可提升咬合率的諧波減速機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明與減速裝置有關，尤指一種可提升咬合率的諧波減速機。
【背景技術】
[0002] 諧波減速機是一種具有高減速比的減速裝置，在已知的結構配置上主要包含有一 剛性環齒輪、一可轉動地設于剛性環齒輪內的撓性環齒輪，以及一可轉動地設于撓性環齒 輪內的波產生器，其中的波產生器的輪廓形狀為橢圓形。當波產生器受到動力源的驅動時 會開始轉動，這時候的撓性環齒輪會被波產生器的外周緣所推頂而產生變形，使得剛性環 齒輪與撓性環齒輪之間在波產生器的長軸處可以完全咬合，而在波產生器的短軸處會完全 脫離，由于剛性環齒輪與撓性環齒輪之間有齒數的差異，所以當波產生器持續轉動時，此一 齒數差異便能達到高減速比的效果，如此即可產生高力矩的輸出。
[0003] 由上述可知，當剛性環齒輪與撓性環齒輪之間的咬合率越高時，整體的傳動精度 會越好，齒與齒之間的平均負載也會降低，然而因為剛性環齒輪與撓性環齒輪之間的咬合 率主要取決于波產生器的長、短軸之間的曲率變化，為了讓波產生器的長、短軸之間具有優 化的曲率關系，日本特許第4067037號專利案及第5256249號專利案分別針對波產生器的 長、短軸的曲率提出修正設計，但是在前述現有專利案中所使用的修正方程式有一定的復 雜度，而且在修正過后所能達到的效果并不如預期中的理想。
【發明內容】
[0004] 本發明的主要目的在于提供一種諧波減速機，其能通過相對簡單的參數設計來達 到提升咬合率、增加傳動精度，以及減少齒與齒之間的平均負載的效果。
[0005] 為了達成前述目的，本發明的諧波減速機包含有一剛性環齒輪、一撓性環齒輪，以 及一波產生器。該剛性環齒輪具有一內環齒部；該撓性環齒輪可轉動地設于該剛性環齒 輪內且具有一外環齒部，該外環齒部嚙接于該剛性環齒輪的內環齒部；該波產生器可轉動 地設于該撓性環齒輪內且具有呈橢圓形的一外周緣，該外周緣抵接于該撓性環齒輪的內環 面，而且，該外周緣的曲率半徑定義為
X與y之間滿足以下橢圓參數式：
[0009] 在前述參數式中，a為該波產生器的外周緣的半長軸，Ca為半長軸修正系數，b為 該波產生器的外周緣的半短軸，Cb為半短軸修正系數，Θ為該波產生器的外周緣的離心角。
[0010] 由此，當該諧波減速機的波產生器的外周緣經過曲率修正之后，在該波產生器驅 動該撓性環齒輪相對該剛性環齒輪轉動的過程中，該剛性環齒輪的內環齒部與該撓性環齒 輪的外環齒部之間會增加彼此咬合的齒數而表現出良好的咬合率，使整體結構的傳動精度 會隨的提升，齒與齒之間的平均負載會跟著降低。
【附圖說明】 toon] 為進一步說明本發明的具體技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說明如后，其 中：
[0012] 圖1為本發明的結構示意圖。
[0013] 圖2為本發明的波產生器的曲率修正示意圖。
【具體實施方式】
[0014] 請參閱圖1，本發明的諧波減速機10包含有一剛性環齒輪20、一撓性環齒輪30,以 及一波產生器40。
[0015] 剛性環齒輪20具有一內環齒部22,撓性環齒輪30設置于剛性環齒輪20內且具 有一外環齒部32,外環齒部32對應于剛性環齒輪20的內環齒部22。在此需要補充說明的 是，剛性環齒輪20的內環齒部22的齒數比撓性環齒輪30的外環齒部32的齒數多了兩齒， 而且，剛性環齒輪20與撓性環齒輪30之間具有相同的模數，在此所指的模數為齒輪的節徑 除以齒數所得之商。
