CN105358871A

CN105358871A - 波动齿轮装置

Info

Publication number: CN105358871A
Application number: CN201480037659.2A
Authority: CN
Inventors: 滝沢登; 村山裕哉; 清泽芳秀
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Current assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2016-02-24
Also published as: JPWO2015001974A1; TW201512566A; WO2015001974A1; KR20160008615A; DE112014003117T5; US20160178044A1

Abstract

波动齿轮装置(1)的外齿齿轮(4)包括能与静止侧的第一内齿(2a)啮合的第一外齿(7)和能与驱动侧的第二内齿(3a)啮合的第二外齿(8)，第一、第二外齿(7、8)的齿数Zf1、Zf2不同。第一内齿(2a)的齿数Zc1比第一外齿(7)的齿数Zf1多。第二内齿(3a)的齿数Zc2比第二外齿(8)的齿数Zf2少。能利用包括齿数不同的第一、第二外齿(7、8)的外齿齿轮(4)实现速比低于30的低减速比的波动齿轮装置。

Description

波动齿轮装置

技术领域

本发明涉及包括一对内齿齿轮、能在半径方向上挠曲的圆筒状的外齿齿轮、以及波动发生器的波动齿轮装置。

背景技术

扁平型的波动齿轮装置一般包括：固定成不旋转的静止侧内齿齿轮；旋转输入要素即波动发生器；减速旋转输出要素即驱动侧内齿齿轮；以及能与静止侧内齿齿轮及驱动侧内齿齿轮啮合且能在半径方向上挠曲的圆筒状的外齿齿轮。在典型的波动齿轮装置中，外齿齿轮被挠曲成椭圆状，并在椭圆形状的长轴两端的位置与静止侧及驱动侧的内齿齿轮啮合。

在专利文献1中，记载有一种静止侧内齿齿轮的齿数比外齿齿轮多两片、且驱动侧内齿齿轮的齿数与外齿齿轮相同的一般的波动齿轮装置。在外齿齿轮中，与静止侧内齿齿轮啮合的外齿部分和与驱动侧内齿齿轮啮合的外齿部分在齿宽方向上被二等分。当波动发生器旋转时，外齿齿轮以基于与静止侧内齿齿轮的齿数差的速比进行减速旋转。从与外齿齿轮一体旋转的驱动侧内齿齿轮输出外齿齿轮的减速旋转。

波动齿轮装置能获得较大的减速比，并具有无齿隙且响应性良好这样的特征。但是，因不同的情况有时期望低减速比的波动齿轮减速机。在波动齿轮装置中，当减小速比时，外齿齿轮沿半径方向的挠曲量也增多。考虑到外齿齿轮一边挠曲一边与内齿齿轮啮合等波动齿轮减速机的机械特性、机械性能等，一般将波动齿轮减速机的速比设为50以上，难以获得低于30、例如20～15左右的较低速比。

在专利文献2中，记载有一种静止侧内齿齿轮的齿数比外齿齿轮多两片、且驱动侧内齿齿轮的齿数比外齿齿轮少两片的波动齿轮装置。在该波动齿轮装置中，当波动发生器旋转时，外齿齿轮以基于与静止侧内齿齿轮的齿数差的速比进行减速旋转。外齿齿轮的旋转以基于该外齿齿轮与驱动侧内齿齿轮之间的齿数差的速比进行增速，并从驱动侧内齿齿轮输出。从驱动侧内齿齿轮输出的旋转相对于朝波动发生器的输入旋转成为以比速比50小的速比减速的减速旋转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011－112214号公报

专利文献2：日本专利特开平02-275147号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明的技术问题在于提供一种能容易实现低于30的较低速比的波动齿轮装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的波动齿轮装置的特征在于，包括：刚性的第一内齿齿轮，该第一内齿齿轮形成有第一内齿；刚性的第二内齿齿轮，该第二内齿齿轮与所述第一内齿齿轮同轴地排列配置，并形成有第二内齿；可挠性的外齿齿轮，该外齿齿轮同轴地配置于所述第一、第二内齿齿轮的内侧，并在能沿半径方向挠曲的圆筒体的外周面上形成有第一外齿和第二外齿，所述第一外齿能与所述第一内齿啮合，所述第二外齿能与所述第二内齿啮合，且所述第二外齿的齿数与所述第一外齿的齿数不同；以及波动发生器，该波动发生器使所述外齿齿轮沿半径方向挠曲，以使所述第一外齿与所述第一内齿局部啮合，并使所述第二外齿与所述第二内齿局部啮合，所述第一外齿的齿数与所述第一内齿的齿数不同，所述第二外齿的齿数与所述第二内齿的齿数不同。

