專利名稱：諧波齒輪傳動裝置及自動調(diào)心波發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機械傳動領(lǐng)域，尤其涉及一種自動調(diào)心波發(fā)生器及應(yīng)用該自動調(diào)心波發(fā)生器的諧波齒輪傳動裝置。
背景技術(shù)：
諧波齒輪傳動技術(shù)是20世紀50年代后期隨航天技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型傳動技術(shù)，它是利用柔性元件所產(chǎn)生的可控波動變形來實現(xiàn)運動和動力的傳遞。相對傳統(tǒng)傳動機構(gòu)具有運動精度高、回差小、體積小、承載能力高、傳動精度和傳動效率高等許多獨特的優(yōu)點，已經(jīng)成功應(yīng)用于空間技術(shù)、儀器儀表、機器人、印刷機械及醫(yī)療器械等領(lǐng)域中。目前，在諧波傳動中，應(yīng)用最為廣泛的是雙波諧波齒輪傳動，其發(fā)生器形式有凸輪式、兩滾子式、四滾子式以及行星式等。如圖I所示，是一個具有雙滾子式內(nèi)波發(fā)生器的雙波諧波齒輪傳動裝置，它主要由波發(fā)生器90 ’、柔輪91和剛輪92三個基本構(gòu)件組成。在未裝配前柔輪91是圓形，柔輪91齒數(shù)比剛輪92齒數(shù)少，因此柔輪91分度圓直徑小于剛輪92分度圓直徑，當波發(fā)生器90’裝入柔輪91時，迫使柔輪91產(chǎn)生彈性變形，在波發(fā)生器90’長軸方向使柔輪91輪齒與剛輪92輪齒相嚙合，當剛輪固定不動時，波發(fā)生器90’旋轉(zhuǎn)一周，柔輪91相對剛輪92轉(zhuǎn)過二者輪齒齒數(shù)差的角度，從而實現(xiàn)運動和動力的傳遞。這種結(jié)構(gòu)的波發(fā)生器90’包括設(shè)于轉(zhuǎn)盤902’邊緣的兩個輪滾901’，兩滾輪901’之間的距離是固定的，即波發(fā)生器90’的長軸尺寸是固定不變的，目前現(xiàn)有的其它幾種類型波發(fā)生器長軸尺寸也是固定不變的。由于諧波齒輪傳動各個零件在加工和裝配過程中，其加工和裝配誤差是不可避免的，所以柔輪91的齒輪和剛輪92的齒輪在接觸時存在齒側(cè)間隙和柔輪幾何中心與回轉(zhuǎn)中心的偏心誤差，從而嚴重影響諧波齒輪傳動裝置的傳動精度和動態(tài)性能。由于波發(fā)生器90’的長軸尺寸是固定不變，其無法消除由于加工和裝配誤差所造成的齒側(cè)間隙和偏心誤差，過載時就會破壞輪齒。因此若要使諧波齒輪傳動裝置獲得高傳動精度，就必須對每個零件的加工精度和傳動裝置的裝配精度提出更高要求，但又會產(chǎn)生成本高、工藝難度大等一系列問題。目前，尚未見到一種能同時消除諧波齒輪傳動偏心誤差和齒側(cè)間隙，還能起到過載保護的波發(fā)生器。

實用新型內(nèi)容本實用新型實施例所要解決的技術(shù)問題是提供一種自動調(diào)心波發(fā)生器，以消減諧波齒輪傳動的偏心誤差，消除諧波齒輪傳動的齒側(cè)間隙，同時還能起到過載保護作用。本實用新型實施例所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有自動調(diào)心波發(fā)生器的諧波齒輪傳動裝置，在與現(xiàn)有諧波齒輪傳動裝置同等零件加工精度情況下，獲得較高傳動精度，且可以實現(xiàn)過載保護。