本发明涉及一种减速器的结构配置技术，特别涉及一种具自锁功能的波动减速器、、其凸轮轮廓與承窝轮廓的形成方法及复合式减速装置。
背景技术：
在传统减速器的结构技术领域中，本发明所要探讨的自锁功能，指由一主动件负载动力而驱动一从动件产生既定减速比的正转出力(假设是正转)，当该主动件未负载动力而成为自由端时，纵使该从动件负载有动力(包含外界动力源所施加的驱动力，或由从动件自身或其连动构件自身重力所生成的扭矩而产生动力)，也不能驱动自由端的主动件产生反转，即称为自锁；而且，所述自锁，专指生成于主动件与从动件相互啮触的齿面之间，但不包括以其它会增加构件配制成本的活动锁闩等配置(例如是可被驱动而往复位移的挡杆或定位闩或梢等)。
传统所见的减速器，一般包括有蜗杆驱动蜗轮的机构、行星齿轮组、旋波传动器(spin-wave driver)等，其中只有蜗杆驱动蜗轮的机构，可凭借蜗杆与蜗轮的齿面间的相啮角度设计，而产生上述的自锁功能。
请合并参阅图1及图2所示，分别揭露出传统蜗杆与蜗轮的配置及其导程角的示意，说明一般蜗杆71与蜗轮72相啮的齿面之间具有一导程角α(或称磨擦角)，对蜗杆71而言，此一导程角α是由蜗杆导程L与蜗杆圆周长S之间的斜率构成；其中，作为主动件的蜗杆71产生自转时，会经由蜗杆71的齿面71a对作为从动件的蜗轮72的齿面72a施加一正向力F，当该正向力F于导程角α的正旋方向产生的分力Fsinα小于蜗杆71与蜗轮72之间的齿面71a、72a所生成的摩擦力μ×Fcosα时(μ為所述齒面71a、72a間的磨擦係數)，也即Fsinα＜μ×Fcosα时即会产生自锁；换言的，有此自锁设计的情况下，蜗轮72即无法凭借所述齿面71a、72a之间的相啮而反向驱动蜗杆71产生逆转。因此，自锁功能的优点在于保护减速机构中各传动组件之间免于发生非预期性的逆向转动而遭致损坏或危险。
除了上述蜗杆驱动蜗轮的机构的外、传统所见的行星齿轮组与旋波传动器，截至目前，都未见有搭载所述自锁功能的设计。由于传统的旋波传动器与行星齿轮组均为典型的减速传动机构。其中，旋波传动是一种可以产生旋波的减速机构；旋波传动的原理，最早可见由C.W.Musser于1955年提出申请的美国发明第2906143号专利所揭露的谐波传动(harmonic driver)；其次，经过不断的改进，例如美国第5643128号专利，更进一步的揭露出旋波传动(或称旋波减速)机构的构件细节。
相较于传统行星齿轮，传统旋波传动能提供较多的啮合齿数及较大的传动范围，因此在整体减速比的出力值上，旋波传动相对的具有较佳的传动精度及传动效率。
且知，先前技术中并未公开有关本发明所涉及的波动减速器(wave-motion)，传统技术中较为接近者，首推为上述的旋波传动机构。
传统旋波传动机构的组成，由内而外包括同轴配置有一凸轮(cam)(或称波形产生器wave generator)、多数个滚子(rollers)及一承窝轮(具有特殊内齿型钢轮circular spline wheel)；其中该凸轮通常作为入力轴，所述多数个滚子是围绕的配置于凸轮与承窝轮之间，且承窝轮上呈环状的布设有多数个可以容纳滚子啮触的承窝，利用凸轮提供入力来驱动多数个滚子的中的部分滚子啮触于承窝轮的对应承窝的中，以驱动珠环产生减速比的出力转动。
进一步的说，由上述专利所揭技术可以知悉，传统旋波传动机构中每一承窝包括由一齿谷的双侧分别延伸形成斜倾状的齿面，且双侧齿面并延伸连接至双侧的齿峰，使得每一承窝的轮廓形状概略呈V形。由于旋波传动过程中所述的多个滚子的中只有部分滚子会接受凸轮轮面的驱动而啮触承窝的齿面，因此承窝的齿面是传达滚子驱动力的有效接触面；其次，例如前述的美国第5643128号专利中，揭露于所述凸轮与承窝轮之间还配置有一容载多个滚子用的珠环(rollers ring)，在部分实施上该珠环也可作为出力端，而使得凸轮的驱动力能经由承窝齿面的传递而对滚子提供分力去推动珠环产生减速比的出力转动。
由上述可知，承窝的齿面不但能作为传达作用力的有效接触面，还可以作为对滚子提供凸轮所产生的分力的有效接触面；此外，在旋波传动过程中还可以进一步察觉，当凸轮轮面推引滚子接触承窝齿面的过程中，该被推引的滚子包含朝着凸轮轴心的径向以及圆周角方向产生位移，这也将影响到所述齿面是否能充分的或真实的作为传达作用力及提供凸轮所产生的分力的有效接触面；虽然，在整体减速比的出力值上，传统旋波传动能维持良好的传动精度及传动效率；但是，先前技术中仅揭露承窝的轮廓概略呈V形，并没有进一步揭露、探讨或教示该承窝与凸轮的轮廓形成技术是否足以有效传递作用力，例如入力轴旋转半周时滚子会进入下一个承窝位置，此过程的速度会因V形承窝轮廓的定义不明，导致滚子进入下一承窝的速度不稳定，乃至于影响到传统旋波传动器的出力端在细微转动角度上的传动精度。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：旨在取用波动减速器(wave-motion driver)来改善传统旋波传动机构的出力端在细微转动角度上的传动精度不足的问题，本发明更进一步设计该波动减速器中的凸轮，使得凸轮、滚子、珠环与承窝之间能于反向传动时能产生自锁，解决传统旋波传动机构没有具备自锁功能的问题。
