CN113790253A - 一种导杆柱轮传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导杆柱轮传动装置，其包括结构尺寸不同的第一盘和第二盘，其中，导杆柱轮传动装置配置有至少一个第一盘，且各第一盘与第二盘均偏心设置，以不固定于第一盘也不固定于第二盘的方式设置的导杆能够绕相对于第一盘转动中心偏心布置的导杆转动中心旋转，其中，导杆在驱动第一盘或第二盘转动时，导杆的往程之线速度慢于其返程之线速度。

Description

一种导杆柱轮传动装置

技术领域

本发明涉及机械工业技术领域，尤其涉及一种导杆柱轮传动装置。

背景技术

工业机器人主要由精密减速器、电机、控制器和本体四部分组成。精密减速器是机器人核心部件，其制造成本占机器人总成本的35％左右。现有工业机器人精密减速器传动形式主要有谐波齿轮传动、摆线行星齿轮传动及渐开线行星齿轮传动三种形式，而谐波减速器和RV减速器是其最典型的应用。谐波减速器的谐波齿轮传动原理是利用波发生器产生的机械波控制柔性齿轮的弹性变形，并通过刚柔两齿轮齿数差异产生的错齿运动，实现柔性齿轮转速及动力的输出。RV减速器的传动由一级行星渐开线齿轮传动和一级摆线传动复合而成，在结构设计上的特点是动力由主动小齿轮输入后，由三个周向均布的行星齿轮带动三个转臂同步驱动两片相错180°偏心布位的摆线轮，摆线轮与针齿相啮合产生的输出力矩由转速输出机构输出。

CN 209925523 U公开了一种轻型机器人用行星摆线式减速机，包括两个渐开线行星齿轮、渐开线恒星齿轮轴、渐开线输入齿轮轴、两根偏心轴、两个摆线轮、前行星架、后行星架、滚针、针壳、柱式锥销，所述的滚针是沿针壳内腔壁周向均匀设置；前行星架、后行星架分别套设在针壳内腔的两端中，且前行星架、后行星架分别通过角接触球轴承与针壳内腔壁面转动连接，前行星架、后行星架之间还通过柱式锥销以及内六角螺栓相互固定连接。该实用新型所述的一种轻型机器人用行星摆线式减速机，其结构合理，具有结构简单、使用方便、体积小、精度高、成本低、承载大等优点，有效解决缺乏轻型机器人用RV减速机的问题。

CN 107448553 A公开了一种轻型机器人关节减速机，包括相啮合的主动轮和输入轮，输入轮通过行星轮系与输出架连接，主动轮固定在电机的输出轴上；行星轮系包括一个中心轮、三种行星轮、固定轮和输出轮，中心轮与所述输入轮的回转轴为一体化设计，两个外齿圈分别为固定轮和输出轮，输出轮与输出架连接；第二行星轮和第三行星轮的长度相同，且均为第一行星轮长度的一半；第一行星轮与两个外齿圈均啮合，第二行星轮和第三行星轮分别与固定轮和输出轮啮合。结构紧凑、轻量化、小型化，能够广泛运用于服务机器人、家庭机器人等领域。

但不论是RV减速器还是谐波减速器，其内部的RV摆线轮、偏心轴、针齿壳和/或谐波齿轮等零部件的加工，都需要由高级技工使用多种专用高精度磨床、数控机床对其进行加工制造，以达到高精度缪级，同时为产品稳定性一致性，在材料及热处理、精密装配、精密检测等方面需投入大量的人力、物力和财力，因而加工难度大、制造成本高。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术的不足，为解决工业机器人尤其是轻型机器人精密减速器核心部件必需用高端机械装备进行加工制造和装配，成本高，难制造等问题，本发明旨在通过从传动结构上的创新来提供一种导杆柱轮传动装置，整个传动的主要核心部件除了轴承外，仅仅用圆形盘、圆柱销(或针)和导杆完成，不需要高端装备加工缪级精度的谐波齿轮、摆线轮、偏心轴等，加工制造工艺简单便捷，成本大大降低，同时本发明的传动装置具有中心距可分性，便于安装调试。此外，本发明第一盘转动中心与导杆转动中心偏置，使得传动机构具有独特的急回特性，确保传动装置在工作时第二盘运动稳定、传递力和扭矩大，传动效率高。该装置可以实现间歇运动或连续运动或连续交叉运动。

本发明公开了一种导杆柱轮传动装置，其包括结构尺寸不同的第一盘和第二盘，其中，导杆柱轮传动装置配置有至少一个第一盘，且各第一盘与第二盘均偏心设置，以不固定于第一盘也不固定于第二盘的方式设置的导杆能够绕相对于第一盘转动中心偏心布置的导杆转动中心旋转，其中，导杆在驱动第一盘或第二盘转动时，导杆的往程之线速度慢于其返程之线速度。

优选地，导杆能够基于第一盘或第二盘的转动而绕导杆转动中心旋转，以间接的方式相对地驱动第二盘或第一盘转动。

优选地，第一盘或第二盘基于与驱动转矩产生装置的连接以接收驱动转矩产生装置产生的动力用于转动，其中，驱动转矩产生装置产生的动力能够直接地或通过齿轮组件间接地传递至导杆柱轮传动装置。

优选地，第一盘上的至少部分区域能够以开设转动槽的方式与设置有滑槽的转动盘活动连接，其中，转动盘能够基于自身圆心所在轴线进行旋转，并能够绕第一盘转动中心转动。

优选地，滑槽能够以设置若干滚珠的方式与导杆活动连接，以使得导杆能够以至少部分区域被限制于滑槽内的方式与滑槽发生相对运动，且被限制于滑槽内的导杆的部分区域随着相对运动的进行而往复变化。

