CN101363510A

CN101363510A - 摆动内接行星齿轮构造

Info

Publication number: CN101363510A
Application number: CNA2008101461391A
Authority: CN
Inventors: 芳贺卓; 左川雅弘; 为永淳
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2009-02-11
Also published as: DE102008036629A1; DE102008036629B4; JP2009041623A

Abstract

本发明提供一种摆动内接行星齿轮构造，即使不进行中心齿轮的齿顶端面处理等，也不产生由外齿轮和中心齿轮的碰撞引起的不良情况。该摆动内接行星齿轮构造为，具有：外齿轮(162A、162B)，通过多个偏心体轴(144、146、148)分别具有的偏心体(150A、150B、152A、152B、154A、154B)摆动旋转；和与该外齿轮内啮合的内齿轮(170)；在该摆动内接行星齿轮构造中，接受来自驱动源侧的动力而同时驱动上述多个偏心体轴(144、146、148)的中心齿轮(132)与外齿轮在轴向上邻接，且在与外齿轮沿轴向具有间隙δ1、δ2的状态下配置在该摆动内接行星齿轮构造的半径方向中央部。

Description

摆动内接行星齿轮构造

技术领域

本发明涉及一种摆动内接行星齿轮构造。

背景技术

例如专利文献1提出了一种用于对机器人的关节部分进行驱动的摆动内接行星齿轮装置。如图6所示，该摆动内接行星齿轮装置10，在被固定于构成机器人(省略图示)的一部分的基座12上的状态下，可旋转地支持、驱动构成机器人的另外一部分的可动部件14。

摆动内接行星齿轮装置10主要由电动机16和减速机构部18构成。电动机16的动力按照安装在电动机轴20上的未图示的输入齿轮、外齿轮22、图示的1个偏心体轴24、和设置在该偏心体轴24上的偏心体轴齿轮25的顺序传递，并到达中心齿轮23。

中心齿轮23与分别设置在其他2个偏心体轴24(未图示)上的偏心体轴齿轮25(未图示)啮合，由此共计3个偏心体轴24(只图示上述1个)旋转。

在各偏心体轴24上分别一体地形成有偏心体26A、26B，通过该偏心体26A、26B的偏心旋转，外齿轮28A、28B一边与内齿轮30内啮合一边摆动旋转。而且，从第一、第二托架32A、32B取出该外齿轮28A、28B的摆动旋转的自转成分，并经由螺栓34传递至上述可动部件14。

在该摆动内接行星齿轮装置10中，上述中心齿轮23通过与3个偏心体轴齿轮25啮合而被支持在半径方向上。而且，中心齿轮23的轴向位置，通过在与外齿轮28A、28B之间经由油膜而产生滑动摩擦的状态下被夹持来限制。另外，图中符号43、45是O形环，44A、44B是油封。

专利文献1：国际公开WO2007/032400A1

在这种构成的摆动内接行星齿轮装置10中，由于通过使中心齿轮23与外齿轮28A、28B滑动接触而进行其轴向的定位，因此在外齿轮28A、28B进行偏心摆动时，中心齿轮23的齿顶端面会与该外齿轮28A、28B碰撞。

在发生了碰撞的情况下，当中心齿轮23的齿顶存在即使微小的变动等时，该中心齿轮23的齿面或外齿轮28A、28B也会损伤、并促进磨耗。而且，也可想到由于损伤而浮游在润滑油内的齿轮粉末(铁粉)在其他部位产生各种不良影响。

因此，存在的问题为：为了不发生这种事态，中心齿轮的齿顶端面不得不进行倒角处理等，而花费相应的加工时间和加工成本。

发明内容

本发明是为了解决上述现有问题而进行的，其课题是提供一种摆动内接行星齿轮装置，不特别地进行中心齿轮的齿顶端面处理等，也不会发生上述不良情况。

本发明通过如下构成的摆动内接行星齿轮构造来解决上述课题。该摆动内接行星齿轮构造具有：外齿轮，通过多个偏心体轴上分别具有的偏心体来进行摆动旋转；和与该外齿轮内啮合的内齿轮；在该摆动内接行星齿轮构造中，具有中心齿轮，该中心齿轮接受来自驱动源侧的动力而同时驱动上述多个偏心体轴，并且，该中心齿轮与上述外齿轮沿轴向邻接，且在与该外齿轮在轴向上具有间隙的状态下，配置在该摆动内接行星齿轮构造的半径方向中央部。

