專利名稱：諧波減速器的柔輪結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種諧波減速器，特別是一種關(guān)于其中所包含的柔輪的改良結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
諧波減速器是一種利用柔性組件產(chǎn)生彈性機(jī)械波來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種齒輪傳動(dòng)，亦稱為“諧波齒輪傳動(dòng)(簡(jiǎn)稱諧波傳動(dòng))”。圖I為顯示現(xiàn)有的諧波減速器結(jié)構(gòu)，主要包含有三個(gè)組件一個(gè)具有內(nèi)齒輪的剛輪A、一個(gè)具有外齒輪的柔輪B，以及一個(gè)波發(fā)生器C。做為減速器使用時(shí)，一般都是采用剛輪A固定、波發(fā)生器C主動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)、柔輪B輸出動(dòng)力的形式。柔輪B則是一種可產(chǎn)生較大彈性變形的薄壁齒輪，其內(nèi)徑等于或略大于波發(fā)生器的總外徑。波發(fā)生器C是使柔輪B產(chǎn)生可控彈性變形的構(gòu)件；波發(fā)生器C具有一中心軸，該中心軸裝有可形變滾動(dòng)軸承而構(gòu)成滾輪，波發(fā)生器C組合于柔輪B內(nèi)部，使其外徑與柔輪B的內(nèi)壁相互壓緊，且波發(fā)生器C連接動(dòng)力源(一般為馬達(dá))。當(dāng)波發(fā)生器C裝入柔輪B后，迫使柔輪的端面由原先的圓形變成橢圓形，進(jìn)而使其橢圓形的長(zhǎng)軸兩端附近的外輪齒與剛輪A的內(nèi)輪齒完全嚙合,而短軸兩端附近的外輪齒則與剛輪的內(nèi)輪齒完全脫開(kāi)；而周長(zhǎng)上其它區(qū)段的外輪齒則處于和剛輪的內(nèi)輪齒嚙合和脫離的過(guò)渡狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔輪的變形會(huì)不斷改變，使柔輪B與剛輪A的嚙合狀態(tài)也不斷改變，產(chǎn)生嚙入、嚙合、嚙出、脫開(kāi)、再嚙入……，周而復(fù)始地進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)柔輪相對(duì)剛輪沿波發(fā)生器C相反方向的緩慢旋轉(zhuǎn)。在傳動(dòng)過(guò)程中，波發(fā)生器C旋轉(zhuǎn)一周，柔輪B上某點(diǎn)變形的循環(huán)次數(shù)稱為波數(shù)，以η表示。常用的是雙波傳動(dòng)，其柔輪應(yīng)力較小，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易于獲得大的傳動(dòng)比，故為目前應(yīng)用最廣的一種。諧波齒輪傳動(dòng)的柔輪和剛輪的周節(jié)相同，但齒數(shù)不等。當(dāng)剛輪固定、波發(fā)生器主動(dòng)旋轉(zhuǎn)、柔輪從動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為i=-Bl/(Al-Bl)式中Al、BI分別為剛輪A與柔輪B的齒數(shù)。由于柔輪齒數(shù)很多，因此，諧波減速器可獲得很大的傳動(dòng)比。諧波減速器在諧波傳動(dòng)中，由于齒與齒的哨合是面接觸，加上同時(shí)哨合齒數(shù)較多，因而單位面積的負(fù)荷小，使得承載能力較其它傳動(dòng)形式高，且傳動(dòng)比大，單級(jí)諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比可達(dá)i=70 500 ;再加上,具有體積小、重量輕、傳動(dòng)效率高、壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)沖擊、無(wú)噪音、運(yùn)動(dòng)精度高等特點(diǎn)，因此是一種應(yīng)用十分廣泛的減速器。由于柔輪在減速傳動(dòng)過(guò)程中需要承受較大的交變負(fù)荷，致使柔輪較容易損壞，因而對(duì)柔輪材料的抗疲勞強(qiáng)度、加工和熱處理技術(shù)要求較高，制程技術(shù)也較復(fù)雜；另外，傳統(tǒng)諧波減速器的剛輪與柔輪嚙合位置與輸出軸的距離較遠(yuǎn)，因而容易產(chǎn)生不同軸晃動(dòng)的狀況，增加了摩擦發(fā)熱及噪音等問(wèn)題。為了解決前述的問(wèn)題，本案申請(qǐng)人所提出的第101210934號(hào)的諧波減速器申請(qǐng)案，則是將波發(fā)生器組合于柔輪與一動(dòng)力源，使柔輪產(chǎn)生變形而局部嚙合剛輪；該柔輪被固定，剛輪則連接一輸出軸；藉由動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)由柔輪帶動(dòng)該剛輪與輸出軸同步旋轉(zhuǎn)。