TWM567515U - Rotary actuator - Google Patents

Abstract

本創作公開了一種旋轉致動裝置，尤指一種減速機構中具有一外轉馬達的旋轉致動裝置，減速機構主要包含第一外齒環與第二外齒環構成的齒差外環，第一外齒環提供致動裝置組接至外部相對應作用端，第二外齒環提供致動裝置組接至外部相對應固定端；一與第一外齒環及第二外齒環齒同步嚙合作用的內齒環，內齒環使第一外齒環與第二外齒環形成速差轉動；一作用於內齒環的中空狀的凸輪；及一嵌組設於凸輪內部的外轉馬達，外轉馬達驅動凸輪讓內齒環與二齒差外環嚙合作動，且內齒環與二齒差外環具有與軸向長度相當的嚙合傳動作用，達到減速機構最大輸出的扭矩。

Description

旋轉致動裝置

本創作係有關於一種旋轉致動裝置，尤指一種將外轉馬達內置嵌組在減速機構中的旋轉致動裝置，且使旋轉致動裝置的減速機構具有更大扭矩輸出之結構組成。

傳統的旋轉致動裝置多係應用馬達輸出動力接至減速機構，透過減速機構將馬達高速輸出的轉速，轉化成高扭力的輸出動力，使旋轉致動裝置可適合應用在高負載需求的應用領域，例如安裝應用在機械手臂的各關節部。但是，習知的技術應用上，通常為馬達的馬達軸與減速機構串接的動力傳動模式，形成馬達與減速機構軸向排列構造，如此勢必造成旋轉致動裝置整體的軸向長度過長，導致旋轉致動裝置的安裝空間需要較大尺寸，不利機械手臂整體機構的規劃與設計。因此，台灣發明專利公開第201626696號已經提出一種旋轉致動裝置，希望通過中空型的諧波齒輪裝置來容置馬達，以期達到縮減旋轉致動裝置軸向尺寸的目的。

但是，上述該專利公開案所揭示的諧波旋轉致動裝置，係採用諧波齒輪減速機構，其外齒環與柔輪的輪齒的總咬合齒寬，受限於柔輪的結構及其材質因素，因而無法達到高扭矩輸出，例如柔輪為可撓性合金所製成，其應用在高負載的情況下，能導致柔輪很快就發生機械疲乏。由此可見，上述諧波旋轉致動裝置的構造將致使其負載能力較不足，產業上的應用範圍也受到限制。為此，本創作人乃秉持精益求精之研發精神，提出一種旋轉致動裝置的創作，期使旋轉致動裝置在縮減軸向尺寸之目的下，同時能在扭矩輸出上有著極佳的表現，使旋轉致動裝置整體的應用領域更加廣泛。

本創作之目的在提供一種旋轉致動裝置，其應用二個同軸套接的齒差外環，一囓合在二個齒差外環的內齒環，一設置在內齒環中的中空凸輪，及一設置在中空凸輪中的外轉馬達，組成一齒差旋轉致動裝置，進而達到旋轉致動裝置軸向體積縮小，能夠產生最大的力矩與增進負載能力等目的。

為了達到上述目的，本創作之旋轉致動裝置，其較佳技術方案包含：一第一外齒環與一第二外齒環，該第一外齒環的一內環面具有一圈第一內齒；該第二外齒環的內環面具有一圈第二內齒，該第一內齒與該第二內齒並排，該第一內齒與該第二內齒的模數相同而齒數不同；一內齒環，該內齒環的外環面設有一圈外齒，該外齒嚙合於該第一內齒與該第二內齒，該外齒的齒幅寬度等於該第一內齒與該第二內齒齒幅寬度的總合；一凸輪，其輪內二軸端分別設有第一容室及第二容室，其外圍具有一凸輪面，該凸輪面裝設有複數個滾動件，該滾動件抵靠在該凸輪面及該內齒環的內環面之間以頂推作用該內齒環；一外轉馬達，其具有一法蘭座，法蘭座垂立一軸心，一設置於該法蘭座的定子，與一環繞該定子的外殼轉子，該外殼轉子結合在該凸輪的第一容室以驅轉該凸輪，該軸心的尾端突伸至該凸輪的第二容室，該軸心提供外殼轉子、凸輪及第一外齒環的軸承支承定位；該第二外齒環結合於該法蘭座，且與上述該法蘭座的軸心同軸；藉此，使第一外齒環提供致動裝置組接至外部相對應作用端，第二外齒環提供致動裝置組接至外部相對應固定端。

