曲軸51旋轉方向上之相位差為180度，當一擺線齒輪40之部分輪齒參與嚙合時，另一擺線齒輪40於相位相差180度位置之輪齒亦參與嚙合，從而二擺線齒輪40嚙合時之衝擊力及動平衡之不平衡量被抵消，可進一步提高擺線型減速機構100傳動之平穩性。

可以理解，亦可僅設置一曲軸51，其軸心與輸入軸軸心一致，此時，擺線型減速機構100僅依靠擺線齒輪40之外齒部41與殼體20 之內齒部21之嚙合實現一級變速。本實施例中，將殼體20固定設置，擺線齒輪40之公轉運動作為輸出，當然，亦可將擺線齒輪40於公轉方向之運動固定，而將殼體20作為輸出。擺線齒輪40之數量亦可為一、三或三以上，與之相應，每一曲軸51上需設置相同數量之偏心部。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出申請專利。惟，以上該者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之如申請專利範圍內。

20‧‧‧殼體

30‧‧‧托架組件

40‧‧‧擺線齒輪

50‧‧‧曲軸組件

21‧‧‧內齒部

212‧‧‧第一內齒圈

213、214‧‧‧第二內齒圈

31‧‧‧本體

32‧‧‧軸桿

34‧‧‧端蓋板

23、25‧‧‧托架軸承

35‧‧‧密封件

312、324‧‧‧軸承孔

341、422‧‧‧安裝孔

343‧‧‧螺紋件

41‧‧‧外齒部

412、413‧‧‧外齒盤

423‧‧‧軸孔

51‧‧‧曲軸

512、513‧‧‧曲軸軸承

514‧‧‧從動齒輪

53‧‧‧軸承

Claims (7)

1. 一種擺線型減速機構，其包括一於內週面形成內齒部之殼體，二容納於該殼體內之擺線齒輪，每一擺線齒輪之外週面形成與該內齒部嚙合之外齒部，外齒部之齒數略微比內齒部之齒數少，至少一曲軸，每一曲軸設有至少一偏心部，每一擺線齒輪可轉動地裝設於一偏心部上並隨曲軸之轉動作偏心轉動，其改良在於：每一外齒部包括於軸向並排設置之二外齒盤，該二外齒盤於圓週方向相互偏置，該內齒部包括複數與外齒盤對應嚙合之內齒圈。
2. 如申請專利範圍第1項所述之擺線型減速機構，每一外齒盤具有n個輪齒，且該二外齒盤於圓週方向相互偏置之角度為180/n度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之擺線型減速機構，其中每一曲軸之偏心部數量為二且沿曲軸軸向配置，該二偏心部於曲軸旋轉方向上之相位差為180度，該二擺線齒輪沿軸向並排設置，且每一擺線齒輪可轉動地套設於相應曲軸之一偏心部上。
4. 如申請專利範圍第3項所述之擺線型減速機構，其中該二擺線齒輪相鄰近一側設置之二外齒盤相位相同。
5. 如申請專利範圍第3項所述之擺線型減速機構，其中該擺線型減速機構還包括由殼體轉動支撐之輸入軸，該輸入軸具有與內齒部同軸之外主動齒輪，每一曲軸之一端設有外從動齒輪，該外從動齒輪與該外主動齒輪嚙合。
6. 如申請專利範圍第5項所述之擺線型減速機構，其中曲軸之數量為三，且於圓週方向等間隔設置，該外從動齒輪圍繞該外主動齒輪並與該外主動齒輪嚙合。
7. 如申請專利範圍第6項所述之擺線型減速機構，其中該內齒部包括第一內齒圈及分別設置於該第一內齒圈二側之第二內齒圈，該第一內齒圈同時與該二相鄰設置之外齒盤嚙合。