专利名称：具备自锁机制的动力传输模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具备自锁机制的动力传输模块。
技术背景
随着工业的发展，各式各样的机械装置已被广泛地应用于各种领域，在致动器与各式传动机构的相互搭配下，各种不同的机械装置依其不同的功能取向，不但能执行简单重复的动作，或承载人力无法负担的搬运工作，更能精确地执行人们预先设定的动作指令， 因此，无论是生活中随处可见的各种电子装置，工厂用的大型器械，乃至于研究单位所使用的精密仪器，均通过各种巧妙机构的搭配，为人们的生活及工作上带来诸多便利，也大幅改变了人们生活及工作的型态。在各种机械装置中，致动器几乎是必不可少的组件，由于致动器能将其它形式的能量(如电力)转换为机械性的动能，使各机械装置能利用致动器所产生的动力完成各种预定的动作，在致动器与各种传动机构相互搭配之下，造就了各种机械装置形形色色的不同功能。
虽然致动器能通过各种传动机构驱动机械装置中的其它组件，或进一步通过该类组件将致动器所产生的动能施加于其它物体上，但在此一过程中，该类组件所受到的外部作用力(如该类组件自身的重量，或该类组件与另一物体相互作用时，该另一物体通过该类组件施加至传动机构的外力)亦能够通过传动机构施加至致动器，因此马达必须持续输出动能以维持整个动力系统所需的驱动力。以一般的电动马达为例，整个动力系统运作所依赖的动力来源，以及抵抗外部作用力所需要的反作用力，皆源自于马达通过电磁效应所产生的驱动力，因此，若机械装置运作的过程中该类组件持续受到外力的作用，则马达亦必须持续输出动力，以抵抗该类外力，如此，将产生极大的能源浪费，非常不理想。此外，在许多的应用领域中，会利用步进马达或搭配其它反馈装置(如光电编码器或是解角器等)所设计成的伺服马达来达成精确调控的目的，以使整个动力系统能实现高精度的定位效果。 虽然，步进马达具有结构简单及价位相对较低等优点，但在公知的动力传输模块中，当步进马达承受的外力增加、或运转中瞬间提高转速而导致转矩下降时，步进马达会因为无法负荷外部作用力而产生失步的状况，因此，步进马达会在承受较高的负载时，失去精确定位的功效；虽然，伺服马达能依据反馈装置传回的反馈讯号，实时调整传输至伺服马达的电流， 因此，不会产生失速等状况，而仍具有良好的定位效果，且在转速控制上加速及减速的反应亦十分迅速(能短时间加速或快速反转)，但在公知的动力传输模块中，当伺服马达承受的外部作用力增加、或运转中瞬间提高转速时，传输至该伺服马达的电流亦必须随之增加，并使得输入至伺服马达的电压上升，若传输至伺服马达的电压过大，很可能因运转过程产生的高热而使马达烧毁，后果十分危险。
因此，为避免伺服马达虚耗电力，或因过负载而烧毁，部份厂商会在伺服马达上加装一个电流感应装置，该电流感应装置能侦测流过伺服马达的电流，并将所侦测到的数值传输至控制器，当传输至伺服马达的电流超过一默认值时，控制器即会切断供应至伺服马达的电流，以保护伺服马达。这一方法固然能避免伺服马达因过负载而烧毁，但由于断电后伺服马达即不会通过电磁效应产生驱动力，因此，不但整个动力传输模块会失去动力来源， 且伺服马达的转子亦会被外部作用力推动，而自由旋转，使得动力传输模块中原本被伺服马达所驱动的各个组件瞬间失去约束力，而无法维持其预定的位置或角度，更有甚者，若动力传输模块处于负载重物的状态时，若伺服马达不再输出驱动力，则重物便会因为失去支撑力而坠落，后果更是十分危险。
