TW201405033A - 偏心擺動型齒輪裝置 - Google Patents
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Abstract
偏心擺動型齒輪裝置1具有:偏心部(10a);擺動齒輪(14),具有***有偏心部(10a)之***孔,同時具有外齒(14a);外筒(2);以及(承載件4)。外筒(2)以線膨脹係數比擺動齒輪(14)的材質還要大之材質構成。承載件(4)係在保持有擺動齒輪(14)之狀態下,被配置於外筒(2)的徑向內側。外筒(2)與承載件(4),藉伴隨著偏心部(10a)旋轉之擺動齒輪(14)的擺動,可彼此相對同心狀地旋轉。
Description
本發明係關於一種偏心擺動型齒輪裝置。
先前,如開示於下述專利文獻1所示,眾所周知有在兩個對手構件間,以既定減速比將轉速減速之偏心擺動型齒輪裝置。此偏心擺動型齒輪裝置具有:外筒,被固定在一者之對手構件;以及承載件,被配置在外筒內,同時被固定在另一者之對手構件。承載件藉被安裝在曲柄軸的偏心部上之擺動齒輪的擺動旋轉,相對於外筒而言相對性旋轉。
近年來,因為機械手臂使用環境之變化,有機械手臂的運轉率提高之傾向,伴隨於此,減速機被要求需高速化。偏心擺動型齒輪裝置於使用時,承載件內之溫度比外筒之溫度還要高。因此,在使用時,擺動齒輪會熱膨脹。藉擺動齒輪之熱膨脹,擺動齒輪的外齒與外筒的內齒間的間隙變窄。伴隨於此,擺動齒輪齒面的面壓變高,結果,產生擺動齒輪的使用壽命降低之問題。
【專利文獻1】日本特開2006-77980號公報
本發明之目的在於藉抑制擺動齒輪齒面的面壓變高,抑制擺動齒輪使用壽命之變短。
為達成上述目的,遵照本發明一局面之偏心擺動型齒輪裝置,係在第1構件與第2構件之間,以既定轉速比轉換轉速,以傳遞驅動力,其特徵在於其具有:偏心部;擺動齒輪,具有***有前述偏心部之***孔,同時具有齒部;第1筒部,其構成係可安裝在前述第1構件及前述第2構件之一者;以及第2筒部,其構成係可安裝在前述第1構件及前述第2構件之另一者;前述第1筒部係以線膨脹係數比前述擺動齒輪的材質還要大之材質構成,前述第1筒部具有與前述擺動齒輪的前述齒部相咬合之內齒,前述第2筒部係在保持有前述擺動齒輪之狀態下,被配置在前述第1筒部的徑向內側,前述第1筒部與前述第2筒部,藉伴隨著前述偏心部旋轉之前述擺動齒輪的擺動,可彼此相對同心狀地旋轉。
1‧‧‧偏心擺動型齒輪裝置
2‧‧‧外筒
3‧‧‧內齒插銷
4‧‧‧承載件
6‧‧‧主軸承
10‧‧‧曲柄軸
10a‧‧‧第1偏心部
10b‧‧‧第2偏心部
12a‧‧‧第1曲柄軸承
12b‧‧‧第2曲柄軸承
12c‧‧‧軸本體
14‧‧‧第1擺動齒輪
14a‧‧‧外齒
16‧‧‧第2擺動齒輪
16a‧‧‧外齒
第1圖係表示本發明實施形態之偏心擺動型齒輪裝置的構成之剖面圖。
第2圖係表示第1圖II-II線之剖面圖。
以下,參照圖面詳細說明本發明實施形態之偏心擺動型齒輪裝置。本實施形態之偏心擺動型齒輪裝置(以下,稱做齒輪裝置)1,係做為減速機而適用在例如機械手臂的旋
轉胴體或腕關節等的回旋部、各種工作母機的回旋部等。此齒輪裝置1係被使用在例如80rpm~200rpm。