其中，本发明所定义的波动减速器，其具备的凸轮、滚子、珠环与承窝轮等主要构件的机能，概括与传统旋波传动机构相同，但是本发明的波动减速器(或称波动传动器)所产生的传动波形排除是弦波。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种具自锁功能的波动减速器，包括以同心圆方式配置有：
一凸轮，其轴心的环周具有一凸轮轮廓，该凸轮轮廓包含形成至少一弧凸部；
一承窝轮，配置于凸轮外围，该承窝轮之内环壁面环设有多个承窝；
一珠环，配置于该凸轮与承窝轮之间，该珠环圆周等间隔设有多个珠槽，所述各珠槽中活动空间配置有一滚子，该凸轮入力驱动弧凸部转动，该弧凸部施力推触滚子移动至相对应的承窝内，并带动承窝轮与珠环的其中的一生成既定减速比的出力转动；
其中，该弧凸部的形成接受下式的拘束：
F×Rsinθ＜R×μ×Fcosθ
0＜θ≤4°
其中：F为滚子施力于弧凸部的正向力，R为弧凸部与滚子间的接触点相对于凸轮轴心的距离，θ为F的导程角，μ为弧凸部与滚子之间的相对摩擦系数。
所述具自锁功能的波动减速器，其中：
F×Rsinθ＝T1
R×μ×Fcosθ＝T2
其中：T1为滚子施力于弧凸部时的旋转扭矩，T2为弧凸部与滚子接触时的摩擦力(μ×F)的分力(μ×Fcosθ)的旋转扭矩。
所述具自锁功能的波动减速器，其中该凸轮轮廓包括以下列步骤形成：
依单位时间等比例划分滚子在凸轮与承窝之间的径向移动轨迹以及圆周旋转轨迹，而依序取得滚子在移动过程中的多个轨迹圆的圆心及其圆面切点；
接着连接所述多个圆面切点成为凸轮轮廓中的单位轮面轮廓；
随后以凸轮轴心上的X轴线及Y轴线分别镜射所述单位轮面轮廓而合组成所述凸轮轮廓。
所述具自锁功能的波动减速器，其中所述多个轨迹圆的圆心，依下式取得圆心坐标(Xm,Ym)：
[Xm，Ym]
＝[(Lf-M.Δy′).sin(M.Δα),
(Lf-M.Δy′).cos(M.Δα),]
其中，Lf为最远离凸轮轴心的滚子轨迹圆的圆心与凸轮轴心之间的距离，M为滚子的多个轨迹圆所划分的等分量，Δy为等份有效径向位移量的每一滚子轨迹圆的径向位移量，Δα为等份有效移动转角的每一滚子轨迹圆的移动转角。
所述具自锁功能的波动减速器，其中所述多个轨迹圆的圆面切点(X′m,Y′m)，表示如下式：
其中，m表示滚子移动的轨迹圆的号数，m为>0的自然数，Rd为滚子直径，Xm-1,Ym-1为第m号轨迹圆的圆心坐标，m-1为第m号滚子轨迹圆的号数。
所述具自锁功能的波动减速器，其中以云形线连接所述多个圆面切点而形成单位轮面轮廓。
所述具自锁功能的波动减速器，其中该承窝具有一承窝轮廓，该承窝轮廓包括以下列步骤形成：
依单位时间等比例划分滚子在凸轮与承窝之间的径向移动轨迹以及圆周旋转轨迹，而依序取得滚子在移动过程中的多个轨迹圆的圆心及其圆面切点；
接着连接所述多个圆面切点成为承窝上介于齿峰与齿谷之间的单边齿面轮廓；
随后以齿谷的中心线镜射所述单边齿面轮廓成为对应边齿面轮廓，并由单边齿面轮廓与对应边齿面轮廓之间连结齿谷轮廓而组成所述承窝轮廓。
所述具自锁功能的波动减速器，其中所述多个轨迹圆的圆心，依下式取得圆心坐标(Xn,Yn)：
[Xn，Yn]＝[(Lf-N.Δy).sin(N.Δθ),
(Lf-N.Δy).cos(N.Δθ),]
其中，Lf为最远离凸轮轴心的滚子轨迹圆的圆心与凸轮轴心之间的距离，N为承窝的单边齿面轮廓所划分的等分量，Δy为等分有效径向位移量的每一滚子轨迹圆的径向位移量，Δθ为等分有效移动转角的每一滚子轨迹圆的移动转角。
所述具自锁功能的波动减速器，其中所述多个轨迹圆的圆面切点(X′n,Y′n)，表示如下式：
其中，n表示滚子移动的轨迹圆的号数，n为>0的自然数，Rd为滚子直径，Xn-1,Yn-1为第n号轨迹圆的圆心坐标，n-1为第n号滚子轨迹圆的号数。
所述具自锁功能的波动减速器，其中以云形线连接所述多个圆面切点而形成单边齿面轮廓。
所述具自锁功能的波动减速器，其中所述齿谷轮廓以单边齿面轮廓与对应边齿面轮廓之间最邻近的两个轨迹圆的圆面切点作联机而形成，该齿谷轮廓不干涉所述多个轨迹圆的轮面。
