CN101375083A - 减速装置 - Google Patents

Abstract

一种减速装置，其是通过组合各自单元化的旋转方向转换部分和减速部分而制成的。因此，可简化减速装置的制造过程。旋转方向转换单元包括具有第一平面的第一基座、支撑在第一基座中的输入轴、与输入轴大致垂直的中间轴、与输入轴一体旋转的第一齿轮、以及与第一齿轮啮合并与中间轴一体旋转的第二齿轮。减速单元包括具有第二平面的第二基座、内齿轮、接收在内齿轮中的外齿轮、以及与外齿轮接合的曲轴，该曲轴偏心地转动而使外齿轮在内齿轮中公转。旋转方向转换单元和减速单元在第一平面和第二平面处于面接触的状态下固定在一起。

Description

减速装置

本申请要求2006年1月26日提交的日本专利申请No.2006-017391的优先权，通过引用的方式将该申请的全部内容结合到本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种用在工业机器人或机床中的减速装置。具体地说，本发明涉及一种减速机构，该减速机构具有将作用于输入轴的扭矩传递至沿着基本正交于输入轴的方向延伸的中间轴并转换其旋转方向的单元，以及利用在内齿轮中公转(摇摆)的外齿轮进行减速的单元。

背景技术

日本专利申请特开昭62-218087号公报阐述了一种减速机构的基本结构，其中设置有具有不同齿数的内齿轮和外齿轮，并利用当外齿轮在内齿轮内进行公转(摇摆)时自转转数具有差异的现象。这种减速机构利用曲轴。在曲轴上固定有在曲轴旋转时偏心转动的偏心凸轮，且外齿轮与该偏心凸轮接合。偏心凸轮在曲轴旋转时偏心转动，因此与偏心凸轮接合的外齿轮能进行公转(摇摆)。

就这种减速机构而言，当外齿轮的自转受限制时内齿轮旋转。这样，内齿轮绕一承载件旋转。相反，当内齿轮的旋转受限制时外齿轮自转。这样，外齿轮在进行公转的同时能自转。利用能围绕外齿轮的公转中心旋转并能支撑外齿轮从而使外齿轮能自转的部件作为绕外齿轮的公转中心旋转的输出轴部分。

在工业机器人或机床中，通常希望电机的旋转轴以及减速机构的输出轴具有正交关系。使用这种布置通常具有减小其中减速机构已经与电机结合在一起的机构的整体长度的优点。

当与减速机构相结合时，通常采用这样的机构，在该机构中，中间轴被设置成与由电机扭矩操作的输入轴正交，且该机构通过利用齿轮使输入轴和中间轴接合来转换旋转方向。通过使一对伞齿轮或一对准双曲面齿轮啮合，可以将扭矩从设置成与中间轴正交的输入轴传递至该中间轴。

日本专利申请特开2004-293640号公报中教导了一种其中旋转方向转换部件与减速部件接合在一起的减速装置。

发明内容

本发明要解决的问题

当采用其中旋转方向转换部件和减速部件接合在一起的减速装置时，电机的旋转轴和减速机构的输出轴可以具有正交关系。

在这种减速装置中，期望的是通过将旋转方向转换部件和减速部件单元化并将单元化后的旋转方向转换单元和减速单元组装在一起而获得减速装置。旋转方向转换单元和减速单元的这种单元化使得在该减速装置中每一单元的制造过程得以简化，且因此可预计减速装置的制造过程得以简化。

但是，实际上这是困难的。通过使成对的齿轮啮合而在旋转方向转换单元中转换旋转方向。如果输入轴和中间轴在该接合状态下并不处于相应轴向方向上的预定位置，齿轮就不会平稳地旋转，或者噪音以及齿隙将变大。因此，必须将输入轴和中间轴固定在相应轴向方向上的预定位置。另外，会出现这样的问题，即：因传递至减速单元侧的曲轴的扭矩而在径向方向上产生的载荷以及在推力方向上产生的载荷作用于曲轴和中间轴，且因此必须增大用于支撑曲轴和中间轴的结构的尺寸。