优选地，导杆能够与周向间隔布设于第二盘上的若干柱销以接触的方式进行传动过程，以实现第一盘与第二盘间接的动量传递。

优选地，导杆在与柱销从接触到分离的过程中完成动量的传递，基于导杆长度的不同，导杆与柱销接触及分离的节点及在接触过程中传递的动量也随之不同。

优选地，导杆接触于柱销的一侧能够设置有导杆头以构成导杆组件，使得通过调节导杆头与导杆之间连接关系的方式来改变导杆组件的总长度，以使得导杆组件与柱销。

优选地，第二盘设置的柱销的数量与第一盘设置的与不同导杆活动连接的若干导杆的数量，能够确定导杆柱轮传动装置的速比。

优选地，导杆柱轮传动装置能够与第二盘以共轴线的方式设置有传动盘，传动盘配置有数量不等同于第二盘配置数量的若干柱销，以使得第二盘和传动盘之间能够通过连接有导杆的若干第一盘进行动量传递，并基于动量的传递方向实现导杆柱轮传动装置的加速或减速功能。进一步地，第二盘与传动盘的共轴线仅指代两者的转动轴位于同一直线上，但并非指代两者共用同一转动轴，即两者能够各自具有独立的转动轴。

根据一种优选实施方式，转动盘随着第一盘转动时使得活动连接于转动盘的导杆在一端被可拆卸地固定的情况下，能够被转动盘推动以与转动盘相同的转动方向旋转。导杆在转动过程中能够与柱销接触，以通过推动柱销来带动第二盘转动，其中，导杆在旋转时的一个周期中能够至少存在第一时间段与柱销接触以实现传动。同时，可通过调节第一盘转动中心、导杆转动中心及第二盘的转动中心，以及第一盘、转动盘、导杆及柱销的半径和转动盘、导杆及柱销数量等参数中的一个或多个来实现在不同长度的第一时间段以不同的传动效率为外部设备提供不同大小的动力，以保证外部设备能够进行预设的运动，其中，可以进行间歇运动或连续运动或连续交叉运动等。由于导杆转动轴线与第一盘转动轴线分别过导杆转动中心和第一盘转动中心，在导杆转动轴线和第一盘转动轴线并行且不共线时，导杆转动中心和第一盘转动中心偏置，使得周期性转动过程中导杆与转动盘的相对位置时刻都在发生相对移动，根据导杆转动中心和第一盘转动中心之间的相对位置，可以将导杆相对于输入盘在一个周期内的运动过程分为往程与返程，其中，返程速度快于往程，以使得导杆能够在平均速度更小平均扭矩更大的往程期间进行更多的传动，以便于工作进程的平稳进行，而在平均速度更大平均转矩更小的返程期间进行非工作进程，以加快非工作进程并缩短非工作时间，从而使得导杆在工作进程时能够确保第二盘的运动更稳定、传递力和扭矩更大、传动效率更高，同时在非工作进程以加快进程缩短时间的方式提高工作效率。

根据一种优选实施方式，将导杆分为工作杆与非工作杆，其中，非工作杆为处于第一盘所在区域的部分，即导杆转动中心至转动盘外侧之间的部分，工作杆为不处于第一盘所在区域的部分。随着电机驱动第一盘旋转，以使得能够在转动槽中转动的转动盘可以推动导杆转动，导杆能够在与转动盘的滑槽之间发生相对移动，以使得工作杆长度和非工作杆长度试时刻地发生周期性变化且呈相反的变化趋势，从而使得某些时刻下工作杆具有足够大的长度以接触于柱销。

根据一种优选实施方式，每个柱销与转动盘外侧之间的间隔距离随着转动盘的转动也随之周期性变化，其中，间隔距离的变化范围在间隔距离极大值和间隔距离极小值之间。当工作杆长度与间隔距离相同时所对应的时刻至少包括第一时刻和第二时刻，以使得在第一时刻与第二时刻之间的第一时间段内工作杆的长度大于间隔距离极小值，从而使得导杆与柱销接触并推动柱销转动。柱销能够以多个间隔排布的方式设置于第二盘上。优选地，所有柱销的注销圆心与第二盘转动中心之间的距离均相等，以使得导杆在与不同柱销接触时的接触方式和接触过程都相同，以保证导杆柱轮传动装置的传动过程平稳进行。

根据一种优选实施方式，由于导杆转动中心和第一盘转动中心偏置及刚性材质制成的导杆的一端固定连接，转动盘在推动导杆旋转时，转动盘可以在第一盘的转动槽中转动以适应于导杆的不同连接角度，从而使导杆能够在转动盘的滑槽内移动。圆柱形结构的转动槽内切于第一盘，以使得转动盘设置于第一盘的边缘区域，并能够在绕第一盘转动中心旋转时划出与第一盘同圆心的圆环。同时，转动盘内可设置若干滚珠，以使得滑槽的侧壁由固定直面结构变为可旋转弧面结构，从而通过将滑动摩擦转变为滚动摩擦的方式减小摩擦损耗并提高传动效率。

根据一种优选实施方式，在导杆用于接触柱销的一端活动连接有导杆头，导杆头可采用螺纹配合或固定孔与固定螺钉配合等方式与导杆连接，以使得通过改变螺纹的旋拧程度或调整固定螺钉的固定位置等方式来调整第一组件的总长度，通过调整第一组件的总长度和/或导杆转动中心的方式能够在其他条件不变的情况下改变导杆柱轮传动装置的输出速度。