所述具自锁功能的波动减速器，其中还包括以凸轮轴心为旋转中心，数组所述承窝轮廓等圆周间距的环绕于承窝轮之内轮面，而形成该承窝轮所具有的一承窝轮轮廓。
所述具自锁功能的波动减速器，其中所述齿峰以单边齿面轮廓与对应边齿面轮廓之间最远离的两个相对应的轨迹圆的圆面切点作圆角联机，而形成齿峰轮廓，该齿峰轮廓导引所述滚子移动至相邻的承窝内接触承窝轮廓。
所述具自锁功能的波动减速器，其中该凸轮内环形成一作为入力端的动力输入界面使用的齿孔形环齿部。
一种应用根据权利要求1所述波动减速器的复合式减速装置，包括复合一行星齿轮组于该波动减速器的一侧，其中该凸轮内环形成有一环齿部，该行星齿轮组包括：
多个行星齿轮，等间隔组配于一轮盘的一侧圆周端面，并且分别和凸轮的环齿部相啮组；其中，该轮盘轴接一旋转驱动器。
所述的复合式减速装置，其中该行星齿轮组还包括一太阳轮，该轮盘经由太阳轮轴接旋转驱动器，所述多个行星齿轮分别啮组于太阳轮的周边接受传动。
所述的复合式减速装置，其中该行星齿轮还包括一作为固定端使用的环齿轮，该环齿轮啮组于所述多个行星齿轮的外围，所述多个行星齿轮包含多个齿轮组，每一齿轮组包含同轴配置的一前齿轮与一后齿轮，所述多个前齿轮与环齿轮相啮组，且所述多个行星齿轮凭借所述的多个后齿轮和凸轮的环齿部相啮组。
所述的复合式减速装置，其中该珠环中心延伸形成一环形接座作为出力轴。
所述波动减速器的复合式减速装置，包括复合一行星齿轮组于该波动减速器的一侧，其中该行星齿轮组包括：
一太阳轮，轴接一旋转驱动器；及
多个行星齿轮，等间隔组配于凸轮的一侧圆周端面，并且分别啮组于该太阳轮的周边而带动凸轮旋转。
所述的复合式减速装置，其中所述多个行星齿轮包含：
一第一组行星齿轮，包含等间隔配置于一轮盘的一侧圆周端面上的多个前齿轮，所述多个行星齿轮经由所述多个前齿轮而啮组于太阳轮的周边，该轮盘另一侧的旋转中心固设一中心齿轮；及
一第二组行星齿轮，包含等间隔配置于凸轮的一侧圆周端面上的多个后齿轮，所述多个后齿轮并啮组于中心齿轮的周边。
所述的复合式减速装置，其中该行星齿轮还包括一作为固定端使用的环齿轮，该环齿轮啮组于所述多个前齿轮的周边。
与现有技术相比，采用上述技术方案的本发明的优点在于：凭借行星齿轮组对旋转驱动器所输出的动力产生一前阶段减速作用，并凭借波动减速器接续对行星齿轮组所输出的动力产生一后阶段减速作用。其中，所述前阶段减速可包括多款多段减速比的配置，使整体形成多段减速的配置，以提供出力端使用上的需求。
以上所述的技术手段及其产生效能的具体实施细节，请续参照下列实施例及附图加以详细说明。
附图说明
图1是传统蜗杆与蜗轮的配置示意图；
图2是图1所示蜗杆与蜗轮之间的导程角解说图；
图3是本发明波动减速器的立体分解图；
图4是图3所示构件的配置剖示图；
图4a是图4所示凸轮、滚子与承窝间的放大解说图；
图5是图4所示凸轮、滚子、珠环与承窝间产生力平衡的解说图；
图6是图5所示凸轮、滚子、珠环与承窝间生成导程角的解说图；
图7是本发明形成凸轮轮廓的步骤流程图；
图8是本发明承窝轮廓及凸轮轮廓的设计解说图；
图9是本发明凸轮外围的滚子轨迹圆的有效移动范围的解说图；
图10是本发明形成承窝轮廓的步骤流程图；
图11是图8所示承窝中滚子轨迹圆的有效移动范围的放大解说图；
图12是图11所示滚子轨迹圆有效移动范围的等比例划分解说图，用以解说承窝轮廓的设计；
图13是本发明设计承窝轮轮廓的步骤流程图；
图14是本发明复合式波动减速装置的第一种实施例的立体分解图；
图14a是图14所示实施例的另一种形态的立体局部分解图；
图15及图16分别是图14所示波动减速装置在不同向角的立体剖示图；
图17是图14所示复合式波动减速装置的平面剖示图；
图18是本发明复合式波动减速装置的第二种实施例的立体分解图；
图19是图18所示复合式波动减速装置的平面剖示图。
附图标记说明：1、100、101-凸轮；10-轮面；11-轴心；110-环齿部；12-弧凸部；13-凸轮轮廓；13a-单位轮面轮廓；14-入力轴；2、200、201-滚子；3、300-承窝轮；30、310、311-承窝；31-承窝轮廓；31a-单边齿面轮廓；31b-对应边齿面轮廓；32-齿峰轮廓；33-齿谷轮廓；34-承窝轮轮廓；4、400、401-珠环；40-珠槽；41-出力轴；410-环形接座；5、50、500-座体；6、60、600-座盖；71-蜗杆；72-蜗轮；71a、72a-齿面；800、840-行星齿轮组；810、811-太阳轮；820、84-行星齿轮；82-齿轮组；82a、841a-前齿轮；82b、842a-后齿轮；841-第一组行星齿轮；842-第二组行星齿轮；841b、85-轮盘；841c-中心齿轮；88、880-环齿轮；90、91-旋转驱动器；S1至S5-凸轮轮廓设计流程的步骤说明；S1、S2及S30至S50-承窝轮廓设计流程的步骤说明；S50至S60-承窝轮轮廓设计流程的步骤说明。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。
