减速传动轴承的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种减速传动轴承，其包括相互套接的第一外环与第二外环，第一外环与第二外环之间设有滚动件，防止第一外环与第二外环轴向或径向分离，且第一外环与第二外环的内环面设有不同齿数的内齿。还包括一转动地设置在第一与第二外环中的内环，内环的外环面设有外齿。还包括一转动地设置在内环中的谐波器，谐波器转动时能推动内环，使内环的至少一部位的外齿啮合在第一外环与第二外环的内齿，如此能利用齿数差的转动，达到高减速比传动作用。本发明通过第一外环与第二外环套接在一起的构造，降低第一外环与第二外环相互转动的摩擦力，并增进彼此套接的稳固性，有效防止第一外环与第二外环轴向脱离，能达到体积缩小及结构精简的目的。
【专利说明】减速传动轴承
【技术领域】
[0001]本发明有关一种减速传动轴承，尤指一种可供传动机构稳固地支承并兼有变速传动作用的传动组件设计。
【背景技术】
[0002]现有的轴承作为转轴的转动组件，能提供转轴的径向及轴向支撑，用来保持轴的中心位置，并增进转轴的滑动性及降低摩擦力，除此之外，一般的轴承就不具有其他功能。因此当轴承应用在减速传动的机构中，例如马达若要减速带动一传动轴转动时，不能利用上述轴承达到兼具有减速的功能；一般作法只能利用一变速装置(例如变速箱)连接在马达与传动轴之间，使马达转轴的动力先输入变速装置，经过变速装置内的多个齿轮减速后，再带动变速装置另一端的传动轴；因此整体传动机构的体积无法有效地减缩，难以应用在精密机器(例如机械手臂)或安装空间有限的机具上。
[0003]另外，现今一种谐波传动装置(Harmonic drive),举例如美国专利US4625582、US5662008、US7552664、US4909098等，以及欧洲专利EP0514829等，其主要具有一钢环，钢环的内环面设有内齿；一杯形的柔轮，柔轮的外壁设有外齿，并将柔轮设置在钢轮之中 '及一谐波器，其包括一凸轮及一套设在凸轮的柔性轴承，通过凸轮撑开柔性轴承，使柔性轴承呈椭圆形抵靠在柔轮的内面，进而使柔轮的外齿啮合在钢环的内齿。但是这种谐波传动装置的杯形柔轮不易加工制造，外齿被撑开时不能完全啮合在钢环的内齿，而且整体的轴向长度较大，也不易应用在空间有限的精密机器。
[0004]另外还有一种谐波传动装置，则不采用杯形柔轮，例如美国专利公开第US20130081587号，其包括两个并排的钢环，钢环的内环面均设有内齿；一内环，内环的外壁设有外齿，并将柔轮设置在钢轮之中；及一谐波器撑开内环，使内环的外齿啮合在两钢环的内齿。然而，其两个钢环为并排的构造，会发生轴向分离的情况，因此必需加装其他外壳等构件，防止两个钢环轴向分离，因而导致其整体结构较庞大，制造成本也较高。
[0005]为此,如何将减速装置与轴承融合为一体,构成一个最简单的减速传动轴承，可以直接装入机械产品中(如机械手臂)，达到轴承兼有减速传动作用，同时在体积与重量上，均具有极大的改进，为本发明所要积极解决的技术问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在提供一种减速传动轴承，其通过两个相套接的外环的内齿，一内环的外齿哨合于内齿，及一驱动内环的谐波器(wave generator)结构设计,进而达到体积缩小、结构精简、兼具减速传动与轴承功能的目的。
[0007]为了达到上述目的，本发明提供的减速传动轴承，包括:
一第一外环，其具有一第一外环面、一第一内环面及一第二内环面，该第一内环面的直径大于该第二内环面的直径，该第一内环面凹设有一圈第一滚子沟槽，该第二内环面设有第一内齿； 一第二外环，其转动地埋设在该第一外环的第一内环面之中，其具有一第二外环面及一第三内环面，该第二外环面凹设有一第二滚子沟槽，该第三内环面设有第二内齿，该第二内齿与该第一内齿的齿数具有齿数差；
多个第一滚动件，该第一滚动件排列设置于该第一外环的第一滚子沟槽与该第二外环的第二滚子沟槽之间；
