TWI888301B

TWI888301B - 諧波減速機

Info

Publication number: TWI888301B
Application number: TW113140683A
Authority: TW
Inventors: 謝昆儒; 郭鈺嗣; 魏有泉; 劉玟秀
Original assignee: 盟英科技股份有限公司
Priority date: 2024-10-25
Filing date: 2024-10-25
Publication date: 2025-06-21

Abstract

本發明公開一種諧波減速機。諧波減速機包含凸輪軸、柔性軸承、柔輪、剛輪、第一與第二內環件、外環件、兩個軸向滾子軸承、徑向滾子軸承、兩個滾珠軸承、及第一與第二外蓋。柔性軸承機械連接於凸輪軸上。柔輪連接於柔性軸承的外緣上。剛輪嚙合於柔輪的外緣上。第一內環件設置於剛輪的一側。第二內環件設置於第一內環件的一側。第一與第二內環件各包含一本體及連接本體的一延伸牆。外環件安裝於第一與第二內環件的外緣上。外環件的一部份位於第一與第二內環件的延伸牆之間，以形成容置兩個軸向滾子軸承的兩個徑向空間與容置徑向滾子軸承的一個軸向空間。

Description

諧波減速機

本發明涉及一種減速機，尤其涉及一種諧波減速機。

現有諧波減速機依據需求配置交叉滾子軸承，以承受徑向和軸向的負載。然而，交叉滾子軸承存在一些明顯的缺點。具體地說，交叉滾子軸承結構複雜，製造成本較高。其次，當交叉滾子軸承發生故障或需更換時，交叉滾子軸承的維護過程繁複，導致增加停機時間和成本。

於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種諧波減速機。

本發明實施例公開一種諧波減速機，包括：一凸輪軸；一柔性軸承，機械連接於所述凸輪軸上，所述柔性軸承機械連接所述凸輪軸；一柔輪，連接於所述柔性軸承的外緣上，所述柔輪能被所述凸輪軸通過所述柔性軸承驅動；一剛輪，連接於所述柔輪的外緣上，所述剛輪能嚙合所述柔輪；一第一內環件，設置於所述剛輪的一側，所述第一內環件包含：一第一本體，機械連接所述剛輪；及一第一延伸牆；一第二內環件，設置於所述第一內環件的一側，所述第二內環件包含：一第二本體，機械連接所述第一內環件；及一第二延伸牆一外環件，安裝於所述柔輪上並機械連接所述外環件，所述外環件的一部份朝所述柔輪延伸且位於所述第一延伸牆與所述第二延伸牆之間；其中，所述外環件與所述第一延伸牆之間具有一第一徑向空間，所述外環件與所述第二延伸牆之間具有一第二徑向空間，且所述外環件具有連通所述第一徑向空間與所述第二徑向空間的一軸向空間；兩個軸向滾子軸承，設置於所述第一徑向空間及所述第二徑向空間內；一徑向滾子軸承，設置於所述軸向空間內；兩個滾珠軸承，固定於所述凸輪軸上；以及一第一外蓋及一第二外蓋，所述第一外蓋安裝於其中一個所述滾珠軸承且機械連接所述剛輪，所述第二外蓋安裝於另一個所述滾珠軸承且機械連接所述柔輪。

較佳地，所述外環件包含：一第一子環件，圍繞所述第一內環件；一第二子環件，沿一軸向方向機械連接所述第一子環件的一側且圍繞所述第二本體，所述第二子環件具有朝所述第二本體延伸的一突出部，所述突出部位於所述第一延伸牆與所述第二延伸牆之間；其中，所述突出部與所述第一延伸牆之間具有所述第一徑向空間，所述突出部與所述第二延伸牆之間具有所述第二徑向空間，並且所述突出部與所述第二本體之間具有所述軸向空間；一第三子環件，沿所述軸向方向機械連接所述第二子環件的一側且圍繞所述第二內環件。

