CN112709802A - 用于谐波驱动器结构的减速器的波发生器 - Google Patents
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Abstract
公开根据本发明的用于谐波驱动器结构的减速器的波发生器。本发明的一实施例的谐波驱动器结构的减速器包括:环形状的刚轮;柔轮,设置在上述刚轮的内侧,与形成在上述刚轮内周面的至少3个地点的轮齿相啮合而旋转;以及波发生器,设置在上述柔轮的内侧,包括圆形状的凸板,在上述圆形状的凸板的外周面的至少3个地点形成突出部,形成在上述凸板的外周面的突出部使上述柔轮的内侧的至少3个地点进行弹性变形。
Description
技术领域
本发明涉及一种谐波驱动器,更详细地涉及用于谐波驱动器结构的减速器的波发生器。
背景技术
谐波驱动器广泛使用于产业用机器人、NC机床、半导体制造装置等,即小型轻量,传递力矩又大,并可获得高减速比,反击(backlash)极少,角度传递程度和旋转程度优秀。
以往的谐波驱动器由波发生器、柔轮、刚轮构成。波发生器在内部包括插头,插头具有椭圆形状,与传动***的输入轴相连接而传递旋转运动的同时根据波发生器的插头的形状,将薄的杯形态的柔轮进行弹性变形,起到沿着相反方向使柔轮进行减速旋转运动的作用。
从传动***的输入轴,根据旋转力使波发生器进行旋转,柔轮与插头的形状相同地,即变为椭圆形状,在椭圆的长轴部分中,与刚轮相啮合的轮齿的位置依次移动。若波发生器完全旋转一轮儿,则柔轮沿着相反方向旋转,该旋转程度相当于轮齿数差,因这种相反方向的旋转,实现减速。
谐波驱动器由于在椭圆形长轴部分,以对称形态的轮齿啮合结构进行工作,因此当过分组装或者发生受到很大外力的棘轮冲击时,会经常发生其啮合状态瞬间脱离的偏轮(dedoidal)问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献0001:公开专利公报第10-2011-0112027号,公开日期2011年10月12日
发明内容
用于解决这些现有技术的问题,本发明的目的在于,提供具有同时在3个以上的位置上轮齿相啮合而旋转的结构的用于谐波驱动器结构的减速器的波发生器。
只是,本发明的目的并不限定于上述目的,而是在不超过本发明的思想及领域的范围内可多样地扩大。
为了实现上述本发明的目的,根据本发明的一个观点的谐波驱动器结构的减速器包括:环形状的刚轮;柔轮,设置在上述刚轮的内侧,与形成在上述刚轮内周面的至少3个地点的轮齿相啮合而旋转;以及波发生器,设置在上述柔轮的内侧,包括圆形状的凸板,在上述圆形状的凸板的外周面的至少3个地点形成突出部,形成在上述凸板的外周面的突出部使上述柔轮的内侧的至少3个地点进行弹性变形。
并且,上述波发生器可包括:凸板,包括圆形状的中央部和形成在上述中央部的外周面的至少3个地点的突出部;滚珠轴承,形成在上述凸板的外侧以包围凸板,根据形成在上述凸板的外周面的突出部进行弹性变形。
并且,包括形成在上述至少3个地点的各个突出部的相互不同的圆的半径R2均为相同,上述半径R2和上述中央部的半径R1的关系由数学式(R2=k×R1)定义,上述k为具有0.6~0.8的范围以内的值的比例常数。
并且,上述比例常数k为0.7。
并且,形成在上述至少3个地点的突出部以上述波发生器的旋转轴为中心,能够以规定的间隔形成。
并且,上述柔轮在外周面形成轮齿,根据上述波发生器的形状进行弹性变形,弹性变形的部分的轮齿可与形成在上述刚轮内周面的轮齿相啮合而旋转。
像这样,本发明在圆形状的波发生器的外周面以规定间隔具有3个以上的突出部,3个以上的突出部所处的柔轮的轮齿与刚轮的轮齿同时啮合,由此可实现稳定的轮齿啮合,从而可防止轮齿错开的偏轮状态。
并且,本发明与同级减速器相比时,可显著提高其啮合率,并可大幅提高额定力矩,峰值力矩等减速器性能项目。
只是,本发明的效果并不局限于上述这些效果,而是在不超过本发明的思想及领域的范围内可多样地扩大。
附图说明
图1为表示本发明的一实施例的谐波驱动器的图。
图2a至图2c为表示图1所示的波发生器的形状的图。
图3为表示图1的波发生器设置于柔轮的状态的图。
图4为表示图3所示的柔轮设置于刚轮的状态的图。