一内环，其转动地设置在该第一外环及该第二外环内，其具有一第三外环面及一第四内环面，该第三外环面设有外齿 '及
一谐波器，其转动地设置在该内环之中，其支撑在该内环的第四内环面上，推挤该内环至少一 P齿合部位的外齿P齿合于该第一内齿及该第二内齿。
[0008]其中，该内环为能够弹性变形的金属环，该谐波器推挤该内环两个相对的啮合部位的外齿啮合于该第一内齿及该第二内齿。
[0009]该内环为刚性的金属环，该谐波器推挤该内环的一啮合部位的外齿啮合于该第一内齿及该第二内齿。
[0010]该第一滚动件为滚柱或滚珠。
[0011]其中，该谐波器包括一第一凸轮及多个第二滚动件，该第一凸轮的周围具有一凸轮面，该第二滚动件设置于该凸轮面，并抵靠于该内环的第四内环面。
[0012]其中，该谐波器包括一保持环，该保持环套设于该第一凸轮的凸轮面，该第二滚动件设置于该保持环处。
[0013]其中，该第二滚动件为滚柱或滚珠。
[0014]其中，该谐波器包括一第二凸轮及多个第三滚动件，该第二凸轮的周围设有多个支轴，该第三滚动件结合于该支轴上，并抵靠于该内环的第四内环面。
[0015]其中，该第三滚动件为轴承。
[0016]本发明具有的优点在于:
本发明的减速传动轴承，能够将动力传递至谐波器的凸轮，当谐波器的凸轮转动时，使第二滚动件或第三滚动件抵靠在内环的第四内环面内滚转，进而使内环的外齿啮合于第一内齿及第二内齿，由于第一内齿及第二内齿有齿数差，当第一外环被固定时，将使第二外环被内环驱动而形成减速转动，进而达到减速传动兼具轴承的目的。特别是，本发明第一外环与第二外环套接在一起的构造，并具有第一滚动件卡住第一外环与第二外环，如此能缩短减速传动轴承的轴向宽度，降低第一外环与第二外环相互转动的摩擦力，并能增进彼此套接的稳固性，有效防止第一外环与第二外环轴向脱离，因而不需要其他外壳构件，能达到体积缩小及结构精简的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明第一较佳实施例的第一分解状态示意图。
[0018]图2为本发明第一较佳实施例的第一分解状态示意图。
[0019]图3为本发明第一较佳实施例的组合状态剖面示意图。
[0020]图4为本发明第一较佳实施例的组合状态剖面示意图。
[0021]图5为本发明第一较佳实施例的啮合状态示意图。
[0022]图6为本发明第一滚动件另一实施例的剖面示意图。
[0023]图7为本发明第一较佳实施例中谐波器另一实施例的剖面示意图。
[0024]图8为本发明第一较佳实施例中谐波器另一实施例的侧视示意图。
[0025]图9为本发明第一较佳实施例的应用状态参图。
[0026]图10为本发明第一较佳实施例的减速传动动作示意图一。
[0027]图11为本发明第一较佳实施例的减速传动动作示意图二。
[0028]图12为本发明第二较佳实施例的剖面示意图。
[0029]图13为本发明第二较佳实施例的侧视示意图。
[0030]图中:
I第一外环；11第一外环面；
12第一内环面；第二内环面13;
14第一滚子沟槽； 第一内齿15 ；
16连接部； 161螺孔；
2第二外环；21第二外环面；
22第三内环面；第二滚子沟槽23 ；
24第二内齿；25连接部；
251 螺孔；3第一滚动件；
31滚柱； 4内环；
41第三外环面；42第四内环面；
43外齿； 44啮合部位；
5谐波器；51、51’凸轮；
511凸轮面；512支轴；
513长轴 ；52第二滚动件；
521滚柱；522滚珠；
53保持环； 531定位部；
10马达； 101转轴；
20传动轴。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0032]如图1、图2及图3所示，本发明的减速传动轴承，其第一较佳的实施例包括一第一外环1、一第二外环2、多个第一滚动件3、一内环4及一谐波器5 (wave generator),其中:
该第一外环I为一圆环体，其具有一第一外环面11、一第一内环面12及一第二内环面13，第一内环面12的直径大于第二内环面13的直径，使第一外环I形成为阶级状的内孔。且第一内环面12凹设有一圈第一滚子沟槽14，而第二内环面13设有第一内齿15。另外，第一外环I还可以设有连接在马达或其他构件的连接部16，连接部16可以是多个设置于一端面的螺孔161。
[0033]该第二外环2也为一圆环体，其转动地设置在第一外环I的第一内环面12之中(如图3及图4所示)，缩短减速传动轴承的轴向宽度。第二外环2具有一第二外环面21及一第三内环面22，第二外环面21凹设有一第二滚子沟槽23，第三内环面设有第二内齿24，第二内齿24与第一内齿15的齿数具有齿数差,举例第二内齿24的总数为60齿时,第一内齿15的总数可为62齿,其具有2齿的齿数差(具体的齿数差依减速比制造需求而定)。另夕卜，第二外环2还可以设有连接在传动轴或其他构件的连接部25，连接部25可以是多个设置于一端面的螺孔251。
[0034]该第一滚动件3排列设置于第一滚子沟槽14与第二滚子沟槽23之间(如图4所示)，使第一滚动件3作为第一外环I与第二外环2的连接与限位的组件，防止其彼此轴向分离，同时也能降低第一外环I与第二外环2转动时彼此的摩擦力。
[0035]该内环4为可弹性变形的金属环，其转动地设置在第一外环I及第二外环2之中(如图3及图4所示)，其宽度等于第一内齿15与第二内齿24的总宽度，其具有一第三外环面41及一第四内环面42，第三外环面41设有外齿43，外齿43的齿数与第二内齿24的齿数在第一较佳实施例中是相同的。
[0036]该谐波器5又称为波形产生器(wave generator),其转动地设置在内环4之中(如图4所示)，在第一较佳实施例中，其支撑在内环4的第四内环面42，推挤内环4至少两个相对的啮合部位44的外齿啮合于第一内齿15及第二内齿24 (如图5所示)，因此当谐波器5持续转动时，即使第二外环2作减速转动。
[0037]如图1及图4所示，上述第一滚动件3较佳地为滚柱31或滚珠，第一滚动件3实施为圆柱形的滚柱31时，第一滚子沟槽14与第二滚子沟槽23为V形槽，并使滚柱31呈90度交错排列在第一滚子沟槽14与第二滚子沟槽23之间(如图3所示)，因此能对第一外环I与第二外环2起到防止轴向脱离，增进彼此套接稳固性，同时具有径向与轴向支撑作用，以及降低第一外环I与第二外环2彼此摩擦力等目的。
[0038]如图1、图2及图4所示，上述该谐波器5较佳地包括一凸轮51及多个第二滚动件52。该凸轮51可为一长轴与一短轴的正椭圆形凸轮，于其周围具有一凸轮面511。而该第二滚动件52较佳地为一排或两排排列设置于凸轮面511，并使第二滚动件52抵靠在内环4的第四内环面42，因此当凸轮51转动时，能使第二滚动件52同步滚动，如图5所示，进而推挤内环4使至少两个相对的哨合部位44的外齿B齿合于第一内齿15及第二内齿24。
[0039]再一并如图1、图2及图4所示，上述该谐波器5较佳地还包括一保持环53，保持环53两侧具有多个定位部531，将保持环53套设于凸轮51的凸轮面511，如此就能将第二滚动件52设置在保持环53的定位部531之间，使第二滚动件52排列设置于凸轮面511。而该第二滚动件52较佳地为滚柱521或滚珠522 (如图6所示)。
[0040]另外，如图7及图8所示，在第一较佳实施例中，该谐波器5较佳的可改为包括一凸轮51及多个第三滚动件54。该凸轮51可为一长轴与一短轴的椭圆形凸轮，在凸轮51的周围设有多个轴向的支轴512。该第三滚动件54为轴承541，例如滚珠轴承或滚针轴承等，使第三滚动件54结合于支轴512上，并抵靠在内环4的第四内环面42，如此能够达到相同的功能，推挤内环4至少两个相对的哨合部位44的外齿B齿合于第一内齿15及第二内齿24。