首先请合并参阅图3及图4，分别揭露出本发明波动减速器的构件配置细节，说明该波动减速器包括在一座体5及座盖6之间采同心圆方式由内而外的配置一凸轮1、多个滚子2、珠环4及一承窝轮3；其中，该凸轮1的轴心位置形成有入力轴14作为波动减速器的入力端，该入力轴14能衔接动力源入力驱动凸轮1自转，该凸轮1的轮面10包含有至少一相对远离轴心11且由云形线(spline)构成的弧凸部12，该弧凸部12为施力推触所述滚子2传递动力的有效作用区，进而围组成一凸轮轮廓13；所述滚子2在本实施中为滚柱，但不排除可以是滚珠等滚动组件；该承窝轮3呈环体状，配置于凸轮1的轮面10的外围，且承窝轮3之内环壁面环设有多个承窝30，进而使得所述多个滚子2能环设于凸轮1的轮面10与承窝轮3的承窝30之间；该珠环4配置于凸轮1与承窝轮3之间，且该珠环4圆周等间隔设置多个珠槽40，用以配合滚子2的形体而使滚子2局部的活动容置于内。其中，可以考虑维护珠环4强度，而于实施上将滚子2与珠槽40的数量分别实施为实际珠槽40数量的1/2。
请续参阅图4a，揭露出上述承窝30、凸轮1与滚子2之间的放大配置示意图，说明本实施中可经由凸轮轮面10的弧凸部12驱动部分滚子2移动至相对应的承窝30内接触承窝轮廓31，以传递驱动作用力而带动珠环4产生既定减速比的出力转动。
为了方便说明，在发明以下所述的实施细节中，将以凸轮1的入力轴14作为入力端，并且以固定承窝轮3而使珠环4的轴心位置所形成的出力轴41成为出力端的方式作解说。但本发明所概括的范围，还应包含固定珠环4而使承窝轮3成为出力端的实施方式。其中，必须说明的是，无论是以承窝轮3或珠环4作为出力端，皆不影响本发明表述于下的相关承窝轮廓、承窝轮轮廓及凸轮轮廓的形成结果。
上述中，所述承窝轮廓31包含有单边齿面轮廓31a及其镜射的对应端所形成的对应边齿面轮廓31b，且单边齿面轮廓31a与对应边齿面轮廓31b之间连结有一齿谷轮廓33；依此数组承窝轮廓31而环绕围组成一承窝轮轮廓34(如图1所示)；其中，当承窝轮轮廓34形成后，每一承窝轮廓31中的单边齿面轮廓31a与对应边齿面轮廓31b相对远离的端部分别衔接有齿峰轮廓32，以完整呈现该承窝轮轮廓34；再者，本发明中所述的承窝轮轮廓34专指该承窝轮3之内环壁面的特征轮廓。
除了上述波动减速器的实施细节的外，本发明为了使波动减速器具备自锁功能，必须自上述弧凸部12施力推触滚子2进而推触珠环4及承窝30的力中创设出一导程角θ，该导程角θ的实施细节，进一步说明如下：
请续参阅图5，揭示出图4所示的凸轮1的弧凸部12、滚子2、珠环4与承窝30的承窝轮廓31之间产生力平衡的状态，说明当凸轮1朝着顺时钟方向驱动时，弧凸部12会施加一作用力F推触滚子2，使得承窝轮廓31相对的对滚子2产生一分力F′，且珠环4的珠槽40也会同时对滚子2产生一分力F″，此时，F、F′、F″三力会产生力平衡。
进一步的，请续参阅图6，说明图4b所示的弧凸部12以作用力F推触滚子2时，会于弧凸部12与滚子2之间形成一接触点P，且知接触点P相对于凸轮轴心11的距离为R，依作用力与反作用力的原理可知，滚子2经由P点施力于弧凸部12的正向力F会与弧凸部12推触滚子2的作用力F相同，而且在该接触点P还会形成一摩擦力μ×F，其中μ为弧凸部12与滚子2之间的相对摩擦系数；由于弧凸部12相对于凸轮1的轴心11并非真圆轮面轮廓，因此使得接触点P上的所述正向力F的作用线会与接触点P相对于凸轮轴心11的距离R的联机之间产生一夹角θ，在本发明中即定义此夹角为导程角θ，且知，上述摩擦力μ×F会因导程角θ的存在而生成一磨擦分力μ×Fcosθ。
更进一步的，由图6可知，凸轮1的旋转轴心11上，可以连接一条垂直于上述正向力F的作用线r，且知r＝Rsinθ；而且，由于导程角θ的形成，使得滚子2对弧凸部12施加的正向力F会进一步对凸轮1的旋转轴心11生成一扭矩T1，且知T1＝F×r＝F×Rsinθ；再者，由于弧凸部12与滚子2接触时生成的摩擦力μ×F的关系，使该摩擦力μ×F的磨擦分力μ×Fcosθ会进一步对凸轮1的旋转轴心11生成一扭矩T2，且T2＝R×μ×Fcosθ；依此，当T1＜T2时，本发明的波动减速器即能产生自锁效果。因此，本发明于设计弧凸部12时，必须受到下式(一)的拘束，以满足自锁需求：
