TWI694217B - 使用內接凸輪與圓筒齒輪之動力傳動裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種動力傳動裝置，具有高傳動容量，具有 高剛性，無齒隙，可高精度地定位，且為低摩擦，並且，可為最佳的減速比。

本發明之動力傳動裝置是在具備有具有馬達軸之馬 達、連接於馬達軸之轉塔、配置在轉塔之複數個圓筒齒輪、沿著內面具有複數個內齒之內接凸輪、以及連接於內接凸輪之輸出軸的動力傳動裝置中，複數個圓筒齒輪是在轉塔之端面上沿著圓周方向依等間隔地配置，且複數個圓筒齒輪之中的至少1個圓筒齒輪之圓筒側面會與複數個內齒之中的至少1個內齒之凸輪面接觸，藉此，連接於內接凸輪之輸出軸會旋轉。

Description

使用內接凸輪與圓筒齒輪之動力傳動裝置 發明領域

本發明是一種有關於可以高效率地傳動馬達的旋轉、高精度地定位、並且可使使用壽命較長的動力傳動裝置。

發明背景

關於動力傳動裝置，特別是減速機，是一種可以把從馬達等動力源所得到的動力，透過齒輪(gear)等而減低旋轉速度後輸出，藉此來得到與減速比成比例之轉矩的裝置。動力傳動裝置是設置在因該動力傳動裝置而可運轉的裝置與動力源之間，可得到所需的轉矩、旋轉速度。動力傳動裝置被使用於例如：機器人、工廠搬運線等產業機械、船舶的螺旋槳、飛機的推進器。

在專利文獻1中，揭示了一種如下之減速裝置，作為動力傳動裝置，該減速裝置具備有：內齒齒輪，於內周側形成有朝向徑向之內側的複數個內齒；以及外齒齒輪，配置在內齒齒輪之內周側，形成有用來與內齒咬合的朝向徑向之外側的複數個外齒，並且隨著旋轉軸的旋轉而 搖動旋轉。

又，在專利文獻2中，揭示了一種如下之減速機，作為動力傳動裝置，該減速機具備有：內齒齒輪，具有複數個外銷(pin)或者被包嵌於外銷之外輥；以及外齒齒輪，配置在內齒齒輪之內周側，具有朝向徑向之外側的複數個外齒，並且該外齒齒輪與輸入軸相連接，又，外銷或者被包嵌於外銷之外輥的圓筒側面與外齒齒輪的複數個外齒可內接咬合。

先前技術文獻 專利文獻

【專利文獻1】日本發明公開公報特開2014-185744號

【專利文獻2】日本發明公開公報特開2009-47214號

發明概要

一般而言，具有複數個內齒的內齒齒輪、以及配置在內齒齒輪之內周側且具有與內齒咬合之複數個外齒的外齒齒輪，具備有如上之內齒齒輪及外齒齒輪的減速機，會把從動力源得到的動力從外齒齒輪傳動至內齒齒輪，減低旋轉速度而進行輸出。而且，為了使減速機的內齒齒輪與外齒齒輪之間的傳動容量為高效率，必須使內齒齒輪及外齒齒輪的齒厚較大，亦即，必須使模數較大。齒厚(s)與模數(m)的關係，以s=π/2×m來表示，模數(m)則是藉由 齒輪的直徑(d)與齒數(z)，以m=d/z來表示。另一方面，減速比表示減速機之相對於輸出旋轉數的輸入旋轉數，該減速比是由內齒齒輪之齒數與外齒齒輪之齒數的比來決定，要不使內齒齒輪及外齒齒輪的齒厚變大而盡可能地使減速比為較小，必須使內齒齒輪的直徑盡可能地較小。