根据一种优选实施方式，驱动转矩产生装置产生的动力能够通过通过导杆柱轮传动装置传递至外部设备。第一盘可带动转动盘绕第一盘转动轴线转动，转动盘带动导杆绕导杆转动中心转动，由于导杆转动轴线与第一盘转动轴线分别过导杆转动中心和第一盘转动中心，在导杆转动轴线和第一盘转动轴线并行且不共线时，导杆转动中心和第一盘转动中心偏置，使得周期性转动过程中导杆与转动盘的相对位置时刻都在发生相对滑移，从而能够保证导杆与转动盘的同步不同轴的转动。同时，一个第二盘能够与若干第一盘联合运行，以使得在传动过程中可以通过多个导杆实现对不同柱销的传动，从而使得导杆与柱销能够具有更多的接触次数和接触时间以提升传动的平稳性。此外，当若干第一盘采用特定的安装方式，例如采用均布或对称的方式安装时，能够使得传动过程中整个导杆柱轮传动装置的受力更加均匀，以此大大提高导杆柱轮传动装置运动平稳性。

根据一种优选实施方式，第二盘在与若干第一盘配合使用时，若干第一盘可通过第一盘驱动轴与驱动转矩产生装置以直接或间接的方式连接。当若干第一盘各自的第一盘驱动轴直接连接于驱动转矩产生装置时，驱动转矩产生装置的设置数量可根据第一盘的数量而确定；当若干第一盘通过同一齿轮组件间接连接于驱动转矩产生装置时，可仅设置一个驱动转矩产生装置以降低安装和维护成本，同时，传动齿轮的设置数量可根据第一盘的数量而确定。以一级渐开线齿轮传动的形式设置齿轮组件可以用一个电机输入运动和动力，经过一个输入齿轮带动多个同步传动齿轮运动，进而带动若干第一盘同步运动，因而成倍增加了导杆与第二盘上间隔排设的柱销的接触时间和接触次数，不仅使传动装置受力均匀，而且合力可以抵消一部分，使整个导杆柱轮传动装置运动平稳性大大提高。此外，增设的一级渐开线齿轮传动，可有利于调控整个导杆柱轮传动装置的速比，大大提高了导杆柱轮传动装置的速比范围。

根据一种优选实施方式，在旋转过程中由于导杆与各柱销之间的相对位置处于不断变化的过程，在一个周期中存在第一时间段使得导杆与柱销接触，也存在除第一时间段之外的第二时间段使得导杆与柱销不接触，以使得导杆与柱销能够交替地处于接触和非接触状态。在导杆与柱销接触时，导杆通过柱销向第二盘传动；在导杆与柱销不接触时，导杆处于空转状态，柱销会带动第二盘在惯性作用下继续旋转，从而使得导杆不需要持续与柱销保持接触状态，就能够保证第二盘的转动。同时导杆由于其结构特征在空转状态下的速度更快，能够更加节省非工作状态所耗费的时间，从而提高工作传动效率。

根据一种优选实施方式，导杆柱轮传动装置可以通过对不同部件的安装位置、结构尺寸、数量关系等影响因素进行调节，以使得使用者能够对导杆柱轮传动装置进行控制，从而使导杆柱轮传动装置能够输出使用者所需的运动模式，使得导杆柱轮传动装置具有多种模式可供使用者选择。并且在导杆柱轮传动装置的多种模式中，通过对上述影响因素的微调还可对于例如输出速度等参数进行调整，以使得在相同的运动模式下也能够调节传输的参数。

附图说明

图1为导杆柱轮传动装置的传动原理图；

图2为导杆柱轮传动装置的第一盘与导杆的传动原理图；

图3为导杆柱轮传动装置的局部结构示意图；

图4为导杆柱轮传动装置的转动盘在不同实施方式中的结构示意图；

图5为导杆柱轮传动装置的装置***图；

图6为导杆柱轮传动装置在实施例1中的结构示意图；

图7为导杆柱轮传动装置在实施例2中的结构示意图；

图8为导杆柱轮传动装置在实施例2中改变导杆回转中心前后的结构对比图；

图9为导杆柱轮传动装置在实施例3中的结构示意图；

图10为导杆柱轮传动装置在实施例4中的结构示意图；

图11为导杆柱轮传动装置在实施例5中的结构示意图。

附图标记列表

1：第一盘；10：机壳推杆轴；11：机壳固定连接孔；12：滚珠；13：导杆头；14：转动槽；15：滑槽；16：第一盘驱动轴；17：底座；18：限位环；19：第二盘底面；2：转动盘；20：输出环；21：动力齿轮；22：传动齿轮；23：齿轮组件；3：导杆；30：传动盘；4：第二盘；5：柱销；6：第一轴承；7：第二轴承；8：机壳；9：第一盘连接孔；O1：第二盘转动中心；O2：导杆转动中心；O21：调整导杆转动中心；O3：柱销圆心；O4：第一盘转动中心。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

本发明公开了一种导杆柱轮传动装置，其至少包括尺寸不同的第一盘1和第二盘4，其中，导杆柱轮传动装置配置有至少一个第一盘1，且各第一盘1与第二盘4均偏心设置。第一盘1与第二盘4能够通过既不固定于第一盘1也不固定于第二盘4的方式设置的导杆3完成动量传递。

如图1所示为导杆柱轮传动装置的传动原理图，图2为导杆柱轮传动装置的局部结构的传动原理图，如图3所示为导杆柱轮传动装置的局部结构示意图，其中，图2和图3中导杆柱轮传动装置的局部结构包括第一盘1、转动盘2和导杆3。

