偏心摆动型齿轮装置制造方法
【专利摘要】偏心摆动型齿轮装置(1)具有：偏心部(10a)；具有供偏心部(10a)插入的插通孔，且具有外齿(14a)的摆动齿轮(14)；外筒(2)；以及支座(4)。外筒(2)由线膨胀系数比摆动齿轮(14)的材料大的材料形成。支座(4)在保持摆动齿轮(14)的状态下设置于外筒(2)的径向内侧。外筒(2)与支座(4)基于随着偏心部(10a)的转动的摆动齿轮(14)的摆动而能够相互同心状地相对转动。
【专利说明】偏心摆动型齿轮装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种偏心摆动型齿轮装置。
【背景技术】
[0002]以往，如下述专利文献I所公开，已知有在两个配对部件之间以指定的减速比对转速进行减速的偏心摆动型齿轮装置。该偏心摆动型齿轮装置具有:被固定于其中之一配对部件的外筒；以及被设置在外筒内，并且被固定于另一配对部件的支座。支座基于被安装在曲轴的偏心部的摆动齿轮的摆动转动，相对于外筒进行转动。
[0003]近年来，由于机器人的使用环境的变化，有提高机器人的运转率的倾向，伴随于此，对减速机也要求高速化。在偏心摆动型齿轮装置中，使用时支座内的温度比外筒的温度高。因此，在使用时摆动齿轮会热膨胀。因摆动齿轮的热膨胀，摆动齿轮的外齿与外筒的内齿间的间隙变窄。伴随于此，摆动齿轮的齿面的面压(surface pressure)变高,其结果,发生摆动齿轮的使用寿命降低的问题。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利公开公报特开2006-77980号
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于通过抑制摆动齿轮的齿面的面压变高，来抑制摆动齿轮的使用寿命变短。
[0008]为达到所述的目的，本发明的偏心摆动型齿轮装置在第一部件与第二部件之间以指定的转速比转换转速并传递驱动力，包括:偏心部；摆动齿轮，具有供所述偏心部插入的插通孔，且具有齿部；第一筒部，能够安装于所述第一部件和所述第二部件的其中之一部件；以及第二筒部，能够安装于所述第一部件和所述第二部件中的另一部件。所述第一筒部由线膨胀系数比所述摆动齿轮的材料大的材料形成。所述第一筒部具有与所述摆动齿轮的所述齿部啮合的内齿。所述第二筒部在保持所述摆动齿轮的状态下设置于所述第一筒部的径向内侧。所述第一筒部与所述第二筒部基于随着所述偏心部的转动的所述摆动齿轮的摆动而能够相互同心状地相对转动。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1表示本发明的实施方式所涉及的偏心摆动型齿轮装置的结构的剖视图。
[0010]图2表示图1的I1-1I线剖视图。
【具体实施方式】
[0011]以下，参照附图详细说明本发明的实施方式所涉及的偏心摆动型齿轮装置。本实施方式的偏心摆动型齿轮装置(以下，称为齿轮装置)I作为减速机而适用于例如机器人的回转体和腕关节等的回旋部、各种工作机械的回旋部等。该齿轮装置I以例如SOrpm?200rpm的转数被使用。
[0012]在本实施方式所涉及的齿轮装置I中，如果基于输入轴8的转动而曲轴10转动，摆动齿轮14、16与曲轴10的偏心部10a、1b联动而进行摆动转动，因此，通过摆动齿轮14、16的转动来使外筒2或支座4转动，能够获得由输入转动减速后的输出转动。
[0013]如图1及图2所示,齿轮装置I包括作为第一筒部的一例的外筒2、作为第二筒部的一例的支座4、输入轴8、多个(例如三个)曲轴10、第一摆动齿轮14、第二摆动齿轮16以及多个(例如三个)传动齿轮20。
[0014]外筒2构成齿轮装置I的外表面，呈大致圆筒状。在外筒2的内周面形成有多个销槽2b。各销槽2b被设置成在外筒2的轴向上延伸，并且在垂直于轴向的剖面上呈半圆形的剖面形状。这些销槽2b以在周向上隔开等间隔的方式排列在外筒2的内周面上。