在本发明中，中心齿轮在与外齿轮在轴向上具有间隙的状态下组装。结果，使中心齿轮与外齿轮碰撞的情况本身消失，所谓消除原因，由此可完全防止由碰撞引起的不良情况。

根据本发明，是中心齿轮与外齿轮邻接配置的构成，并且能够完全防止中心齿轮与进行摆动旋转的外齿轮的干涉，并能够可靠地防止两个齿轮的磨耗、损伤等。

附图说明

图1是使用了本发明实施方式的一例的机器人的关节驱动装置的主要部分放大纵剖面图。

图2是沿图1的箭头II—II线的剖面图。

图3是沿图1的箭头III—III线的剖面图。

图4是上述实施方式的装置的整体纵剖面图。

图5是表示本发明其他实施方式的例子的中心齿轮附近的部分剖面图。

图6是表示现有的摆动内啮合行星齿轮构造的一例的纵剖面图。

具体实施方式

以下，根据附图详细说明本发明实施方式的一例。

图4是使用了本发明实施方式的一例的摆动内接行星齿轮构造的机器人的关节驱动装置的剖面图，图1是其主要部分放大图。另外，图2、图3分别是沿图4的箭头II—II线、III—III线的剖面图。

该关节驱动装置110为，被组装在机器人(省略图示)的关节部分中，在被固定于构成该机器人的一部分的基座112上的状态下，可旋转地支持、驱动构成机器人的另外一部分的可动部件114。

如图4所示，关节驱动装置110主要由配置在可动部件114上的电动机116、和摆动内啮合行星齿轮构造的减速机构部118构成。减速机构部118的壳体117通过螺栓119与基座112连接。

在电动机116的电动机轴120的前端形成有小齿轮122，该小齿轮122与齿轮124啮合。齿轮124通过花键轴126与传动轴128一体化。在传动轴128上形成有传动小齿轮130。传动小齿轮130与中心齿轮132啮合。中心齿轮132附近的具体构成将在后面详述。

同时参照图1～图3进行说明，该中心齿轮132与上述传动小齿轮130啮合，并且还同时与偏心体轴齿轮138、140、142啮合。各偏心体轴齿轮138、140、142分别与偏心体轴144、146、148一体化。

偏心体轴144具有偏心体150A、150B，并由圆锥滚子轴承149A、149B两端支持。偏心体轴146具有偏心体152A、152B(偏心体152B未图示)，并由未图示的圆锥滚子轴承两端支持。偏心体轴148具有偏心体154A、154B(偏心体154B未图示)，并由未图示的圆锥滚子轴承两端支持。外齿轮162A经由滚子156A、158A、160A与偏心体150A、152A、154A嵌合。而且，以与图3相同的形式，偏心体150B、152B、154B也分别经由滚子156B、158B、160B(滚子158B、160B未图示)与外齿轮162B嵌合。外齿轮162A、162B的偏心相位差为180°。

外齿轮162A、162B与内齿轮170内啮合。外齿轮162A、162B的齿数为118。内齿轮170与壳体117一体化。在本实施方式中，内齿轮170的内齿由滚子状的外销172构成，且本来应为120个的内齿(外销172)中，以每隔两个剔除两个的状态形成(配置)。

在外齿轮162A、162B的轴向两侧，第一、第二托架(输出部件)176A、176B经由轴承178A、178B而旋转自如地支持在壳体117上。第一、第二托架176A、176B通过托架销181～186连接、一体化。上述可动部件114通过螺栓188与第一托架176A连接。外齿轮162A、162B夹着隔板163而被该轴承178A的内圈178A1和轴承178B的内圈178B1夹持，由此限制其轴向位置。

在此详细说明中心齿轮132附近的结构。

在中心齿轮132的内侧配置有中心轴部件136。中心轴部件136具有用于通过控制电缆139的中心空心孔136B，通过第一、第二托架176A、176B限制中心轴部件136的轴向移动。即，第一托架176A的内侧接触面176A1和中心轴部件136的电动机侧接触面136C分别抵接。而且，第二托架176B的内侧接触面176B1和中心轴部件的电动机相反侧接触面136D抵接。结果，中心轴部件136被第一、第二托架176A、176夹持、轴向活动被限制。

另一方面，在中心轴部件136轴向的靠近第一托架176A的外周上形成有突起部136F。中心齿轮132的一侧由该突起部136F限制轴向移动、另一侧由经由隔板139固定在中心轴部件136上的挡圈137限制轴向活动。符号134是可旋转地支持中心齿轮132的滚子，符号195是用于保持该滚子134的保持架。通过该结构，结果，经由中心轴部件136并通过第一、第二托架176A、176B来限制中心齿轮132的轴向活动。滚子134作为以中心轴部件136为内圈、以中心齿轮132为外圈的大轴承的转动体起作用。