优选地，第一盘1与电机连接以使得电机在运行时能够将动力传递至第一盘1。在第一盘1的周向边缘可预留有用于设置转动盘2的若干转动槽14，以使得第一盘1与至少一个转动盘2能够构成回转副，构成回转副的第一盘1和转动盘2能够共同绕第一盘1的轴线转动，其中，第一盘转动轴线过第一盘转动中心O4。优选地，转动盘2能够以匹配于转动槽14结构尺寸方式与转动槽14活动连接，以使得转动盘2能够在转动槽14的限定空间内转动。进一步地，转动槽14和转动盘2采用圆柱形结构，以便于转动盘2在转动槽14中转动，其中，转动槽14和转动盘2的轴线不与第一盘1的轴线共线，且转动槽14和转动盘2的径向长度小于第一盘1的径向长度。可选地，第一盘1可选用圆盘状结构以绕着过圆盘中心的第一盘转动轴线转动。进一步地，第一盘1也可以为中心转轴与多个扇叶连接的结构，其中，该结构的第一盘1中各扇叶均存在一端与中心转轴连接，另一端与转动盘连接，相比于圆盘状的第一盘1占用空间更小，耗材更少，重量更轻，更有利于以更加轻巧的结构应用于轻型机器人中。转动盘2上开设有滑槽15，滑槽15的开设方向与圆柱结构的转动盘2的轴线方向垂直，优选地，滑槽15的中心线与转动盘2转动轴线相交。在转动盘2的滑槽15内沿滑槽15的开设方向设置有导杆3，导杆3能够绕导杆转动中心O2所在的导杆转动轴线旋转，以使得第一盘1在电机的驱动下带动转动盘2沿第一盘转动轴线转动时，转动盘2基于与导杆3的卡合结构以通过转动盘2在转动槽14中的转动以适应于导杆3的设置方向的方式推动导杆3沿导杆转动轴线旋转。导杆3的长度大于第一盘的半径，以使得导杆3绕导杆转动轴线划过的圆形面积大于第一盘转过的面积。优选地，导杆转动中心O2与第一盘转动中心O4以偏置的方式设置，即导杆转动中心O2与第一盘转动中心O4不共点，以使得转动盘2与导杆3之间存在相对移动，其中，转动盘2与导杆3的相对转动是指将导杆3划分为若干区域，在某一时刻存在部分相连的区域位于转动盘2的滑槽15的限定空间中，而随着转动的进行位于转动盘2的滑槽15限定空间中的部分区域将不断被导杆3位于滑槽15限定空间之外的其他区域所替换，直观地，导杆3沿滑槽15的开槽方向或其反方向在转动盘2上做往复运动。在传动过程中，活动杆件数为4，低副数为5，高副数为1，故根据下列公式可得：

F＝3n-2Pl-Ph＝3x4-2x5-1＝1，

由于原动件数(即第一盘1)也为1，原动件数与自由度数相等，因而该机构具有确定的相对运动。同时局部结构具有独特的急回特性，即将导杆3伸出于第一盘1的区域设为工作杆，当工作杆能够与其他组件接触以进行传动时处于往程阶段；当工作杆不能够与其他组件接触以不进行传动时处于返程阶段，其中，由于急回特性使得导杆3在工作时的往返速度不同，返程阶段更快于往程阶段，以使得工作行程平均速度小，因而工作行程平稳，非工作行程速度加快，以缩短非工作时间，达到提高工作效率的目的。具有急回特性的局部结构在工作中能够确保向第二盘4传动时运动更加稳定，传递力和扭矩更大，传动效率更高。如图4所示为导杆柱轮传动装置的转动盘2在不同实施方式中的结构示意图。转动盘2上的滑槽15与导杆3可以采用滑动连接，以使得导杆3在与转动盘2进行相对移动时能够更加顺畅地在滑槽15内滑动。优选地，转动盘2内可通过镶嵌可转动的滚珠12的方式使得滑槽15表面由固定直面结构变为可转动弧面结构，从而使导杆3在与转动盘2进行相对移动时将滑动摩擦变为滚动摩擦，以降低摩擦损耗并提高传动效率。

导杆柱轮传动装置还可包括第二盘4和柱销5，其中，若干柱销5在第二盘4的盘面上沿周向间隔布设。可选地，柱销5可采用圆柱形结构或针状结构且一端固接于第二盘4上。优选地，圆柱形结构的所有柱销5的柱销圆心O3与第二盘转动中心O1之间的距离均相等，并且所有柱销5的柱销半径也相等。

导杆柱轮传动装置通过导杆3与柱销5接触而构成基础传动机构，以使得第一盘1的动力能够传递至第二盘4，和/或第二盘4的动力能够传递至第一盘1。优选地，第一盘1在电机的驱动下带动转动盘2绕第一盘转动轴线转动，从而带动导杆3绕导杆转动轴线转动，导杆3在转动过程中，导杆3的工作杆的至少部分区域能够与设置于第二盘4上的柱销5接触并推动柱销5，柱销5在接收到导杆3传递的动力时能够带动第二盘4沿第二盘转动轴线转动，第二盘4能够向外部设备传递动力并带动其运动，其中，第二盘4的转动方向与第一盘1的转动方向相同。优选地，导杆3在绕导杆转动轴线转动过程中，能够在不同的时刻与相同或不同的柱销5接触，以此不断地完成传动。