F×Rsinθ＜R×μ×Fcosθ式(一)
将上式(1)左右平衡算后，可进一步经由下式(二)而取得导程角θ：
根据式(2)，本发明以钢材制成凸轮1的弧凸部12、滚子2、珠环4与承窝30的承窝轮廓31为例，说明经由查表可知钢材与钢材之间的相对摩擦系数μ值，是介于0.1～0.12之间，本发明进一步假设当弧凸部12与滚子2之间的相对摩擦系数μ＝0.07时带入式(2)可得导程角θ＜4°，由此可知本发明假设的相对摩擦系数μ＝0.07相对小于查表得知的0.1～0.12，因此当0＜θ≤4°时，可充分达到自锁效果。
上述自锁，指当作为出力端使用的珠环4(替换成承窝轮3也可)反向传动作为入力端使用的凸轮1时，经由该弧凸部12受到上述式(1)的拘束而且使导程角落入0＜θ≤4°的角度范围内时，即能使得凸轮1、滚子2、珠环4与承窝轮3之间产生自锁，以保护减速机构中各传动组件之间免于发生非预期性的逆向转动而遭致损坏或危险(容后详述)。
在符合上述导程角θ的需求条件情况下，本发明可进一步具体设计形成凸轮轮廓13；具体的说，包括执行下述步骤S1至步骤S5(如图7所示)：
步骤S1：分析滚子的移动轨迹
本发明先针对滚子2的移动轨迹进行分析；更具体的说，当滚子2接受凸轮轮面10的弧凸部12渐近推触时会在相对应的承窝30内同时产生两种移动速度，所述两种移动速度包括朝着凸轮轴心11的径向产生径向移动速度v，以及朝着凸轮1的圆周方向产生角速度ω(如图4a所示)；本发明的具体手段是以单位时间t来等比例划分该径向位移量L成为径向位移速度v(ΔL＝v×Δt)，同时并以该单位时间t来等比例划分该圆周方向的有效的旋转角度θ成为圆周方向的角速度ω(Δθ＝ω×Δt)，依此，可于承窝30内模拟滚子2的动作路径而绘制出多个轨迹圆(详如步骤2至步骤4，容后详述)。
步骤S2：初始设定
本发明基于减速比及配置尺寸上的需求，可以依据下列设定的数据而逐步的绘制形成如图8，其中图8是举例在X-Y坐标系的四个象限中作图，特别是依据下列设定的数据而在第二象限中绘制滚子2的多个轨迹圆表示，所述设定的数据包括：
1.所述多个滚子的数量Rn＝40，但为了确保珠环4中各个珠槽40的刚性，其珠槽与滚子数目皆为其1/2。
2.凸轮1的轮面弧凸部12数量Cn＝2。
3.数量Sn＝Rn–Cn＝40-2＝38。
4.直径Rd＝2.0mm。
5.有效作用数量可设定为非整数，例如En＝5.3。
S3：绘制凸轮的滚子轨迹圆
依据上述步骤2的设定的后，本发明可进一步依据下列参数的定义而绘制如图9所示凸轮1外围的滚子轨迹圆的有效移动范围的图面。
在图9中，本发明举例在X-Y坐标系的第二象限中作图，包括在滚子2有效移动范围内(包含有效径向位移量δy与有效圆周移动转角δθ)划分出合适的等份量M，并以该等分量M来作为凸轮轮廓13所划分的等分量，例如以M＝300来等比例划分有效径向位移量的每一轨迹圆位移量Δy′，使并将产生的弧线由外而内依序编号为L’0、L’1、…..、L’M(M＝300)，随后依设定的等份量M来等比例划分有效移动转角的每一滚子轨迹图的转动角Δα，使所产生的辐射线由右至左依序编号为A’0、A’1、……、A’M(M＝300)。
接着，以上述弧线L’0、L’1、…..、L’M与其编号对应相同的辐射线A’0、A’1、……、A’M的各交点(例如L’0与A’0的交点等)作为滚子轨迹圆的圆心，而依序划出多个轨迹圆(滚子直径Rd＝2.0mm)，其中可以考虑到滚子2与凸轮轮面10间的裕度，例如本案以滚子直径Rd+预设的裕度＝2.0+0.04＝2.04mm，依此绘制出多个轨迹圆的圆心坐标[Xm,Ym]，所述圆心坐标[Xm,Ym]可依式(三)取得：
式(三)
[Xm，Ym]＝[(Lf-M.Δy′).sin(M.Δα),
(Lf-M.Δy′).cos(M.Δα),]
依此，可以依序取得第一点圆心坐标[X0,Y0]＝[0,Lf]＝[0,14.6]，第二点圆心坐标[X1,Y1]＝[-0.032868,14.598230]，并以此类推而取得第m+1号轨迹圆的圆心坐标[Xm,Ym]＝[-8.8034166,10.988460](当m＝M＝300等比例划分时)。
步骤S4：绘制凸轮的单位轮面轮廓
随后在上述每两个相邻的轨迹圆之间作一切线T’，并选取各切线T’的第一个圆面切点，依下式计算各圆面切点坐标[X′m,Y′m]，表示如式(四)：
其中，Xm-1,Ym-1为第m号轨迹圆的圆心坐标，m-1为第m号
滚子的前一个滚子轨迹圆的号数。