但是現(xiàn)有的諧波減速器中的柔輪在制程中必須采用鍛造工序以及車床加工成薄壁圓筒狀，因此材料的損耗較多，制成圓筒狀后還必須利用夾具定位后再滾制出外齒輪，致使生產(chǎn)時(shí)間較多，成本也相對(duì)較高，對(duì)柔輪材料的抗疲勞強(qiáng)度、加工和熱處理技術(shù)要求較高，制程技術(shù)也較復(fù)雜。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決一般諧波減速器中的柔輪采用鍛造工序配合車床加工制造，致使生產(chǎn)時(shí)間較多，對(duì)柔輪材料的抗疲勞強(qiáng)度、加工和熱處理技術(shù)要求較高，制程技術(shù)也較復(fù)雜，制造成本較高的問(wèn)題。本實(shí)用新型提供的諧波減速器的柔輪結(jié)構(gòu)，其主要特征是采用薄壁管材做為制造柔輪的薄壁圓筒，再將該薄壁圓筒進(jìn)一步加工制造出外齒輪，藉此使柔輪的制造免去鍛造工序，以減少材料損耗，更藉由薄壁圓筒容易利用夾具定位，進(jìn)而縮短利用車床與滾齒機(jī)加工制造出外齒輪的時(shí)間，提升生產(chǎn)效率。本實(shí)用新型的技術(shù)手段，包括有一剛輪、一柔輪與一波發(fā)生器，該剛輪具有內(nèi)空間，該內(nèi)空間的內(nèi)壁面圓周形成有由多個(gè)內(nèi)輪齒構(gòu)成的內(nèi)齒輪；該柔輪的外表面圓周形成有由多個(gè)外輪齒構(gòu)成的外齒輪，該柔輪結(jié)合有一輸出軸；該波發(fā)生器組合于該柔輪的內(nèi)徑，使該柔輪產(chǎn)生變形而使所述外齒輪的部分外輪齒嚙合該內(nèi)齒輪，該波發(fā)生器連接一動(dòng)力源以被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而經(jīng)由該柔輪驅(qū)動(dòng)該輸出軸旋轉(zhuǎn)，其中所述柔輪是以管材加工制造成的薄壁圓筒。本實(shí)用新型藉由管材直接制造柔輪，可免去在柔輪制程中的鍛造工序，并減少材料損耗，以及大幅降低車床及滾制外齒輪的生產(chǎn)時(shí)間。藉由前述本實(shí)用新型利用管材制造諧波減速器的柔輪，可免去在柔輪制程中的鍛造工序，并減少材料損耗，更藉由薄壁圓筒管材容易使用夾具定位的特性，可以大幅降低車床及滾制外齒輪的生產(chǎn)時(shí)間；此外，因?yàn)槿彷喪侵苯硬捎霉懿牡慕Y(jié)構(gòu)，沒(méi)有多余的彎角，可避免應(yīng)力集中對(duì)于強(qiáng)度的不良影響。

圖I為顯示現(xiàn)有諧波減速器結(jié)構(gòu)的平面剖視圖；圖2為顯示本實(shí)用新型諧波減速器的組件組合關(guān)系的立體分解圖；圖3為顯示本實(shí)用新型諧波減速器結(jié)構(gòu)的平面剖視圖；以及圖4為顯示本實(shí)用新型諧波減速器結(jié)構(gòu)的端面平面示意圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明I諧波減速器11 剛輪111內(nèi)齒輪112輸出軸12 柔輪[0027]121外齒輪122 洞孔13波發(fā)生器131中心軸132外環(huán)體A 剛輪B 柔輪C波發(fā)生器·
具體實(shí)施方式
以下配合圖式及組件符號(hào)對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式做更詳細(xì)的說(shuō)明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員在研讀本說(shuō)明書(shū)后能據(jù)以實(shí)施。如圖2與圖3所示，本實(shí)用新型提供的諧波減速器1，包括有一剛輪11、一柔輪12與一波發(fā)生器13 ;其中，剛輪11具有內(nèi)空間，該內(nèi)空間的內(nèi)壁面圓周形成有由多個(gè)內(nèi)輪齒構(gòu)成的內(nèi)齒輪111 ;該剛輪11連接一輸出軸112 ;在本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，該輸出軸112可以一體成型地結(jié)合于剛輪11端部，該輸出軸112可以設(shè)置多個(gè)洞孔或螺孔，以便于組合另外的輸出裝置以輸出動(dòng)力。所述柔輪12為直接采用具有適當(dāng)厚度的管材的薄壁圓筒，利用此管材可方便地定位在車床而切削加工出精確的形狀及尺寸，以及利用滾齒機(jī)將其外表面圓周形成出由多個(gè)外輪齒構(gòu)成的外齒輪121，該柔輪的一端邊進(jìn)一步設(shè)有多個(gè)洞孔122，藉由洞孔122可以配合固定組件(例如螺絲、鉚釘?shù)?