综上所述可知，由于公知机械装置所使用的动力机构，其动力来源以及抵抗外部作用力所需要的反作用力，皆源自于电动马达通过电磁效应所产生的驱动力，极易造成能源的浪费与安全性的虞虑，因此，如何改善公知动力传输模块中存在的诸多问题，以提升动力输出及操控上的稳定性，同时亦能达到节能效果，并避免致动器因为承载高扭力而烧毁， 即为当前亟待解决的重要问题。发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有自锁功能，且节能、稳定、安全性好的具备自锁机制的动力传输模块。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案一种具备自锁机制的动力传输模块，包括致动器、减速机构和从动轴，所述致动器具有一驱动轴，该驱动轴上设有一同轴旋转的驱动齿轮；所述减速机构包括一传动轴，该传动轴上分别设有一从动齿轮及一驱动蜗杆，该从动齿轮直接或通过减速齿轮与驱动齿轮相啮合连接；所述从动轴上设有一从动蜗轮，该从动蜗轮与驱动蜗杆相啮合，从动蜗轮与驱动蜗杆相互啮合处设有能产生自锁作用的蜗齿导程角，以使驱动蜗杆不会被从动蜗轮带动。
本发明所述从动轴连接有一输出轴。
本发明所述从动轴沿轴向设有一贯通孔。
本发明所述输出轴沿轴向设有一贯通孔。
本发明所述从动轴的两端皆为输出端，并与一从动组件的两对应连接臂连接。
本发明所述输出轴的两端皆为输出端，并与一从动组件的两对应连接臂连接。
本发明所述从动轴的内壁对应于贯通孔之处凹设有一键槽。
本发明所述输出轴的内壁对应于贯通孔之处凹设有一键槽。
本发明所述减速齿轮为一双层平面齿轮，且包括齿数较多的大齿轮及齿数较少的小齿轮，该大齿轮与驱动齿轮相啮合，该小齿轮与从动齿轮相啮合。
本发明所述蜗齿导程角为3°。
本发明与现有技术相比，动力传输模块除具备稳定的动力输出特性外，尚具备极佳的操控稳定性，且由于外部作用力无法通过动力传输模块影响该致动器的旋转，除了能有效节省致动器的能源消耗，更能大幅降低致动器因为承载高扭力而烧毁的危险。
图1是本发明的立体分解示意图。
图2是本发明实施例一的安装示意图。
图3是本发明实施例二的局部示意图。
图4是本发明的使用状态立体示意图。
主要零部件符号说明
致动器............1
驱动轴............11
驱动齿轮............12
减速机构............2
传动轴............21
从动齿轮............211
驱动蜗杆............212
减速齿轮............22
大齿轮............221
小齿轮............222
从动轴............3
从动蜗轮............31
输出端............32
贯通孔............321
锁固孔............322
键槽............323
键............4
活动关节............A
从动组件............B、D
连接臂 ............Bl
键座............Dl
锁固螺丝............C具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明具备自锁机制的动力传输模块包括一致动器1、一减速机构2 及一从动轴3，其中致动器1可为直流马达、交流感应马达、交流同步马达、开关式磁阻马达或步进马达等，生产时，制造厂商可以根据需要自行选用具备不同特性的马达，或搭配其它反馈装置(如光电编码器或是解角器等)设计成伺服马达。