依此，可依序取得第一轨迹圆的切点坐标[X’0,Y’0]＝[0.053785,13.601447]，第二轨迹圆的切点坐标[X’1,Y’1]＝[0.023171,13.599801]，并以此类推而取得第m号轨迹圆的切点坐标[X’m,Y’m]＝[-8.135657,10.244083](当m＝M＝300等比例划分时)。接着，以云形线连接第二象限中的所述多个圆面切点成一体，即形成凸轮轮廓13中的单位轮面轮廓13a；其中，由切线T’所连接涵盖的多个切点位置，即是形成凸轮1位在第二象限中的局部弧凸部12的云形线轮廓位置，而由云形线所连接形成的单位轮面轮廓13a的范围，包含该局部弧凸部12的云形线轮廓及其它非属弧凸部12的轮面轮廓。
步骤S5：绘制凸轮轮廓
请合并参阅图4及图9所示，将步骤S4绘制形成在第二象限中的单位轮面轮廓13a(如图9所示)，以其凸轮轴心11上的X轴线及Y轴线分别镜射于其它三个象限(包括第一、第三及第四象限)中而合组成所述凸轮轮廓13；所述分别镜射，包括先对X轴线镜射的后再对Y轴线镜射，或者先对Y轴线镜射的后再对X轴线镜射，使得存在于X-Y坐标的四个象限中的任一象限的单位轮面轮廓13a，能够依序镜射至其它三个象限的中，布满X-Y坐标的四个象限，而围绕合组成一完整的凸轮轮廓13(如图4所示)。其中，各单位轮面轮廓13a位在Y轴线的交点上(也即弧凸部位置)所产生的多余线段及尖点，可施予倒圆角处理或小圆弧修除。
上述实施方式中所述的有效，意指当滚子2、承窝3、凸轮1及珠环4同时接触时的角度范围为有效，在此范围以外的角度则为无效，而且上述导程角θ的拘束条件[式(1)]，应该被合并实施于弧凸部12的有效推触滚子2移动的角度范围内。
另外，本发明还可以进一步设计所述的承窝轮廓31；具体的说，包括接续上述步骤S1至S2的后执行步骤S30至步骤S50(如图10所示)：
步骤S30：绘制承窝中的滚子轨迹圆
依据步骤2的设定的后，本发明可进一步依据下列所举例的参数定义而绘制如图11所示滚子轨迹圆的有效移动范围图面(配合图8所示)：
6.最远离凸轮轴心11的滚子轨迹圆的圆心与凸轮轴心11之间的距离Lf，预设坐标(0,Lf)，其中Lf＝14.6mm。
7.本实施例设定初始两轨迹圆之间的切线角度为44.5°～45.5°。
8.滚子有效作用位移0.52mm。
9.滚子有效作用圆周角度(如图3所示)。
10.由上述可以计算出承窝与滚子相对角度差Δβ，也即(图中未示)。
11.进而设定承窝30的单边齿面轮廓31a有效作用范围的移动转角δθ，也即
接续图11状态，本发明可以在滚子2有效移动范围内(包含有效径向位移量δy与有效圆周移动转角δθ)划分出合适的等份量N，并以该等分量N来作为承窝的单边齿面轮廓31a所划分的等分量，详如图12所示，依该等份量N(例如N＝100)等比例划分有效径向位移量的每一轨迹圆的径向位移量并将产生的弧线由外而内依序编号为L0、L1、…..、LN，随后依设定的等份量N来等比例划分有效移动转动角的每一滚子轨迹图的移动转角所产生的辐射线由左至右依序编号为A0、A1、……、AN。
接着，以上述弧线L0、L1、…..、LN与其编号对应相同的辐射线A0、A1、……、AN的各交点(例如L0与A0的交点等)作为滚子轨迹圆的圆心，而依序划出多个轨迹圆(滚子直径Rd＝2.0mm)，其中所述多个轨迹圆的圆心坐标(Xn,Yn)，可依式(五)取得：
其中，N表示滚子移动的轨迹圆的号数，N为>0的自然数。
依此，可以依序取得第一点圆心坐标[X0,Y0]＝[0,Lf]＝[0,14.6]，第二点圆心坐标[X1,Y1]＝[0.005188,14.594799]，并以此类推而取得第n+1号轨迹圆的圆心坐标[Xn,Yn]＝[0.500433,14.071104](当n＝N＝100等比例划分时)。
步骤S40：绘制承窝的单边齿面轮廓
接续上述步骤S30，而在每两个相邻的轨迹圆之间作一切线T，并选取各切线T的第一个圆面切点，依下式计算各圆面切点坐标[X′n,Y′n]，表示如式(六)：
其中，Xn-1,Yn-1为第n号轨迹圆的圆心坐标，n-1为第n号滚子的前一个滚子轨迹圆的号数。
依此，可依序取得第一轨迹圆的切点坐标[X’0,Y’0]＝[0.707959,15.306254]，第二轨迹圆的切点坐标[X’1,Y’1]＝[0.713524,15.300675]，并以此类推而取得第n号轨迹圆的切点坐标[X’n,Y’n]＝[1.245266,14.738354](当n＝N＝100等比例划分时)。
