谐波减速器的柔轮结构的制作方法
专利名称：谐波减速器的柔轮结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种谐波减速器，特别是一种关于其中所包含的柔轮的改良结构。
背景技术：
谐波减速器是一种利用柔性组件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种齿轮传动，亦称为“谐波齿轮传动(简称谐波传动)”。图I为显示现有的谐波减速器结构，主要包含有三个组件一个具有内齿轮的刚轮A、一个具有外齿轮的柔轮B，以及一个波发生器C。做为减速器使用时，一般都是采用刚轮A固定、波发生器C主动运转、柔轮B输出动力的形式。柔轮B则是一种可产生较大弹性变形的薄壁齿轮，其内径等于或略大于波发生器的总外径。波发生器C是使柔轮B产生可控弹性变形的构件；波发生器C具有一中心轴，该中心轴装有可形变滚动轴承而构成滚轮，波发生器C组合于柔轮B内部，使其外径与柔轮B的内壁相互压紧，且波发生器C连接动力源(一般为马达)。当波发生器C装入柔轮B后，迫使柔轮的端面由原先的圆形变成椭圆形，进而使其椭圆形的长轴两端附近的外轮齿与刚轮A的内轮齿完全啮合,而短轴两端附近的外轮齿则与刚轮的内轮齿完全脱开；而周长上其它区段的外轮齿则处于和刚轮的内轮齿啮合和脱离的过渡状态。当波发生器连续转动时，柔轮的变形会不断改变，使柔轮B与刚轮A的啮合状态也不断改变，产生啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入……，周而复始地进行，从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器C相反方向的缓慢旋转。在传动过程中，波发生器C旋转一周，柔轮B上某点变形的循环次数称为波数，以η表示。常用的是双波传动，其柔轮应力较小，结构比较简单，易于获得大的传动比，故为目前应用最广的一种。谐波齿轮传动的柔轮和刚轮的周节相同，但齿数不等。当刚轮固定、波发生器主动旋转、柔轮从动旋转时，谐波齿轮传动的传动比为i=-Bl/(Al-Bl)式中Al、BI分别为刚轮A与柔轮B的齿数。由于柔轮齿数很多，因此，谐波减速器可获得很大的传动比。谐波减速器在谐波传动中，由于齿与齿的哨合是面接触，加上同时哨合齿数较多，因而单位面积的负荷小，使得承载能力较其它传动形式高，且传动比大，单级谐波齿轮传动的传动比可达i=70 500 ;再加上,具有体积小、重量轻、传动效率高、寿命长、传动平稳、无冲击、无噪音、运动精度高等特点，因此是一种应用十分广泛的减速器。由于柔轮在减速传动过程中需要承受较大的交变负荷，致使柔轮较容易损坏，因而对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理技术要求较高，制程技术也较复杂；另外，传统谐波减速器的刚轮与柔轮啮合位置与输出轴的距离较远，因而容易产生不同轴晃动的状况，增加了摩擦发热及噪音等问题。为了解决前述的问题，本案申请人所提出的第101210934号的谐波减速器申请案，则是将波发生器组合于柔轮与一动力源，使柔轮产生变形而局部啮合刚轮；该柔轮被固定，刚轮则连接一输出轴；藉由动力源驱动波发生器旋转时，经由柔轮带动该刚轮与输出轴同步旋转。但是现有的谐波减速器中的柔轮在制程中必须采用锻造工序以及车床加工成薄壁圆筒状，因此材料的损耗较多，制成圆筒状后还必须利用夹具定位后再滚制出外齿轮，致使生产时间较多，成本也相对较高，对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理技术要求较高，制程技术也较复杂。