鎖于減速器的機(jī)殼(圖未顯示)。所述波發(fā)生器13為具有一中心軸131與一外環(huán)體132的可形變軸承，該中心軸131為接近正圓形的橢圓形，使得外環(huán)體132與中心軸131可以相對(duì)旋轉(zhuǎn)；該中心軸131用來(lái)連接一動(dòng)力源(圖未顯示)，一般而言，所述動(dòng)力源是一種馬達(dá)。本實(shí)用新型的諧波減速器I的組件組合方式，是將柔輪12組合于剛輪11的內(nèi)空間，而波發(fā)生器13則組合于柔輪12內(nèi)徑中；柔輪12是一種可產(chǎn)生較大彈性變形的薄壁齒輪，其內(nèi)徑等于或略大于波發(fā)生器13的總外徑；波發(fā)生器13則是使柔輪12產(chǎn)生可控彈性變形的構(gòu)件，當(dāng)波發(fā)生器13裝入柔輪12后，迫使柔輪12的端面由原先的圓形變成橢圓形(如圖4所示)，進(jìn)而使其橢圓形的長(zhǎng)軸兩端附近的外齒輪121與剛輪11的內(nèi)齒輪111完全嚙合，而短軸兩端附近的外齒輪則與剛輪的內(nèi)齒輪完全脫開(kāi)；而周長(zhǎng)上其它區(qū)段的外齒輪則處于和剛輪11內(nèi)齒輪嚙合和脫離的過(guò)渡狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器13連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔輪12的變形會(huì)不斷改變，使柔輪12與剛輪11的嚙合狀態(tài)也不斷改變，產(chǎn)生嚙入、嚙合、嚙出、脫開(kāi)、再嚙入……，周而復(fù)始地進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)柔輪12相對(duì)剛輪11沿波發(fā)生器相反方向的緩慢旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型利用管材制造諧波減速器的柔輪，可免去在柔輪制程中的鍛造工序，并減少材料損耗，更藉由薄壁圓筒管材容易使用夾具定位的特性，可以大幅降低車床及滾制外齒輪的生產(chǎn)時(shí)間；此外，柔輪為完整的管材結(jié)構(gòu)，沒(méi)有多余的彎角，可避免應(yīng)力集中對(duì)于強(qiáng)度的不良影響。以上所述者僅為用以解釋本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非企圖據(jù)以對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的創(chuàng)作精神下所作有關(guān)本實(shí)用新型的任何修飾或 變更，皆仍應(yīng)包括在本實(shí)用新型意圖保護(hù)的范疇。
權(quán)利要求1. 一種諧波減速器的柔輪結(jié)構(gòu)，包括有一剛輪、一柔輪與一波發(fā)生器，該剛輪具有內(nèi)空間，該內(nèi)空間的內(nèi)壁面圓周形成有由多個(gè)內(nèi)輪齒構(gòu)成的內(nèi)齒輪；該柔輪的外表面圓周形成有由多個(gè)外輪齒構(gòu)成的外齒輪，該柔輪結(jié)合有一輸出軸；該波發(fā)生器組合于該柔輪的內(nèi)徑，使該柔輪產(chǎn)生變形而使所述外齒輪的部分外輪齒嚙合該內(nèi)齒輪，該波發(fā)生器連接一動(dòng)力源以被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而經(jīng)由該柔輪驅(qū)動(dòng)該輸出軸旋轉(zhuǎn)，其特征在于 所述柔輪是以管材加工制造成的薄壁圓筒。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種諧波減速器的柔輪結(jié)構(gòu)，包括有剛輪、柔輪與波發(fā)生器，柔輪以管材加工制造成薄壁圓筒且具有外齒輪；所述柔輪組合于剛輪，該波發(fā)生器組合于柔輪與一動(dòng)力源，使柔輪產(chǎn)生變形而局部嚙合剛輪；該柔輪被固定，剛輪則連接一輸出軸；藉由動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)由柔輪帶動(dòng)該剛輪與輸出軸同步旋轉(zhuǎn)；本實(shí)用新型藉由管材直接制造柔輪，可免去在柔輪制程中的鍛造工序，并減少材料損耗，以及大幅降低車床及滾制外齒輪的生產(chǎn)時(shí)間。
文檔編號(hào)F16H55/17GK202768775SQ20122029118
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者葉駿紳 申請(qǐng)人:蘇州悍猛諧波機(jī)電有限公司