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可提升咬合率的諧波減速機.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410295028.2

申請日:

2014.06.26

公開號:

CN105276093A

公開日:

2016.01.27

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||著錄事項變更 IPC(主分類):F16H 1/32變更事項:發明人變更前:郭長信 張勝智變更后:蔡翼鴻 粘芳綾 王哲鴻|||實質審查的生效IPC(主分類):F16H 1/32申請日:20140626|||公開
IPC分類號: F16H1/32 主分類號: F16H1/32
申請人: 上銀科技股份有限公司
發明人: 郭長信; 張勝智
地址: 中國臺灣臺中市南屯區精科路7號
優先權: 103120761 2014.06.16 TW
專利代理機構: 中科專利商標代理有限責任公司11021 代理人: 任巖
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410295028.2

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2018.04.10|||2017.08.04|||2016.02.24|||2016.01.27

法律狀態類型:

授權|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種諧波減速機,主要包含有一剛性環齒輪、一嚙接于剛性環齒輪的撓性環齒輪,以及一抵接于撓性環齒輪的波產生器,通過特殊的參數設計來修正波產生器的輪廓曲線,使得剛性環齒輪與撓性環齒輪之間的咬合率能夠顯著提升,如此即能達到增加傳動精度及減少平均負載的效。

權利要求書

1.一種可提升咬合率的諧波減速機,包含有:
一剛性環齒輪,具有一內環齒部;
一撓性環齒輪,可轉動地設于該剛性環齒輪內且具有一外環齒部,該
外環齒部嚙接于該剛性環齒輪的內環齒部;以及
一波產生器,可轉動地設于該撓性環齒輪內且具有呈橢圓形的一外周
緣,該外周緣抵接于該撓性環齒輪的內環面,該外周緣的曲率半徑定義為
r,x與y之間滿足以下橢圓參數式:
x={a+Ca×(sin(4θ-(π/2))+1)}×sinθ,0≤θ≤2π
y={b+Cb×(sin(4θ-(π/2))+1)}×cosθ,0≤θ≤2π
其中的a為該波產生器的外周緣的半長軸,Ca為半長軸修正系數,b
為該波產生器的外周緣的半短軸,Cb為半短軸修正系數,θ為該波產生器
的外周緣的離心角。
2.如權利要求1所述的可提升咬合率的諧波減速機,其中該波產生器
的外周緣的初始周長為S0,
0≤θ≤2π,該波產生器的外周緣的修正后
周長為S,該波產生器的外周緣在修正前、后的周
長變化量為Es,Es=S-S0=0.1m~0.8m,m為撓性環齒輪的模數。
3.如權利要求2所述的可提升咬合率的諧波減速機,其中該剛性環齒
輪與該撓性環齒輪之間具有相同的模數。

說明書

可提升咬合率的諧波減速機

技術領域

本發明與減速裝置有關,尤指一種可提升咬合率的諧波減速機。

背景技術

諧波減速機是一種具有高減速比的減速裝置,在已知的結構配置上主
要包含有一剛性環齒輪、一可轉動地設于剛性環齒輪內的撓性環齒輪,以
及一可轉動地設于撓性環齒輪內的波產生器,其中的波產生器的輪廓形狀
為橢圓形。當波產生器受到動力源的驅動時會開始轉動,這時候的撓性環
齒輪會被波產生器的外周緣所推頂而產生變形,使得剛性環齒輪與撓性環
齒輪之間在波產生器的長軸處可以完全咬合,而在波產生器的短軸處會完
全脫離,由于剛性環齒輪與撓性環齒輪之間有齒數的差異,所以當波產生
器持續轉動時,此一齒數差異便能達到高減速比的效果,如此即可產生高
力矩的輸出。

由上述可知,當剛性環齒輪與撓性環齒輪之間的咬合率越高時,整體
的傳動精度會越好,齒與齒之間的平均負載也會降低,然而因為剛性環齒
輪與撓性環齒輪之間的咬合率主要取決于波產生器的長、短軸之間的曲率
變化,為了讓波產生器的長、短軸之間具有優化的曲率關系,日本特許第
4067037號專利案及第5256249號專利案分別針對波產生器的長、短軸的
曲率提出修正設計,但是在前述現有專利案中所使用的修正方程式有一定
的復雜度,而且在修正過后所能達到的效果并不如預期中的理想。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種諧波減速機,其能通過相對簡單的參
數設計來達到提升咬合率、增加傳動精度,以及減少齒與齒之間的平均負
載的效果。