实用新型内容本实用新型的目的在于解决一般谐波减速器中的柔轮采用锻造工序配合车床加工制造，致使生产时间较多，对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理技术要求较高，制程技术也较复杂，制造成本较高的问题。本实用新型提供的谐波减速器的柔轮结构，其主要特征是采用薄壁管材做为制造柔轮的薄壁圆筒，再将该薄壁圆筒进一步加工制造出外齿轮，藉此使柔轮的制造免去锻造工序，以减少材料损耗，更藉由薄壁圆筒容易利用夹具定位，进而缩短利用车床与滚齿机加工制造出外齿轮的时间，提升生产效率。本实用新型的技术手段，包括有一刚轮、一柔轮与一波发生器，该刚轮具有内空间，该内空间的内壁面圆周形成有由多个内轮齿构成的内齿轮；该柔轮的外表面圆周形成有由多个外轮齿构成的外齿轮，该柔轮结合有一输出轴；该波发生器组合于该柔轮的内径，使该柔轮产生变形而使所述外齿轮的部分外轮齿啮合该内齿轮，该波发生器连接一动力源以被驱动旋转，进而经由该柔轮驱动该输出轴旋转，其中所述柔轮是以管材加工制造成的薄壁圆筒。本实用新型藉由管材直接制造柔轮，可免去在柔轮制程中的锻造工序，并减少材料损耗，以及大幅降低车床及滚制外齿轮的生产时间。藉由前述本实用新型利用管材制造谐波减速器的柔轮，可免去在柔轮制程中的锻造工序，并减少材料损耗，更藉由薄壁圆筒管材容易使用夹具定位的特性，可以大幅降低车床及滚制外齿轮的生产时间；此外，因为柔轮是直接采用管材的结构，没有多余的弯角，可避免应力集中对于强度的不良影响。
图I为显示现有谐波减速器结构的平面剖视图；图2为显示本实用新型谐波减速器的组件组合关系的立体分解图；图3为显示本实用新型谐波减速器结构的平面剖视图；以及图4为显示本实用新型谐波减速器结构的端面平面示意图。主要组件符号说明I谐波减速器11 刚轮111内齿轮112输出轴12 柔轮[0027]121外齿轮122 洞孔13波发生器131中心轴132外环体A 刚轮B 柔轮C波发生器·
具体实施方式
以下配合图式及组件符号对本实用新型的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。如图2与图3所示，本实用新型提供的谐波减速器1，包括有一刚轮11、一柔轮12与一波发生器13 ;其中，刚轮11具有内空间，该内空间的内壁面圆周形成有由多个内轮齿构成的内齿轮111 ;该刚轮11连接一输出轴112 ;在本实用新型的较佳实施例，该输出轴112可以一体成型地结合于刚轮11端部，该输出轴112可以设置多个洞孔或螺孔，以便于组合另外的输出装置以输出动力。所述柔轮12为直接采用具有适当厚度的管材的薄壁圆筒，利用此管材可方便地定位在车床而切削加工出精确的形状及尺寸，以及利用滚齿机将其外表面圆周形成出由多个外轮齿构成的外齿轮121，该柔轮的一端边进一步设有多个洞孔122，藉由洞孔122可以配合固定组件(例如螺丝、铆钉等)锁于减速器的机壳(图未显示)。所述波发生器13为具有一中心轴131与一外环体132的可形变轴承，该中心轴131为接近正圆形的椭圆形，使得外环体132与中心轴131可以相对旋转；该中心轴131用来连接一动力源(图未显示)，一般而言，所述动力源是一种马达。本实用新型的谐波减速器I的组件组合方式，是将柔轮12组合于刚轮11的内空间，而波发生器13则组合于柔轮12内径中；柔轮12是一种可产生较大弹性变形的薄壁齿轮，其内径等于或略大于波发生器13的总外径；波发生器13则是使柔轮12产生可控弹性变形的构件，当波发生器13装入柔轮12后，迫使柔轮12的端面由原先的圆形变成椭圆形(如图4所示)，进而使其椭圆形的长轴两端附近的外齿轮121与刚轮11的内齿轮111完全啮合，而短轴两端附近的外齿轮则与刚轮的内齿轮完全脱开；而周长上其它区段的外齿轮则处于和刚轮11内齿轮啮合和脱离的过渡状态。当波发生器13连续转动时，柔轮12的变形会不断改变，使柔轮12与刚轮11的啮合状态也不断改变，产生啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入……，周而复始地进行，从而实现柔轮12相对刚轮11沿波发生器相反方向的缓慢旋转。本实用新型利用管材制造谐波减速器的柔轮，可免去在柔轮制程中的锻造工序，并减少材料损耗，更藉由薄壁圆筒管材容易使用夹具定位的特性，可以大幅降低车床及滚制外齿轮的生产时间；此外，柔轮为完整的管材结构，没有多余的弯角，可避免应力集中对于强度的不良影响。以上所述者仅为用以解释本实用新型的较佳实施例，并非企图据以对本实用新型做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本实用新型的任何修饰或 变更，皆仍应包括在本实用新型意图保护的范畴。