在本實施形態之齒輪裝置1中,當藉輸入軸8之旋轉而曲柄軸10旋轉時,擺動齒輪14,16與曲柄軸10的偏心部10a,10b連動,而擺動齒輪14,16擺動旋轉,所以,藉擺動齒輪14,16的旋轉而旋轉外筒2或承載件4,藉此,可獲得自輸入旋轉減速後之輸出旋轉。
如第1圖及第2圖所示,齒輪裝置1具有:外筒2,做為第1筒部之一例;承載件4,做為第2筒部之一例;輸入軸8;複數個(例如三個)曲柄軸10;第1擺動齒輪14;第2擺動齒輪16;以及複數個(例如三個)傳動齒輪20。
外筒2係構成齒輪裝置1的外表面者,略呈圓筒狀。在外筒2的內周面,形成有多數個插銷凹槽2b。各插銷凹槽2b係被配置使得在外筒2的軸向延伸,同時在直交軸向之剖面中,具有半圓形之剖面形狀。這些插銷凹槽2b係在外筒2的內周面,於圓周方向上等間隔並列。
外筒2具有多數個內齒插銷3。各內齒插銷3分別被安裝在插銷凹槽2b。具體說來,各內齒插銷3分別被嵌入對應之插銷凹槽2b,以在外筒2軸向延伸之姿勢被配置。藉此,多數個內齒插銷3係沿著外筒2圓周方向等間隔並列。在這些內齒插銷3處,咬合有第1擺動齒輪14的第1外齒14a及第2擺動齒輪16的第2外齒16a。
承載件4係在被配置成與外筒2同軸之狀態下,被收容在外筒2內。承載件4相對於外筒2而言,繞相同軸體
相對旋轉。具體說來,承載件4係被配置於外筒2的徑向內側,在此狀態下,藉在軸向彼此分離設置之一對主軸承6,相對於外筒2而言,可相對旋轉地被支撐。
承載件4具有:基部,具備基板部4a及複數個(例如三個)轉軸部4c;以及端板部4b。
基板部4a係在外筒2內,被配置於軸向的一端部附近。在基板部4a的徑向中央部,設有圓形的穿孔4d。在穿孔4d的周圍,複數個(例如三個)曲柄軸安裝孔4e(以下,單稱「安裝孔4e」)係等間隔設於圓周方向上。
端板部4b係相對於基板部4a而言,在軸向間隔設置,同時在外筒2內,被配置於軸向的另一端部附近。在端板部4b的徑向中央部設有穿孔4f。在穿孔4f的周圍,設有複數個(例如三個)曲柄軸安裝孔4g(以下,單稱「安裝孔4g」)。各安裝孔4g分別設於與基板部4a的安裝孔4e相對應之位置。在外筒2內,形成有關閉空間,前述關閉空間由端板部4b及基板部4a的彼此相向之兩者內面與外筒2的內周面圍成。
複數個轉軸部4c係與基板部4a一體設置,自基板部4a的一主面(內側面),往端板部4b側直線性延伸。此三個轉軸部4c係在圓周方向上,被等間隔配置(參照第2圖)。各轉軸部4c係藉螺栓4h被鎖固在端板部4b上(參照第1圖)。藉此,基板部4a、轉軸部4c及端板部4b被一體化。
輸入軸8係發揮做為省略圖示之驅動馬達的驅動力被輸入之輸入部之功能。輸入軸8被***端板部4b的穿孔4f及基板部4a的穿孔4d。輸入軸8係被配置,使得其軸心與
外筒2及承載件4的軸心一致,藉驅動馬達的驅動力而繞軸旋轉。在輸入軸8尖端部的外周面,設有輸入齒輪8a。
複數個曲柄軸10在外筒2內,等間隔被配置於輸入軸8的周圍(參照第2圖)。各曲柄軸10藉一對曲柄軸承12a,12b,相對於承載件4而言,可繞軸旋轉地被支撐(參照第1圖)。具體說來,在自各曲柄軸10軸向的一端,僅既定長度之軸向內側部分,安裝有第1曲柄軸承12a。第1曲柄軸承12a組裝在基板部4a的安裝孔4e。另外,在各曲柄軸10軸向的另一端部,安裝有第2曲柄軸承12b。第2曲柄軸承12b被組裝在端板部4b的安裝孔4g。藉此,曲柄軸10可旋轉地被基板部4a及端板部4b支撐。
