TWI818083B - 諧波齒輪裝置的潤滑方法 - Google Patents

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Abstract

在重覆起動/停止之運轉的用途中使用諧波齒輪裝置(1)時，在被不同種類的滑脂所潤滑的外側潤滑部分(11)與內側潤滑部分(12)之間，沒有使用密封構件等來分隔而是維持連通狀態。對外側潤滑部分(11)供給大幅度少於在穩定運轉等用途時所使用之必要量的滑脂。同樣地，也對內側潤滑部分(12)供給大幅度少於在穩定運轉等用途時所使用之必要量的滑脂。實質上，不同種類的滑脂沒有混合，可適當地使用滑脂來潤滑外側潤滑部分(11)、及內側潤滑部分(12)。

Description

諧波齒輪裝置的潤滑方法
本發明係有關諧波齒輪裝置，特別是關於諧波齒輪裝置的潤滑方法，其係使用彼此不同種類的滑脂來作為供給至外齒齒輪之外側的齒嚙合部分的潤滑劑、以及供給至外齒齒輪之內側的諧波產生器之部分的潤滑劑。
諧波齒輪裝置的潤滑部分，具有：位在外齒齒輪之內側的內側潤滑部分、以及位在外齒齒輪之外側的外側潤滑部分。內側潤滑部分係為：諧波產生器之滑動部分、以及諧波產生器之外周面與外齒齒輪之內周面之間的滑動部分；外側潤滑部分係為：外齒齒輪與內齒齒輪之間的齒嚙合部分。因為最適合內側潤滑部分與外側潤滑部分的潤滑劑不同，所以以分別供給不同潤滑特性的潤滑劑為宜。但是，內側潤滑部分與外側潤滑部分，是位在外齒齒輪的內外中極為接近的位置，所以彼此的潤滑劑會混合。
為了防止潤滑劑混合，在專利文獻1～3中，即提案了將內側潤滑部分與外側潤滑部分之間分隔，以阻止其之間的潤滑劑的流通。但是，在一般使用的諧波齒輪裝置中，兩者的潤滑部分大多是使用相同種類的潤滑劑，所以依然存在效果不彰、且在高荷重時之齒嚙合部分的摩耗等問題。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 特開2017－96343號公報 [專利文獻2] 特開平9－291985號公報 [專利文獻3] 特開平9－250609號公報
[發明所欲解決之課題]
在此，諧波齒輪裝置根據其運轉條件，有可能減少對內側潤滑部分及外側潤滑部分之潤滑所須之潤滑劑的量。本案發明者著眼於運轉條件與潤滑劑之必要量的關係，找出一種即使沒有利用密封構件在內側潤滑部分與外側潤滑部分之間形成分隔狀態，在特定的運轉條件下，仍可在使用上無礙地避免塗佈或填充在雙方之潤滑部分的滑脂混合。
本發明基於此見解，即提案一種諧波齒輪裝置的潤滑方法，其係在根據運轉狀態，適當地避免潤滑劑混合的形態下，可利用滑脂來潤滑內側潤滑部分及外側潤滑部分之諧波齒輪裝置的潤滑方法。 [用以解決課題之手段]
在本發明之諧波齒輪裝置的潤滑方法中，分別是使用滑脂來潤滑位在外齒齒輪之內側的內側潤滑部分、以及位在外齒齒輪之外側的外側潤滑部分。內側潤滑部分係為：諧波產生器的滑動部分、以及諧波產生器與外齒齒輪之內周面之間的接觸部分，外側潤滑部分係為：外齒齒輪與內齒齒輪之間的齒嚙合部分。作為被供給至內側潤滑部分的內側潤滑劑、以及被供給至外側潤滑部分的外側潤滑劑，係使用彼此不同種類的滑脂。
諧波齒輪裝置的運轉條件，在穩定運轉或準穩定運轉的情形下，形成將內側潤滑部分與外側潤滑部分之間分隔的分隔狀態，以使內側潤滑劑與外側潤滑劑不會混合，在此分隔狀態下，對內側潤滑部分供給預先設定之第1量的內側潤滑劑，對外側潤滑部分供給預先設定之第2量的外側潤滑劑。穩定運轉係為轉數、轉動方向、以及負荷扭矩為固定的連續運轉，準穩定運轉係為轉數及轉動方向為固定，負荷扭矩為變化的連續運轉。又，分隔狀態係可利用密封構件來分隔內側潤滑部分與外側潤滑部分之間所形成。此外，也可使外齒齒輪之圓筒狀的開口緣延長，作為密封部分來使用，即可形成分隔狀態。