[0041]如图9所示，本发明使用时，可将马达10的转轴101连接于谐波器5的凸轮51，并使第一外环I利用其连接部16的螺孔161结合于马达10的法兰端部或其他固定构件，使第一外环I作为不能转动的固定端。而第二外环2则可利用其连接部25的螺孔251结合于传动轴20(出力轴)或其他构件，使第二外环2作为出力转动端。再一并如图10及图11所示，当谐波器5的凸轮51被马达10带动旋转时，凸轮51的长轴513持续转动并推挤使内环4的外齿43的啮合部位44改变，因而使第二外环2减速转动，凸轮51每转动I圈，因为第一内齿15与第二内齿24有齿数差的原理,仅使第二外环2转动I个齿距,如此达到很闻的减速比。
[0042]再如图12所示，为本发明第二较佳实施例，其内环4可以改用为刚性的(rigid)金属环，并转动地设置在第一外环I及第二外环2内。而谐波器5较佳的实施例包括一凸轮51’及多个第三滚动件54，该凸轮51’为一圆形的偏心轮，该第三滚动件54为滚珠，并排列设置在凸轮51’的凸轮面与内环4之间。再一并如图13，当谐波器5的凸轮51’转动时，可通过第三滚动件54抵靠在内环4，推挤内环4的一啮合部位44的外齿43啮合于第一内齿15及第二内齿24,同理凸轮51’每转动I圈，因为第一内齿15与第二内齿24的齿数差原理，仅使第二外环2转动I个齿距，如此同样能达到很高的减速比。
[0043]以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本【技术领域】的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
【权利要求】
1.一种减速传动轴承，其特征在于，包括: 一第一外环，其具有一第一外环面、一第一内环面及一第二内环面，该第一内环面的直径大于该第二内环面的直径，该第一内环面凹设有一圈第一滚子沟槽，该第二内环面设有第一内齿； 一第二外环，其转动地埋设在该第一外环的第一内环面之中，其具有一第二外环面及一第三内环面，该第二外环面凹设有一第二滚子沟槽，该第三内环面设有第二内齿，该第二内齿与该第一内齿的齿数具有齿数差； 多个第一滚动件，该第一滚动件排列设置于该第一外环的第一滚子沟槽与该第二外环的第二滚子沟槽之间； 一内环，其转动地设置在该第一外环及该第二外环内，其具有一第三外环面及一第四内环面，该第三外环面设有外齿 '及 一谐波器，其转动地设置在该内环之中，其支撑在该内环的第四内环面上，推挤该内环至少一 P齿合部位的外齿P齿合于该第一内齿及该第二内齿。
2.根据权利要求1所述的减速传动轴承，其特征在于，其中，该内环为能够弹性变形的金属环，该谐波器推挤该内环两个相对的哨合部位的外齿哨合于该第一内齿及该第二内齿。
3.根据权利要求1所述的减速传动轴承，其特征在于，其中，该内环为刚性的金属环，该谐波器推挤该内环的一哨合部位的外齿哨合于该第一内齿及该第二内齿。
4.根据权利要求1所述的减速传动轴承，其特征在于，其中，该第一滚动件为滚柱或滚珠。
5.根据权利要求1所述的减速传动轴承，其特征在于，其中，该谐波器包括一第一凸轮及多个第二滚动件，该第一凸轮的周围具有一凸轮面，该第二滚动件设置于该凸轮面，并抵靠于该内环的第四内环面。
6.根据权利要求5所述的减速传动轴承，其特征在于，其中，该谐波器包括一保持环，该保持环套设于该第一凸轮的凸轮面，该第二滚动件设置于该保持环处。
7.根据权利要求6所述的减速传动轴承，其特征在于，其中，该第二滚动件为滚柱或滚珠。
8.根据权利要求1所述的减速传动轴承，其特征在于，其中，该谐波器包括一第二凸轮及多个第三滚动件，该第二凸轮的周围设有多个支轴，该第三滚动件结合于该支轴上，并抵靠于该内环的第四内环面。
9.根据权利要求8所述的减速传动轴承，其特征在于，其中，该第三滚动件为轴承。
【文档编号】F16C32/00GK104343894SQ201310330704
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2013年8月1日
【发明者】李茂碷 申请人:李茂碷