TW201405033A - 偏心擺動型齒輪裝置 - Google Patents

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

偏心擺動型齒輪裝置

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。

【先前技術文獻】 【專利文獻】

【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。