在專利文獻1之減速裝置中，可以不改變外齒齒輪之直徑與內齒齒輪及外齒齒輪之齒厚，若使內齒齒輪之直徑變小，即可使減速比較小，但需要使內齒齒輪及外齒齒輪之齒前端變細，或者，需要使內齒齒輪及外齒齒輪之齒高較小。但是，若使齒前端變細，則齒的剛性會變弱，若使內齒齒輪及外齒齒輪之齒高較小，則內齒齒輪與外齒齒輪之間的傳動容量會變小，所以，要使內齒齒輪之直徑較小會有問題。例如，在機器手臂、帶式運送機等產業機械所使用的減速機中，要使減速比為3以下，問題會更大。此外，若使內齒齒輪及外齒齒輪之齒數較小，則內齒齒輪與外齒齒輪咬合時的摩擦會容易變大，此外，也會有容易產生齒隙的問題。

又，專利文獻2之減速機，由於在內齒齒輪中具有外輥，所以比起專利文獻1之減速裝置，可以使內齒齒輪與外齒齒輪咬合時的摩擦較小，但由於與專利文獻1之減速裝置一樣，在內齒齒輪的內周側，配置有具有朝向徑向外側之複數個外齒的外齒齒輪，所以在專利文獻2之減速機中，也會產生和專利文獻1之減速裝置相同的問題。

因此，本發明的目的在於：解決上述問題，提供 一種動力傳動裝置，對於輸入至動力傳動裝置之旋轉具有高傳動容量，具有高剛性，無齒隙，可以高精度地進行定位，為低摩擦，並且，可為最佳的減速比。

根據本發明，上述目的可藉由如下之動力傳動裝置來達成，該動力傳動裝置是具備有如下構件之動力傳動裝置：馬達，具有可旋轉的馬達軸；可旋轉的大致呈圓筒狀之轉塔，連接於馬達軸，且具有第1端面及第2端面；複數個圓筒齒輪，配置在轉塔；內接凸輪，是大致呈圓環狀的內接凸輪，在內接凸輪之內面沿著圓周方向依等間隔具有複數個內齒；及可旋轉的輸出軸，連接於內接凸輪，又，複數個圓筒齒輪是在轉塔之第1端面沿著圓周方向依等間隔地配置，且複數個圓筒齒輪之中的至少1個圓筒齒輪之圓筒側面會與複數個內齒之中的至少1個內齒之凸輪面接觸，藉此，連接於內接凸輪的輸出軸會旋轉。

又，宜為如下之動力傳動裝置：複數個圓筒齒輪之中的2個圓筒齒輪之圓筒側面會與複數個內齒之中的任一內齒之凸輪面接觸，藉此，連接於內接凸輪的輸出軸會旋轉。

宜為如下之動力傳動裝置：2個圓筒齒輪是將配置於2個圓筒齒輪之間的1個內齒夾入般地與1個內齒之凸輪面接觸。

宜為如下之動力傳動裝置：在2個圓筒齒輪之間配置1個圓筒齒輪，2個圓筒齒輪之中的一方的圓筒齒輪之 圓筒側面會與位於配置有1個圓筒齒輪之方向的內齒之凸輪面接觸，而2個圓筒齒輪之中的另一方的圓筒齒輪之圓筒側面則會與位於配置有1個圓筒齒輪之方向的內齒之凸輪面接觸。

宜為如下之動力傳動裝置：1個圓筒齒輪不會與複數個內齒的任何內齒接觸。

宜為如下之動力傳動裝置：複數個圓筒齒輪與複數個內齒的接觸是滑動接觸。

宜為如下之動力傳動裝置：複數個圓筒齒輪與複數個內齒的接觸是滾動接觸。

宜為如下之動力傳動裝置：複數個圓筒齒輪的各圓筒齒輪是滾輪從動件或凸輪從動件。

把複數個圓筒齒輪，沿著圓周方向依等間隔配置在轉塔之端面，使圓筒齒輪之圓筒側面與內齒之凸輪面接觸，藉此，可以使圓筒齒輪及內齒的尺寸較大，所以圓筒齒輪及內齒可具有高剛性，並且，可以達到具有高傳動容量的效果。又，藉由使至少2個圓筒齒輪之圓筒側面與複數個內齒之中的任一個內齒之側面接觸，更可達到具有高傳動容量的效果。