图5为用于说明本发明的一实施例的减速器的驱动原理的图。
附图标记的说明
100:波发生器
110:凸板
120:滚珠轴承
130:滚珠
200:柔轮
300:刚轮
具体实施方式
有关后述的本发明的详细说明将参照例示出可实施本发明的特定实施例来所示的附图。这些实施例将详细说明,使得本领域技术人员可充分实施本发明。本发明的多种实施例相互不同,但应当要理解,不必相互排他。例如,这里记载的特定形状、结构及特性与一实施例相关地不超过本发明的主旨及范围,能够以其他实施例实施。并且,应当要理解,各个公开的实施例内的个别结构要素的位置或配置在不超过本发明的主旨及范围的情况下可实现变更。因此,后述的详细说明并不是限定意义,本发明的范围适当被说明,仅限于与其权利要求主张的内容等同的所有范围和所附的权利要求。在附图中类似的附图标记在多种方面上指称相同或类似的功能。
以下,参照附图,说明本发明的例示性实施方式的用于谐波驱动器结构的减速器的波发生器。尤其,本发明中提出在圆形状的波发生器的外周面以规定间隔具有3个以上的突出部,3个以上的突出部所处的柔轮的轮齿与刚轮的轮齿同时啮合的新型结构。
图1为表示本发明的一实施例的谐波驱动器的图,图2a至图2c为表示图1所示的波发生器的形状的图。
参照图1,本发明的一实施例的谐波驱动器可包括波发生器(wave generat or)100、柔轮(flex spline)200、刚轮(circular spline)300。
波发生器100整体上由三角形状形成,可与输入轴相连接而进行旋转运动。波发生器100设置在柔轮200的内侧,起到使柔轮200进行弹性变形来将柔轮200以相反方向进行减速旋转运动的作用。
参照图2a至图2b,本发明的一实施例的波发生器100包括凸板(cam plat e)110和形成在凸板110的外侧以包围凸板的滚珠轴承(ball bearing)120。
凸板110在圆形状的中央部111和该中央部111的外周面的至少3个地点形成初月形状的突出部110a、110b、110c,可与输入轴相连接来进行旋转运动。初月形状的突出部110a、110b、110c以规定间隔形成在至少3个地点,整体上可对应于三角形的顶点。这种凸板110可由形状不变形的刚性材质形成。
对于滚珠轴承120而言,多个滚珠130可呈环形状地包围凸板110而形成在凸板外侧。滚珠轴承120的内侧与凸板110的外侧相接触,滚珠轴承120的外侧的一部分可与柔轮200的内侧一部分接触。
由于滚珠轴承120根据凸板110的形状进行弹性变形,因此对应于凸板110的各个突出部110a、110b、110c的外周面可形成突出部120a、120b、120c。与凸板110的突出部110a、110b、110c对应的至少3个地点上形成的突出部120a、120b、120c以规定间隔形成,整体上可对应于三角形的顶点。
滚珠轴承120的突出部120a、120b、120c使柔轮200进行弹性变形,柔轮200的至少3个地点与刚轮300的内侧相接触,在所接触的3个地点可同时啮合。
像这样,在本发明中,由于在圆形形状的凸板110的外周面的至少3个地点形成初月形状的突出部,因此与其相结合的柔轮200和刚轮300在3个地点可同时啮合。
柔轮200由杯形状形成,在内侧可设置波发生器100。在柔轮200的外周面可形成轮齿。
参照图2c,形成在圆形状的中央部111的外周面的突出部110a、110b、110c分别包括在相互不同的3个圆中,而构成该圆的一部分,相互不同的3个圆的直径均可相同地形成。
包括各个突出部110a、110b、110c的3个圆的半径R2小于圆形状的中央部111的半径R1,其关系如以下的[数学式1]定义。
[数学式1]
R2=k×R1
其中,k为比例常数,在于0.6~0.8的范围以内,最优选为k=0.7。当k<0.6时,由于凸板110的整体形状不成为圆的形状,因此导致滚珠130不能顺利移动,由此产生旋转问题。相反,当k>0.8时,由于凸板110的整体形状几乎成为圆的形状,因此存在3个地点上轮齿相啮合的部分过宽的问题。
图3为表示图1的波发生器设置在柔轮的状态的图。
参照图3,柔轮200由金属弹性体形成,在内部设置波发生器100,根据其波发生器100的形状可弹性变形。