当旋转方向转换单元和减速单元分开时，必须接合减速装置，使得旋转方向转换单元侧的中间轴与处于减速单元侧的曲轴能传递扭矩。在该接合状态下，已事先被调节在希望范围内的中间轴压力在处于减速单元侧的曲轴沿其轴向方向对处于旋转方向转换单元侧的中间轴施加力时，可能会偏离该希望范围。相反，已事先被调节在希望范围内的曲轴压力在处于旋转方向转换单元侧的中间轴沿其轴向方向对处于减速单元侧的曲轴施加力时，可能会偏离该希望范围。由于上述问题，仍然没有获得这样的结构，其中通过将减速装置分为旋转方向转换单元和减速单元，分别完成这两个单元，将完成后的这两个单元接合在一起来完成该减速装置。

解决问题的手段

本发明的减速装置分为旋转方向转换单元和减速单元，且通过将这两个单元接合在一起来完成所述减速装置。

所述旋转方向转换单元包括：具有第一平面的第一基座；被可旋转地支撑在该第一基座中的输入轴；在与所述输入轴大致正交的位置被可旋转地支撑在所述第一基座中的中间轴；与所述输入轴一体旋转的第一齿轮；以及与该第一齿轮啮合并与所述中间轴一体旋转的第二齿轮。

所述减速单元包括：第二基座，该第二基座具有与所述第一平面进行面接触的第二平面；内齿轮；容纳在所述内齿轮中的外齿轮；以及曲轴，该曲轴被支撑在所述第二基座中，从而能相对于所述第二基座旋转但不能沿轴向方向移动。所述曲轴包括偏心凸轮，该偏心凸轮与所述外齿轮接合并通过偏心转动而使该外齿轮在所述内齿轮中进行公转。

在本发明的减速装置中，所述旋转方向转换单元和所述减速单元在所述第一平面和所述第二平面处于面接触的状态时被固定。在该位置关系下，所述中间轴和所述曲轴被连接成它们能传递扭矩并能沿所述曲轴的轴向方向移动，且通过所述内齿轮或所述外齿轮借助所述输入轴的旋转而产生的旋转被传递至输出部件。

可利用第一基座固定从所述输入轴经由第一齿轮和第二齿轮延伸至所述中间轴的扭矩传递系统的位置，而将所述旋转方向转换单元完成为一个单元。

可利用第二基座固定由内齿轮、外齿轮、曲轴等构成的减速机构的位置，而将所述减速单元完成为一个单元。

由于在所述旋转方向转换单元的第一基座中形成第一平面且在所述减速单元的第二基座中形成第二平面，可通过使所述旋转方向转换单元和所述减速单元在所述平面处进行面接触而使这二者保持恒定的位置关系。

当所述旋转方向转换单元和所述减速单元的位置被固定时，所述中间轴和所述曲轴被连接成可以从所述中间轴向所述曲轴进行扭矩传递且可以沿所述曲轴的轴向移动。可以采用各种公知的机构作为用于连接所述两个轴的机构，这两个轴被构造成允许扭矩传递并允许沿所述曲轴的轴向方向移动。将这两个轴连接成使得可以实现扭矩传递以及沿所述曲轴的轴向方向移动不需要这两个轴之间具有非常复杂的位置关系。仅仅通过相对于所述旋转方向转换单元固定所述减速单元的位置，就可将所述中间轴和所述曲轴连接成允许扭矩传递并允许沿所述曲轴的轴向方向移动。

由于所述中间轴和所述曲轴被连接成能沿轴向方向移动，因而即使在所述减速单元被组装到所述旋转方向转换单元上时，所述曲轴也不会沿其轴向方向对所述中间轴施加力。即使所述减速单元被组装到所述旋转方向转换单元上，第一齿轮和第二齿轮的啮合状态也不会发生变化，所述啮合状态在完成所述旋转方向转换单元的过程中被预先调节到希望范围内。同样，即使所述旋转方向转换单元与所述减速单元接合，所述中间轴也不会沿其轴向方向对所述曲轴施加力。即使所述旋转方向转换单元被组装到所述减速单元上，在完成所述减速单元的过程中被预先调节到希望范围内的曲轴位置也不会发生变化。