而且，使2個圓筒齒輪將配置於該等圓筒齒輪之間的內齒夾入般地與內齒之凸輪面接觸，藉此，可以達到無齒隙而可高精度地定位的效果。即使是在2個圓筒齒輪之間配置有1個圓筒齒輪的情況下，使2個圓筒齒輪之中的一 方的圓筒齒輪之圓筒側面與位於配置有1個圓筒齒輪之方向的內齒之凸輪面接觸，使另一方的圓筒齒輪之圓筒側面與位於配置有1個圓筒齒輪之方向的內齒之凸輪面接觸，藉此，也可以達到無齒隙而可高精度地定位的效果。此時，藉由使該1個圓筒齒輪不會與複數個內齒之任一內齒接觸，可以達到吸收動力傳動裝置在加工上的精度誤差，又，可使圓筒齒輪與內齒滑順地接觸而動作的效果。

此外，藉由使圓筒齒輪與內齒的接觸為滑動接觸，可以用一個零件來構成圓筒齒輪，所以可提高圓筒齒輪的剛性，並且，可達到削減製造成本的效果。

又，使圓筒齒輪與內齒的接觸為滾動接觸，採用滾輪從動件或凸輪從動件來作為圓筒齒輪，藉此，可使圓筒齒輪與內齒間的摩擦較小，且可達到從圓筒齒輪對於內齒高效率地傳動旋轉的效果。

另外，本發明之其他目的、特徵及優點，從關於附圖之以下本發明實施例之記載應可清楚闡明。

101‧‧‧動力傳動裝置

102‧‧‧馬達

103‧‧‧馬達軸

104‧‧‧外罩

105‧‧‧外罩

106‧‧‧輸出軸

107‧‧‧轉塔

108‧‧‧轉塔之第1端面

109‧‧‧內接凸輪

110‧‧‧第1內齒

111‧‧‧第2內齒

112‧‧‧第1凸輪面

113‧‧‧第2凸輪面

114‧‧‧圓筒齒輪

115‧‧‧第1圓筒齒輪

116‧‧‧第2圓筒齒輪

117‧‧‧第3圓筒齒輪

118‧‧‧圓筒齒輪之圓筒側面

119‧‧‧連結要件

120‧‧‧密封裝置

121‧‧‧軸承

122‧‧‧軸承

123‧‧‧軸承

124‧‧‧密封裝置

III‧‧‧截線

【圖1】從本發明之動力傳動裝置的前方看來的立體圖。

【圖2】從本發明之動力傳動裝置的側面看來的截面圖。

【圖3】表示從本發明之動力傳動裝置的前方看來的轉塔及內接凸輪之某旋轉時的狀態的截面圖。

【圖4】表示從本發明之動力傳動裝置的前方看來的轉 塔及內接凸輪之別的旋轉時的狀態的截面圖。

用以實施發明之形態

以下，參照圖示來說明本發明之實施例，但本發明並不限定於該等實施例。

參照圖1~4，說明本發明之動力傳動裝置的實施例。圖1中，顯示動力傳動裝置101的概略圖。動力傳動裝置101具備有：馬達102、外罩104、105、可旋轉的輸出軸106。圖2中，顯示從側面來看動力傳動裝置101的截面圖。動力傳動裝置101具備有：馬達102，具有可旋轉的馬達軸103；可旋轉的大致呈圓筒狀之轉塔107，是具有第1端面108與第2端面的大致呈圓筒狀之轉塔107，且在第2端面側藉由連結要件119而連接於馬達軸103；配置在轉塔107的複數個圓筒齒輪114；內接凸輪109，大致呈圓環狀，且在其大致呈圓環狀之內面，沿著圓周方向依等間隔具有複數個內齒；以及連接於內接凸輪109且可旋轉的輸出軸106。又，動力傳動裝置101具備有軸承121、122、123，軸承121配置在外罩104與可旋轉的轉塔107之間，而軸承122及123則配置在外罩105與輸出軸106之間。動力傳動裝置101更具備有用以將油、滑脂等進行保持、密封的密封裝置120、124。密封裝置例如有：油封、襯墊、機械密封等。

