諧波齒輪系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般是關(guān)于諧波齒輪系統(tǒng)，特別是關(guān)于內(nèi)部可使用的密封及潤滑系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]諧波齒輪機(jī)構(gòu)已成功地用于工業(yè)，醫(yī)療，航空及國防領(lǐng)域。一般而言，諧波齒輪機(jī)構(gòu)作用是將一橢圓構(gòu)件組裝到系統(tǒng)輸入，橢圓構(gòu)件形成一外部齒輪(稱為“柔輪”)，它的形狀使它在相隔180度位置結(jié)合內(nèi)部設(shè)齒的外框，結(jié)合位置轉(zhuǎn)90度，則二齒輪之間有間隙。當(dāng)輸入使橢圓構(gòu)件轉(zhuǎn)動時，外部齒結(jié)合一個內(nèi)部設(shè)齒的外構(gòu)件(一般稱為“圓輪”)。外部設(shè)齒的齒輪齒數(shù)少于內(nèi)部設(shè)齒的齒輪，而在齒輪之間產(chǎn)生相對動作，此相對動作可視為一齒輪比，最后結(jié)果是在動作控制市場上具高價值的一種速度/扭力交換。
[0003]一管狀軸被加到外部設(shè)齒的齒輪(柔輪)上，以達(dá)到諧波齒輪技術(shù)的許多特征，管狀軸讓諧波齒輪機(jī)構(gòu)零游隙，減少軸承負(fù)載，及平衡內(nèi)部力；它也通過將應(yīng)變分布到較長距離而大幅地延長外部設(shè)齒的齒輪的應(yīng)變壽命。
[0004]諧波齒輪機(jī)構(gòu)有多用途，其中一種用途是一種設(shè)計用于一特定目的的一種特定機(jī)器的整合齒輪系統(tǒng)，這些系統(tǒng)為了特定應(yīng)用而高度工程化和客制化。另外，一組諧波齒輪機(jī)構(gòu)可以建構(gòu)為具一輸入和一輸出的一框，而可為另一使用者使用，一般稱為齒輪箱，這些齒輪箱構(gòu)造大多是為了一般市場，整合者將它和其他組件配對來建造機(jī)器。諧波齒輪箱有許多形式，但有一些共同處。首先，它們有一個輸入(一軸，一凸緣，或一孔)，它們亦包括前面三種選擇的其中一種的一個輸出，另外，它們包括一框和一些軸承組合。
[0005]將橢圓構(gòu)件(亦稱為波產(chǎn)生器)安裝到柔輪內(nèi)部在得到正確齒輪組性能方面是重要步驟，其中一種安裝方式是將波產(chǎn)生器裝到輸入并安裝為一總成，具這種構(gòu)造的系統(tǒng)有多個缺點，第一，輸入需有客制化修改以將波產(chǎn)生器正確定位，例如一螺栓和步驟，客制化修改可能會大幅增加系統(tǒng)成本；第二，終端使用者是最后負(fù)責(zé)將齒輪系統(tǒng)重要組件正確定位的人，這增加了終端使用者的風(fēng)險。若是制造商能完成定位，系統(tǒng)精確位置控制是由制造商承擔(dān)，而非終端使用者，最后可提高產(chǎn)品性能。
[0006]另一種安裝方法是限制波產(chǎn)生器，然后安裝該輸入。舉例言之，利用定位在波產(chǎn)生器的一側(cè)或兩側(cè)的滾珠軸承來限制波產(chǎn)生器。這種限制方法讓制造商正確地將波產(chǎn)生器定位，而非終端使用者。通過這種做法，終端使用者只需以簡單耦合裝置(例如鍵，螺栓連結(jié)，夾箍，螺栓等等)連接該系統(tǒng)。
[0007]這種方法有一缺點，因為滾珠軸承在徑向上過度限制系統(tǒng)，導(dǎo)致軸承制造時或軸承零件組裝時的任何錯誤將造成軸承以不想要的方式設(shè)置。這三個軸承各有不同的中心線，就是任何制造零件僅因機(jī)制公差的情況。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，偏心在軸承中造成徑向負(fù)載，這是系統(tǒng)內(nèi)的偏心量的函數(shù)。