权利要求1. 一种谐波减速器的柔轮结构，包括有一刚轮、一柔轮与一波发生器，该刚轮具有内空间，该内空间的内壁面圆周形成有由多个内轮齿构成的内齿轮；该柔轮的外表面圆周形成有由多个外轮齿构成的外齿轮，该柔轮结合有一输出轴；该波发生器组合于该柔轮的内径，使该柔轮产生变形而使所述外齿轮的部分外轮齿啮合该内齿轮，该波发生器连接一动力源以被驱动旋转，进而经由该柔轮驱动该输出轴旋转，其特征在于 所述柔轮是以管材加工制造成的薄壁圆筒。
专利摘要本实用新型提供一种谐波减速器的柔轮结构，包括有刚轮、柔轮与波发生器，柔轮以管材加工制造成薄壁圆筒且具有外齿轮；所述柔轮组合于刚轮，该波发生器组合于柔轮与一动力源，使柔轮产生变形而局部啮合刚轮；该柔轮被固定，刚轮则连接一输出轴；藉由动力源驱动波发生器旋转时，经由柔轮带动该刚轮与输出轴同步旋转；本实用新型藉由管材直接制造柔轮，可免去在柔轮制程中的锻造工序，并减少材料损耗，以及大幅降低车床及滚制外齿轮的生产时间。
文档编号F16H55/17GK202768775SQ20122029118
公开日2013年3月6日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者叶骏绅 申请人:苏州悍猛谐波机电有限公司
技术领域：
本实用新型涉及一种谐波减速器，特别是一种关于其中所包含的柔轮的改良结构。
背景技术：
谐波减速器是一种利用柔性组件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种齿轮传动，亦称为“谐波齿轮传动(简称谐波传动)”。图I为显示现有的谐波减速器结构，主要包含有三个组件一个具有内齿轮的刚轮A、一个具有外齿轮的柔轮B，以及一个波发生器C。做为减速器使用时，一般都是采用刚轮A固定、波发生器C主动运转、柔轮B输出动力的形式。柔轮B则是一种可产生较大弹性变形的薄壁齿轮，其内径等于或略大于波发生器的总外径。波发生器C是使柔轮B产生可控弹性变形的构件；波发生器C具有一中心轴，该中心轴装有可形变滚动轴承而构成滚轮，波发生器C组合于柔轮B内部，使其外径与柔轮B的内壁相互压紧，且波发生器C连接动力源(一般为马达)。当波发生器C装入柔轮B后，迫使柔轮的端面由原先的圆形变成椭圆形，进而使其椭圆形的长轴两端附近的外轮齿与刚轮A的内轮齿完全啮合,而短轴两端附近的外轮齿则与刚轮的内轮齿完全脱开；而周长上其它区段的外轮齿则处于和刚轮的内轮齿啮合和脱离的过渡状态。当波发生器连续转动时，柔轮的变形会不断改变，使柔轮B与刚轮A的啮合状态也不断改变，产生啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入……，周而复始地进行，从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器C相反方向的缓慢旋转。在传动过程中，波发生器C旋转一周，柔轮B上某点变形的循环次数称为波数，以η表示。常用的是双波传动，其柔轮应力较小，结构比较简单，易于获得大的传动比，故为目前应用最广的一种。谐波齿轮传动的柔轮和刚轮的周节相同，但齿数不等。当刚轮固定、波发生器主动旋转、柔轮从动旋转时，谐波齿轮传动的传动比为i=-Bl/(Al-Bl)式中Al、BI分别为刚轮A与柔轮B的齿数。由于柔轮齿数很多，因此，谐波减速器可获得很大的传动比。