較佳的，上述的旋轉致動裝置中，該凸輪為一偏心輪。

較佳的，上述的旋轉致動裝置中，該凸輪的凸輪面所設置的多數個滾動件為滾針。

較佳的，上述的旋轉致動裝置中，該凸輪的第二容室內設置有編碼器。

本創作的旋轉致動裝置具有縮小軸向體積，能夠產生最大的力矩與增進負載能力的功效。

茲依附圖實施例將本創作之結構特徵及其他之作用、目的詳細說明如下：

參閱圖1所示，係為本創作之一種旋轉致動裝置，並參閱圖2、圖3及圖4所示，本創作較佳的具體實施例包含一第一外齒環1與一第二外齒環2、一內齒環3、一凸輪4以及一外轉馬達5，其中：

該第一外齒環1為一合金或塑鋼模塑製成的杯環體，其內環面具有一圈第一內齒11，該第一外齒環1的一端設有一直徑大於該第一內齒11且同軸心的套接孔12，於杯環體的軸心部成型有軸承孔13供一軸承14裝填；該第二外齒環2同樣為一合金或塑鋼模塑製成的圓環體，其一內環面具有一圈第二內齒21，該第二外齒環2的一端轉動地設置入該第一內齒環1的套接孔12，使該第一內齒11與該第二內齒21軸向並排，且該第一內齒11與該第二內齒21的模數相同而齒數不同，可利用其中的第二外齒環2作為固定端，而第一外齒環1作為動力輸出端。

該內齒環3同樣為一合金或塑鋼模塑製成的圓環體，其直徑適於設置在該第一外齒環1與該第二外齒環2之中，其外環面設有一圈外齒31，該外齒31的齒幅寬同時涵蓋作用於該第一內齒11與該第二內齒21，即該外齒的齒幅寬度等於該第一內齒11與該第二內齒21齒幅寬度的總合，且該外齒31嚙合在該第一內齒11與該第二內齒21(如圖3及圖4所示)。該凸輪4為用於驅動該內齒環3的元件，其輪內二軸端分別設有第一容室41及第二容室42，於區隔第一容室41及第二容室42之輪軸部設置有一軸承43，其外圍具有一凸輪面44，該凸輪面44裝設有複數個滾動件45，將該凸輪4轉動地設置在該內齒環3之中，使該滾動件45抵靠在該凸輪面44及該內齒環3的內環面之間以頂推作用該內齒環3。

該外轉馬達5為一種軸心作為固定軸而外殼轉動的馬達，其主要具有一法蘭座51，法蘭座51垂立一軸心52，一設置於該法蘭座51的定子53，與一環繞該定子53的外殼轉子54；其安裝時，將該外轉馬達5的外殼轉子54同軸心結合設置在該凸輪4的第一容室41(如圖3及圖4所示)，再使外殼轉子54及凸輪4一併組結至定子53外側，令軸心52的端尾穿過軸承43而突伸至該凸輪4的第二容室42；藉此，當該外轉馬達5轉動時，通過其外殼轉子54驅轉該凸輪4，而該凸輪4再透過滾動件45來驅轉該內齒環3。其中，圖示之該滾動件45係實施為滾針，但此一形式並非侷限滾動件45的其他實施例，併予指明。

當該外轉馬達5與凸輪4及內齒環3結合一體時，得使該第二外齒環2以同心方式結合於法蘭座51，令第二內齒21可與內齒環3形成局部嚙合狀(如圖5所示)；該凸輪4的第二容室42內裝設有一編碼器6，該編碼器6係將位置轉換成電子訊號後再輸出訊號的模組，可以是現有的機械式編碼器、光學編碼器或磁性編碼器等；再使第一外齒環1的軸承14穿過軸心52，使第一外齒環1的第一內齒11與內齒環3形成局部嚙合狀，該套接孔12套合於第二外齒環2的外環面，使該第一外齒環1與該第二外齒環2可相對轉動，進而縮短致動裝置的總體寬度，藉此組成本創作之旋轉致動裝置。