如图5所示为导杆柱轮传动装置的装置***图。

导杆柱轮传动装置还可包括机械单元和连接单元，其中，机械单元包括机壳8和轴承机构，连接单元包括连接孔机构和连接轴机构。机壳8包括底座17和限位环18，底座17和限位环18的尺寸结构根据第二盘4的尺寸结构而确定，优选地，底座17为圆盘结构且与限位环18共轴线，并且机壳8以底座17轴线与第二盘转动轴线共线的方式安装。进一步地，底座17的径向长度大于限位环18的径向长度，以使得限位环18的一侧在固接于底座17时能够与底座17的至少部分区域构成机壳槽，同时位于机壳槽之外的部分底座17区域上开设有机壳固定连接孔11以通过螺栓等固定件与带有对应固定件的固定装置连接，其中，机壳固定连接孔11间隔开设于底座17的四周。机壳槽内能够设置带有柱销5的第二盘4，优选地，第二盘4的一侧开设有输出槽，以使得输出环20包括作为输出槽底部的第二盘底面19和作为输出槽壁面的输出环20，并使柱销5间隔设置于输出槽内的第二盘底面19上，从而以机壳槽与输出槽相向安装的方式使第二盘4与机壳8连接并构成机壳容纳空间。进一步地，由于第二盘4为活动状态，机壳8为固定状态，在输出环20与限位环18之间预留有第一环形间隙以设置第一轴承6，通过第一轴承6来降低第二盘4在转动时与机壳8之间的摩擦系数，从而保证其回转精度。第一盘1能够设置于机壳容纳空间中以使得导杆3与设置于底座17上的机壳导杆轴10连接，其中，机壳导杆轴10的设置方向与底座17轴线方向并行且不重合。第一盘1通过第一盘驱动轴16与电机连接以接收电机传递的动力，其中，第一盘驱动轴16能够穿过开设于第二盘4的第二盘底面19上的第一盘连接孔9而分别与第一盘1和电机连接。优选地，第二盘底面19上开设有若干第一盘连接孔9以便于根据不同传动需求和/或不同运行情况选择第一盘1适当的安装位置。进一步地，由于第一盘1和第二盘4的转速不同，在第一盘驱动轴16与第一盘连接孔9之间预留有第二环形间隙以设置第二轴承7，通过第二轴承7来降低传动时第一盘1与第二盘4之间的摩擦系数，从而保证两者的回转精度。

根据一种优选实施方式，导杆柱轮传动装置可以通过调节第一盘转动中心O4、导杆转动中心O2、第二盘转动中心O1的位置，第一盘1、转动盘2、导杆3、柱销5的结构尺寸(例如半径)，以及转动盘2、导杆3、柱销5的数量等参数的一种或多种，来控制导杆柱轮传动装置的输出运动，从而使外部设备在导杆柱轮传动装置处于既定的输出运动时实现精准运动。进一步地，通过若干参数之间的调整配合能够使导杆柱轮传动装置实现间歇运动或连续运动或连续交叉运动。

进一步地，导杆3与柱销5在接触点接触时，柱销5能够随着第一盘1的运动而运动，从而带动第二盘4转动；导杆3与柱销5不在接触点接触时，柱销5不随着第一盘1的运动而运动，从而使得第二盘4出现停歇。因此，在第一盘1匀速运动过程中，当第一盘1运动带动转动盘2和导杆3运动，导杆3与柱销5在接触点接触且即将分离时，沿转动方向观察与当前导杆3相邻的后续导杆3即将与当前柱销5相近的后续柱销5相接触，后续导杆3将推动后续柱销5以带动第二盘4继续运动，此时导杆柱轮传动装置连续运动；在第一盘1匀速运动过程中，当第一盘1运动带动转动盘2和导杆3运动，导杆3与柱销5在接触点接触且即将分离时，沿转动方向观察与当前导杆3相邻的后续导杆3即将与当前柱销5相近的后续柱销5不相接触，后续柱销5将不能接收到动力以使得第二盘4运动中断，此时导杆柱轮传动装置间歇运动；在第一盘1匀速运动过程中，当第一盘1运动带动转动盘2和导杆3运动，导杆3与柱销5在接触点接触且还未分离时，沿转动方向观察与当前导杆3相邻的后续导杆3已与当前柱销5相近的后续柱销5相接触，以使得第二盘4运动有叠加，此时导杆柱轮传动装置为连续交叉运动。

以图1所示导杆柱轮传动装置为例，该导杆柱轮传动装置的第二盘4上设有十二个柱销5，相当于十二齿，第一盘1上设有四个转动盘2，分别与四个导杆3相连，多个导杆3与多个柱销5相互关联实现传动装置连续运动，该导杆柱轮传动装置的速比为第二盘4上的齿数与导杆3的数量之比等于3。当导杆柱轮传动装置上的第二盘4上的齿数与导杆3的数量确定后，即使中心距有变化，只要满足第一盘1匀速运动时，第一盘1运动带动转动盘2和导杆3运动，导杆3与柱销5在接触点接触且即将分离时，沿转动方向观察与当前导杆3相邻的后续导杆3即将与当前柱销5相近的后续柱销5相接触，后续导杆3将推动后续柱销5以带动第二盘4继续运动，此时导杆柱轮传动装置连续运动，因而该导杆柱轮传动装置具有中心距可分性，以便于安装调试。

根据一种优选实施方式，导杆柱轮传动装置可以采用一个第二盘4与至少一个第一盘1配合的方式实现不同的传动效率和输出速度。优选地，若干第一盘1的各第一盘转动中心04相对于第二盘4的第二盘转动中心O1呈对称设置，以使得第一盘1在通过导杆3向带有柱销5的第二盘4传动时导杆柱轮传动装置受力均匀，从而使得导杆柱轮传动装置所受的合力中来自不同输入单元所施加的作用力的部分分向量能够以相互抵消的方式大大提高了整个导杆柱轮传动装置的运动平稳性。