[0015]外筒2具有多个内齿销3。各内齿销3分别安装于销槽2b。具体而言，各内齿销3分别被嵌入于对应的销槽2b，且以在外筒2轴向上延伸的姿势被设置。据此，多个内齿销3沿着外筒2的周向等间隔排列。第一摆动齿轮14的第一外齿14a以及第二摆动齿轮16的第二外齿16a与这些内齿销3啮合。
[0016]支座4以与外筒2设置在同轴上的状态被收容在外筒2内。支座4相对于外筒2绕相同轴进行相对转动。具体而言，支座4被设置于外筒2的径向内侧，在该状态下，通过在轴向上互相隔开间隔而设置的一对主轴承6被支撑为能够相对于外筒2进行相对转动。
[0017]支座4包括:具有基板部4a和多个(例如三个)轴部4c的基部；以及端板部4b。
[0018]基板部4a在外筒2内设置于轴向的一端部附近。在基板部4a的径向中央部设置有圆形的贯穿孔4d。在贯穿孔4d的周围设置有多个(例如三个)曲轴安装孔4e(以下简称为“安装孔4e”)，多个安装孔4e在周向上以等间隔设置。
[0019]端板部4b在轴向上与基板部4a隔开间隔而设置，且在外筒2内设置于轴向的另一端部附近。在端板部4b的径向中央部设有贯穿孔4f。在贯穿孔4f的周围设置有多个(例如三个)曲轴安装孔4g(以下简称为“安装孔4g”)，多个安装孔4g设置在与基板部4a的安装孔4e相对应的位置。在外筒2内形成有闭合空间，所述闭合空间由端板部4b及基板部4a的彼此相向的两者的内表面和外筒2的内周面包围而形成。
[0020]多个轴部4c与基板部4a —体设置，从基板部4a的一主面(内侧面)向端板部4b侧呈直线延伸。该三个轴部4c在周向上以等间隔设置(参照图2)。各轴部4c使用螺栓4h被紧固于端板部4b (参照图1)。据此，基板部4a、轴部4c及端板部4b被一体化。
[0021]输入轴8发挥作为被输入图略的驱动马达的驱动力的输入部的作用。输入轴8被插入于端板部4b的贯穿孔4f及基板部4a的贯穿孔4d。输入轴8以其轴心与外筒2及支座4的轴心一致的方式被设置，且通过驱动马达的驱动力绕轴转动。在输入轴8的顶端部的外周面设有输入齿轮8a。
[0022]多个曲轴10在外筒2内以等间隔设置于输入轴8的周围(参照图2)。各曲轴10被一对曲轴轴承12a、12b支撑为能够绕轴相对于支座4转动(参照图1)。具体而言，在从各曲轴10的轴向的一端起至指定长度的轴向内侧的部分安装有第一曲轴轴承12a，该第一曲轴轴承12a被安装于基板部4a的安装孔4e。另外，在各曲轴10的轴向的另一端部安装有第二曲轴轴承12b，该第二曲轴轴承12b被安装于端板部4b的安装孔4g。据此，曲轴10能够转动地被支撑于基板部4a及端板部4b。
[0023]各曲轴10具有轴主体12c和与该轴主体12c —体形成的偏心部10a、10b。第一偏心部1a和第二偏心部1b沿轴向排列设置在被两个曲轴轴承12a、12b支撑的部分之间。第一偏心部1a和第二偏心部1b分别呈圆柱形状,均在相对于轴主体12c的轴心偏心的状态下，从轴主体12c向径向外侧突出。第一偏心部1a和第二偏心部1b分别从轴心以指定的偏心量偏心，并被设置成互相具有指定角度的相位差。
[0024]在曲轴10的一端部，即在安装于基板部4a的安装孔4e内的部分的轴向外侧的部位设有用于安装传动齿轮20的被嵌合部10c。
[0025]第一摆动齿轮14设置于外筒2内的所述闭合空间，并且，通过第一滚子轴承18a安装于各曲轴10的第一偏心部10a。如果各曲轴10转动而第一偏心部1a偏心转动,第一摆动齿轮14与该偏心部1a的偏心转动联动，一边与内齿销3啮合一边摆动转动。
[0026]第一摆动齿轮14具有略小于外筒2的内径的大小。第一摆动齿轮14具有第一外齿14a、中央部贯穿孔14b、多个(例如三个)第一偏心部插通孔14c以及多个(例如三个)轴部插通孔14d。第一外齿14a呈在摆动齿轮14的整个周向上平滑地连续的波形状。
[0027]中央部贯穿孔14b设置于第一摆动齿轮14的径向中央部。输入轴8以具有游隙的状态插通于中央部贯穿孔14b。