針對此點，當諧波齒輪裝置的運轉條件在重覆起動/停止的運轉時，不形成分隔狀態，對內側潤滑部分供給少於第1量的內側潤滑劑，對外側潤滑部分供給少於第2量的外側潤滑劑。重覆起動/停止的運轉係為轉數、轉動方向、以及負荷扭矩形成變化的間歇運轉。
在此，在重覆起動/停止的運轉中，以將內側潤滑劑的供給量設在穩定運轉等時所須之第1量的1/3以下，最好是1/5以下的量為佳。此外，以將外側潤滑劑的供給量設在穩定運轉等時所須之第2量的1/3以下，最好是1/5以下的量為佳。
根據本發明的潤滑方法，在重覆起動/停止之運轉的用途中使用諧波齒輪裝置時，在內側潤滑部分與外側潤滑部分之間沒有形成分隔狀態，可使用不同種類的滑脂來潤滑內側潤滑部分與外側潤滑部分，同時，還能在使用上不會造成影響般地避免不同種類的滑脂相互混合。因為不必要具有用來形成分隔狀態之密封構件等的分隔機構，所以可使構造簡略化，可降低成本。此外，還可避免因密封機構所引起的摩擦損失。特別是，諧波齒輪裝置常被組裝至機器人、搬送機等，進行重覆起動/停止的運轉，所以本發明的潤滑方法在實用上極為有利。
參照圖面說明本發明的實施形態如下。以下所述的實施形態係為將本發明的方法適用於杯型的諧波齒輪裝置。和杯型的諧波齒輪裝置的情形一樣，本發明亦同樣可適用於禮帽型的諧波齒輪裝置、以及扁平型的諧波齒輪裝置。
圖1係為有關實施形態之杯型諧波齒輪裝置的概略剖面圖。諧波齒輪裝置1具備：呈圓環狀之剛性的內齒齒輪2；配置在其內側之杯型的可撓性外齒齒輪3；以及配置在其內側的諧波產生器4。內齒齒輪2係同軸地固定在圓筒狀之裝置殼體5的內周部分。
外齒齒輪3具備：圓筒狀筒體部31；從圓筒狀筒體部31的一端朝向半徑方向內側延伸的膜片32；以及連接於膜片的內周緣而形成之剛性的圓環狀的輪轂33。此外，外齒齒輪3係在圓筒狀筒體部31之另一端的開口端34側，形成存在有外齒35的外齒形成部分36。在圓筒狀筒體部31，從外齒形成部分36的端部36a一直到開口端34為止，成為沒有形成外齒的圓筒狀延長部分37。內齒齒輪2係配置成包圍外齒形成部分36的狀態。在外齒形成部分36的內側配置有諧波產生器4。圓盤狀的輸出軸6係連結固定在外齒齒輪3的輪轂33。
諧波產生器4具備：圓筒狀的轂部41；透過歐丹接頭機構42同軸地安裝在該外周面的剛性凸輪板43；以及波形軸承44。波形軸承44係安裝在：外齒齒輪3之外齒形成部分36的內周面、與剛性凸輪板43的橢圓形外周面43a之間。外齒形成部分36係被諧波產生器4彎折成橢圓形。藉由如此，外齒齒輪3即在橢圓形的長軸兩端嚙合於內齒齒輪2。馬達旋轉軸等的旋轉輸入軸7係同軸地連結固定在轂部41。
當諧波產生器4藉由旋轉輸入軸7而旋轉時，兩齒輪2、3的嚙合位置會朝向圓周方向移動，在兩齒輪2、3之間產生對應於兩齒輪之齒數差的相對旋轉。在本例中，內齒齒輪2係被固定，所以是透過輸出軸6從外齒齒輪3輸出減速旋轉。
在裝置殼體5的端面5a固定有端板8，該端板8是將馬達等旋轉輸入側的零件間予以分隔。端板8具有與外齒齒輪3之開口端34對向的對向面8a，其內周面與旋轉輸入軸7之間係被密封構件所密封。