[0008]與其他齒輪系統(tǒng)(例如行星齒輪)，諧波齒輪機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)點的其中一者是它的尺寸，諧波齒輪尺寸明顯小于具類似比例的其他齒輪系統(tǒng)，諧波齒輪箱尺寸減小進(jìn)一步增加了產(chǎn)品價值。
[0009]輸入鏈接這個特征是可以改進(jìn)以減少齒輪箱長度，因而增加性能。輸入連結(jié)可利用許多方式進(jìn)行，包括鍵結(jié)，摩擦鎖緊，錐形鎖緊，固定件連結(jié)等等。在連結(jié)方面，通常是一種用來補(bǔ)償輸入旋轉(zhuǎn)軸線與波產(chǎn)生器旋轉(zhuǎn)軸線之間不對齊的順應(yīng)裝置。在某些情況，在波產(chǎn)生器上沒有為軸承提供順應(yīng)裝置，但這種鏈接方法的風(fēng)險是因偏心負(fù)載造成波產(chǎn)生器軸承的損壞。用于諧波齒輪機(jī)構(gòu)的典型順應(yīng)連結(jié)是奧爾德姆型耦合。一個奧爾德姆型耦合使用兩個90度對設(shè)的耳部來傳遞扭力，這些驅(qū)動耳部通過一浮動構(gòu)件連結(jié)，因而得以補(bǔ)償軸向不對齊。缺點是奧爾德姆型耦合增加了系統(tǒng)的長度和游隙，游隙來自需要空間讓驅(qū)動耳部徑向滑動而補(bǔ)償平行不對齊，長度僅因奧爾德姆型耦合緊接著波產(chǎn)生器定位。
[0010]這些系統(tǒng)也需要潤滑也因而需要密封，為了提供密封，典型設(shè)計使用方法是使用O形環(huán)，墊片或接合密封件。任一方法有一缺點，進(jìn)一步言之，O形環(huán)需要大空間，造成產(chǎn)品較大；墊片使系統(tǒng)長度增加并在二接點之間形成一撓性構(gòu)件，降低了整個系統(tǒng)的硬度；接合密封件很難連續(xù)地應(yīng)用在整個連接處，在接點之間形成一撓性構(gòu)件，風(fēng)險是有部分連接處沒有密封而會漏。
[0011]不同型式的軸承可用來支撐輸出，大多數(shù)的軸承，例如交叉滾子軸承，在使用前必須潤滑，而且是在產(chǎn)品壽命期間須定期潤滑。交叉滾子軸承在外環(huán)有徑向孔形式之設(shè)置以用于再潤滑，一般而言，再潤滑是終端使用者對齒輪制造商安裝的一接頭施加一油脂槍來進(jìn)行，然而，客戶不喜歡用油脂，因為它臟而且可能會污染周圍的東西；很難確保所增加的油脂是正確的量；及不容易到達(dá)再潤滑點。
[0012]因此，有克服先前技術(shù)不足的方法和系統(tǒng)之需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]此需求及運動控制的其他問題之解決是通過提供一種諧波齒輪系統(tǒng)，包括一環(huán)齒輪，可與一輸入旋轉(zhuǎn)的一個波產(chǎn)生器，及一個柔輪，所述柔輪形狀為非圓形，可與一輸出旋轉(zhuǎn)，及通過波產(chǎn)生器與環(huán)齒輪嚙合。一個第一軸承位于所述輸出的一個第一環(huán)與所述輸入的一個徑向延伸碟的一個第一面之間，一個第二軸承位于所述輸出的一個第二環(huán)與所述輸入的所述徑向延伸碟的一個第二面之間。在所示的一個形式中，所述輸入更包括應(yīng)變消除器。
[0014]在另一觀點中，一個密封系統(tǒng)包括一個框和一個蓋，所述框和蓋各包括相靠的第一軸向端且包括在相同徑向距離軸向延伸的內(nèi)表面。一個組件，例如波產(chǎn)生器情況的環(huán)齒輪，容納在所述軸向延伸內(nèi)表面內(nèi)且抵靠所述軸向延伸內(nèi)表面。所述蓋和所述框的其中一者的第一軸向端上靠近所述軸向延伸內(nèi)表面處形成一個突起。所述蓋和所述框的另一者的第一軸向端上靠近所述軸向延伸內(nèi)表面處形成一個洞。在組合時，所述突起延伸進(jìn)入所述洞，迫使從所述洞來的密封劑穿過一個連通溝進(jìn)入形成在所述第一軸向端的一個調(diào)節(jié)空間。