[0028]多个第一偏心部插通孔14c在第一摆动齿轮14以在周向上等间隔的方式设置于中央部贯穿孔14b的周围。各曲轴10的第一偏心部1a在与各第一偏心部插通孔14c之间安装有第一滚子轴承18a的状态下分别插通于各第一偏心部插通孔14c。
[0029]多个轴部插通孔14d在第一摆动齿轮14以在周向上等间隔的方式设置于中央部贯穿孔14b的周围。各轴部插通孔14d在周向上分别设置于相邻的第一偏心部插通孔14c间的位置。在各轴部插通孔14d中以具有游隙的状态插通有相对应的轴部4c。
[0030]第二摆动齿轮16设置于外筒2内的所述闭合空间，并且，通过第二滚子轴承18b安装于各曲轴10的第二偏心部10b。第一摆动齿轮14和第二摆动齿轮16与第一偏心部1a与第二偏心部1b的配置相对应而在轴向上排列设置。如果各曲轴10转动而第二偏心部1b偏心转动，第二摆动齿轮16与该偏心转动联动，一边与内齿销3啮合一边摆动转动。
[0031]第二摆动齿轮16具有略小于外筒2的内径的大小,具有与第一摆动齿轮14同样的结构。即，第二摆动齿轮16具有第二外齿16a、中央部贯穿孔16b、多个(例如三个)第二偏心部插通孔16c以及多个(例如三个)轴部插通孔16d。这些具有与第一摆动齿轮14的第一外齿14a、中央部贯穿孔14b、多个第一偏心部插通孔14c以及多个轴部插通孔14d同样的结构。曲轴10的第二偏心部1b在与各第二偏心部插通孔16c之间安装有第二滚子轴承18b的状态下插通于各第二偏心部插通孔16c。
[0032]各传动齿轮20用于将输入齿轮8a的转动传递给对应的曲轴10。各传动齿轮20分别外嵌于设置在对应的曲轴10的轴主体12c的一端部的被嵌合部10c。各传动齿轮20绕与曲轴10的转动轴相同的轴与曲轴10 —体转动。各传动齿轮20具有与输入齿轮8a啮合的外齿20a。
[0033]在此，说明形成外筒2及摆动齿轮14、16的材料。
[0034]外筒2由线膨胀系数比第一摆动齿轮14及第二摆动齿轮16的材料大的材料形成。具体而言，外筒2为铝合金制，构成外筒2的材料的线膨胀系数为20.0?23.5 μ /K。相对于此，摆动齿轮14、16由铁系材料形成。例如摆动齿轮14、16也可由碳含量为0.7?1.0%的钢制成(高碳钢制)，或者由碳含量为0.2%以下的钢制成(低碳钢制)。此时，形成摆动齿轮14、16的材料的线膨胀系数系为10.8?11.0 μ /K，或者11.6?11.7 μ /K。而且，对这些铁系材料进行淬火而使这些铁系材料硬化后，在其碳含量为0.2%以下的情况下，其线膨胀系数成为13.6 μ /K，此外，在其碳含量为0.7?1.0 %的情况下，其线膨胀系数成为12.0?12.5μ/K。另外，关于内齿销3，也由与摆动齿轮14、16相同的材料形成。
[0035]如以上说明，在本实施方式的齿轮装置I中，形成摆动齿轮14、16的材料的线膨胀系数小于形成外筒2的材料的线膨胀系数。因此，在使用齿轮装置I时外筒2、支座4以及摆动齿轮14、16升温时，外筒2的膨胀比摆动齿轮14、16大。因此，外筒2的内齿销3与摆动齿轮14、16的外齿14a、16a之间的间隙，S卩外筒2的内周面与摆动齿轮14、16之间的间隙不会比使用前的状态还要窄。因此，即使摆动齿轮14、16升温而膨胀，也能够抑制摆动齿轮14、16的齿面的面压变高，能够抑制摆动齿轮14、16的使用寿命变短。
[0036]此外，在本实施方式中，外筒2为铝合金制，摆动齿轮14、16由铁系材料形成，因此，能够使形成外筒2的材料的线膨胀系数与形成摆动齿轮14、16的材料的线膨胀系数的差大。因此，即使在摆动齿轮14、16的温度与外筒2的温度的温度差变大的使用环境下，也能够抑制摆动齿轮14、16的齿面的面压变高。据此，更能可靠地抑制摆动齿轮14、16的使用寿命变短。
[0037]另外，本发明并不局限于所述实施方式，可在不脱离其主旨的范围内进行各种变更和改良等。例如在所述实施方式中，采用了设有两个摆动齿轮14、16的结构，但是本发明并不限定于此。也可以为例如设有一个摆动齿轮的结构，或者设有三个以上摆动齿轮的结构。