该致动器1的一驱动轴11上设有一同轴旋转的驱动齿轮12，驱动轴11能与驱动齿轮12共同旋转；在此一实施例中，该减速机构2包括一传动轴21及一减速齿轮22，传动轴21上分别设有一从动齿轮211及一驱动蜗杆212，该减速齿轮22系一双层平面齿轮，且包括齿数较多之一大齿轮221及齿数较少之一小齿轮222，该大齿轮221与驱动齿轮12相啮合，且能被驱动齿轮12驱动而旋转，进而带动小齿轮222随之旋转，该小齿轮222与从动齿轮211相啮合，并能驱动从动齿轮211 旋转，以使该驱动齿轮12、该减速齿轮22及该从动齿轮211能同时旋转，进而能带动传动轴21上的驱动蜗杆212同时旋转，但本发明并不以此为限，该从动齿轮211亦能直接与驱动齿轮12相啮合，而被驱动齿轮12带动而旋转，或设置多个减速齿轮22，使各减速齿轮22 相啮合且能互相带动，以使各减速齿轮22能同时被驱动齿轮12带动，且进一步带动从动齿轮211旋转，减速齿轮22的设置与否，或减速齿轮22的设置个数，制造厂商可以依需要自行变化。
又如图1所示，在此一实施例中，从动轴3包括至少一输出端32，且从动轴3上设有一从动蜗轮31，从动蜗轮31与驱动蜗杆212相啮合，且能被驱动蜗杆212带动而旋转，进而带动从动轴3共同旋转。虽然自锁作用的产生与蜗杆的材质、蜗齿导程角、加工精度、轴承的种类及润滑油的使用等条件相关，但在一般情况下，单牙蜗杆的导程角小于4°起便会产生自锁作用，在此一实施例中，该驱动蜗杆212为一右旋单牙蜗杆，驱动蜗杆212与从动蜗轮31间相互啮合的蜗齿导程角为3°，故能产生自锁作用。同时，从动轴3沿轴向开设有一贯通孔321，按照本发明的动力传输模块的应用领域，该贯通孔321能供机械装置中的其它组件(如电线)自其中穿过，且从动轴3两端环绕贯通孔321的周缘开设有复数个锁固孔322，能令复数个锁固螺丝C分别锁固至对应的各锁固孔322。
如图1及图2所示，本发明的动力传输模块能被容置于一活动关节A的内部，在此实施例中，从动轴3的两端皆为输出端32，以使一从动组件B相对应的两连接臂Bl能分别通过各锁固螺丝C同时连接至各输出端32，且使从动组件B被从动轴3带动而旋转。如此， 由于从动轴3的两端同时连接各连接臂Bi，故当致动器1通过各齿轮驱动从动轴3旋转时， 从动轴3两端的动力能平均地施加至从动组件B的两连接臂Bi，且施加至从动组件B的作用力(如从动组件B自身的重量，或从动组件B与另一物体相互作用时，另一物体通过从动组件B施加至从动轴3的外部作用力)亦能通过连接臂Bl平均地分配至从动轴3的两端，因此，即便从动轴3承受较大的动力或作用力，亦不致发生轴心偏转的情况，而能使动力的输出更加稳定，此外，当本发明的动力传输模块被容置于一活动关节A的内部时，从动轴3不必突出至活动关节A之外，能缩小机械装置的整体尺寸。
如图3所示是本发明的实施例应用于另一机械装置的局部示意图，在此一实施例中，输出端32的内壁对应于贯通孔321开设有一键槽323 ；输出端32能供一从动组件D与其相连接，从动组件D的一端能穿入贯通孔321，且其与输出端32相连接的一端开设有一键座Dl，该键座Dl能供一键4容置于其中，且当从动组件D穿入贯通孔321时，键4能活动地容置于键槽323中，以使从动组件D能通过键4被输出端32带动枢转。在此一实施例中，以输出端32做为该动力传输模块的最后一级输出，但本发明并不以此为限，厂商亦可于动力传输模块中另外设置一输出轴(图中未显示)，且使该输出轴能被输出端32带动而与输出端32共同旋转。此时，即可省略输出端32的贯通孔321与键槽323，并将前述贯通孔或键槽开设于该输出轴，以令该输出轴能通过前文所述的同样方式带动从动组件D的两对应连接臂，亦符合本发明的要旨。此外，该输出轴能通过不同的传动机构被输出端32带动旋转， 例如通过一减速齿轮组再进行一级减速传动，或通过一伞齿轮组改变输出方向，厂商可以自行变化输出端32与该输出轴间的传动方式。