[0016] 波產生器40設置于撓性環齒輪30內且具有呈橢圓形的一外周緣42,當波產生器 40受到一動力源（圖中未示）的驅動而開始轉動時，撓性環齒輪30會被波產生器40的外 周緣42所推頂而產生變形，使得剛性環齒輪20的內環齒部22與撓性環齒輪30的外環齒 部32之間在波產生器40的長軸處可以完全咬合，而在波產生器40的短軸處會完全脫離。 由此，剛性環齒輪20即能被撓性環齒輪30所帶動來達到力矩輸出的效果。
[0017] 請參閱圖2,在對波產生器40的外周緣42進行修正之前，先通過方程式
取得波產生器40的外周緣 42的初始曲率半徑r。，其中的a為波產生器40的外周緣42的半長軸，b為波產生器40的 外周緣42的半短軸，Θ為波產生器40的外周緣42的離心角，接著通過方程式
取得波產生器40的外周緣42的初始周長S。。
[0020] 在開始修正時，先通過方程式⑶Es = S-S。= 0. lm~0. 8m取得波產生器 40的外周緣42在修正后的周長S，其中的Es為波產生器40的外周緣42在修正前、后 的周長變化量，m為剛性環齒輪20的模數或撓性環齒輪30的模數，接著通過方程式
取得波產生器40的外周緣42在修正后的曲率半徑r，并配合 方程式
取得X與y之間的關系。由于波產生器40的外周緣42在修正 之后的任一點坐標（X，y)需要滿足以下橢圓參數式：
，其中的Ca為半長軸修正系數，Cb為 半短軸修正系數，因此可以通過方程式（5)及前述橢圓參數式得到(；與(；之間的關系，最 后再由Ca與Cb之間的關系而讓波產生器40的外周緣42能夠調整到優化的橢圓曲線。 [0022] 由此，當波產生器40的外周緣42經過曲率修正之后，在波產生器40驅動撓性環 齒輪30相對剛性環齒輪20轉動的過程中，剛性環齒輪20的內環齒部22與撓性環齒輪30 的外環齒部32之間會讓嚙入嚙出的過程更加密集而增加彼此所咬合的齒數，如此即能達 到提升咬合率、增加傳動精度，以及降低各齒的平均負載的效果。
【主權項】
1. 一種可提升咬合率的諧波減速機，包含有： 一剛性環齒輪，具有一內環齒部； 一撓性環齒輪，可轉動地設于該剛性環齒輪內且具有一外環齒部，該外環齒部嚙接于 該剛性環齒輪的內環齒部；以及 一波產生器，可轉動地設于該撓性環齒輪內且具有呈橢圓形的一外周緣，該外周緣抵 接于該撓性環齒輪的內環面，該外周緣的曲率半徑定義為r，X與y之間 滿足以下橢圓參數式：其中的a為該波產生器的外周緣的半長軸，Ca為半長軸修正系數，b為該波產生器的外 周緣的半短軸，Cb為半短軸修正系數，Θ為該波產生器的外周緣的離心角。2. 如權利要求1所述的可提升咬合率的諧波減速機，其中該波產生器的外周緣 的初始周長為S。，0 < Θ < 2 π，該波產生器的外周緣的修正后周長為S，，該波產生 器的外周緣在修正前、后的周長變化量為Es，Es = S-S。= 0. lm~0. 8m，m為撓性環齒輪的 模數。3. 如權利要求2所述的可提升咬合率的諧波減速機，其中該剛性環齒輪與該撓性環齒 輪之間具有相同的模數。
【專利摘要】一種諧波減速機，主要包含有一剛性環齒輪、一嚙接于剛性環齒輪的撓性環齒輪，以及一抵接于撓性環齒輪的波產生器，通過特殊的參數設計來修正波產生器的輪廓曲線，使得剛性環齒輪與撓性環齒輪之間的咬合率能夠顯著提升，如此即能達到增加傳動精度及減少平均負載的效。
【IPC分類】F16H1/32
【公開號】CN105276093
【申請號】CN201410295028
【發明人】郭長信, 張勝智
【申請人】上銀科技股份有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年6月26日
【公告號】DE102014111722A1, US20150362056