較佳地，所述第一延伸牆面朝所述突出部的一側，所述第一延伸牆與所述突出部夾持位於所述第一徑向空間內所述軸向滾子軸承；所述第二延伸牆面朝所述突出部的一側，所述第二延伸牆與所述突出部夾持位於所述第二徑向空間內的所述軸向滾子軸承；所述第一延伸牆與所述第二延伸牆各不接觸所述突出部。

較佳地，所述第三子環件面朝所述第二內環件的一側面具有一凸塊，所述第二本體與所述凸塊之間相互間隔設置；所述第二徑向空間於所述凸塊、所述第二內環件、之間具有一彎折流道段。

較佳地，所述彎折流道段的寬度為一第一預定數值，所述第一徑向空間位於所述第一延伸牆與所述第三旋轉軸封之間的間隙寬度為一第二預定數值，所述第一預定數值與所述第二預定數值為迷宮密封的一最小徑向間隙。

綜上所述，本發明實施例所公開的諧波減速機，能通過“所述外環件與所述第一延伸牆之間具有一第一徑向空間，所述外環件與所述第二延伸牆之間具有一第二徑向空間，並且所述外環件具有連通所述第一徑向空間與所述第二徑向空間的一軸向空間”、“兩個所述軸向滾子軸承設置於所述第一徑向空間及所述第二徑向空間內，並且所述徑向滾子軸承設置於所述軸向空間內”的設計，所述諧波減速機通過兩個所述軸向滾子軸承與所述徑向滾子軸承不僅能實現同時支撐徑向與軸向的應力外，也能大幅減少製作與維護成本。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“諧波減速機”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者訊號，但這些元件或者訊號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一訊號與另一訊號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

另外，於以下說明中，如有指出請參閱特定圖式或是如特定圖式所示，其僅是用以強調於後續說明中，所述的相關內容大部份出現於該特定圖式中，但不限制該後續說明中僅可參考所述特定圖式。

參閱圖1至圖8所示，本實施例提供一種諧波減速機100。如圖1至圖3所示，所述諧波減速機100包含一凸輪軸1、機械連接於所述凸輪軸1上的一柔性軸承2、連接於所述柔性軸承2的外緣上的一柔輪3、嚙合於所述柔輪3的一剛輪4、設置於所述剛輪4的一側的一第一內環件5、設置於所述第一內環件5的一側的一第二內環件6、環繞於所述第一內環件5的外緣與所述第二內環件6的外緣上的一外環件7，設置於所述第一內環件5、所述第二內環件6與所述外環件7之間的兩個軸向滾子軸承8A及一徑向滾子軸承8B、機械連接於所述凸輪軸1上的兩個滾珠軸承9，設置於其中一個所述滾珠軸承9與所述剛輪4之間的一第一外蓋10A、設置於另一個所述滾珠軸承9與所述柔輪3之間的一第二外蓋10B。

配合圖2、圖3、及圖6所示，所述凸輪軸1具有一軸向方向D1、及一徑向方向D2。所述凸輪軸1包含呈中空結構的一軸體11、以及所述軸體11外緣的一外凸部12。

復參圖3及圖6所示，所述柔性軸承2位置機械連接所述外凸部12。所述柔性軸承2的內緣機械連接所述凸輪軸1的所述外凸部12，並且所述柔性軸承2的外緣機械連接所述柔輪3的內緣，使所述柔輪3能通過所述柔性軸承2被所述凸輪軸1驅動。所述剛輪4則嚙合所述柔輪3的外齒，使所述剛輪4被所述柔輪3帶動。其中，本發明所指的機械連接可以是任何能使兩個元件相互固定的物理方式，例如：摩擦、緊配合。

復參圖3、圖6及圖7所示，於本實施例中，所述柔輪3包含一徑向部32、及一軸向部31，所述徑向部32被所述第二外蓋10B與所述外環件7夾持。所述軸向部31機械連接所述柔性軸承2且嚙合所述剛輪4。