柔轮200的弹性变形的部分中的根据波发生器的突出部120a、120b、120c弹性变形的部分接触到刚轮300的内侧,由此轮齿相啮合,可旋转刚轮300。
刚轮300形成为环形状,在内侧可设置柔轮200。刚轮300由形状不变形的刚性材质形成,与柔轮200的轮齿相啮合的轮齿可形成在内周面。
形成在这种刚轮300的内周面的轮齿的数量,为了减速比,可设计成相比于形成在柔轮200的外周面的轮齿的数量更多。
图4为表示图3所示的柔轮设置在刚轮的状态的图。
参照图4,在波发生器中,柔轮设置在具有环形状的刚轮的内侧,至少3个地点(A1、A2、A3)的轮齿可相啮合。根据波发生器的形状弹性变形的外周面上形成的轮齿可与形成在刚轮的内周面的轮齿相啮合。
由于如此形成于柔轮的外周面的轮齿和形成在刚轮的内周面的轮齿在规定间隔的相互不同的3个地点相啮合,因此有可能不发生轮齿错开的偏轮状态。其中,偏轮状态是指引起棘轮现象或者过分组装零件的情况下轮齿的啮合向一侧挤在一起的状态。棘轮现象是指,当运转过程中施加过度的冲击力矩时,虽然柔轮等不被破损,但柔轮和刚轮之间的轮齿的啮合瞬间错开的状态。
图5为用于说明本发明的一实施例的减速器的驱动原理的图。
参照图5,(a)柔轮200根据波发生器100进行弹性变形,位于3个地点的轮齿210与形成在刚轮300的内周面的轮齿310相啮合,在其以外的部分成为轮齿完全被分离的状态。
(b)若固定刚轮300,将波发生器100沿着顺时针方向旋转90度,则柔轮200弹性变形,与刚轮300的轮齿啮合依次发生移动。
(c)若将波发生器100沿着顺时针方向旋转至180度,则柔轮200沿着逆时针方向移动。
(d)若波发生器100旋转360度,则柔轮200沿着逆时针方向移动。此时,柔轮200沿着逆时针方向移动,该移动程度相当于柔轮200的轮齿数量与刚轮300的轮齿数量差。
以上在实施例中说明的特征、结构、效果等包括在本发明的一个实施例,而并不是必须仅限定于一个实施例。进而,由本领域普通技术人员组合或变形其他实施例而可实时各实施例中示出的特征、结构、效果等。因此,与这种组合和变形相关的内容应当被解释为包括在本发明的范围。
并且,以上主要说明实施例,但是这只是例示性的而不是限定本发明,只要是本发明所属技术领域的普通技术人员可知,在不超过本实施例的本质特性的范围内可实现以上未例示的多种变形和应用。例如,实施例中具体示出的各结构要素可变形而实施。并且,与这种变形和应用相关的区别点应当被解释为包括在所附的权利要求中规定的本发明的范围内。
Claims (6)
1.一种谐波驱动器结构的减速器,其特征在于,包括:
环形状的刚轮;
柔轮,设置在所述刚轮的内侧,与形成在所述刚轮内周面的至少3个地点的轮齿相啮合而旋转;以及
波发生器,设置在所述柔轮的内侧,包括圆形状的凸板,在所述圆形状的凸板的外周面的至少3个地点形成突出部,形成在所述凸板的外周面的突出部使所述柔轮的内侧的至少3个地点进行弹性变形。
2.根据权利要求1所述的谐波驱动器结构的减速器,其特征在于,
所述波发生器包括:
凸板,包括圆形状的中央部和形成在所述中央部的外周面的至少3个地点的突出部;
滚珠轴承,形成在所述凸板的外侧以包围凸板,根据形成在所述凸板的外周面的突出部进行弹性变形。
3.根据权利要求1所述的谐波驱动器结构的减速器,其特征在于,
包括形成在所述至少3个地点的各个突出部的相互不同的圆的半径R2均相同,所述半径R2和所述中央部的半径R1的关系由数学式R2=k×R1定义,所述k为具有0.6~0.8的范围以内的值的比例常数。
4.根据权利要求3所述的谐波驱动器结构的减速器,其特征在于,所述比例常数k为0.7。
5.根据权利要求1所述的谐波驱动器结构的减速器,其特征在于,形成在所述至少3个地点的突出部,将所述波发生器的旋转轴为中心,以规定间隔形成。
6.根据权利要求1所述的谐波驱动器结构的减速器,其特征在于,所述柔轮在外周面形成轮齿,根据所述波发生器的形状进行弹性变形,弹性变形的部分的轮齿与形成在所述刚轮内周面的轮齿相啮合而旋转。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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