谐波减速器在谐波传动中，由于齿与齿的哨合是面接触，加上同时哨合齿数较多，因而单位面积的负荷小，使得承载能力较其它传动形式高，且传动比大，单级谐波齿轮传动的传动比可达i=70 500 ;再加上,具有体积小、重量轻、传动效率高、寿命长、传动平稳、无冲击、无噪音、运动精度高等特点，因此是一种应用十分广泛的减速器。由于柔轮在减速传动过程中需要承受较大的交变负荷，致使柔轮较容易损坏，因而对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理技术要求较高，制程技术也较复杂；另外，传统谐波减速器的刚轮与柔轮啮合位置与输出轴的距离较远，因而容易产生不同轴晃动的状况，增加了摩擦发热及噪音等问题。为了解决前述的问题，本案申请人所提出的第101210934号的谐波减速器申请案，则是将波发生器组合于柔轮与一动力源，使柔轮产生变形而局部啮合刚轮；该柔轮被固定，刚轮则连接一输出轴；藉由动力源驱动波发生器旋转时，经由柔轮带动该刚轮与输出轴同步旋转。但是现有的谐波减速器中的柔轮在制程中必须采用锻造工序以及车床加工成薄壁圆筒状，因此材料的损耗较多，制成圆筒状后还必须利用夹具定位后再滚制出外齿轮，致使生产时间较多，成本也相对较高，对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理技术要求较高，制程技术也较复杂。
实用新型内容本实用新型的目的在于解决一般谐波减速器中的柔轮采用锻造工序配合车床加工制造，致使生产时间较多，对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理技术要求较高，制程技术也较复杂，制造成本较高的问题。本实用新型提供的谐波减速器的柔轮结构，其主要特征是采用薄壁管材做为制造柔轮的薄壁圆筒，再将该薄壁圆筒进一步加工制造出外齿轮，藉此使柔轮的制造免去锻造工序，以减少材料损耗，更藉由薄壁圆筒容易利用夹具定位，进而缩短利用车床与滚齿机加工制造出外齿轮的时间，提升生产效率。本实用新型的技术手段，包括有一刚轮、一柔轮与一波发生器，该刚轮具有内空间，该内空间的内壁面圆周形成有由多个内轮齿构成的内齿轮；该柔轮的外表面圆周形成有由多个外轮齿构成的外齿轮，该柔轮结合有一输出轴；该波发生器组合于该柔轮的内径，使该柔轮产生变形而使所述外齿轮的部分外轮齿啮合该内齿轮，该波发生器连接一动力源以被驱动旋转，进而经由该柔轮驱动该输出轴旋转，其中所述柔轮是以管材加工制造成的薄壁圆筒。本实用新型藉由管材直接制造柔轮，可免去在柔轮制程中的锻造工序，并减少材料损耗，以及大幅降低车床及滚制外齿轮的生产时间。藉由前述本实用新型利用管材制造谐波减速器的柔轮，可免去在柔轮制程中的锻造工序，并减少材料损耗，更藉由薄壁圆筒管材容易使用夹具定位的特性，可以大幅降低车床及滚制外齿轮的生产时间；此外，因为柔轮是直接采用管材的结构，没有多余的弯角，可避免应力集中对于强度的不良影响。
图I为显示现有谐波减速器结构的平面剖视图；图2为显示本实用新型谐波减速器的组件组合关系的立体分解图；图3为显示本实用新型谐波减速器结构的平面剖视图；以及图4为显示本实用新型谐波减速器结构的端面平面示意图。主要组件符号说明I谐波减速器11 刚轮111内齿轮112输出轴12 柔轮[0027]121外齿轮122 洞孔13波发生器131中心轴132外环体A 刚轮B 柔轮C波发生器·
具体实施方式
以下配合图式及组件符号对本实用新型的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。如图2与图3所示，本实用新型提供的谐波减速器1，包括有一刚轮11、一柔轮12与一波发生器13 ;其中，刚轮11具有内空间，该内空间的内壁面圆周形成有由多个内轮齿构成的内齿轮111 ;该刚轮11连接一输出轴112 ;在本实用新型的较佳实施例，该输出轴112可以一体成型地结合于刚轮11端部，该输出轴112可以设置多个洞孔或螺孔，以便于组合另外的输出装置以输出动力。