当前实施方式的减速机构可通过事先分开地完成所述旋转方向转换单元和所述减速单元然后将这二者组装在一起而完成。在相应单元的完成过程中事先调节过的位置和压力不会由于将这两个单元接合在一起而发生变化，因此在将这两个单元接合在一起之后不需要调节齿轮的啮合状态。

因此，可以以简单的制造过程制造复杂的减速机构。

优选的是，所述中间轴和所述曲轴通过花键连接而接合在一起，从而使扭矩能从所述中间轴传递至所述曲轴，且所述中间轴可沿所述曲轴的轴向方向移动。

如所公知的一样，花键连接是一种简单的连接方法，用于将两个轴连接成可进行扭矩传递以及沿同轴方向移动。所述中间轴和所述曲轴设置在同一轴线上，且可通过沿这两个轴的轴向方向使它们两个到一起而将这两个轴简单地连接在一起。尤其优选的是，对于其中所述曲轴不进行公转的减速单元采用花键连接。

所述中间轴和所述曲轴可通过绕平行于这两个轴的轴旋转的平面齿轮而接合在一起，从而使扭矩能从所述中间轴传递至所述曲轴且所述中间轴能沿所述曲轴的轴向方向移动。

如果所述中间轴和所述曲轴利用绕平行于所述中间轴和所述曲轴的轴旋转的平面齿轮而接合在一起，则所述中间轴和所述曲轴可被接合成即使所述中间轴和所述曲轴在其轴向方向上改变位置也能传递扭矩，只要该位置变化在所述平面齿轮的厚度范围内即可。尤其优选的是，对于其中所述曲轴在公转的同时进行自转的减速单元利用所述平面齿轮。

在其中利用平面齿轮的情况下，优选的是，在第一平面与第二平面已经面接触的情况下，在所述旋转方向转换单元与所述减速单元之间形成有空间，且接合所述中间轴和所述曲轴的所述平面齿轮被容纳在该空间内。

在这种情况下，所述平面齿轮通过第一基座和第二基座与所述减速装置的外部隔离。

通过单元化来简化生产过程的技术不仅可应用于分离的旋转方向转换单元和减速单元，也可应用于与输入轴相关的部件的单元化。在这种技术中可利用输入轴单元。

可事先组装在一起的输入轴单元可包括：输入轴；与所述输入轴一体旋转的第一齿轮；输入轴壳体；以及位于所述输入轴和所述输入轴壳体之间的一对轴承，该对轴承支撑所述输入轴，使得该输入轴能相对于所述输入轴壳体旋转但不能沿轴向方向移动。这样，所述第一齿轮可处于这样的位置关系，其中该第一齿轮在所述输入轴壳体的前端处从所述输入轴壳体露出。

在其中利用所述输入轴单元的情况下，在第一基座中可形成有孔，所述输入轴单元可被插入到该孔中并被固定，从而可实现这样的结构，其中所述输入轴和所述第一齿轮相对于第一基座被支撑成能够旋转。

同样，用于简化生产过程的技术也可应用于使与第二齿轮和所述中间轴相关的部件单元化。可事先组装在一起的中间轴单元包括：中间轴；与所述中间轴一体旋转的第二齿轮；中间轴壳体；以及位于所述中间轴与所述中间轴壳体之间的一对轴承，该对轴承支撑所述中间轴，使得所述中间轴能相对于所述中间轴壳体旋转但不能沿轴向方向移动。这样，所述第二齿轮可处于这样的位置关系，其中该第二齿轮在所述中间轴壳体的前端处从所述中间轴壳体露出。

在其中利用所述中间轴单元的情况下，在第一基座中可形成有第二孔，且所述中间轴单元被插入到该第二孔中并被固定，从而可实现这样的结构，其中所述中间轴和所述第二齿轮相对于第一基座被支撑成能够旋转。

优选的是，所述输入轴和所述中间轴都被单元化。在这种情况下，可在第一基座中形成两个孔。所述输入轴单元可被插入到其中一个孔中并被固定，所述中间轴单元可被插入到另一个孔中并被固定，从而使第一齿轮和第二齿轮可啮合。可以通过将所述输入轴单元插入到前一孔中并固定该输入轴单元，并将所述中间轴单元插入到后一孔中并固定该中间轴单元，来完成所述旋转方向转换单元的组装。由于利用公共基座来固定所述输入轴单元和所述中间轴单元，可以以精确的位置关系来布置这两个单元。