[0038]在所述实施方式中，采用了输入轴8设置于支座4的中央部，且多个曲轴10设置于输入轴8的周围的结构，但并不限定于此。也可以采用例如一个曲轴10设置于支座4的中央部的中心曲柄式结构。此时，只要设置成输入轴8啮合于被安装在曲轴10的传动齿轮20，则可设置于任何位置。
[0039]在所述实施方式中，例示了外筒2为铝合金制的情况，但是外筒2并不局限于铝合金制。例如也可以为外筒2及摆动齿轮14、16均由铁系材料形成。但此时，外筒2需要由线膨胀系数比摆动齿轮14、16的材料大的材料形成。例如，如果外筒2由碳含量为0.2%以下的钢制成(低碳钢制)且被淬火硬化，则线膨胀系数为13.6 μ/K。此时，摆动齿轮14、16可由碳含量为0.7?1.0%以下的钢制成(高碳钢制)。在此情况下，使形成摆动齿轮14、16的材料淬火硬化后的线膨胀系数为12.3?12.4 μ /K。此时，内齿销3也可由与摆动齿轮14、16相同的材料形成。
[0040]在此，概括说明所述实施方式。
[0041](I)在所述实施方式中，形成摆动齿轮的材料的线膨胀系数比形成第一筒部的材料的线膨胀系数小。因此，当使用偏心摆动型齿轮装置时第一筒部、第二筒部及摆动齿轮升温，第一筒部的膨胀大于摆动齿轮的膨胀。因此，第一筒部的内齿与摆动齿轮的齿部之间的间隙，即第一筒部的内周面与摆动齿轮之间的间隙不会比使用前的状态窄。因此，即使在摆动齿轮升温而膨胀的情况下，也能够抑制摆动齿轮的齿面的面压变高，能够抑制摆动齿轮的使用寿命变短。
[0042](2)所述第一筒部也可为铝合金制，所述摆动齿轮也可由铁系材料形成。
[0043]在该结构中，能够使形成第一筒部的材料的线膨胀系数与形成摆动齿轮的材料的线膨胀系数的差大。因此，即使在摆动齿轮的温度与第一筒部的温度的温度差变大的使用环境下，也能够抑制摆动齿轮的齿面的面压变高，据此，更能可靠地抑制摆动齿轮的使用寿命变短。
[0044](3)所述第一筒部也可以由碳含量为0.2%以下的铁系材料形成，所述摆动齿轮也可以由碳含量为0.7?1.0 %的铁系材料形成。
[0045]如以上说明，根据所述实施方式，能够抑制摆动齿轮的齿面的面压变高，因此，能够抑制摆动齿轮的使用寿命变短。
[0046]符号说明
[0047]I 偏心摆动型齿轮装置
[0048]2 外筒
[0049]3 内齿销
[0050]4 支座
[0051]6 主轴承
[0052]10 曲轴
[0053]1a第一偏心部
[0054]1b第二偏心部
[0055]12a第一曲轴轴承
[0056]12b第二曲轴轴承
[0057]12c轴主体
[0058]14第一摆动齿轮
[0059]14a 外齿
[0060]16第二摆动齿轮[0061 ] 16a 外齿
【权利要求】
1.一种偏心摆动型齿轮装置，在第一部件与第二部件之间以指定的转速比转换转速并传递驱动力，其特征在于包括: 偏心部； 摆动齿轮，具有供所述偏心部插入的插通孔，且具有齿部； 第一筒部，能够安装于所述第一部件和所述第二部件的其中之一部件；以及 第二筒部，能够安装于所述第一部件和所述第二部件中的另一部件，其中， 所述第一筒部由线膨胀系数比所述摆动齿轮的材料大的材料形成， 所述第一筒部具有与所述摆动齿轮的所述齿部啮合的内齿， 所述第二筒部在保持所述摆动齿轮的状态下设置于所述第一筒部的径向内侧， 所述第一筒部与所述第二筒部基于随着所述偏心部的转动的所述摆动齿轮的摆动而能够相互同心状地相对转动。
2.根据权利要求1所述的偏心摆动型齿轮装置，其特征在于: 所述第一筒部为铝合金制，所述摆动齿轮由铁系材料形成。
3.根据权利要求1所述的偏心摆动型齿轮装置，其特征在于: 所述第一筒部由碳含量为0.2%以下的铁系材料形成，所述摆动齿轮由碳含量为.0.7?1.0 %的铁系材料形成。
【文档编号】F16H1/32GK104412004SQ201380035096
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年6月19日 优先权日:2012年7月3日
【发明者】王宏猷, 牧添義昭, 佐藤正隆 申请人:纳博特斯克有限公司