在本说明书中，将包括在能挠曲的圆筒体的外周面上形成有齿数不同的第一、第二外齿的外齿齿轮的波动齿轮装置称为“双体式的波动齿轮装置”。

在本发明的双体式的波动齿轮装置中，当将第一内齿的齿数设为Zc1，将第二内齿的齿数设为Zc2，将第一外齿的齿数设为Zf1，将第二外齿的齿数设为Zf2时，第一内齿齿轮与包括第一外齿的外齿齿轮之间的速比R1、第二内齿齿轮与包括第二外齿的外齿齿轮之间的速比R2、以及波动齿轮装置的速比R分别如下所示。

R1＝1/{(Zf1－Zc1)/Zf1}

R2＝1/{(Zf2－Zc2)/Zf2}

R＝(R1·R2－R1)/(－R1+R2)

根据本发明的双体式的波动齿轮装置，能获得低于50、例如远远低于30的速比。另外，与现有技术不同，作为外齿齿轮的外齿，形成有齿数、单元不同的第一外齿及第二外齿。由此，与现有技术相比，能容易地实现用于速比设定的设计的自由度较高、较低速比的波动齿轮装置。

此处，一般来说，第一外齿的齿数Zf1与第一内齿的齿数Zc1不同，第二外齿的齿数Zf2与第二内齿的齿数Zc2不同。例如，能使第一外齿的齿数Zf1比第一内齿的齿数Zc1少，并能使第一内齿的齿数Zc1与第二内齿的齿数Zc2相同。

另外，波动发生器是旋转输入要素，第一内齿齿轮及第二内齿齿轮中的一方是固定成不旋转的静止侧内齿齿轮，另一方是减速旋转输出要素即驱动侧内齿齿轮。

外齿齿轮被波动发生器挠曲成椭圆状、三叶片状等非圆形。藉此，外齿齿轮在沿圆周方向分离的多个位置与刚性的内齿齿轮啮合。一般而言，外齿齿轮被挠曲成椭圆状，并在沿圆周方向分离180度的两个位置(椭圆形状的长轴的两端位置)啮合。在该情况下，当将n设为整数时，第一外齿的齿数Zf1与第二外齿的齿数Zf2的差为2n片。

附图说明

图1是应用了本发明的双体式的波动齿轮装置的端面图、纵剖图及局部放大剖视图。

图2是图1的双体式的波动齿轮装置的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图说明应用了本发明的双体式的波动齿轮装置(dual-typestrainwavegearingdevice)的实施方式。

图1是表示本发明实施方式的双体式的波动齿轮装置(以下简称为“波动齿轮装置”)的端面图、纵剖图及局部放大剖视图，图2是其示意图。波动齿轮装置1被用作例如减速机，其包括：圆环状的刚性的第一内齿齿轮2；圆环状的刚性的第二内齿齿轮3；能在半径方向上挠曲的圆筒状的外齿齿轮4；以及椭圆状轮廓的波动发生器5。

第一、第二内齿齿轮2、3在中心轴线1a的方向上隔着微小的间隙排列配置。第一内齿齿轮2是固定成不旋转的静止侧内齿齿轮，其第一内齿2a的齿数为Zc1。第二内齿齿轮3是被支承成能自由旋转的状态的驱动侧内齿齿轮，其第二内齿3a的齿数为Zc2。第二内齿齿轮3是波动齿轮装置1的减速旋转输出要素。

外齿齿轮4同轴地配置于第一、第二内齿齿轮2、3的内侧。外齿齿轮4包括：能在半径方向上挠曲的圆筒体6；以及形成于该圆筒体6的圆形外周面的第一外齿7及第二外齿8。第一外齿7在圆筒体6的圆形外周面上形成于中心轴线1a的方向的一方侧，第二外齿8形成于另一方侧。

即，第一外齿7形成于与第一内齿2a相对的一侧，其齿数为Zf1，第一外齿7能与第一内齿2a啮合。第二外齿8形成于与第二内齿3a相对的一侧，其齿数为Zf2，第二外齿8能与第二内齿3a啮合。上述齿数Zf1、Zf2不同。第一外齿7与第二外齿8之间在中心轴线1a的方向上稍许分离。

波动发生器5包括：椭圆状轮廓的刚性塞子9；以及安装于该刚性塞子9的椭圆状外周面的波形轴承10。波形轴承10是包括能在半径方向上挠曲的内外圈的滚珠轴承。波动发生器5嵌入外齿齿轮4的圆筒体6的内周面，并将外齿齿轮4挠曲成椭圆状。挠曲成椭圆状的外齿齿轮4在其椭圆形状的长轴L1的两端位置与第一、第二内齿齿轮2、3啮合。即，第一外齿7在长轴L1的两端位置与第一内齿2a啮合，第二外齿8在长轴的两端位置与第二内齿3a啮合。

波动发生器5是波动齿轮装置1的输入旋转要素。该波动发生器5的刚性塞子9包括轴孔9a，此处，同轴地连接固定有输入转轴11(参照图2)。例如，连接固定有电动机输出轴。当波动发生器5旋转时，外齿齿轮4的第一外齿7与静止侧的第一内齿2a的啮合位置以及外齿齿轮4的第二外齿8与驱动侧的第二内齿3a的啮合位置在圆周方向上移动。