如圖5至圖7所示，所述第一內環件5設置於所述剛輪4的一側，使所述第一內環件5能與所述剛輪4同步地轉動。所述第一內環件5位於所述剛輪4的左方側。

於本實施例中，所述第一內環件5還包含一第一本體51、及連接所述第一本體51的一第一延伸牆52。其中，所述第一本體51於所述軸向方向D1的其中一側面機械連接所述剛輪4，所述第一延伸牆52自所述第一本體51朝遠離所述柔輪3的徑向方向延伸，並且所述第一延伸牆52位於所述所述第一本體51面朝所述突出部721的一側。

復參圖6至圖8所示，所述第二內環件6設置於所述第一內環件5的左側，使所述第二內環件6能與所述第一內環件5同步地轉動。

於本實施例中，所述第二內環件6還包含一第二本體61、及連接所述第二本體61的一第二延伸牆62。其中，所述第二本體61於所述軸向方向D1的其中一側面機械連接所述第一內環件5於所述軸向方向D1的另一側面，所述第二延伸牆62自所述第二本體61朝遠離所述柔輪3的徑向方向延伸，並且所述第二延伸牆62與所述第一延伸牆52相互間隔。所述第二延伸牆62位於所述第二本體61面朝向所述突出部721的一側。配合圖4至圖6所示，所述外環件7圍繞所述第一內環件5與所述第二內環件6，並且所述外環件7機械連接所述柔輪3。其中，所述第二子環件72朝所述第二本體61延伸且位於所述第一延伸牆52與所述第二延伸牆62之間，使所述突出部721與所述第一延伸牆52之間具有一第一徑向空間SP1，所述突出部721與所述第二延伸牆62之間具有一第二徑向空間SP2，並且所述外環件7具有連通所述第一徑向空間SP1與所述第二徑向空間SP2的一軸向空間。也就是說，所述第一徑向空間SP1、所述第二徑向空間SP2、與所述軸向空間SP3大致呈C字狀配置。

於本實施例中，所述外環件7是組合結構。具體地說，所述外環件7包含相互組接的一第一子環件71、一第二子環件72、及一第三子環件73，所述第一子環件71是圍繞所述第一內環件5，所述第二子環件72機械連接所述第一子環件71的一側且圍繞所述第二本體61，所述第三子環件73機械連接所述第二子環件72的一側且圍繞所述第二內環件6。

需特別說明的是，復參圖6及圖7所示，於實務上，所述第一子環件71、所述第二子環件72、及所述第三子環件73的外徑於本實施例中是彼此相同，並且所述第二子環件72具有朝所述第二本體61延伸的一突出部721。所述突出部721是位於所述第一延伸牆52與所述第二延伸牆62之間，並且所述突出部721與所述第一延伸牆52之間能具有所述第一徑向空間SP1，所述突出部721與所述第二延伸牆62之間能具有所述第二徑向空間SP2，並且所述突出部721與所述第二本體61之間具有所述軸向空間SP3，但本發明不以此為限制。

舉例來說，本發明於其他未繪示的實施例中，所述第一子環件71、所述第二子環件72、及所述第三子環件73也可以是一體連接，使所述外環件7是單件式構件。較佳地，如圖8所示，所述第一延伸牆52及所述第二延伸牆62可以是設計呈階梯狀。

復參圖8所示，兩個所述軸向滾子軸承8A分別設置於所述第一徑向空間SP1及所述第二徑向空間SP2內。其中，位於所述第一徑向空間SP1內的所述軸向滾子軸承8A抵靠所述突出部721與所述第一延伸牆52。位於所述第二徑向空間SP2內的所述軸向滾子軸承8A抵靠所述突出部721與所述第二延伸牆62。

於實務上，所述軸向滾子軸承8A包含一維持件81A、及置入於所述維持件81A上的多個滾子82A，且所述滾子82A不因所述維持件81A影響滾動使所述外環件7通過兩個所述軸向滾子軸承8A能相對所述第一內環件5及所述第二內環件6轉動且被提供所述軸向方向D1的支撐力。