如上所述，外齿轮162A、162B在夹着隔板163的状态下被轴承178A、178B各自的内圈178A1、178B1夹持，由此限制其轴向活动。而且，通过中心轴部件136限制中心齿轮132的轴向活动，但此时本实施方式较大的特征在于，中心齿轮132相对于外齿轮162A、162B具有预定间隙δ1、δ2地组装。

另外，图中符号143是设置在中心轴部件136和第一托架176A之间的O形环，192是配置在与基座112一体形成的环部190的空心孔190A和中心轴部件136的与环部相对的外周部136A之间的油封，194是配置在第一托架176A的外周和壳体117的内周之间的油封，196是配置在第一托架176A的传动轴孔177和传动轴128之间的油封。通过这些O形环143、油封192、194、196密封减速机构部118的内外。

另外，传动轴孔177是用于通过传动轴128的孔，但在其他2处开有同样的孔177B。这是因为考虑到安装时的方便性。即，当在组装时所有的孔(传动轴128通过的传动轴孔177、托架销181～186通过的托架销孔181H～186H、偏心体轴144、146、148通过的偏心体轴孔144H、146H、148H)都堵塞时，必须从径向插入外齿轮162A、162B，因此极为不便。因此，若形成并使用(传动轴128不通过的)额外的孔177B，则能够将手指放入此处进行组装，组装变得非常容易。而且，完成后该孔177B成为润滑剂的通道，润滑剂的供给和排出变得容易，并且能够使润滑性能提高。在本实施方式中，孔177B的大小与传动轴孔177相同，但根据上述目的，孔177B的大小不必与传动轴孔177相同。

接着，说明该关节驱动装置110的作用。

电动机116的动力经由形成在电动机轴120上的小齿轮122、与该小齿轮122啮合的齿轮124、通过花键轴126与该齿轮124连接的传动轴128，传递至传动小齿轮130。当传动小齿轮130旋转时，与其啮合的中心齿轮132旋转，并且与该中心齿轮132啮合的3个偏心体轴齿轮138、140、142旋转，偏心体轴144、146、148以相同转速向相同方向旋转。结果，通过偏心体轴144、146、148上的偏心体150A、152A、154A，外齿轮162A一边与内齿轮170内接一边摆动旋转。而且，与此同时，通过偏心体轴144、146、148的偏心体150B、152B、154B，外齿轮162B与上述外齿轮162A具有180°的相位差、而同样一边与内齿轮170内啮合一边摆动旋转。

内齿轮170和外齿轮162A、162B的齿数差(内齿轮170本来的齿数120与外齿轮162A、162B的齿数118的差)分别为2，因此当外齿轮162A、162B进行1次摆动时，外齿轮162A、162B自转该齿数差的量。该自转成分经由偏心体轴144、146、148传递至第一、第二托架176A、176B。

第一托架176A通过螺栓188与可动部件114一体化，因此可动部件114以与配置在该可动部件114上的电动机116一起被减速后的转速旋转。

在此，外齿轮162A、162B在隔着隔板163的状态下被轴承178A的内圈178A1和轴承178B的内圈178B1夹持，由此限制其轴向位置。而且，中心轴部件136在被第一、第二托架176A、176B夹持、轴向活动被限制的状态下组装，且中心齿轮132经由隔板139而被中心轴部件136的突起部136F、挡圈137夹持，由此限制其轴向活动。并且，在该状态下，由于中心齿轮132相对于外齿轮162A、162B具有预定间隙δ1、δ2地组装，因此中心齿轮132在通常运行中不会与外齿轮162A、162B碰撞(接触)。因此不会产生由碰撞引起的不良情况。但是，考虑到万一接触时的情况，优选预先对中心齿轮132的齿顶端面进行倒角处理。

而且，由于中心齿轮132经由滚子134而所谓轴承支持在中心轴部件136上，因此，与例如上述现有例那样的、中心齿轮(23)通过与组装在3个偏心体轴上的偏心体轴齿轮(25)啮合而被支持在半径方向上的构造相比，能够非常顺畅地旋转，并防止该中心齿轮132的晃动，能够实现低振动性、低噪音性、以及高效性。而且，从与偏心体轴144、146、148不同的传动轴128向各偏心体轴144、146、148同时分配转矩，因此转矩平衡良好。

接着，使用图5说明本发明其他实施方式的一例。

在上述的实施方式中，使用在中心轴部件136上形成的突起部136F和挡圈137，来限制中心齿轮132相对于中心轴部件136的轴向移动，但图5(A)～图5(D)所示的各例中，采用使用了凹部和与该凹部转动接触的转动体的组合的构成。