通过利用分别设置在所述输入轴单元和所述中间轴单元中的隔板(下面将作详细说明)可调节第一齿轮与第二齿轮的啮合状态。所述隔板调节所述输入轴单元和所述中间轴单元插入到所述基座中的深度。通过调节上述插入深度，可将第一齿轮和第二齿轮调节成在平稳转动的状态下啮合。

即使对第一齿轮和第二齿轮的啮合状态进行了调节，所述输入轴与输入轴壳体之间沿轴向方向以及径向方向的运动刚性也可以保持不受影响。这是因为，即使对所述输入轴单元的插入深度进行了调节，由于支撑所述输入轴的轴承的压力状态不会改变，因此所述输入轴与所述输入轴壳体的相互位置关系不会发生改变。即使对第一齿轮和第二齿轮的啮合状态进行了调节，也不需要重新调节所述输入轴和所述输入轴壳体的位置关系。

同样，即使对第一齿轮和第二齿轮的啮合状态进行了调节，所述中间轴与所述中间轴壳体之间沿轴向方向以及径向方向的运动刚性也可以保持不受影响。这是因为，即使对所述中间轴单元的插入深度进行了调节，由于支撑所述中间轴的轴承的压力状态不会改变，因此所述中间轴与所述中间轴壳体的相互位置关系不会发生改变。即使在对第一齿轮和第二齿轮的啮合状态进行了调节，也不需要重新调节所述中间轴和所述中间轴壳体的位置关系。

虽然优选的是所述输入轴和所述中间轴二者都被单元化，但是并不必需要使两者都单元化。所述输入轴可以单元化，而第二齿轮和中间轴可被组装到所述基座上。相反，所述中间轴可以单元化，而第一齿轮和输入轴可被组装到所述基座上。即使仅所述输入轴和中间轴中的一个或另一个被单元化，也可以简化完成所述旋转方向转换单元的组装过程。

优选的是，使所述输入轴和所述中间轴中的两者或任一个单元化的技术与使旋转方向转换单元和减速单元单元化的技术组合使用。但是，这并不是关键构造。在其中通过将输入轴单元和/或中间轴单元固定到用于减速机构的基座上来完成所述减速装置的情况下，通过使输入轴与中间轴单元化可获得足够的优点。使输入轴和中间轴中的两者或任一个单元化的技术可独立于使旋转方向转换单元和减速单元单元化的技术而应用。

发明效果

根据第一方面的减速装置，所述旋转方向转换单元和所述减速单元可被分开组装。可通过将所述减速单元组装到所述旋转方向转换单元来完成所述减速装置，所述减速单元和旋转方向转换单元均已事先被分开完成。在所述旋转方向转换单元内可容易地调节第一齿轮与第二齿轮的啮合状态。此外，在完成所述旋转方向转换单元的组装过程中已事先被调节在希望范围内的第一齿轮与第二齿轮的啮合状态不受将所述减速单元接合至所述旋转方向转换单元的组装过程的影响。同样，在完成所述减速单元的组装过程中已事先被调节到希望范围内的曲轴位置不受将所述旋转方向转换单元接合至所述减速单元的组装过程的影响。在接合这两个单元之后不需要执行调节操作，因此可以利用简单的制造过程制造出复杂的减速装置。

根据第二方面的减速装置，不会向施加曲轴轴向方向的力，因此可以防止减速单元的操作受这种力的影响。

根据第三方面和第四方面的减速装置，可利用简单的构造将中间轴与曲轴连接在一起，从而可进行扭矩传递以及中间轴和曲轴沿同轴方向的移动。

根据第五方面和第六方面的减速装置，可完成被分开组装的输入轴单元和中间轴单元。可通过将已事先被分开完成的所述输入轴单元和所述中间轴单元组装到第一基座上而完成所述旋转方向转换单元。此外，在完成所述输入轴单元的组装过程中已事先被调节在希望范围内的所述输入轴的轴向方向上的位置以及支撑该输入轴的轴承的压力不会因所述输入轴单元与所述中间轴单元接合而发生改变。同样，所述中间轴的位置以及支撑该中间轴的轴承的状态不会发生变化。在组装所述两个单元之后不需要执行调节操作，因此可以利用简单的过程制造出复杂的旋转方向转换单元。此外，即使第一齿轮和第二齿轮的直径很大，也可以不使用尺寸与这些齿轮相应的轴承而将这些齿轮组装到第一基座上。