如圖8所示，所述徑向滾子軸承8B設置於所述軸向空間SP3內，並且所述徑向滾子軸承8B抵靠所述突出部721與所述第二本體61。

於實務上，所述徑向滾子軸承8B包含一維持件81B、及置入於所述維持件81B上的多個滾子82B，且所述滾子82B不因所述維持件81B影響滾動，使所述外環件7通過所述徑向滾子軸承8B能相對所述第一內環件5及所述第二內環件6轉動且被提供所述徑向方向D2的支撐力。

如圖3及圖6所示，兩個所述滾珠軸承9的內緣機械連接所述凸輪軸1的外緣，並且兩個所述滾珠軸承9的外緣分別機械連接所述第一外蓋10A及所述第二外蓋10B。其中，所述第一外蓋10A機械連接所述剛輪4。另外，所述第二外蓋10B機械連接所述柔輪3。

值得注意的是，如圖3及圖7所示，為了確保所述諧波減速機100內的各元件能順暢地運轉且延長使用壽命，所述諧波減速機100還可以進一步地包含一第一旋轉軸封11A、一第二旋轉軸封11B、以及一第三旋轉軸封11C，以用來確保所述諧波減速機100內能容置一潤滑液（未繪示）。

具體地說，所述第一旋轉軸封11A是設置於所述凸輪軸1外緣上且位於其中一所述滾珠軸承及所述第一外蓋10A之間，以確保所述潤滑液能經過其中一所述滾珠軸承9且不由所述凸輪軸1及所述第一外蓋10A之間的間隙滲出。

所述第二旋轉軸封11B是設置於所述凸輪軸1外緣上且位於另一所述滾珠軸承9及所述第二外蓋10B之間，以確保所述潤滑液能經過另一所述滾珠軸承9且不由所述凸輪軸1及所述第二外蓋10B之間的間隙滲出。

所述第三旋轉軸封11C設置所述第一內環件5的所述第一本體51上，所述第三旋轉軸封11C能抵靠所述第一內環件5及所述外環件7的內緣，使所述潤滑液不由所述第一延伸牆52及所述外環件7的內緣之間的間隙滲出。

所述第一旋轉軸封11A、所述第二旋轉軸封11B、所述凸輪軸1、所述柔輪3、所述剛輪4、所述第一內環件5、所述第二內環件6、所述第一外蓋10A及所述第二外蓋10B之間具有用來容置所述潤滑液的一儲液空間M，所述儲液空間M連通所述第二徑向空間SP2。

如圖8所示，當所述諧波減速機100於啟動時，所述潤滑液受到旋轉慣性而突然地堆積至外側空間（即，所述第一徑向空間SP1、所述第二徑向空間SP2、與所述軸向空間SP3），因此，所述第二徑向空間SP2於連通所述儲液空間M之處還可以具有一彎折流道段G，以控制所述潤滑液的進入所述第二徑向空間SP2的流速和流量。

具體地說，所述第三子環件73面朝所述第二內環件6的一側面具有一凸塊731，所述凸塊731與所述第二延伸牆62之間相互間隔設置。據此，所述第二徑向空間SP2於所述凸塊731、所述第二延伸牆62之間具有所述彎折流道段G。

需說明的是，所述彎折流道段G的寬度是以所述潤滑液不易穿過做設計，亦即所述潤滑液可以大致地滯留所述第一徑向空間SP1、所述第二徑向空間SP2、與所述軸向空間SP3內。當然，所述第一徑向空間SP1位於所述第一延伸牆52與所述第三旋轉軸封11C之間的間隙寬度也可以是以所述潤滑液不易穿過做設計，從而達到「滯留於所述第一徑向空間SP1、所述第二徑向空間SP2、與所述軸向空間SP3內」之效果。

另外，需強調的是，所述第一徑向空間SP1、所述第二徑向空間SP2、與所述軸向空間SP3、所述彎折流道段G、與「所述第一徑向空間SP1位於所述第一延伸牆52與所述第三旋轉軸封11C之間的間隙」可以是以「迷宮密封（Labyrinth Seal）」的架構作設計。