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型實施例提供了一種用于諧波齒輪傳動裝置的自動調(diào)心波發(fā)生器，其包括由諧波齒輪傳動裝置的輸入軸驅(qū)動的轉(zhuǎn)盤及兩個沿自動調(diào)心波發(fā)生器長軸方向裝設(shè)于該轉(zhuǎn)盤的邊緣用于與柔輪的內(nèi)圓相抵接的滾輪，所述自動調(diào)心波發(fā)生器還包括有彈性浮動機構(gòu)，該彈性浮動機構(gòu)沿自動調(diào)心波發(fā)生器長軸方向可彈性伸縮滑設(shè)于所述轉(zhuǎn)盤內(nèi)，所述轉(zhuǎn)盤內(nèi)設(shè)有用于供所述彈性浮動機構(gòu)在其內(nèi)滑動并對其進行導(dǎo)向的滑道，所述彈性浮動機構(gòu)包括兩個相對于轉(zhuǎn)盤中心對稱布設(shè)的滾輪支架及設(shè)于二者之間的彈性件，所述兩滾輪分別設(shè)于所述兩個滾輪支架上使得所述兩個滾輪位于彈性浮動機構(gòu)的兩端，所述彈性件自轉(zhuǎn)盤中心向轉(zhuǎn)盤兩端徑向延伸且彈性件的兩端分別與所述兩滾輪支架彈性抵接，滾輪在彈性件的作用下與所述柔輪內(nèi)圓彈性抵接以迫使柔輪由圓形變?yōu)闄E圓形而使柔輪輪齒與諧波齒輪傳動裝置的剛輪輪齒緊密嚙合。進一步地，所述滑道是沿自動調(diào)心波發(fā)生器的長軸方向貫通整個轉(zhuǎn)盤的通槽。進一步地，所述滾輪支架的一端設(shè)有滾輪，另一端伸入所述滑道與所述彈性件彈性抵接。進一步地，所述滾輪支架上與彈性件相抵接的一端設(shè)有對彈性件進行引導(dǎo)以使其沿長軸方向的受力相對均衡的導(dǎo)柱。進一步地，所述導(dǎo)柱是自滾輪支架的端部伸出預(yù)定長度的柱體。進一步地,所述柱體為圓柱體。進一步地，所述彈性件為彈簧，該彈簧的兩端分別與所述兩個滾輪支架彈性抵接。進一步地，所述滾輪為軸承，其借助一軸芯裝設(shè)于所述滾輪支架上，所述軸承的兩側(cè)還設(shè)有防止軸承沿軸承的軸向偏移的軸肩墊片。為了進一步解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例海提供了一種諧波齒輪傳動裝置，應(yīng)用如前所述的自動調(diào)心波發(fā)生器，該諧波齒輪傳動裝置還包括具有內(nèi)圓的柔輪及由該柔輪驅(qū)動的剛輪，所述柔輪利用其內(nèi)圓套設(shè)于所述自動調(diào)心波發(fā)生器上，柔輪的內(nèi)圓與所述自動調(diào)心波發(fā)生器的滾輪相抵接并由該自動調(diào)心波發(fā)生器驅(qū)動。本實用新型實施例的有益效果是自動調(diào)心波發(fā)生器長軸上的兩個滾輪支架和二者之間的彈性件形成彈性浮動機構(gòu)，該彈性浮動機構(gòu)在轉(zhuǎn)盤的滑道內(nèi)處于浮動狀態(tài)，這種自動調(diào)心波發(fā)生器是具有彈性的浮動式的波發(fā)生器，其長軸尺寸可變化的波發(fā)生器，當兩個滾輪支架上的滾輪分別受到柔輪變形力反向作用時，長軸方向受力是均衡的，可以不受輸入軸零件加工和裝配偏心誤差的影響，并自動調(diào)整保持柔輪幾何中心與回轉(zhuǎn)中心一致，由此完成了波發(fā)生器的自動調(diào)心對中的功能。