接着，以云形线(spline)连接所述多个圆面切点成一体，即形成承窝30上介于齿峰与齿谷之间的单边齿面轮廓31a；必须说明的是，此时的齿峰与齿谷可意指为已预留空间但未形成真实轮廓线的虚拟部位，通常知识者应能了解一般的承窝齿面双端皆具有齿峰及齿谷的普通知识，且依前述步骤S2初始设定的承窝数量Sn、滚子的数量Rn及滚子直径Rd等数据，即可无歧异得知承窝轮3上所应预留的齿峰及齿谷的距离，以便于在形成单边齿面轮廓31a及其对应边齿面轮廓31b的后才形成齿峰及齿谷的轮廓(容后详述)。
步骤S50：绘制承窝轮廓
接续步骤S40，请回复参阅图4，以虚拟的齿谷的中心线Y(实质上即是图6所示第0号轨迹圆的圆心与凸轮轴心11之间的连接线)镜射所述单边齿面轮廓31a成为对应边齿面轮廓31b。
接着以单边齿面轮廓31a与对应边齿面轮廓31b之间最邻近的两个轨迹圆的圆面切点作联机，而虚拟的齿谷位置形成真实的齿谷轮廓33，该齿谷轮廓33以不干涉所述多个轨迹圆的轮面为原则，而得以例如是凹形或弧凹形的轮廓线连接形成。藉此，经由单边齿面轮廓31a与对应边齿面轮廓31b之间连结齿谷轮廓33而组成完整的承窝轮廓31。此外，上述中虚拟的齿峰部位必须等到整个承窝轮轮廓34形成的后，再予绘制(容后详述)。
根据上述承窝轮廓31，本发明可以进一步设计所述的承窝轮轮廓34的绘制；具体的说，本发明必须依据上述步骤S50绘制成承窝轮廓31的后，进一步实施下述的步骤S60(如图13所示)：
步骤S60：绘制承窝轮轮廓
在上述步骤S50的后，本发明续以凸轮轴心11为旋转中心(如图9所示)，将所述承窝轮廓31依上述既定的承窝数量Sn而等圆周间距的数组于承窝轮3之内轮面环绕，而形成该承窝轮轮廓34；其中，所述的等圆周间距，意指预留上述虚拟的齿峰的形成距离。
进一步的说，所述齿峰部位必须绘制形成真实的齿峰轮廓32，包括在每一承窝轮廓31中的单边齿面轮廓31a与对应边齿面轮廓31b相对远离的端部之间以倒圆角方式作联机，而形成真实的齿峰轮廓32(如图4所示)；其中，所述相对远离的端部之间作倒圆角联机，可意指每一承窝轮廓31中的单边齿面轮廓31a与对应边齿面轮廓31b之间最远离的两个相对应的轨迹圆的圆面切点作圆角联机，而形成衔接于每一承窝轮廓31之间的齿峰轮廓32，以完整呈现该承窝轮轮廓34。其中该齿峰轮廓32用以导引所述滚子2移动至相邻的承窝30内接触承窝轮廓31；所述导引，包含持续接触式的导持及非持续接触或非接触式的护持。
本发明透过上述凸轮轮廓13、承窝轮廓31以及承窝轮轮廓34的形成技术，除了能使得波动减速器具备自锁功能的外，当凸轮轮面10推引滚子2接触承窝3的齿面轮廓31a、31b的过程中，能透过该齿面来充分且真实的传递滚子2所施加的驱动力，而且该齿面也能作为对滚子2提供凸轮1所产生的分力的有效接触面，以便于能够维持波动减速器在整体减速比的出力值的传动精度及传动效率的情况下，进一步的提升波动减速器出力端的传动精度。
除上述的外，请续参阅图14至图17，分别揭露出本发明应用上述波动减速器所复合形成的复合式减速装置的较佳实施例的构件配置细节。大体上来说，本实施包括复合一行星齿轮组800于上述波动减速器的一侧。
本实施中，有关上述图3所描述到的波动减速器的主要构件，其配置形体、方位虽与本实施例略有不同，但上述图4至图13所揭露的波动减速器的主要构件之间的拘束条件、形成技术及配置关系与本实施例一致的。
进一步的说，如图14所示，本实施例中的波动减速器同样是在作为固定端使用的座体50及座盖60之间，采同心圆方式由内而外的配置一凸轮100、多个滚子200、珠环400及一承窝轮300；其中，本实施仍举例以凸轮100作为入力端，并且以固定承窝轮300而使珠环400成为出力端的方式作解说。
具体的说，如图14所示，本实施与图3所示实施例不同的处在于：座体50的中心位置形成有一作为行星齿轮组800的构件使用的环齿轮88，且作为入力端使用的凸轮100并不存在入力轴，而是改以在凸轮之内环位置形成一齿孔形态的环齿部110，该环齿部110的旋转中心同为凸轮100的旋转轴心，以便作为入力端的动力输入界面使用。除此的外大致与上述实施例(图4至图13)是一致的。
在图14中，揭露出该行星齿轮组800包括有一太阳轮810及多个行星齿轮820；其中，请合并图14、图15及图17所示，揭露该太阳轮810轴接有一旋转驱动器90，该旋转驱动器90实施上可选用足以提供旋转动力的马达，更具体的说，该马达可为伺服马达与步进马达的其中的一，以便旋转驱动器90能提供旋转动力驱动太阳轮810自转，且所述多个行星齿轮820等间隔组配于一轮盘85的一侧圆周端面，该轮盘85的盘面中心位置可开设通孔，供太阳轮810穿伸通过该通孔而能和多个行星齿轮820相啮组，且该轮盘85并经由太阳轮810而间接轴接该旋转驱动器90。