再如图1所示，由于驱动蜗杆212与从动蜗轮31间的蜗齿导程角设计，能使驱动蜗杆212与从动蜗轮31的搭配产生自锁作用，使得驱动蜗杆212能驱动从动蜗轮31，从动蜗轮31却无法驱动驱动蜗杆212旋转，因此，来自从动轴3的外部作用力将不会带动传动轴21旋转，更无法进一步带动驱动轴11旋转，因此本发明的动力传输模块能以机械组件 (驱动蜗杆212与从动蜗轮31)承担外部作用力，而不会大幅提升致动器1的负载；此外， 即使致动器1停止输出动力，从动轴3亦不会因来自从动组件B (如图2所示)的外部作用力而被驱动旋转，因此，本发明的动力传输模块除了能有效节省能源耗损，并同时提升机械装置负载时的安全性，更具备稳定的动力输出特性与极佳的操控稳定性，此外，通过模块化的设计亦可进一步提高各组件彼此结合以及相互作动上的稳定性，并有效缩减整体体积， 以利此一动力传输模块能更加广泛地被运用到各种领域。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，凡任何熟悉该项技艺者，在本发明的技术领域内，可轻易思及的变化或修饰，皆应涵盖在本发明的申请专利范围中。
权利要求
1.一种具备自锁机制的动力传输模块，包括致动器、减速机构和从动轴，其特征在于 所述致动器具有一驱动轴，该驱动轴上设有一同轴旋转的驱动齿轮；所述减速机构包括一传动轴，该传动轴上分别设有一从动齿轮及一驱动蜗杆，该从动齿轮直接或通过减速齿轮与驱动齿轮相啮合连接；所述从动轴上设有一从动蜗轮，该从动蜗轮与驱动蜗杆相啮合，从动蜗轮与驱动蜗杆相互啮合处设有能产生自锁作用的蜗齿导程角，以使驱动蜗杆不会被从动蜗轮带动。
2.如权利要求1所述的具备自锁机制的动力传输模块，其特征在于所述从动轴连接有一输出轴。
3.如权利要求1所述的具备自锁机制的动力传输模块，其特征在于所述从动轴沿轴向设有一贯通孔。
4.如权利要求2所述的具备自锁机制的动力传输模块，其特征在于所述输出轴沿轴向设有一贯通孔。
5.如权利要求3所述的具备自锁机制的动力传输模块，其特征在于所述从动轴的两端皆为输出端，并与一从动组件的两对应连接臂连接。
6.如权利要求4所述的具备自锁机制的动力传输模块，其特征在于所述输出轴的两端皆为输出端，并与一从动组件的两对应连接臂连接。
7.如权利要求5所述的具备自锁机制的动力传输模块，其特征在于所述从动轴的内壁对应于贯通孔之处凹设有一键槽。
8.如权利要求6所述的具备自锁机制的动力传输模块，其特征在于所述输出轴的内壁对应于贯通孔之处凹设有一键槽。
9.如权利要求1所述的具备自锁机制的动力传输模块，其特征在于所述减速齿轮为一双层平面齿轮，且包括齿数较多的大齿轮及齿数较少的小齿轮，该大齿轮与驱动齿轮相啮合，该小齿轮与从动齿轮相啮合。
10.如权利要求1所述的具备自锁机制的动力传输模块，其特征在于所述蜗齿导程角为3°。
全文摘要
本发明公开了一种具备自锁机制的动力传输模块，该动力传输模块包括致动器、减速机构和从动轴，所述致动器具有一驱动轴，该驱动轴上设有一同轴旋转的驱动齿轮；所述减速机构包括一传动轴，该传动轴上分别设有一从动齿轮及一驱动蜗杆，该从动齿轮直接或通过减速齿轮与驱动齿轮相啮合连接；所述从动轴上设有一从动蜗轮，该从动蜗轮与驱动蜗杆相啮合，从动蜗轮与驱动蜗杆相互啮合处设有能产生自锁作用的蜗齿导程角，以使驱动蜗杆不会被从动蜗轮带动。本发明与现有技术相比，具有自锁功能，且节能、稳定、安全性好，具备极佳的操控稳定性，能大幅降低致动器因为承载高扭力而烧毁的危险。
文档编号F16H1/20GK102518751SQ20111044121
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者戴文钟 申请人:戴文钟