再者，自動調(diào)心波發(fā)生器使柔輪在自動調(diào)心波發(fā)生器長軸方向變形，柔輪輪齒在自動調(diào)心波發(fā)生器作用下與剛輪輪齒緊密嚙合，從而達到消除齒側(cè)間隙目的。當諧波齒輪傳動負載超過額定限度時，剛輪對柔輪產(chǎn)生的反作用力就會迫使彈性浮動機構(gòu)彈簧收縮，產(chǎn)生跳齒現(xiàn)象，從而起到了過載保護作用。彈性浮動機構(gòu)由于受力對稱可以使柔輪幾何中心與自動調(diào)心波發(fā)生器回轉(zhuǎn)中心對中實現(xiàn)自動調(diào)心，從而消減由于零件加工和裝配帶來的偏心誤差，并且可以利用彈性浮動機構(gòu)的彈性力消除柔輪輪齒與剛輪輪齒之間的齒側(cè)間隙，同時還可以起到過載保護作用。將該自動調(diào)心波發(fā)生器應(yīng)用于諧波齒輪傳動中，使得諧波齒輪傳動的柔輪的幾何中心能與波發(fā)生器的回轉(zhuǎn)中心能自動調(diào)心對中，以消減諧波齒輪傳動的偏心誤差。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述。

[0019]圖I是現(xiàn)有技術(shù)中諧波齒輪傳動裝置的主視圖。圖2是本實用新型實施例自動調(diào)心波發(fā)生器的爆炸圖。圖3是本實用新型實施例自動調(diào)心波發(fā)生器的剖視圖。圖4是本實用新型實施例自動調(diào)心波發(fā)生器的簡圖。圖5是本實用新型實施例諧波齒輪傳動裝置的剖視圖。圖中主要部件名稱自動調(diào)心波發(fā)生器90、柔輪91、剛輪92、輸入軸I、轉(zhuǎn)盤2、滾輪支架3、滾輪41、彈性件5、彈性浮動機構(gòu)80。
具體實施方式
如圖2至圖4所示，本實用新型實施例提供一種諧波齒輪傳動裝置的自動調(diào)心波發(fā)生器90，包括輸入軸I、轉(zhuǎn)盤2及彈性浮動機構(gòu)80。所述彈性浮動機構(gòu)80包括兩個滾輪支架3、設(shè)于兩個滾輪支架3之間的彈性件5及設(shè)于滾輪支架3上含有滾輪41的滾輪組件4。所述輸入軸I用于驅(qū)動所述轉(zhuǎn)盤2，轉(zhuǎn)盤2中間設(shè)有用于供彈性件5在其內(nèi)滑動的通孔。所述轉(zhuǎn)盤2包括本體21和滑道22。轉(zhuǎn)盤2利用本體21套設(shè)并固定于所述輸入軸I上隨輸入軸I轉(zhuǎn)動，所述滑道22用于供所述彈性浮動機構(gòu)80滑設(shè)于其內(nèi)并對其滑動進行導(dǎo)向，其為沿自動調(diào)心波發(fā)生器90的長軸方向延伸并貫通整個轉(zhuǎn)盤2的通槽，滑道22的橫截面形狀可以為方形或圓形，但不限于這些形狀，滑道22的內(nèi)壁光滑。滑道22的作用和效果是使得所述彈性浮動機構(gòu)80可在轉(zhuǎn)盤2內(nèi)浮動，即沿自動調(diào)心波發(fā)生器90的長軸方向浮動。所述滾輪支架3滑設(shè)于所述滑道22內(nèi)，其截面形狀與所述滑道22的截面形狀相匹配，其外壁光滑以使得其在所述滑道22內(nèi)滑動時具有較小的摩擦力。滾輪支架3的頂端通過兩個同心的芯軸孔(圖中未標號)裝有滾輪組件4。其尾端伸入所述滑道22內(nèi)與所述彈性件5彈性套接以使得滾輪組件4上的滾輪41與所述柔輪91的內(nèi)圓相抵接。