实施例1

如图6所示为导杆柱轮传动装置在实施例1中的结构示意图，在实施例1中，第一盘1和第二盘4以第一盘转动轴线与第二盘转动轴线共线的方式安装，其中，导杆转动轴线与第一盘转动轴线和第二盘转动轴线均不共线。由于导杆转动中心O2与第一盘转动中心O4的偏置，使得第一盘1在带动转动盘2绕第一盘转动轴线旋转时，导杆转动中心O2与转动盘2的滑槽15外端之间的非工作杆长度时刻地发生变化，其中，非工作杆长度存在一个非工作杆长度极大值和一个非工作杆长度极小值，且在传动过程中的任何时刻下非工作杆长度均处于非工作杆长度极大值与非工作杆长度极小值之间的范围内(包含非工作杆长度极大值与非工作杆长度极小值)且呈周期性的上下波动。进一步地，非工作杆长度极大值和非工作杆长度极小值分别对应的转动盘2所处位置的圆心与第一盘转动中心O4和导杆转动中心O2共线。随着非工作杆长度的周期性变化，导杆3在位于第一盘1之外区域的工作杆长度也随之发生周期性的波动变化，以使得工作杆长度在变化过程中也随之出现一个工作杆长度极大值和一个工作杆长度极小值。随着转动盘2绕第一盘转动轴线的旋转，在不考虑导杆3拨动的情况下布设于第二盘4上的每个柱销5的表面与转动盘2表面之间的最短距离也会形成一个呈周期性波动变化的间隔长度，其中，由于第二盘4与第一盘1共轴线安装，使得所有柱销5对应的间隔长度的变化范围均相同，即均在间隔长度极大值和间隔长度极小值之间周期性波动变化(包括间隔长度极大值和间隔长度极小值)，且间隔长度极大值和间隔长度极小值分别对应的转动盘2所处位置的圆心与第一盘转动中心O4和/或柱销圆心O3共线。因此，非工作杆长度、工作杆长度和间隔长度均能够随着第一盘1带动转动盘2的转动而呈周期性的波动变化，且三者的变化范围和变化趋势与第一盘1、转动盘2、第二盘4、柱销5的结构尺寸和安装位置相关联。

在导杆柱轮传动装置处于非工作状态时，导杆3不与任一柱销5进行动力传递，随着第一盘1带动转动盘2周期旋转时，在一个周期内存在某时刻的转动盘2与对应柱销5之间的间隔长度与该时刻下工作杆的长度相等，其中，该时刻至少包括第一时刻和第二时刻，沿周期的时间进程来看，在一个周期汇中第一时刻早于第二时刻。一个周期能够被第一时刻和第二时刻至少分为第一时刻与第二时刻之间限定的第一时间段和第一时刻与第二时刻之外的第二时间段，其中，在第一时间段内导杆3能够与其中一个柱销5接触并传动，在第二时间段内导杆3不能与任一柱销5接触，以此使得第一盘1带动第二盘4运动。优选地，第一时间段与第二时间段各自占比及电机的驱动力大小都能够影响所带动的第二盘4的运动方式，其包括间歇运动、连续运动和连续交叉运动。特殊地，当一个周期内任一时刻的工作杆长度均大于间隔长度时，则不存在第一时刻和第二时刻，即一个周期均为第一时间段，第一盘1通过导杆3能够带动第二盘4做完全连续运动；当一个周期内任一时刻的工作杆长度均小于间隔长度时，则不存在第一时刻和第二时刻，即一个周期均为第二时间段，导杆3不能够接触任一柱销5以使得第一盘1不能够通过导杆3不能够向第二盘4传动，从而使得导杆柱轮传动装置失效。

实施例2

如图7所示为导杆柱轮传动装置在实施例2中的结构示意图，如图8所示为导杆柱轮传动装置在实施例2中改变导杆回转中心前后的结构对比图。在不发生冲突/矛盾的情况下，其他实施例的部分或全部可以作为本实施例的补充，重复的内容不再赘述。

在实施例2中，第一盘转动中心O4对应的第一盘转动轴线与第二盘转动中心O1对应的第二盘转动轴线不共线，以使得布设于第二盘4上的若干柱销5与第一盘1上的转动盘2之间的间隔长度所各自对应的间隔长度极大值和间隔长度极小值基本互不相同，以使得对导杆3的工作杆长度和/或导杆3的导杆转动中心O2位置进行调整，就可以改变第一时刻和/或第二时刻在一个周期内的时间点及第一时间段和第二时间段的各自占比，从而改变第二盘4的输出速度。

根据一种优选实施方式，在导杆3的一端可活动连接有导杆头13以构成第一组件。优选地，导杆头13设置于导杆3上的与柱销5接触的一端，且导杆头13与导杆3可采用螺纹配合或固定孔与固定螺钉配合等方式连接，以通过调节连接位置等连接关系来调节第一组件的总长度，其中，第一组件的总长度由导杆头13有效长度、工作杆长度和非工作杆长度构成。优选地，第一组件的总长度根据导杆转动中心O2的设置位置而确定，以使得第一组件端头绕导杆转动中心O2所预期划过的圆形弧线能够过任一柱销圆心O3。进一步地，第一组件还可通过移动机壳导杆轴10的位置来改变导杆转动中心O2的位置，以使得第一组件的总长度与导杆转动中心O2的位置需要同步调整以调节第二盘4的输出速度。优选地，处于第一状态的第一组件调节总长度和导杆转动中心O2位置后得到第二状态的第一组件，第二状态的第一组件端头绕调整导杆转动中心所预期划过的圆形弧线能够与第一状态的第一组件端头绕导杆转动中心O2所预期划过的圆形弧线于同一柱销圆心O3相切，其中，导杆转动中心O2、调整导杆转动中心、第二盘转动中心O1和对应柱销圆心O3共线。