圖3中，顯示在沿著圖2之III-III的截面中，表示從前面來看動力傳動裝置101之某旋轉時點下的轉塔及內接凸輪之狀態的截面圖。如圖3所示，在轉塔107之第1端面 108，有複數個圓筒齒輪114(115、116、117)，沿著大致呈圓筒狀的轉塔107之圓周方向依等間隔配置。而且，複數個圓筒齒輪之中的至少1個圓筒齒輪(例如，第2圓筒齒輪116)之圓筒側面118會與複數個內齒之中的至少1個內齒之凸輪面(例如，第1內齒110之第2凸輪面113)接觸，藉此，與馬達軸103相連接之轉塔107的旋轉會傳動至內接凸輪109，而可使與內接凸輪109相連接之輸出軸106旋轉。

使複數個圓筒齒輪114(115、116、117)配置於轉塔107之第1端面108，並使各內齒110、111之凸輪面112、113與複數個圓筒齒輪114之各圓周側面118接觸，藉此，比起如專利文獻1、2般具備了形成有朝向徑向外側之複數個外齒的外齒齒輪的減速機，可以不使動力傳動裝置全體的尺寸變大，而可使圓筒齒輪及內齒的尺寸較大。因此，本發明之動力傳動裝置的圓筒齒輪及內齒可具有高剛性，並且，可具有高傳動容量。

在圖3中，配置於轉塔107之第1端面108的圓筒齒輪之數為6，內接凸輪109的內齒之數為12，因此，藉由使用圖3之轉塔107與內接凸輪109，動力傳動裝置101在輸出軸106可以輸出相對於馬達102之馬達軸103的旋轉數為一半的旋轉數(減速比2)。另外，圓筒齒輪之數及內接凸輪109的內齒之數，並非限定於圖3所示之數，可以為所有數的組合，可以藉此來得到所需之減速比。

又，在圖3中，複數個圓筒齒輪之中的至少2個圓筒齒輪(例如，第1圓筒齒輪115及第2圓筒齒輪116)的各圓筒 側面118，會與複數個內齒之中的至少1個內齒之凸輪面(例如，第1內齒110之第1凸輪面112及第2凸輪面113)接觸。

此外，在圖3中，2個圓筒齒輪(第1圓筒齒輪115及第2圓筒齒輪116)會把配置在第1圓筒齒輪115與第2圓筒齒輪116之間的第1內齒110夾入，而第1圓筒齒輪115及第2圓筒齒輪116的各圓筒側面118會與第1內齒110之第1凸輪面112及第2凸輪面113接觸。如此，將2個圓筒齒輪配置成會把位於該等之間的內齒夾入，藉此，使2個圓筒齒輪與該內齒接觸而消除齒隙。而且，由於沒有齒隙，所以動力傳動裝置101可以進行輸出軸106對於馬達軸103的正確定位。

圖4中，顯示在沿著圖2之III-III的截面中，表示從前面來看動力傳動裝置101之與圖3不同的旋轉時點下的轉塔及內接凸輪之狀態的截面圖。在2個圓筒齒輪之間(例如，第1圓筒齒輪115及第3圓筒齒輪117)配置有1個圓筒齒輪(例如，第2圓筒齒輪116)，該等2個圓筒齒輪之中的一方之圓筒齒輪(例如，第1圓筒齒輪115)之圓筒側面118，會與位於配置有1個圓筒齒輪(第2圓筒齒輪116)之方向的第1內齒110之第1凸輪面112接觸，而該等2個圓筒齒輪之中的另一方之圓筒齒輪(第3圓筒齒輪117)之圓筒側面118，則會與位於配置有1個圓筒齒輪(第2圓筒齒輪116)之方向的第2內齒111之第2凸輪面113接觸。如此，即使在2個圓筒齒輪之間配置有其他圓筒齒輪的情況下，也可將2個圓筒齒輪，配置成會把位於該等2個圓筒齒輪之間的2個內齒夾入，藉此，使2個圓筒齒輪與2個內齒接觸而消除齒隙。而且，由 於沒有齒隙，所以動力傳動裝置101可以進行輸出軸106對於馬達軸103的正確定位。