本實施例中，滾輪支架3伸入滑道22內(nèi)的一端設(shè)有導(dǎo)柱31，該導(dǎo)柱31自滾輪支架3的底端伸出預(yù)定長度的柱體，該主體為圓柱體但不限于此形狀，導(dǎo)柱31的形狀和尺寸與所述彈性件5相適配。本實施例的兩個滾輪支架3相對于轉(zhuǎn)盤2的中心對稱布設(shè)。所述滾輪組件4包括滾輪41、芯軸42、軸肩墊片43及彈性擋圈44，所述滾輪41套設(shè)于芯軸42上并可繞其軸心線轉(zhuǎn)動，本實施例中，滾輪41為軸承，軸承的內(nèi)圈固定于芯軸42上，利用軸承的外圈與所述柔輪91滾動接觸；所述芯軸42利用所述彈性擋圈44固定于所述滾輪支架3上；所述軸芯42上還套設(shè)有位于所述滾輪41兩側(cè)的軸肩墊片43，以約束滾輪41軸向位移。所述彈性件5設(shè)于所述轉(zhuǎn)盤2內(nèi)，其可產(chǎn)生彈性形變而形成迫使柔輪91變形，所述彈性件5自轉(zhuǎn)盤2中心向轉(zhuǎn)盤2兩端徑向延伸，該彈性件5的兩端分別與所述兩滾輪支架3彈性抵接并形成使兩個滾輪支架3上的滾輪41分別與所述柔輪91內(nèi)圓彈性抵接的預(yù)緊力，滾輪41在該預(yù)緊力作用下與所述柔輪91內(nèi)圓彈性接觸并迫使柔輪91由圓形變?yōu)闄E圓形而使柔輪91的輪齒與剛輪92的輪齒緊密嚙合。本實例中，所述彈性件5采用具有良好伸縮性能的彈簧，該彈簧是圓柱螺旋壓縮彈簧。其與所述滾輪支架3的的導(dǎo)柱31相匹配，彈簧套設(shè)于該導(dǎo)柱31上并利用其導(dǎo)向以使彈簧的中心線與彈性浮動機構(gòu)80的中心線重合，保證兩滾輪支架3在沿波發(fā)生器90的長軸方向的受力均衡。本實施例中，沿自動調(diào)心波發(fā)生器90的長軸方向，即所述滑道22內(nèi)有兩個相對轉(zhuǎn)盤2的中心呈對稱布設(shè)的滾輪支架3及設(shè)于二者之間的彈性件5。所述彈性件5的兩端分別與所述兩滾輪支架3彈性抵接并使兩個滾輪支架3上的滾輪41分別與所述柔輪91內(nèi)圓彈性抵接，使彈性件5的彈性力形成了迫使柔輪變形的作用力。所述彈性浮動機構(gòu)80利用所述彈性件5的伸縮變形以使得自動調(diào)心波發(fā)生器90的長軸可產(chǎn)生與柔輪91相適應(yīng)的長度變化，彈性浮動機構(gòu)80在滑道22內(nèi)進行滑動時自動調(diào)心波發(fā)生器90的長軸借助于其彈性的浮動的變化實現(xiàn)柔輪91的輪齒與剛輪92的輪齒相緊密嚙合。由于自動調(diào)心波發(fā)生器90長軸方向兩個滾輪支架3之間加入可以浮動的彈性件5，在迫使柔輪91變形的同時，可以使柔輪91的變形力均勻?qū)ΨQ，從而保證了自動調(diào)心波發(fā)生器90的回轉(zhuǎn)中心與柔輪91的回轉(zhuǎn)中心互相沒有影響，消除了自動調(diào)心波發(fā)生器90回轉(zhuǎn)中心偏心誤差造成的擺動。另外，由于彈性件5的預(yù)壓力，可以使柔輪91的輪齒與剛輪92·的輪齒之間緊密接觸，柔輪91的輪齒與剛輪92的輪齒依靠彈性件5產(chǎn)生的彈力保持完全·接觸狀態(tài)，消除了齒側(cè)間隙；同時，由于柔輪91的輪齒與剛輪92的輪齒是彈性接觸的，當過載時柔輪91的輪齒可以產(chǎn)生“跳齒”現(xiàn)象，能起到過載保護作用。