[0015]在又一觀點中，一個用于設(shè)在一個框和一個安裝件之間的一軸承的一個潤滑系統(tǒng)包括以受控方式可滑動地容納在一孔中的一固柱塞，所述孔從所述框的周圍延伸到所述軸承。所述孔中的油脂在所述柱塞滑入所述孔時被迫從所述孔進(jìn)入所述軸承。
[0016]在以下詳細(xì)說明配合圖式將可更清楚說明用實施例。
【附圖說明】
[0017]圖1為一諧波齒輪系統(tǒng)的分解立體圖。
[0018]圖2為圖1中的諧波齒輪系統(tǒng)的剖視圖。
[0019]圖3為圖1中的諧波齒輪系統(tǒng)的部分放大剖視圖。
[0020]圖4為圖1中的諧波齒輪系統(tǒng)的部分放大剖視圖。
[0021]圖5為圖1中的諧波齒輪系統(tǒng)的部分放大剖視圖。
【具體實施方式】
[0022]所有圖式系僅便于解釋基本教導(dǎo)而已，圖式中將對構(gòu)成說明用實施例之組件的數(shù)目、位置、關(guān)系、及尺寸之延伸將有所說明或在閱讀及了解以下描述后屬于業(yè)界技能。另外，在閱讀及了解以下描述后，配合特定力量、重量、強(qiáng)度、及類似要求之精確尺寸及尺寸比例之改變亦屬業(yè)界技能。
[0023]在不同圖式中系以相同標(biāo)號來標(biāo)示相同或類似組件；另外請了解文中諸如“頂部”、“底部”、“第一”、“第二”、“向前”、“向后”、“反向”、“前”、“后”、“高度”、“寛度”、“長度”、“端”、“側(cè)”、“水平”、“垂直”等等及類似用語系僅便于看圖者參考圖中構(gòu)造以及僅用于幫助描述說明用實施例而已。
[0024]一種諧波齒輪系統(tǒng)示于圖中且標(biāo)號為10，齒輪系統(tǒng)10 —般包括形狀一般為圓柱形且具有一個第一軸向端14和一個第二軸向端16的一個框12。一個軸向延伸的內(nèi)表面18從端16徑向向內(nèi)延伸，并止于一個徑向延伸表面20，以形成一個導(dǎo)件。一個環(huán)齒輪22位于框12的導(dǎo)件中，且通過以諸如螺栓23穿過環(huán)齒輪22并螺入框12及通過一個環(huán)狀軸承蓋24(具有一軸向端26靠在端16)而固定在導(dǎo)件上。蓋24因為有兩個目的也稱為馬達(dá)轉(zhuǎn)換器。蓋24包括從端26軸向向內(nèi)延伸的一個軸向延伸內(nèi)表面28，其徑向程度或距離如同表面18。表面28終止于一個徑向延伸表面30，表面28和30形成環(huán)齒輪22的導(dǎo)件。蓋24被適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ诳?2上，例如如所示地利用螺栓33。環(huán)齒輪22包括多個花鍵內(nèi)齒32。
[0025]一個突起34形成在端26上且靠近端26與表面28連接處，在所示形式中，突起34截面為四邊形。四邊形具有在端26上的一個底部，平行于底部延伸但長度較短的一個頂部，在頂部和底部之間延伸且一般是與表面28同長的一個第一端，及在底部和頂部之間一般呈45度延伸的一個第二端，但仍可為其他形狀和位置。一個洞36形成在端16與表面18連接處，且空間大于突起34以容納突起34，深度大于第一端長度，高度大于突起34底部長度。在所示形式中，洞36的截面為長方形，但仍可有其他形狀。一個調(diào)節(jié)空間38形成于端16內(nèi)，且與表面18和洞36隔開。在所示形式中，空間38的截面為長方形，但仍可有其他形狀。一個連通溝40形成在端16內(nèi)且連接洞36和空間38，溝4