如圖3、圖4所示，由於在動力傳動裝置101之馬達軸103旋轉時，不管在連接於馬達軸103之轉塔107與內接凸輪109以何種狀態進行咬合的情況下，圓筒齒輪與內齒之間都沒有齒隙，所以動力傳動裝置101在馬達軸103的各種狀態下，都可以進行輸出軸106對於馬達軸103的正確定位。

又，在圖4中，配置於第1圓筒齒輪115與第3圓筒齒輪117之間的1個圓筒齒輪(第2圓筒齒輪116)，不會與內接凸輪109之複數個內齒的任何內齒接觸。如此，從圖3至圖4般，轉塔107順時針地旋轉，與第2圓筒齒輪116接觸的凸輪面，在從第1內齒110之第2凸輪面113變成第2內齒111之第1凸輪面112之間，第2圓筒齒輪116暫時不會與內接凸輪109之複數個內齒的任何內齒接觸，亦即，藉由設置了遊隙，可以吸收圓筒齒輪及內齒在加工上的精度誤差，並且，可以使圓筒齒輪與內齒滑順地接觸而使轉塔及內接凸輪旋轉。

另外，可以將複數個圓筒齒輪114(115、116、117)固定於轉塔107，使複數個圓筒齒輪114與複數個內齒110、111的接觸為滑動接觸。藉由將複數個圓筒齒輪固定於轉塔，可以使動力傳動裝置之製造步驟簡略化，而可更低廉地製造動力傳動裝置。

又，也可以使複數個圓筒齒輪114(115、116、117)與複數個內齒110、111的接觸為滾動接觸。藉由使之為滾 動接觸，圓筒齒輪與內齒之間的摩擦會變小，動力傳動裝置101可以使輸出軸106相對於馬達軸103的旋轉高效率地旋轉，並且，也可使動力傳動裝置101的使用壽命較長。如圖3、圖4所示，藉由使連接於馬達軸103的轉塔107順時針旋轉，配置在轉塔107之第1端面108的複數個圓筒齒輪115、116、117會與內接凸輪109之內齒110、111接觸，而可使內接凸輪109朝順時針旋轉。在圖3中，當第2圓筒齒輪116之圓筒側面118與第1內齒110之第2凸輪面113接觸之時，藉著第2圓筒齒輪116也進行順時針旋轉，第2圓筒齒輪116與第1內齒110之間的摩擦會變小。當第1圓筒齒輪115之圓筒側面118與第1內齒110之第1凸輪面112接觸之時，藉著第1圓筒齒輪115也進行順時針旋轉，第1圓筒齒輪115與第1內齒110之間的摩擦會變小。又，在圖4中，當第3圓筒齒輪117之圓筒側面118與第2內齒111之第2凸輪面113接觸之時，藉著第3圓筒齒輪117也進行順時針旋轉，第3圓筒齒輪117與第2內齒111之間的摩擦會變小。當第1圓筒齒輪115之圓筒側面118與第1內齒110之第1凸輪面112接觸之時，藉著第1圓筒齒輪115也進行順時針旋轉，第1圓筒齒輪115與第1內齒110之間的摩擦會變小。