因此，在自動調(diào)心波發(fā)生器90、柔輪91和剛輪92等零件的加工精度和裝配精度要求不高的情況下，就可以實現(xiàn)無偏心和零齒側(cè)間隙，以低成本實現(xiàn)高精度，從而提高了整個諧波齒輪傳動的動態(tài)性能、傳動精度和使用壽命。如圖5所示，本實用新型實施例還提供一種應(yīng)用前述的自動調(diào)心波發(fā)生器90的諧波齒輪傳動裝置，該諧波齒輪傳動裝置還包括具有內(nèi)圓的柔輪91和由該柔輪91驅(qū)動的剛輪92，該柔輪91的內(nèi)圓套設(shè)于所述自動調(diào)心波發(fā)生器90外，柔輪91的內(nèi)圓與所述自動調(diào)心波發(fā)生器90的滾輪41相抵接并由所述自動調(diào)心波發(fā)生器90驅(qū)動。這種諧波齒輪傳動裝置其柔輪91的幾何中心能與自動調(diào)心波發(fā)生器90的回轉(zhuǎn)中心能自動調(diào)心對中，且能消除諧波齒輪傳動齒側(cè)間隙，其傳動精度高，使用壽命更長。應(yīng)用本實用新型實施例的自動調(diào)心波發(fā)生器90可消減諧波齒輪傳動的偏心誤差，將所述自動調(diào)心波發(fā)生器90安裝在諧波齒輪傳動的柔輪91的內(nèi)圓內(nèi)，在彈性浮動機構(gòu)80的彈力作用下，彈性浮動機構(gòu)80兩端的滾輪71與柔輪91的內(nèi)圓彈性抵接通過迫使柔輪91變形使得柔輪91的輪齒與剛輪92的輪齒無間隙嚙合，由轉(zhuǎn)盤2帶動彈性浮動機構(gòu)80及滾輪41在柔輪91的內(nèi)圈滾動使柔輪91的幾何中心與自動調(diào)心波發(fā)生器90的回轉(zhuǎn)中心自動調(diào)心對中，以消減諧波齒輪傳動由于零件加工和裝配產(chǎn)生的偏心誤差。當剛輪92固定不動時，柔輪91則反向轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)運動和動力的傳遞；由于彈性浮動機構(gòu)80兩端的滾輪41受力對稱，當諧波齒輪傳動負載超過額定限度時，剛輪92對柔輪91產(chǎn)生的反作用力就會迫使彈性浮動機構(gòu)80的彈性件5收縮，產(chǎn)生跳齒現(xiàn)象，從而達到了過載保護作用。以上所述是本實用新型的具體實施方式
，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種用于諧波齒輪傳動裝置的自動調(diào)心波發(fā)生器，其包括由諧波齒輪傳動裝置的輸入軸驅(qū)動的轉(zhuǎn)盤及兩個沿自動調(diào)心波發(fā)生器長軸方向裝設(shè)于該轉(zhuǎn)盤的邊緣用于與柔輪的內(nèi)圓相抵接的滾輪，其特征在于所述自動調(diào)心波發(fā)生器還包括有彈性浮動機構(gòu)，該彈性浮動機構(gòu)沿自動調(diào)心波發(fā)生器長軸方向可彈性伸縮滑設(shè)于所述轉(zhuǎn)盤內(nèi)，所述轉(zhuǎn)盤內(nèi)設(shè)有用于供所述彈性浮動機構(gòu)在其內(nèi)滑動并對其進行導(dǎo)向的滑道，所述彈性浮動機構(gòu)包括兩個相對于轉(zhuǎn)盤中心對稱布設(shè)的滾輪支架及設(shè)于二者之間的彈性件，所述兩滾輪分別設(shè)于所述兩個滾輪支架上使得所述兩個滾輪位于彈性浮動機構(gòu)的兩端，所述彈性件自轉(zhuǎn)盤中心向轉(zhuǎn)盤兩端徑向延伸且彈性件的兩端分別與所述兩滾輪支架彈性抵接，滾輪在彈性件的作用下與所述柔輪內(nèi)圓彈性抵接以迫使柔輪由圓形變?yōu)闄E圓形而使柔輪輪齒與諧波齒輪傳動裝置的剛輪輪齒緊密嚙合。