所述柔轮12为直接采用具有适当厚度的管材的薄壁圆筒，利用此管材可方便地定位在车床而切削加工出精确的形状及尺寸，以及利用滚齿机将其外表面圆周形成出由多个外轮齿构成的外齿轮121，该柔轮的一端边进一步设有多个洞孔122，藉由洞孔122可以配合固定组件(例如螺丝、铆钉等)锁于减速器的机壳(图未显示)。所述波发生器13为具有一中心轴131与一外环体132的可形变轴承，该中心轴131为接近正圆形的椭圆形，使得外环体132与中心轴131可以相对旋转；该中心轴131用来连接一动力源(图未显示)，一般而言，所述动力源是一种马达。本实用新型的谐波减速器I的组件组合方式，是将柔轮12组合于刚轮11的内空间，而波发生器13则组合于柔轮12内径中；柔轮12是一种可产生较大弹性变形的薄壁齿轮，其内径等于或略大于波发生器13的总外径；波发生器13则是使柔轮12产生可控弹性变形的构件，当波发生器13装入柔轮12后，迫使柔轮12的端面由原先的圆形变成椭圆形(如图4所示)，进而使其椭圆形的长轴两端附近的外齿轮121与刚轮11的内齿轮111完全啮合，而短轴两端附近的外齿轮则与刚轮的内齿轮完全脱开；而周长上其它区段的外齿轮则处于和刚轮11内齿轮啮合和脱离的过渡状态。当波发生器13连续转动时，柔轮12的变形会不断改变，使柔轮12与刚轮11的啮合状态也不断改变，产生啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入……，周而复始地进行，从而实现柔轮12相对刚轮11沿波发生器相反方向的缓慢旋转。本实用新型利用管材制造谐波减速器的柔轮，可免去在柔轮制程中的锻造工序，并减少材料损耗，更藉由薄壁圆筒管材容易使用夹具定位的特性，可以大幅降低车床及滚制外齿轮的生产时间；此外，柔轮为完整的管材结构，没有多余的弯角，可避免应力集中对于强度的不良影响。以上所述者仅为用以解释本实用新型的较佳实施例，并非企图据以对本实用新型做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本实用新型的任何修饰或 变更，皆仍应包括在本实用新型意图保护的范畴。
权利要求1. 一种谐波减速器的柔轮结构，包括有一刚轮、一柔轮与一波发生器，该刚轮具有内空间，该内空间的内壁面圆周形成有由多个内轮齿构成的内齿轮；该柔轮的外表面圆周形成有由多个外轮齿构成的外齿轮，该柔轮结合有一输出轴；该波发生器组合于该柔轮的内径，使该柔轮产生变形而使所述外齿轮的部分外轮齿啮合该内齿轮，该波发生器连接一动力源以被驱动旋转，进而经由该柔轮驱动该输出轴旋转，其特征在于 所述柔轮是以管材加工制造成的薄壁圆筒。
专利摘要本实用新型提供一种谐波减速器的柔轮结构，包括有刚轮、柔轮与波发生器，柔轮以管材加工制造成薄壁圆筒且具有外齿轮；所述柔轮组合于刚轮，该波发生器组合于柔轮与一动力源，使柔轮产生变形而局部啮合刚轮；该柔轮被固定，刚轮则连接一输出轴；藉由动力源驱动波发生器旋转时，经由柔轮带动该刚轮与输出轴同步旋转；本实用新型藉由管材直接制造柔轮，可免去在柔轮制程中的锻造工序，并减少材料损耗，以及大幅降低车床及滚制外齿轮的生产时间。
文档编号F16H55/17GK202768775SQ20122029118
公开日2013年3月6日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者叶骏绅 申请人:苏州悍猛谐波机电有限公司
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0访客 来自[江苏省南京市电信] 2019年04月10日 09:39山阳特钢SNCM439进口钢材代理 山阳特钢SNCM439日本进口钢材用于谐波减速机柔轮生产的原材料，我司代理此种合金钢，欢迎广大 谐波减速器制造企业咨询，本人联系方式18851704733。欢迎询价。参考：山阳439在柔轮领域属于垄断地位，（日本谐波大咖和中国谐波减速器大咖都在使用此种材料）支持试样。
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