各曲柄軸10具有:軸本體12c;以及偏心部10a,10b,被一體形成在軸本體12c上。第1偏心部10a與第2偏心部10b,在被兩曲柄軸承12a,12b支撐之部分間,被配置成在軸向並列。第1偏心部10a與第2偏心部10b分別具有圓柱形狀,其皆在相對於軸本體12c的軸心而言偏心之狀態下,自軸本體12c突出到徑向外側。第1偏心部10a與第2偏心部10b,分別自軸心以既定偏心量偏心,被配置成彼此具有既定角度之相位差。
在曲柄軸10的一端部,亦即,在被安裝在基板部4a的安裝孔4e內之部分的軸向外側部位,設有安裝有傳動齒輪20之被嵌合部10c。
第1擺動齒輪14被配設在外筒2內的前述關閉空間,同時透過第1滾子軸承18a,被安裝在各曲柄軸10的第1
偏心部10a。第1擺動齒輪14當各曲柄軸10旋轉而第1偏心部10a偏心旋轉時,與該偏心部10a的偏心旋轉連動,而一邊咬合在內齒插銷3一邊擺動旋轉。
第1擺動齒輪14具有比外筒2的內徑小些許之尺寸。第1擺動齒輪14具有第1外齒14a、中央部穿孔14b、複數個(例如三個)第1偏心部***孔14c、及複數個(例如三個)轉軸部***孔14d。第1外齒14a橫貫擺動齒輪14的圓周方向全體,具有滑順連續之波浪形狀。
中央部穿孔14b設於第1擺動齒輪14的徑向中央部。輸入軸8在具有遊隙之狀態下,貫穿中央部穿孔14b。
複數個第1偏心部***孔14c係在第1擺動齒輪14中,於圓周方向等間隔地設於中央部穿孔14b的周圍。在各第1偏心部***孔14c,於中介有第1滾子軸承18a之狀態下,分別貫穿有各曲柄軸10的第1偏心部10a。
複數個轉軸部***孔14d係在第1擺動齒輪14中,於圓周方向等間隔設於中央部穿孔14b的周圍。各轉軸部***孔14d係在圓周方向中,分別配設於鄰接之第1偏心部***孔14c間之位置。對應之轉軸部4c在具有遊隙之狀態下,貫穿各轉軸部***孔14d。
第2擺動齒輪16係被配設於外筒2內的前述關閉空間,同時透過第2滾子軸承18b,安裝在各曲柄軸10的第2偏心部10b。第1擺動齒輪14與第2擺動齒輪16,對應第1偏心部10a與第2偏心部10b的配置,在軸向並列設置。第2擺動齒輪16當各曲柄軸10旋轉而第2偏心部10b偏心旋轉
時,其與此偏心旋轉連動,以一邊咬合在內齒插銷3一邊擺動旋轉。
第2擺動齒輪16具有比外筒2的內徑小些許的尺寸,其成為與第1擺動齒輪14相同之構造。亦即,第2擺動齒輪16具有第2外齒16a、中央部穿孔16b、複數個(例如三個)第2偏心部***孔16c、及複數個(例如三個)轉軸部***孔16d。這些具有與第1擺動齒輪14的第1外齒14a、中央部穿孔14b、複數個第1偏心部***孔14c、及複數個轉軸部***孔14d相同之構造。在各第2偏心部***孔16c,於中介有第2滾子軸承18b之狀態下,貫穿有曲柄軸10的第2偏心部10b。
各傳動齒輪20係使輸入齒輪8a的旋轉,傳動到曲柄軸10者。各傳動齒輪20分別外嵌在被嵌合部10c,被嵌合部10c設於與各傳動齒輪20對應之曲柄軸10的軸本體12c中之一端部。各傳動齒輪20係與曲柄軸10的旋轉軸繞同軸地,與曲柄軸10一體旋轉。各傳動齒輪20具有與輸入齒輪8a相咬合之外齒20a。