在图5(A)中，在中心齿轮232的内周形成有作为球面状的转动面的第1凹部232K，并且在中心轴部件236的外周还形成有作为球面状的转动面的第2凹部236K。而且，经由与该第1凹部232K以及第2凹部232K分别在2点(合计4点)同时抵接的滚珠(转动体)234，中心齿轮232在被限制了轴向移动的状态下旋转自如地支持在中心轴部件236上。符号295是保持滚珠234的保持架。

在图5(B)中，中心齿轮332以及中心轴部件336，作为转动面分别具有夹着直角等腰三角柱的直角的2个面332K1、332K2以及336K1、336K2。并且，作为转动体的滚子334交互改变90度朝向，而与该共计4个转动面332K1、332K2、336K1、336K2中、平行的一对转动面332K1、336K1和332K2、336K2线接触。即，在图5(B)中，形成以中心轴部件336为内圈、中心齿轮332为外圈、滚子334为转动体的所谓交叉滚子(クロスロ—ラ)。在本例中，滚子334分别相对于中心轴部件336以及中心齿轮332“线接触”，因此能够确保较高的传递容量，并能够更提高耐久性。

在图5(C)中表示的例子为，基本的构成为，滚珠334、保持架495、中心轴部件436及其第2凹部436K与图5(A)相同，但是，由通过第1凹部432K的顶点、并包含与轴成直角的平面的分割面，来分割中心齿轮432，由此中心齿轮432由2个部件432A和432B形成，两部件432A、432B通过螺栓435连接。

在图5(D)中表示的例子为，根据相同宗旨由通过第2凹部536K的顶点、并包含与轴成直角的平面的分割面，来分割中心轴部件536，由此中心轴部件536由2个部件536A和536B形成。两部件536A、536B经由O形环535压入连接。滚珠534、保持架595、中心齿轮532及其第1凹部232K与图5(A)相同。

这样，当由通过第1凹部或第2凹部的顶点、并包含与轴成直角的平面的分割面，来分割中心齿轮或中心轴部件时，可得到的优点为：易于进行在第1、第2凹部之间组装转动体的作业，而且整个装置能够更紧凑化。

另外，在本发明中，不特别限定如何限制外齿轮以及中心齿轮的轴向移动。例如，只要外齿轮或中心齿轮具有相互不接触的间隙，则也可以在轴向移动。主要是，只要两者在沿轴向具有预定间隙的状态下旋转自如组装，则能够实现本发明的目的。

本发明能够对应于通过配置在装置半径方向中央的中心齿轮驱动多个偏心体轴的摆动内啮合行星齿轮装置。

Claims

1.一种摆动内接行星齿轮构造，具有：外齿轮，通过在多个偏心体轴上分别具有的偏心体来进行摆动旋转；和与该外齿轮内啮合的内齿轮；其特征在于，

具有中心齿轮，该中心齿轮接受来自驱动源侧的动力而同时驱动上述多个偏心体轴；并且，

该中心齿轮与上述外齿轮沿轴向邻接，且该中心齿轮配置为相对于该外齿轮在轴向上确保了间隙的状态。

2.如权利要求1所述的摆动内接行星齿轮构造，其特征在于，

在上述中心齿轮的内侧具有轴向活动被限制的中心轴部件，

上述中心齿轮配置为由上述中心轴部件限制其轴向活动的状态，由此确保上述中心齿轮与上述外齿轮的上述间隙。

3.如权利要求1或2所述的摆动内接行星齿轮构造，其特征在于，

上述外齿轮配置为在轴向上被定位的状态。

4.如权利要求2或3所述的摆动内接行星齿轮构造，其特征在于，

在上述中心齿轮的内周上形成有第1凹部，并且在上述中心轴部件的外周上形成有第2凹部，

经由同时与该第1凹部以及第2凹部抵接的转动体，上述中心齿轮在其轴向活动被限制的状态下旋转自如地支持在上述中心轴部件上。

5.如权利要求4所述的摆动内接行星齿轮构造，其特征在于，

上述第1、第2凹部具有球面状的转动面，上述转动体为滚珠。

6.如权利要求4所述的摆动内接行星齿轮构造，其特征在于，

上述第1、第2凹部分别具有包含夹着直角等腰三角柱的直角的2个面的转动面，上述转动体由滚子构成，该滚子交互改变90度朝向地与上述共计4个转动面中的平行的一对转动面线接触。

7.如权利要求4～6任一项所述的摆动内接行星齿轮构造，其特征在于，

通过包含与轴成直角的平面的分割面，来分割上述中心齿轮、中心轴部件的至少一个。