在諧波齒輪裝置1中，位在外齒齒輪3之外側的內齒齒輪2與外齒齒輪3的齒嚙合部分，係為被潤滑劑所潤滑的外側潤滑部分11。位在外齒齒輪3之內側的諧波產生器4的滑動部分、以及諧波產生器4與外齒齒輪3之間的接觸部分，係為內側潤滑部分12，該內側潤滑部分12係被和供給到齒嚙合部分之潤滑劑為不同種類的潤滑劑所潤滑。外側潤滑部分11以及內側潤滑部分12是被供應不同種類的潤滑劑。在本例中，是事先塗佈或填充必要量的滑脂。
此構成的諧波齒輪裝置1，係被組裝進機器人、搬送機、各種自動機等產業機械裡使用。根據諧波齒輪裝置1之組裝對象的機械的用途，以預定的運轉條件來使用諧波齒輪裝置1。諧波齒輪裝置1的運轉條件可大致分為以下3種。
＜重覆起動/停止的運轉＞ 轉數、轉動方向以及負荷扭矩形成變化的間歇運轉(機器人、搬送機、各種自動機等、市場較多的用途) ＜穩定運轉＞ 轉數、轉動方向、以及負荷扭矩為固定的連續運轉 ＜準穩定運轉＞ 轉數以及轉動方向為固定，負荷扭矩形成變化的連續運轉(薄片捲取機等的用途)
根據運轉條件，將必要的潤滑劑分別供給到外側潤滑部分11與內側潤滑部分12。在本例中，諧波齒輪裝置1是在外側潤滑部分11與內側潤滑部分12分別已塗佈或填充必要量的滑脂的狀態下，被安裝到組裝對象的機械。
當諧波齒輪裝置1的用途為上記的重覆起動/停止的運轉時，與上記的穩定運轉及準穩定運轉時相較，必要的潤滑劑的量較少即可。亦即，在進行重覆起動/停止之運轉的用途下，轉動方向每切換一次，作為減速機使用的諧波齒輪裝置之嚙合部分的潤滑狀態形成變化，即使使用少量的潤滑劑也能具有耐久性。
在本例中，當將諧波齒輪裝置1使用於重覆起動/停止之運轉的用途時，使外側潤滑部分11的滑脂塗布量(或滑脂填充量)少於在穩定運轉或準穩定運轉中所必要之外側潤滑部分11的滑脂塗布量(或滑脂填充量)的第1量。例如：減少滑脂塗布量，使其約為第1量的1/3左右以下，最好是1/5以下。同樣地，使內側潤滑部分12的滑脂塗布量少於在(1)穩定運轉或(2)準穩定運轉中所必要之內側潤滑部分12的滑脂塗布量的第2量。例如：減少滑脂塗布量，使其約為第2量的1/3左右以下，最好是1/5以下。
如此一來，在進行重覆起動/停止之運轉的用途中使用諧波齒輪裝置1時，和進行其他運轉的用途的情形相較，可對外側潤滑部分11與內側潤滑部分12之潤滑劑的量設定為較少。在此狀態下，驅動諧波齒輪裝置1以進行重覆起動/停止的運動。在動作中，塗佈或供給至外側潤滑部分11的潤滑劑、以及塗佈或供給至內側潤滑部分12的潤滑劑幾乎不會混合，可確認在實用上不會有問題。此外，根據進行重覆起動/停止之運轉的具體用途，藉由適當地設定塗佈或供給之潤滑劑的量，即可避免潤滑中斷、或因潤滑中斷所引起的不良影響。甚至，只須少量的潤滑劑量即可，所以，降低潤滑劑從諧波齒輪裝置外漏的危險性，故可將防止外漏的密封構造予以簡略化，隨之得到降低摩擦損失的附隨效果。
圖2係為顯示作為減速機使用的諧波齒輪裝置1中，重覆起動/停止之運轉的具體運轉圖型之一例的圖表。在該圖表中，橫軸為時間，縱軸為諧波齒輪裝置的輸入轉數。如該圖表所示，從停止一直到時點t1為止之間(例如是在0.08sec之間)，加速至預定的轉數(例如為6000r/min)。一直到時點t2為止之間(例如為0.050sec之間)都維持著以相同轉數(例如為6000r/min)來轉動。從時點t2一直到時點t3為止之間(例如為0.08sec之間)進行減速，而後停止。經過從時點t3一直到時點t4為止(例如為0.531sec)的停止時間，接下來朝向相反的轉動方向進行相同的動作，重新回到開始位置。重覆此動作。又，負荷扭矩在加減速時，於驅動慣性時是施加在諧波齒輪裝置1的減速旋轉輸出構件。在模擬機器人之運轉的運轉圖型中，確認在對外側潤滑部分11、內側潤滑部分12供給少量潤滑劑的狀 態下，諧波齒輪裝置1的耐久性以及潤滑劑分離狀態。