本創作之旋轉致動裝置使用時，可使用該法蘭座51及第一外齒環1分別結合在機械手臂活動關節的二端，當該外轉馬達5啟動時，通過其外殼轉子54驅轉該凸輪4，該凸輪4再驅轉該內齒環3，使內齒環3一側的外齒31嚙合在該第一外齒環1的第一內齒11與該第二外齒環2的第二內齒21轉動，由於第一內齒11與第二內齒21為模數相同而齒數不同(如圖5所示)，因此該第一外齒環1與該第二外齒環2呈高減速比相對轉動，達到高減速比輸出的功能。特別是，本創作的第一外齒環1與第二外齒環2為軸向套合的構造，且外轉馬達5完全藏設於該第二外齒環2的軸向重疊空間，故其軸向的寬度能更縮小，而其第一內齒11與第二內齒21及內齒環3的外齒31的寬度能因其結構的關係實施到最寬，意即達到全齒幅咬合狀態，能夠增進其輸出力矩。又本創作之外轉馬達5實施在凸輪4中，可以縮小致動裝置的整體軸向寬度，使旋轉致動裝置整體的應用領域更加廣泛。

綜上所述，本創作之旋轉致動裝置，已確具實用性與創作性，其技術手段之運用亦出於新穎無疑，且功效與設計目的誠然符合，已稱合理進步至明。為此，依法提出新型專利申請，惟懇請 鈞局惠予詳審，並賜准專利為禱，至感德便。

1‧‧‧第一外齒環
11‧‧‧第一內齒
12‧‧‧套接孔
13‧‧‧軸承孔
14‧‧‧軸承
2‧‧‧第二外齒環
21‧‧‧第二內齒
3‧‧‧內齒環
31‧‧‧外齒
4‧‧‧凸輪
41‧‧‧第一容室
42‧‧‧第二容室
43‧‧‧軸承
44‧‧‧凸輪面
45‧‧‧滾動件
5‧‧‧外轉馬達
51‧‧‧法蘭座
52‧‧‧軸心
53‧‧‧定子
54‧‧‧外殼轉子
6‧‧‧編碼器

圖1為本創作旋轉致動裝置之組合狀態立體示意圖。 圖2為本創作旋轉致動裝置之分解狀態立體示意圖。 圖3為本創作旋轉致動裝置之組合狀態剖面立體示意圖。 圖4為本創作旋轉致動裝置之組合剖面示意圖。 圖5為本創作旋轉致動裝置之前視剖面示意圖。

Claims (4)

1. 一種旋轉致動裝置，其包含： 一第一外齒環與一第二外齒環，該第一外齒環的一內環面具有一圈第一內齒；該第二外齒環的內環面具有一圈第二內齒，該第一內齒與該第二內齒軸向並排，該第一內齒與該第二內齒的模數相同而齒數不同； 一內齒環，該內齒環的外環面設有一圈外齒，該外齒嚙合於該第一內齒與該第二內齒，該外齒的齒幅寬度等於該第一內齒與該第二內齒齒幅寬度的總合； 一凸輪，其輪內二軸端分別設有第一容室及第二容室，其外圍具有一凸輪面，該凸輪面裝設有複數個滾動件，該滾動件抵靠在該凸輪面及該內齒環的內環面之間以頂推作用於該內齒環； 一外轉馬達，其具有一法蘭座，法蘭座垂立一軸心，一設置於該法蘭座的定子，與一環繞該定子的外殼轉子，該外殼轉子結合在該凸輪的第一容室以驅轉該凸輪，該軸心的尾端突伸至該凸輪的第二容室，該軸心提供外殼轉子、凸輪及第一外齒環的軸承支承定位； 該第二外齒環結合於該法蘭座，且與上述該法蘭座的軸心同軸，使第一外齒環提供致動裝置組接至外部相對應作用端，第二外齒環提供致動裝置組接至外部相對應固定端。
2. 如請求項1所述的旋轉致動裝置，其中該凸輪為一偏心輪。
3. 如請求項2所述的旋轉致動裝置，其中該凸輪的凸輪面所設置的多數個滾動件為滾針。
4. 如請求項1所述的旋轉致動裝置，其中該凸輪的第二容室內設置有編碼器。