為了使之為滾動接觸，可採用例如滾輪從動件、凸輪從動件等來作為複數個圓筒齒輪114。凸輪從動件具備有螺椿(軸)與外輪，滾輪從動件具備有內輪與外輪，把螺椿或內輪固定於轉塔107，使外輪可旋轉於螺椿或內輪的周圍，把凸輪從動件或滾輪從動件作為圓筒齒輪115、116、 117而配置於轉塔107。如此，藉由將凸輪從動件或滾輪從動件配置於轉塔，凸輪從動件或滾輪從動件之外輪會與內接凸輪之內齒接觸，凸輪從動件或滾輪從動件之外輪會旋轉，可以使凸輪從動件或滾輪從動件之外輪與內齒之間的摩擦較小。另外，在凸輪從動件或滾輪從動件中，螺椿或內輪與外輪可以為滑動軸承，也可以在螺椿或內輪與外輪之間採用滾針等滾子，而為隨著外輪的旋轉來使滾子轉動的滾動軸承。

上述記載是關於特定的實施例而做成的，但本發明並不限於此，若為熟悉此項技藝者當可明白：可在本發明之原理與申請專利範圍之範圍內進行各種變更及修正。

101‧‧‧動力傳動裝置

102‧‧‧馬達

103‧‧‧馬達軸

104‧‧‧外罩

105‧‧‧外罩

106‧‧‧輸出軸

107‧‧‧轉塔

108‧‧‧轉塔之第1端面

109‧‧‧內接凸輪

114‧‧‧圓筒齒輪

119‧‧‧連結要件

120‧‧‧密封裝置

121‧‧‧軸承

122‧‧‧軸承

123‧‧‧軸承

124‧‧‧密封裝置

III‧‧‧截線

Claims (6)

1. 一種動力傳動裝置，是具備有如下構件之動力傳動裝置：馬達，具有可旋轉的馬達軸；可旋轉的大致呈圓筒狀之轉塔，連接於前述馬達軸，且具有第1端面及第2端面；複數個圓筒齒輪，配置在前述轉塔；內接凸輪，是大致呈圓環狀的內接凸輪，在前述內接凸輪之內面沿著圓周方向依等間隔具有複數個內齒；及可旋轉的輸出軸，連接於前述內接凸輪，其中，前述複數個圓筒齒輪是在前述轉塔之前述第1端面沿著圓周方向依等間隔地配置，且前述複數個圓筒齒輪之中的2個圓筒齒輪之圓筒側面會與前述複數個內齒之中的任一內齒之凸輪面接觸，藉此，連接於前述內接凸輪的前述輸出軸會旋轉，於某旋轉時點，在前述2個圓筒齒輪之間配置有1個圓筒齒輪，前述2個圓筒齒輪之中的一方的圓筒齒輪之圓筒側面會與位於下述方向上的內齒之凸輪面接觸，該方向為配置有前述1個圓筒齒輪之方向，而前述2個圓筒齒輪之中的另一方的圓筒齒輪之圓筒側面則會與位於下述方向上的內齒之凸輪面接觸，該方向為配置有前述1個圓筒齒輪之方向，且前述1個圓筒齒輪不會與前述複 數個內齒的任何凸輪面接觸。
2. 如請求項1之動力傳動裝置，其中在與前述某旋轉時點不同之別的旋轉時點，前述2個圓筒齒輪是以會把配置於前述2個圓筒齒輪之間的1個內齒夾入的方式與前述1個內齒之凸輪面接觸。
3. 如請求項1之動力傳動裝置，其中藉著前述2個圓筒齒各自接觸於前述內接凸輪的凸輪面，而沒有齒隙。
4. 如請求項1至3中任一項之動力傳動裝置，其中前述複數個圓筒齒輪與前述複數個內齒的接觸是滑動接觸。
5. 如請求項1至3中任一項之動力傳動裝置，其中前述複數個圓筒齒輪與前述複數個內齒的接觸是滾動接觸。
6. 如請求項5之動力傳動裝置，其中前述複數個圓筒齒輪的各圓筒齒輪為滾輪從動件或凸輪從動件。

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