具體地說，「迷宮密封」其原理為：多層相互交錯的凹槽和突起構成，形成一個類似迷宫的結構，從而增加了潤滑液通過密封的路徑的體積變化使流動的阻力改變。當液體從高壓的一端流向低壓的一端時，它會經過迷宮密封中的一系列小縫隙和空腔。液體通過這些小縫隙時，流動速度會變快，壓力和溫度會下降。之後，液體進入較大的空腔中時，速度會突然減慢，形成渦流，這樣動能就會轉化為熱量，壓力不變但溫度會上升到之前的水平。這個過程在迷宮密封中的每一對縫隙和空腔中都會重複發生。每次液體通過一個縫隙後，壓力就會下降一點，並且隨著液體體積的增加，流動速度也會越來越快。到迷宮密封的下游時，壓力的降低會變得更明顯。最終，當液體通過所有的縫隙和空腔後，壓力幾乎接近外部的背壓（低壓），而溫度保持不變。這樣一來，液體就被有效地密封住了，不會輕易洩漏。於實務上，所述彎折流道段G的寬度為一第一預定數值，所述第一徑向空間SP1位於所述第一延伸牆52與所述第三旋轉軸封11C之間的間隙寬度為一第二預定數值，所述第一預定數值與所述第二預定數值為迷宮密封中的一最小徑向間隙。

另外，為了避免所述潤滑液由所述第一徑向空間SP1、所述第二徑向空間SP2、所述軸向空間SP3、及所述儲液空間M滲漏，所述諧波減速機100於各元件之間還可以具有一橡膠環（未標示），但本發明不以此為限制。

[本發明實施例的技術效果]

本發明實施例所公開的諧波減速機，能通過“所述外環件與所述第一延伸牆之間具有一第一徑向空間，所述外環件與所述第二延伸牆之間具有一第二徑向空間，並且所述外環件具有連通所述第一徑向空間與所述第二徑向空間的一軸向空間”、“兩個所述軸向滾子軸承設置於所述第一徑向空間及所述第二徑向空間內，並且所述徑向滾子軸承設置於所述軸向空間內”的設計，所述諧波減速機通過兩個所述軸向滾子軸承與所述徑向滾子軸承不僅能實現同時支撐徑向與軸向的應力外，也能大幅減少製作與維護成本。另外，前述設計也可以有效地防止所述潤滑液由所述諧波減速機的內部（例如：所述第三旋轉軸封）非預期地滲出。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

100:諧波減速機 1:凸輪軸 11:軸體 12:外凸部 2:柔性軸承 3:柔輪 31:軸向部 32:徑向部 4:剛輪 5:第一內環件 51:第一本體 52:第一延伸牆 6:第二內環件 61:第二本體 62:第二延伸牆 7:外環件 71:第一子環件 72:第二子環件 721:突出部 73:第三子環件 731:凸塊 8A:軸向滾子軸承 81A:維持件 82A:滾子 8B:徑向滾子軸承 81B:維持件 82B:滾子 9:滾珠軸承 10A:第一外蓋 10B:第二外蓋 11A:第一旋轉軸封 11B:第二旋轉軸封 11C:第三旋轉軸封 D1:軸向方向 D2:徑向方向 SP1:第一徑向空間 SP2:第二徑向空間 SP3:軸向空間 G:彎折流道段 M:儲液空間