另一方面，在穩定運轉或準穩定運轉的用途中使用諧波齒輪裝置1時，將在製品目錄、製品規格書等所採用之量的潤滑劑供給至外側潤滑部分11及內側潤滑部分12。此時，供給至外側潤滑部分11的潤滑劑、以及供給至內側潤滑部分12的潤滑劑有混合的可能。在此情形下，只要利用密封構件將外側潤滑部分11與內側潤滑部分12之間形成分隔的分隔狀態，使潤滑劑不會在其之間流通即可。
圖3係顯示外側潤滑部分11與內側潤滑部分12之間被設定成分隔狀態的諧波齒輪裝置1。圖示例係為分隔狀態的一例，可採用使用各種密封構件的分隔狀態。
如該圖所示，在諧波齒輪裝置1設有潤滑劑混合防止部，該潤滑劑混合防止部係為了防止供給至外側潤滑部分11的潤滑劑、以及供給至內側潤滑部分12的潤滑劑彼此混合。本例的潤滑劑混合防止部係由圓環狀的油封13所構成，該油封13係配置成接觸到形成在外齒齒輪3之圓筒狀延長部分37的狀態。
圓筒狀延長部分37係為：在外齒齒輪3中，從該外齒形成部分36之外齒的齒交線方向的端部36a一直到開口端34為止之間的部分。油封13係固定在內齒齒輪2之內周緣側的部分。油封13的密封唇13a係抵接到圓筒狀延長部分37的外周面。外側潤滑部分11與內側潤滑部分12之間係被油封13所密封。油封13具有可追隨外齒齒輪3之圓筒狀延長部分37之變形的變形性，圓周方向的各部分一直維持在抵接於圓筒狀延長部分37的狀態。
供給至外側潤滑部分11的潤滑劑，係被油封13阻止其朝向開口端34側流出。供給至內側潤滑部分12的潤滑劑，通過圓筒狀延長部分37與端板8之間的空隙部分，朝向外齒齒輪3的外周側流出。潤滑劑係被圓筒狀延長部分37防止其朝向外齒齒輪3的外周側流出。此外，朝向外周側流出的潤滑劑係被油封13阻止其流入外側潤滑部分11。可確實防止雙方的潤滑劑混合，可將外側潤滑部分11及內側潤滑部分12雙方維持在適當的潤滑狀態。
也可在內側潤滑部分12旁配置油封。圖4係顯示此構成之潤滑劑混合防止部之一例的概略半剖面圖。圓環狀的油封14係被固定在形成於端板8之內周緣部分的圓筒部8b的外周面。油封14的密封唇14a係抵接到外齒齒輪3之圓筒狀延長部分37的內周面。即使在此情形下，油封14仍具備可追隨外齒齒輪3之圓筒狀延長部分37之變形的變形性，可將圓周方向的各部分也一直維持在抵接於圓筒狀延長部分37之內周面的狀態。
再者，也有可能省略油封13、14的情形。圖5A係顯示沒有使用油封之分隔狀態的形成例的概略半剖面圖。在此情形下，適當地設定圓筒狀延長部分37的長度，並適當地設定該開口端34與端板8之間的空隙尺寸。藉由如此，即可在實用上不會造成防礙般地抑制潤滑劑混合。利用極為簡單之為了防止潤滑劑混合的分隔機構，即可實質上防止雙方的潤滑劑彼此混合。
圖5B係顯示利用迷宮式密封作為分隔機構之一例的概略半剖面圖。在與外齒齒輪3之圓筒狀延長部分37的開口端34對向之端板8的對向面8a，形成有圓環狀的矩形剖面的溝8c。在溝8c形成有圓筒狀延長部分37之開口端34的部分***的狀態。溝8c的寬度係設為：即使開口端34的部分變形，也不會干涉到該部分的尺寸。在溝8c的內周面與圓筒狀延長部分37之開口端34的部分的外周面部分之間，形成有迷宮式密封。藉由用來防止潤滑劑混合的分隔機構，即可確實防止潤滑劑相互混合，該分隔機構係由圓筒狀延長部分37、以及迷宮式密封所構成。