2.如權(quán)利要求I所述的自動調(diào)心波發(fā)生器，其特征在于，所述滑道是沿自動調(diào)心波發(fā)生器的長軸方向貫通整個轉(zhuǎn)盤的通槽。
3.如權(quán)利要求2所述的自動調(diào)心波發(fā)生器，其特征在于，所述滾輪支架的一端設(shè)有滾輪，另一端伸入所述滑道與所述彈性件彈性抵接。
4.如權(quán)利要求3所述的自動調(diào)心波發(fā)生器，其特征在于，所述滾輪支架上與彈性件相抵接的一端設(shè)有對彈性件進行引導(dǎo)以使其沿長軸方向的受力相對均衡的導(dǎo)柱。
5.如權(quán)利要求4所述的自動調(diào)心波發(fā)生器，其特征在于，所述導(dǎo)柱是自滾輪支架的端部伸出預(yù)定長度的柱體。
6.如權(quán)利要求5所述的自動調(diào)心波發(fā)生器，其特征在于，所述柱體為圓柱體。
7.如權(quán)利要求I所述的自動調(diào)心波發(fā)生器，其特征在于，所述彈性件為彈簧，該彈簧的兩端分別與所述兩個滾輪支架彈性抵接。
8.如權(quán)利要求I所述的自動調(diào)心波發(fā)生器，其特征在于，所述滾輪為軸承，其借助一軸芯裝設(shè)于所述滾輪支架上，所述軸承的兩側(cè)還設(shè)有防止軸承沿軸承的軸向偏移的軸肩墊片。
9.一種諧波齒輪傳動裝置，應(yīng)用如權(quán)利要求I至8中任一項所述的自動調(diào)心波發(fā)生器，該諧波齒輪傳動裝置還包括具有內(nèi)圓的柔輪及由該柔輪驅(qū)動的剛輪，其特征在于，所述柔輪利用其內(nèi)圓套設(shè)于所述自動調(diào)心波發(fā)生器上，柔輪的內(nèi)圓與所述自動調(diào)心波發(fā)生器的滾輪相抵接并由該自動調(diào)心波發(fā)生器驅(qū)動。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種諧波齒輪傳動裝置及其自動調(diào)心波發(fā)生器，該自動調(diào)心波發(fā)生器包括由輸入軸驅(qū)動的轉(zhuǎn)盤及設(shè)有兩個滾輪的彈性浮動機構(gòu)，該彈性浮動機構(gòu)沿自動調(diào)心波發(fā)生器長軸方向可彈性伸縮滑設(shè)于所述轉(zhuǎn)盤內(nèi)，所述彈性浮動機構(gòu)包括兩個相對于轉(zhuǎn)盤中心對稱布設(shè)的滾輪支架及設(shè)于二者之間的彈性件，該彈性件與所述兩滾輪支架彈性抵接，所述兩滾輪分別設(shè)于所述兩個滾輪支架上，兩滾輪在彈性件的作用下與所述柔輪內(nèi)圓彈性抵接并迫使柔輪由圓形變?yōu)闄E圓形而使柔輪輪齒與剛輪輪齒緊密嚙合。該諧波齒輪傳動裝置的自動調(diào)心波發(fā)生器能消減由于零件加工和裝配帶來的偏心誤差，且可以消除柔輪輪齒與剛輪輪齒之間的齒側(cè)間隙，并起到過載保護作用。
文檔編號F16H1/32GK202674184SQ201220229030
公開日2013年1月16日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者鐘健, 馬金平 申請人:深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院