如图8所示，第一组件由第一状态调整为第二状态后，第一时间段在一个周期中的占比增大，使得导杆3在一个周期中能够有更长的时间与柱销5接触并传动，以使得第二盘4能够接收更多的动力，从而在其他条件不变的情况下改变导杆柱轮传动装置的输出速度。

实施例3

如图9所示为导杆柱轮传动装置在实施例3中的结构示意图。在不发生冲突/矛盾的情况下，其他实施例的部分或全部可以作为本实施例的补充，重复的内容不再赘述。

在实施例3中，导杆柱轮传动装置设置有三个第一盘1和一个第二盘4，其中，三个第一盘1各自的第一盘转动中心O4围绕第二盘转动中心O1均布，即三个第一盘1各自的第一盘转动中心O4的连线能够构成正三角形，且正三角形的中心落于第二盘转动中心O1，以使得第二盘转动中心O1至三个第一盘转动中心O4的距离都相等。由于导杆转动中心O2与第一盘转动中心O4偏置，为保证导杆柱轮传动装置在传动过程中受力均匀，在设置不同的导杆转动中心O2时使各导杆转动中心O2也绕第二盘转动中心O1均布，即三个导杆转动中心O2至第二盘转动中心O1的距离也相等。三个第一盘1在各自的第一盘驱动轴16被带动的情况下沿同方向转动，以使得各第一盘1上的转动盘2带动导杆3同步转动，不同导杆3与第一盘1上间隔设置的不同柱销5接触，以通过柱销5推动第二盘4转动。由于三个导杆转动中心O2与第一盘转动中心O4均偏置，以使得各自局部结构均具有急回特性，即导杆3在绕导杆转动中心O2转动时的速度是不定的。优选地，当导杆3处于速度较慢的往程时，导杆3能够与柱销5接触以进行平稳地传动；当导杆3处于速度较快的返程时，导杆3不与柱销5接触以通过缩短非工作时间的快速空转来提高工作效率。进一步地，三个导杆3可在相同的时刻处于相同的状态，以使得三个导杆3能够同时向对应的柱销5传动并同时撤离，从而通过三个作用力在部分方向上分向量的抵消以保证整个导杆柱轮传动装置的运动平稳性。

根据一种优选实施方式，导杆3可由位于第一盘1内部的非工作杆区域和位于第一盘1外部的工作杆区域构成，由于转动盘2带动导杆3转动时导杆3与转动盘2上的滑槽15能够发生相对滑移，以使得工作杆的长度和非工作杆的长度时刻都在发生变化，但工作杆与非工作杆的总长度为导杆3长度，以使得导杆3在随着转动盘2转动时工作杆长度与非工作杆长度呈相反的变化趋势。当某时刻的工作杆长度与该时刻下转动盘2与对应最近柱销5的间隔长度相等时，导杆3能够与柱销5刚好接触，其中，该时刻至少包括第一时刻和第二时刻，即至少存在两个时刻使得导杆3能够刚好与柱销5接触。优选地，在一个周期中，第一时刻早于第二时刻。在第一时刻与第二时刻之间所占用于一个周期的第一时间段内，工作杆长度均大于间隔长度，以使得工作杆能够在第一时间段内处于工作状态并向柱销5传动；在一个周期中除了第一时间段的第二时间段内，工作杆长度均小于间隔长度，以使得工作杆能够在第二时间段内处于非工作状态该并进行快速空转。

实施例4

如图10所示为导杆柱轮传动装置在实施例4中的结构示意图。在不发生冲突/矛盾的情况下，其他实施例的部分或全部可以作为本实施例的补充，重复的内容不再赘述。

实施例4的导杆柱轮传动装置可以是对实施例3中导杆柱轮传动装置的改进优化。在实施例3中，配置的三个第一盘1分别通过各自的第一盘驱动轴16接收动力以带动转动盘2和导杆3转动，其中第一盘驱动轴16可分别连三个第一盘1通过各自的第一盘驱动轴16接收接于各自的驱动转矩产生装置，例如第一电机、第二电机和第三电机。在实施例4中，三个第一盘1可通过齿轮组件23与同一驱动转矩产生装置连接，以节省成本。优选地，齿轮组件23可以是一级渐开线齿轮传动。电机通过键与输入齿轮21相连，输入齿轮21与一个或多个传动齿轮22相啮合，以使得电机能够通过驱动输入齿轮21转动来同时带动传动齿轮22以相同的转速旋转。各传动齿轮22分别与对应的第一盘1通过第一盘驱动轴16同轴连接，以使得相同转速转动的传动齿轮22能够带动各第一盘1以相同转速转动，其中，齿轮组件23的输入齿轮21与传动齿轮22啮合区域所在平面与各第一盘1所在平面并行且不相交，以避免在传动过程中齿轮组件23与第一盘1发生碰撞。通过设置齿轮组件23，可以利用一个电机来输入运动和动力，经过一个输入齿轮21带动多个同步的传动齿轮22运动，进而带动均布的若干第一盘1运动并向第二盘2传动，以此成倍地增加了在一个周期中导杆3与第二盘4上间隔设置的柱销5的接触时间或接触次数，不仅使导杆柱轮传动装置受力均匀并大大提高了导杆柱轮传动装置的运动平稳性，同时采用一级渐开线齿轮传动的齿轮组件23可以有利于调控整个导杆柱轮传动装置的速比，大大提高了导杆柱轮传动装置的速比范围。