1:諧波齒輪裝置 2:內齒齒輪 3:外齒齒輪 4:諧波產生器 5:裝置殼體 5a:端面 6:輸出軸 7:旋轉輸入軸 8:端板 8a:對向面 8b:圓筒部 8c:溝 11:外側潤滑部分 12:內側潤滑部分 13、14:油封 13a、14a:密封唇 31:圓筒狀筒體部 32:膜片 33:輪轂 34:開口端 35:外齒 36:外齒形成部分 36a:端 37:圓筒狀延長部分 41:轂部 42:歐丹接頭機構 43:剛性凸輪板 43a:橢圓形外周面 44:波形軸承 t1:時點 t2:時點 t3:時點 t4:時點
[圖1] 係為可適用本發明之潤滑方法的杯型諧波齒輪裝置的概略剖面圖。 [圖2] 係為重覆起動/停止之運轉之具體圖型的圖表。 [圖3] 係為在穩定運轉等使用時，為了防止諧波齒輪裝置之潤滑劑混合之分隔狀態的概略剖面圖。 [圖4] 係為諧波齒輪裝置之分隔狀態之一例的概略剖面圖。 [圖5A] 係為諧波齒輪裝置之分隔狀態之一例的概略半剖面圖。 [圖5B] 係為諧波齒輪裝置之分隔狀態之一例的概略半剖面圖。
1:諧波齒輪裝置
2:內齒齒輪
3:外齒齒輪
4:諧波產生器
5:裝置殼體
5a:端面
6:輸出軸
7:旋轉輸入軸
8:端板
8a:對向面
11:外側潤滑部分
12:內側潤滑部分
31:圓筒狀筒體部
32:膜片
33:輪轂
34:開口端
36(35):外齒形成部分(外齒)
36a:端部
37:圓筒狀延長部分
41:轂部
42:歐丹接頭機構
43:剛性凸輪板
43a:橢圓形外周面
44:波形軸承

Claims (2)

  1. 一種諧波齒輪裝置的潤滑方法，是下記諧波齒輪裝置的潤滑方法，該諧波齒輪裝置係具備：剛性的內齒齒輪；同軸地配置在上記內齒齒輪之內側的可撓性的外齒齒輪；以及諧波產生器，該諧波產生器係同軸地配置在上記外齒齒輪的內側，將該外齒齒輪彎折成非圓形，使其局部嚙合於上記內齒齒輪，其特徵為：位在上記外齒齒輪之內側的內側潤滑部分、以及位在上記外齒齒輪之外側的外側潤滑部分，分別被滑脂所潤滑，上記內側潤滑部分係為：上記諧波產生器的滑動部分、以及上記諧波產生器與上記外齒齒輪之內周面之間的接觸部分，上記外側潤滑部分係為：上記外齒齒輪與上記內齒齒輪之間的齒嚙合部分，被供給至上記內側潤滑部分的內側潤滑劑、以及被供給至上記外側潤滑部分的外側潤滑劑，係使用彼此不同種類的滑脂，在進行穩定運轉或準穩定運轉的用途中使用上記諧波齒輪裝置時，形成將上記內側潤滑部分與上記外側潤滑部分之間分隔的分隔狀態，使上記內側潤滑劑與上記外側潤滑劑不會混合，在該分隔狀態下，對上記內側潤滑部分供給預先設定 之第1量的上記內側潤滑劑，對上記外側潤滑部分供給預先設定之第2量的上記外側潤滑劑，在進行重覆起動/停止的運轉的用途中使用上記諧波齒輪裝置時，不形成上記分隔狀態，對上記內側潤滑部分供給少於上記第1量的上記內側潤滑劑，對上記外側潤滑部分供給少於上記第2量的上記外側潤滑劑，上記穩定運轉係為轉數、轉動方向、以及負荷扭矩為固定的連續運轉，上記準穩定運轉係為轉數及轉動方向為固定，負荷扭矩形成變化的連續運轉，上記重覆起動/停止的運轉係為轉數、轉動方向、以及負荷扭矩形成變化的間歇運轉。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之諧波齒輪裝置的潤滑方法，其中，在上記重覆起動/停止的運轉時，係將上記內側潤滑劑的供給量設為上記第1量之1/3以下的量，將上記外側潤滑劑的供給量設為上記第2量之1/3以下的量。
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