第一外齿7的齿数Zf1和第二外齿8的齿数Zf2不同，在本例中，第二外齿的齿数Zf2较多。另外，第一内齿2a的齿数Zc1与第一外齿7的齿数Zf1不同，在本例中，第一内齿2a的齿数Zc1较多。第二内齿3a的齿数Zc2与第二外齿8的齿数Zf2不同，在本例中，第二内齿3a的齿数Zc2较少。

在本例中，外齿齿轮4被挠曲成椭圆状并在圆周方向的两处位置与内齿齿轮2、3啮合。因此，当将n₀设为正整数时，第一外齿7的齿数Zf1与第二外齿8的齿数Zf2的差为2n₀片。同样地，当将n₁设为正整数时，第一内齿2a的齿数Zc1与第一外齿7的齿数Zf1的差是2n₁片。当将n₂设为正整数时，第二内齿3a的齿数Zc2与第二外齿8的齿数Zf2的差是2n₂片。

Zf1＝Zf2+2n₀

Zc1＝Zf1+2n₁

Zc2＝Zf2－2n₂

作为具体例，各齿数如下设定(n₀＝n₁＝n₂＝1)。

Zc1＝62

Zf1＝60

Zc2＝62

Zf2＝64

第一内齿齿轮2与第一外齿7之间的速比R1、第二内齿齿轮3与第二外齿8之间的速比R2分别如下所示。

i1＝1/R1＝(Zf1－Zc1)/Zf1＝(60－62)/60＝－1/30

i2＝1/R2＝(Zf2－Zc2)/Zf2＝(64－62)/64＝1/32

因此，能获得R1＝－30、R2＝32。

使用速比R1、R2由下式表示波动齿轮装置1的速比R。由此，根据本发明，能实现大幅变小的速比(低减速比(lowreductionratio))的波动齿轮装置。(另外，速比的负号表示输出旋转的方向是与输入旋转的方向相反的方向)

R＝(R1·R2－R1)/(－R1+R2)

＝(－30×32+30)/(30+32)

＝－930/62

＝－15

(其他实施方式)

另外，在图1、图2的例子中，将第一内齿齿轮2设为静止侧内齿齿轮，将第二内齿齿轮3设为驱动侧内齿齿轮。相反地，也能将第一内齿齿轮2设为驱动侧内齿齿轮，将第二内齿齿轮3设为静止侧内齿齿轮。

另外，外齿齿轮4能由波动发生器5挠曲成椭圆状以外的非圆形形状、例如三叶片(three-lobe)状等非圆形形状。当将挠曲成非圆形的外齿齿轮与内齿齿轮的啮合部位的数量设为h(h：2以上的正整数)时，只要两齿轮的齿数差设定为h·p(p：正整数)即可。

Claims

1.一种波动齿轮装置，是双体式的波动齿轮装置，其特征在于，包括：

刚性的第一内齿齿轮，该第一内齿齿轮形成有第一内齿；

刚性的第二内齿齿轮，该第二内齿齿轮与所述第一内齿齿轮同轴地排列配置，并形成有第二内齿；

可挠性的外齿齿轮，该外齿齿轮同轴地配置于所述第一内齿齿轮、第二内齿齿轮的内侧，并在能沿半径方向挠曲的圆筒体的外周面上形成有第一外齿和第二外齿，所述第一外齿能与所述第一内齿啮合，所述第二外齿能与所述第二内齿啮合，且所述第二外齿的齿数与所述第一外齿的齿数不同；以及

波动发生器，该波动发生器使所述外齿齿轮沿半径方向挠曲，以使所述第一外齿与所述第一内齿局部啮合，并使所述第二外齿与所述第二内齿局部啮合，

所述第一外齿的齿数与所述第一内齿的齿数不同，所述第二外齿的齿数与所述第二内齿的齿数不同。

2.如权利要求1所述的波动齿轮装置，其特征在于，

所述第一外齿的齿数比所述第一内齿的齿数少，

所述第一内齿的齿数与所述第二内齿的齿数相同。

3.如权利要求1所述的波动齿轮装置，其特征在于，

所述波动发生器是旋转输入要素，

所述第一内齿齿轮及所述第二内齿齿轮中的一方是固定成不旋转的静止侧内齿齿轮，另一方是减速旋转输出要素即驱动侧内齿齿轮。

4.如权利要求1所述的波动齿轮装置，其特征在于，

所述波动发生器使所述外齿齿轮挠曲成椭圆状，以使所述第一外齿与所述第一内齿在圆周方向的两处部位啮合，并使所述第二外齿与所述第二内齿在圆周方向的两处部位啮合，

当将n设为整数时，所述第一外齿的齿数与所述第二外齿的齿数的差为2n片。