在此,說明構成外筒2及擺動齒輪14,16之材料。
外筒2係以線膨脹係數比第1擺動齒輪14及第2擺動齒輪16的材質還要大之材質構成。具體說來,外筒2係以鋁合金製成,構成外筒2之材料的線膨脹係數係20.0~23.5μ/K。相對於此,擺動齒輪14,16係以鐵系材料構成。例如擺動齒輪14,16係可以以碳含量0.7~1.0%之鋼(高碳鋼)製成,或者,以碳含量0.2%以下之鋼(低碳鋼)製成。在此
情形下,構成擺動齒輪14,16之材料的線膨脹係數係10.8~11.0μ/K,或者,11.6~11.7μ/K。而且,當淬火硬化這些鐵系材料時,在碳含量0.2%以下之情形下,線膨脹係數成為13.6μ/K,又,在碳含量0.7~1.0%之情形下,線膨脹係數成為12.0~12.5μ/K。而且,關於內齒插銷3也係以與擺動齒輪14,16相同之材料形成。
如上所述,在本實施形態之齒輪裝置1中,構成擺動齒輪14,16之材料的線膨脹係數,比構成外筒2之材料的線膨脹係數還要小。因此,在使用齒輪裝置1時,當外筒2、承載件4及擺動齒輪14,16升溫後,外筒2之膨脹比擺動齒輪14,16還要大。因此,外筒2的內齒插銷3與擺動齒輪14,16的外齒14a,16a間之間隙,亦即,外筒2的內周面與擺動齒輪14,16間之間隙,不會比使用前之狀態還要窄。因此,即使擺動齒輪14,16升溫而膨脹,也能抑制擺動齒輪14,16的齒面面壓變高,能抑制擺動齒輪14,16的使用壽命變短。
又,在本實施形態中,外筒2係鋁合金製成,擺動齒輪14,16係以鐵系材料構成,所以,可使構成外筒2之材料的線膨脹係數,與構成擺動齒輪14,16之材料的線膨脹係數之差值取較大。因此,即使在擺動齒輪14,16的溫度與外筒2的溫度之溫度差變大之使用環境中,也能抑制擺動齒輪14,16的齒面面壓變高。藉此,更能確實抑制擺動齒輪14,16的使用壽命變短。
而且,本發明並不侷限於此,在不脫逸其旨趣之範圍內,可做種種變更及改良等。例如在上述實施形態中,雖
然係設有兩個擺動齒輪14,16之構成,但是,本發明並不侷限於此。其構成也可以例如設有一個擺動齒輪,或者,設有三個以上之擺動齒輪。
在上述實施形態中,雖然輸入軸8配設於承載件4的中央部,複數個曲柄軸10配設於輸入軸8的周圍,但是,本發明並不侷限於此。也可以例如係曲柄軸10被配設於承載件4的中央部之中心曲柄式。在此情形下,只要設置使得輸入軸8咬合在被安裝在曲柄軸10上之傳動齒輪20,輸入軸8可被配設於任何位置。
在上述實施形態中,雖然例示外筒2係以鋁合金製成之情形,但是,外筒2並不侷限於以鋁合金製成。例如也可以外筒2及擺動齒輪14,16皆以鐵系材料構成。但是,在此情形下,外筒2也必須以線膨脹係數比擺動齒輪14,16的材料還要大之材料構成。例如如果使外筒2以碳含量0.2%以下之鋼製成(低碳鋼製),而且被淬火硬化時,線膨脹係數成為13.6μ/K。在此情形下,擺動齒輪14,16可以碳含量0.7~1.0%以下之鋼製成(高碳鋼製)。在此情形下,使構成擺動齒輪14,16之材料淬火硬化後之線膨脹係數,成為12.3~12.4μ/K。在此情形下,內齒插銷3也可以以與擺動齒輪14,16相同之材料形成。
在此,概說上述實施形態。