為了達成前述目的,本發明的諧波減速機包含有一剛性環齒輪、一撓
性環齒輪,以及一波產生器。該剛性環齒輪具有一內環齒部;該撓性環齒
輪可轉動地設于該剛性環齒輪內且具有一外環齒部,該外環齒部嚙接于該
剛性環齒輪的內環齒部;該波產生器可轉動地設于該撓性環齒輪內且具有
呈橢圓形的一外周緣,該外周緣抵接于該撓性環齒輪的內環面,而且,該
外周緣的曲率半徑定義為

r,x與y之間滿足以下橢圓參數式:

x={a+Ca×(sin(4θ-(π/2))+1)}×sinθ,0≤θ≤2π

y={a+Cb×(sin(4θ-(π/2))+1)}×sinθ,0≤θ≤2π

在前述參數式中,a為該波產生器的外周緣的半長軸,Ca為半長軸修
正系數,b為該波產生器的外周緣的半短軸,Cb為半短軸修正系數,θ為
該波產生器的外周緣的離心角。

由此,當該諧波減速機的波產生器的外周緣經過曲率修正之后,在該
波產生器驅動該撓性環齒輪相對該剛性環齒輪轉動的過程中,該剛性環齒
輪的內環齒部與該撓性環齒輪的外環齒部之間會增加彼此咬合的齒數而
表現出良好的咬合率,使整體結構的傳動精度會隨的提升,齒與齒之間的
平均負載會跟著降低。

附圖說明

為進一步說明本發明的具體技術內容,以下結合實施例及附圖詳細說
明如后,其中:

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的波產生器的曲率修正示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1,本發明的諧波減速機10包含有一剛性環齒輪20、一撓
性環齒輪30,以及一波產生器40。

剛性環齒輪20具有一內環齒部22,撓性環齒輪30設置于剛性環齒輪
20內且具有一外環齒部32,外環齒部32對應于剛性環齒輪20的內環齒
部22。在此需要補充說明的是,剛性環齒輪20的內環齒部22的齒數比撓
性環齒輪30的外環齒部32的齒數多了兩齒,而且,剛性環齒輪20與撓
性環齒輪30之間具有相同的模數,在此所指的模數為齒輪的節徑除以齒
數所得之商。

波產生器40設置于撓性環齒輪30內且具有呈橢圓形的一外周緣42,
當波產生器40受到一動力源(圖中未示)的驅動而開始轉動時,撓性環齒
輪30會被波產生器40的外周緣42所推頂而產生變形,使得剛性環齒輪
20的內環齒部22與撓性環齒輪30的外環齒部32之間在波產生器40的長
軸處可以完全咬合,而在波產生器40的短軸處會完全脫離。由此,剛性
環齒輪20即能被撓性環齒輪30所帶動來達到力矩輸出的效果。

請參閱圖2,在對波產生器40的外周緣42進行修正之前,先通過方
程式

(1)0≤θ≤2π取得波產生器40的外
周緣42的初始曲率半徑r0,其中的a為波產生器40的外周緣42的半長軸,
b為波產生器40的外周緣42的半短軸,θ為波產生器40的外周緣42的
離心角,接著通過方程式

(2)取得波產生器40的外周緣42的初始周長
S0。

在開始修正時,先通過方程式(3)Es=S-S0=0.1m~0.8m取得波產
生器40的外周緣42在修正后的周長S,其中的Es為波產生器40的外周緣
42在修正前、后的周長變化量,m為剛性環齒輪20的模數或撓性環齒輪
30的模數,接著通過方程式(4)取得波產生器40的
外周緣42在修正后的曲率半徑r,并配合方程式(5)取得x
與y之間的關系。由于波產生器40的外周緣42在修正之后的任一點坐標
(x,y)需要滿足以下橢圓參數式:

x={a+Ca×(sin(4θ-(π/2))+1)}×sinθ,y={a+Cb×
(sin(4θ-(π/2))+1)}×sinθ,0≤θ≤2π,其中的Ca為半長軸修正系
數,Cb為半短軸修正系數,因此可以通過方程式(5)及前述橢圓參數式得
到Ca與Cb之間的關系,最后再由Ca與Cb之間的關系而讓波產生器40的外
周緣42能夠調整到優化的橢圓曲線。

由此,當波產生器40的外周緣42經過曲率修正之后,在波產生器40
驅動撓性環齒輪30相對剛性環齒輪20轉動的過程中,剛性環齒輪20的
內環齒部22與撓性環齒輪30的外環齒部32之間會讓嚙入嚙出的過程更
加密集而增加彼此所咬合的齒數,如此即能達到提升咬合率、增加傳動精
度,以及降低各齒的平均負載的效果。

關 鍵 詞:
提升 咬合 諧波 減速
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