圖1為本發明的諧波減速裝置的立體示意圖。

圖2為本發明的諧波減速裝置的另一立體示意圖。

圖3為本發明的諧波減速裝置的分解示意圖。

圖4為本發明的諧波減速裝置的部份的立體示意圖。

圖5為圖4的分解示意圖。

圖6為圖1沿VI-VI剖線的剖面示意圖。

圖7為圖6的局部放大示意圖。

圖8為圖7的VIII區域的放大示意圖。

100:諧波減速機

1:凸輪軸

11:軸體

12:外凸部

2:柔性軸承

3:柔輪

31:軸向部

32:徑向部

4:剛輪

5:第一內環件

6:第二內環件

7:外環件

71:第一子環件

72:第二子環件

73:第三子環件

8A:軸向滾子軸承

8B:徑向滾子軸承

9:滾珠軸承

10A:第一外蓋

10B:第二外蓋

11A:第一旋轉軸封

11B:第二旋轉軸封

11C:第三旋轉軸封

D1:軸向方向

D2:徑向方向

M:儲液空間

Claims

一種諧波減速機，包括：一凸輪軸；一柔性軸承，機械連接於所述凸輪軸上，所述柔性軸承機械連接所述凸輪軸；一柔輪，連接於所述柔性軸承的外緣上，所述柔輪能被所述凸輪軸通過所述柔性軸承驅動；一剛輪，連接於所述柔輪的外緣上，所述剛輪能嚙合所述柔輪；一第一內環件，設置於所述剛輪的一側，所述第一內環件包含：一第一本體，機械連接所述剛輪；及一第一延伸牆；一第二內環件，設置於所述第一內環件的一側，所述第二內環件包含：一第二本體，機械連接所述第一內環件；及一第二延伸牆；一外環件，安裝於所述柔輪上並機械連接所述外環件，所述外環件的一部份朝所述柔輪延伸且位於所述第一延伸牆與所述第二延伸牆之間；其中，所述外環件與所述第一延伸牆之間具有一第一徑向空間，所述外環件與所述第二延伸牆之間具有一第二徑向空間，且所述外環件具有連通所述第一徑向空間與所述第二徑向空間的一軸向空間；兩個軸向滾子軸承，設置於所述第一徑向空間及所述第二徑向空間內；一徑向滾子軸承，設置於所述軸向空間內；兩個滾珠軸承，固定於所述凸輪軸上；以及一第一外蓋及一第二外蓋，所述第一外蓋安裝於其中一個所述滾珠軸承且機械連接所述剛輪，所述第二外蓋安裝於另一個所述滾珠軸承且機械連接所述柔輪。
依據請求項1所述之諧波減速機，其中，還包含：一第一旋轉軸封，抵靠所述凸輪軸及所述第一外蓋；一第二旋轉軸封，抵靠所述凸輪軸及所述第二外蓋；一第三旋轉軸封，抵靠所述第一內環件及所述外環件；其中，所述第一旋轉軸封、所述第二旋轉軸封、所述凸輪軸、所述柔輪、所述第一外蓋及所述第二外蓋之間具有用來容置一潤滑液的一儲液空間，所述儲液空間連通所述第二徑向空間。
依據請求項1所述之諧波減速機，其中，所述外環件包含：一第一子環件，圍繞所述第一內環件；一第二子環件，沿一軸向方向機械連接所述第一子環件的一側且圍繞所述第二本體，所述第二子環件具有朝所述第二本體延伸的一突出部，所述突出部位於所述第一延伸牆與所述第二延伸牆之間；其中，所述突出部與所述第一延伸牆之間具有所述第一徑向空間，所述突出部與所述第二延伸牆之間具有所述第二徑向空間，並且所述突出部與所述第二本體之間具有所述軸向空間；一第三子環件，沿所述軸向方向機械連接所述第二子環件的一側且圍繞所述第二內環件。
依據請求項3所述之諧波減速機，其中，所述第一延伸牆面朝所述突出部的一側，所述第一延伸牆與所述突出部夾持位於所述第一徑向空間內所述軸向滾子軸承；所述第二延伸牆面朝所述突出部的一側，所述第二延伸牆與所述突出部夾持位於所述第二徑向空間內的所述軸向滾子軸承；所述第一延伸牆與所述第二延伸牆各不接觸所述突出部。
依據請求項4所述之諧波減速機，其中，所述第三子環件面朝所述第二內環件的一側面具有一凸塊，所述第二本體與所述凸塊之間相互間隔設置；所述第二徑向空間於所述凸塊、所述第二內環件、之間具有一彎折流道段。
依據請求項5所述之諧波減速機，其中，所述彎折流道段的寬度為一第一預定數值，所述第一徑向空間位於所述第一延伸牆與所述諧波減速機的一第三旋轉軸封之間的間隙寬度為一第二預定數值，所述第一預定數值與所述第二預定數值為迷宮密封中的一最小徑向間隙。