(1)在上述實施形態中,構成擺動齒輪之材料的線膨脹係數,比構成第1筒部之材料的線膨脹係數還要小。因此,當偏心擺動型齒輪裝置使用時,第1筒部、第2筒部及擺
動齒輪升溫後,第1筒部的膨脹超過擺動齒輪的膨脹。因此,第1筒部的內齒與擺動齒輪的齒部間之間隙,亦即,第1筒部的內周面與擺動齒輪間之間隙,不會比使用前之狀態還要窄。因此,即使擺動齒輪升溫而膨脹後,能抑制擺動齒輪的齒面面壓變高,能抑制擺動齒輪的使用壽命變短。
(2)前述第1筒部可以以鋁合金製成,前述擺動齒輪也可以以鐵系材料構成。
在此態樣中,可使構成第1筒部之材料的線膨脹係數,與構成擺動齒輪之材料的線膨脹係數之差值取較大。因此,即使在擺動齒輪的溫度與第1筒部的溫度之溫度差變大之使用環境中,也能抑制擺動齒輪的齒面面壓變高,藉此,更能確實抑制擺動齒輪的使用壽命變短。
(3)前述第1筒部可以係碳含量0.2%以下之鐵系材料,前述擺動齒輪也可以以碳含量0.7~1.0%之鐵系材料構成。
如上所述,當依據上述實施形態時,能抑制擺動齒輪的齒面面壓變高,所以,能抑制擺動齒輪的使用壽命變短。
1‧‧‧偏心擺動型齒輪裝置
2‧‧‧外筒
2b‧‧‧插銷凹槽
3‧‧‧內齒插銷
4‧‧‧承載件
4a‧‧‧基板部
4b‧‧‧端板部
4c‧‧‧轉軸部
4d‧‧‧穿孔
4e‧‧‧曲柄軸安裝孔
4f‧‧‧穿孔
4g‧‧‧曲柄軸安裝孔
4h‧‧‧螺栓
6‧‧‧主軸承
8‧‧‧輸入軸
8a‧‧‧輸入齒輪
10‧‧‧曲柄軸
10a‧‧‧偏心部
10b‧‧‧偏心部
10c‧‧‧被嵌合部
12a‧‧‧曲柄軸承
12b‧‧‧曲柄軸承
12c‧‧‧軸本體
14‧‧‧擺動齒輪
14a‧‧‧第1外齒
14b‧‧‧中央部穿孔
14c‧‧‧第1偏心部***孔
14d‧‧‧轉軸部***孔
16‧‧‧擺動齒輪
16a‧‧‧第2外齒
16b‧‧‧中央部穿孔
16c‧‧‧第2偏心部***孔
16d‧‧‧轉軸部***孔
18a‧‧‧第1滾子軸承
18b‧‧‧第2滾子軸承
20‧‧‧傳動齒輪
20a‧‧‧外齒
Claims (3)
- 一種偏心擺動型齒輪裝置,在第1構件與第2構件之間,以既定轉速比轉換轉速,以傳遞驅動力,其具有:偏心部;擺動齒輪,具有***有前述偏心部之***孔,同時具有齒部;第1筒部,其構成係可安裝在前述第1構件及前述第2構件之一者;以及第2筒部,其構成係可安裝在前述第1構件及前述第2構件之另一者;前述第1筒部係以線膨脹係數比前述擺動齒輪的材質還要大之材質構成,前述第1筒部具有與前述擺動齒輪的前述齒部相咬合之內齒,前述第2筒部係在保持有前述擺動齒輪之狀態下,被配置在前述第1筒部的徑向內側,前述第1筒部與前述第2筒部,藉伴隨著前述偏心部旋轉之前述擺動齒輪的擺動,可彼此相對同心狀地旋轉。
- 如申請專利範圍第1項所述之偏心擺動型齒輪裝置,其中,前述第1筒部係以鋁合金製成,前述擺動齒輪係以鐵系材料構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之偏心擺動型齒輪裝置,其中,前述第1筒部係碳含量小於0.2%之鐵系材料,前述擺動齒輪係以碳含量0.7~1.0%之鐵系材料構成。
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