更进一步的，由图15及图17中可以见悉，所述的多个行星齿轮820是分别啮组于该太阳轮810的周边，且所述多个行星齿轮820并和凸轮100内环的环齿部110相啮组，且该环齿轮88啮组于所述多个行星齿轮820的外围。
进一步的说，由图15及图17中可以见悉，所述多个行星齿轮820于实施上可以包含由多个齿轮组82组成，其中每一齿轮组82包含同轴配置的一前齿轮82a与一后齿轮82b；所述多个前齿轮82a与环齿轮88相啮组，其中由于形成于座体50上的环齿轮88是固定的，因此该环齿轮88能对前齿轮82a提供导引及支承作用，使所述的多个行星齿轮820中的多个前齿轮82a能稳定的接受太阳轮810的驱动，并且绕行于太阳轮810与环齿轮88之间产生公转，形成第一段减速比的出力转动，随后，凭借和多个前齿轮82a同轴配置的所述多个后齿轮82b，在公转过程中和凸轮100的环齿部110相啮组，用以驱动凸轮100产生第二段减速比的出力转动；随后，透过上述实施例已经揭露的波动减速器，令具有第二段减速比出力转动的凸轮100驱动部分滚子200移动至相对应的承窝310内接触承窝轮廓，用以传递第三段减速比的驱动作用力带动珠环400出力转动。
通常知识者应当不难了解，依上述行星齿轮组800与波动减速器的复合式配置，能分别透过行星齿轮组800与波动减速器来产生多段式减速比的输出，以提供出力端使用上的需求。
在上述图14至图17所示的实施中，基于行星齿轮组800所能提供的减速比配置上的不同需求，该太阳轮810实质上是可以省略的，其实施细节请参阅图14a，说明该行星齿轮组不包括太阳轮，且该轮盘85的盘面中心不开设提供太阳轮通过的通孔，相对的，使该轮盘85的盘面中心开设成一轴孔而直接轴接旋转驱动器90的心轴。如此实施，可省略太阳轮传动多个行星齿轮820所产生的减速比，而改由旋转驱动器90直接驱动多个行星齿轮820来带动凸轮100产生减速比的转动。
此外，在上述图14至图17所示的实施中，该珠环400的中心延伸形成一环形接座410，该环形接座410即是作为图4实施中的出力轴41使用，使得环形接座410能对外衔接待以驱动的对象(例如机械手臂等)。
接着，请另参阅图18及图19，揭示出本发明复合式减速装置中实施多段减速比输出的另一较佳实施例配置，其于上述图14至图17所示实施例不同的处在于：行星齿轮组840中的多个行星齿轮84等间隔的配置于凸轮101的一侧圆周端面，并且分别啮组于太阳轮811的周边。具体的说，所述多个行星齿轮84可以区分成一第一组行星齿轮841及一第二组行星齿轮842；其中，该第一组行星齿轮841包含等间隔配置于一轮盘841b的一侧圆周端面上的多个前齿轮841a，轮盘841b另一侧的旋转中心固设有一中心齿轮841c，且该第二组行星齿轮842包含等间隔配置于上述凸轮101的一侧圆周端面上的多个后齿轮842a，所述多个后齿轮842a并啮组于中心齿轮841c的周边，并使得所述多个后齿轮842a能作为凸轮101动力输入的接口；其中，所述多个前齿轮841a同样是与作为固定端使用的座体500上的环齿轮880相啮组，且凸轮101的可以不开设环齿部而为实心体，除此的外，其余配置皆与上述相同。
根据上述配置，可凭借旋转驱动器91所轴接的太阳轮811啮合传动所述多个前齿轮841a绕行于环齿轮880内公转，并藉此连带使得轮盘841b及中心齿轮841c产生第一段减速比的出力转动，接着凭借中心齿轮841c居中啮合驱动多个后齿轮842a及凸轮101产生第二段减速比的出力转动，随后经由凸轮101驱动部分滚子201移动至相对应的承窝311内接触承窝轮廓，用以传递第三段减速比的驱动作用力带动珠环401出力转动；依此实施，同样能产生多段式减速比的输出。
综合上述实施例可知，本发明可使用例如是伺服马达作为旋转驱动器，并于出力端衔接例如是机械手臂等荷重对象，透过多段式减速、优质的传动精度以及自锁功能，驱动机械手臂在细微的角度间作精确的移动，而且依普通知识可知，例如伺服马达等驱动器遭遇停电瞬间随即失去动力，且马达的心轴会随即的成为自由端而无法自保持，且出力端的机械手臂起因于自身的荷重会形成与出力转动方向相反的扭矩而施加于复合式减速装置内，此刻，透过本发明的自锁设计，便能经由凸轮的弧凸面设计，而凸轮、滚子、珠环与承窝之间产生自锁，也即产生与出力转动方向相反的制动逆转作用，以保护出力端的机械手臂及其把持的工作件免于掉落或撞毁，而且还能保护复合式减速装置中各传动组件之间免于发生非预期性的逆向转动而遭致损坏或危险。
以上的说明和实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。