实施例5

如图11所示为导杆柱轮传动装置在实施例5中的结构示意图。在不发生冲突/矛盾的情况下，其他实施例的部分或全部可以作为本实施例的补充，重复的内容不再赘述。

在实施例5中，与第二盘4同轴设置的传动盘30上布设有若干柱销5，其中，传动盘30的径向尺寸小于第二盘4以使得传动盘30能够放置于第二盘4与底座17构成的限定空间内。当导杆3绕导杆转动轴线旋转时，既可以与第二盘4上的柱销5接触，也可以与传动盘30上的柱销5接触。电机不与任一第一盘1相连，而与第二盘4或传动盘30相连，以使得电机的动力直接传输至第二盘4或传动盘30，并由导杆3传递至第一盘1并最终带动传动盘30或第二盘4转动，其中，当第二盘4和传动盘30中的一个与电机相连时，另一个可与运动设备相连，以完成动力的输入和输出，而带有导杆3的第一盘1仅用于中间传递动力。进一步地，当第二盘4与电机连接时，第二盘4转动以通过导杆3带动第一盘1转动，导杆3在转动过程中接触到传动盘30上的柱销5时，可带动传动盘30沿第二盘4转动的反方向转动，同时由于第二盘4与传动盘30径向尺寸的差异，使得该传动方式能够完成加速运动；当传动盘30与电机连接时，传动盘30转动以通过导杆3带动第一盘1转动，导杆3在转动过程中接触到第二盘4上的柱销5时，可带动第二盘4沿传动盘30转动的反方向转动，同时由于第二盘4与传动盘30径向尺寸的差异，使得该传动方式能够完成减速运动。优选地，由于传动盘30的径向尺寸较小，以使得传动盘30在与电机连接进行传动时可能会出现在启动过程中传动盘30上的柱销5不能与任一导杆3接触，从而使得传动盘30可能会发生空转而无法完成传动的情况发生，因此可进一步对第一盘1上转动盘2和导杆3的数量等参数进行调节，以保证传动的顺利进行。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种导杆柱轮传动装置，其包括结构尺寸不同的第一盘(1)和第二盘(4)，其中，所述导杆柱轮传动装置配置有至少一个所述第一盘(1)，且各所述第一盘(1)与所述第二盘(4)均偏心设置，

其特征在于，

以不固定于所述第一盘(1)也不固定于所述第二盘(4)的方式设置的导杆(3)能够绕相对于第一盘转动中心(O1)偏心布置的导杆转动中心(O2)旋转，其中，所述导杆(3)在驱动所述第一盘(1)或所述第二盘(4)转动时，所述导杆(3)的往程之线速度慢于其返程之线速度。

2.根据权利要求1所述的导杆柱轮传动装置，其特征在于，所述导杆(3)能够基于所述第一盘(1)或所述第二盘(4)的转动而绕所述导杆转动中心(O2)旋转，以间接的方式相对地驱动所述第二盘(4)或所述第一盘(1)转动。

3.根据权利要求1或2所述的导杆柱轮传动装置，其特征在于，所述第一盘(1)或所述第二盘(4)基于与驱动转矩产生装置的连接以接收所述驱动转矩产生装置产生的动力用于转动，其中，所述驱动转矩产生装置产生的动力能够直接地或通过齿轮组件(23)间接地传递至所述导杆柱轮传动装置。

4.根据权利要求1～3任一项所述的导杆柱轮传动装置，其特征在于，所述第一盘(1)上的至少部分区域能够以开设转动槽(14)的方式与设置有滑槽(15)的转动盘(2)活动连接，其中，所述转动盘(2)能够基于自身圆心所在轴线进行旋转，并能够绕第一盘转动中心(O1)转动。

5.根据权利要求1～4任一项所述的导杆柱轮传动装置，其特征在于，所述滑槽(15)能够以设置若干滚珠(12)的方式与所述导杆(3)活动连接，以使得所述导杆(3)能够以至少部分区域被限制于所述滑槽(15)内的方式与所述滑槽(15)发生相对运动，且被限制于所述滑槽(15)内的所述导杆(3)的部分区域随着相对运动的进行而往复变化。

6.根据权利要求1～5任一项所述的导杆柱轮传动装置，其特征在于，所述导杆(3)能够与周向间隔布设于所述第二盘(4)上的若干柱销(5)以接触的方式进行传动过程，以实现所述第一盘(1)与所述第二盘(4)间接的动量传递。

7.根据权利要求1～6任一项所述的导杆柱轮传动装置，其特征在于，所述导杆(3)在与所述柱销(5)从接触到分离的过程中完成动量的传递，基于所述导杆(3)长度的不同，所述导杆(3)与所述柱销(5)接触及分离的节点及在接触过程中传递的动量也随之不同。

8.根据权利要求1～7任一项所述的导杆柱轮传动装置，其特征在于，所述导杆(3)接触于所述柱销(5)的一侧能够设置有导杆头(13)以构成导杆组件，使得通过调节所述导杆头(13)与所述导杆(3)之间连接关系的方式来改变所述导杆组件的总长度，以使得所述导杆组件与所述柱销(5)。

9.根据权利要求1～8任一项所述的导杆柱轮传动装置，其特征在于，基于所述第二盘(4)设置的所述柱销(5)的数量与所述第一盘(1)设置的与不同所述导杆(3)活动连接的若干导杆(3)的数量，能够确定所述导杆柱轮传动装置的速比。

10.根据权利要求1～9任一项所述的导杆柱轮传动装置，其特征在于，所述导杆柱轮传动装置能够与所述第二盘(4)以共轴线的方式设置有传动盘(30)，所述传动盘(30)配置有数量不等同于所述第二盘(4)配置数量的若干所述柱销(5)，以使得所述第二盘(4)和所述传动盘(30)之间能够通过连接有所述导杆(3)的若干所述第一盘(1)进行动量传递，并基于动量的传递方向实现所述导杆柱轮传动装置的加速或减速功能。

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