附图说明

图1示出了第一实施方式的减速装置；

图2示出了第一实施方式的减速装置的制造过程；

图3示出了沿图1的线III-III剖取的截面图；

图4示出了第二实施方式的减速装置；

图5示出了沿图4的线V-V剖取的截面图；

图6示出了第三实施方式的减速装置；

图7示出了第四实施方式的减速装置；

图8示出了第五实施方式的减速装置。

具体实施方式

下面将给出这些实施方式的一些特征。

(特征1)外齿轮受限制而不能相对于第二基座旋转。

(特征2)沿内齿轮的轴线延伸的筒体被固定于内齿轮上，且这个筒体穿过在外齿轮中心附近形成在外齿轮上的孔。

(特征3)在具有上述特征2的减速装置中，线缆等穿过该筒体。

(特征4)内齿轮固定于第二基座。曲轴在公转的同时绕内齿轮的中心自转。外齿轮被支撑成能偏心转动并具有能绕内齿轮的中心旋转的输出轴。

(特征5)在具有上述特征4的减速装置中，沿着输出轴的轴线延伸的筒体被固定至输出轴，且线缆等穿过该筒体。

(特征6)第一基座包括第一平面和平行于第一平面的第三平面。第三平面在被固定于外部件的不可动面时起作用。

(特征7)在转动的内齿轮上固定有覆盖外齿轮的上部的盘。

(特征8)固定至输出轴的盘位于内齿轮上方。

(特征9)第一基座和第二基座均为机器人的基部，且机器人的手臂被附接至减速装置的输出轴。

实施方式

下面将参照附图详细描述实施方式。

(第一实施方式)

图1示出了当前实施方式的减速装置10的主要部件的截面图。通过将旋转方向转换单元17和减速单元18组装在一起而形成减速装置10。通过将输入轴单元14和中间轴单元16组装到第一基座12上而形成旋转方向转换单元17。

图2示出了组装之前的输入轴单元14、中间轴单元16、减速单元18和第一基座12，通过将输入轴单元14、中间轴单元16和减速单元18接合至第一基座12而完成减速装置10。通常通过首先将输入轴单元14和中间轴单元16接合到第一基座12上来组装旋转方向转换单元17，然后将与旋转方向转换单元17分开完成的减速单元18组装到第一基座12上，来完成减速装置10。

如图2中所示，第一基座12包括供输入轴单元14插入其中的第一孔20、供中间轴单元16插入其中的第二孔22、用于将电源线缆等(例如，电源线缆、信号线、风管、配线等)引导至减速装置10内部的孔26、以及用于将电源线缆等引导至减速装置10外部的孔28。此外，第一基座12具有用于固定减速单元18的位置的第一平面30、以及用于将减速装置10固定至采用该减速装置的部件的不可动面上的第三平面32。

输入轴单元14包括：输入轴35、与输入轴35一体旋转的第一齿轮(伞齿轮)34、输入轴壳体38和一对角接触轴承36a和36b，该对轴承位于输入轴35与输入轴壳体38之间并支撑输入轴35以使输入轴35能相对于输入轴壳体38旋转但不能沿轴向方向移动，所有这些元件事先被接合在一起。第一齿轮34以这样的位置关系被接合在输入轴单元14中，使第一齿轮34在输入轴壳体38的前端处从该输入轴壳体38露出。第一齿轮34的直径小于输入轴壳体38的直径，且第一齿轮34能穿过用于固定输入轴壳体38的第一孔20。通过从第一齿轮34侧将输入轴单元14插入到第一孔20中并紧固螺栓40，而将输入轴单元14固定于第一基座12。

中间轴单元16包括中间轴66a和66b、与中间轴66a和66b一体旋转的第二齿轮(伞齿轮)44、中间轴壳体48和一对径向止推滚珠轴承46a和46b，该对轴承位于中间轴66a与中间轴壳体48之间并支撑中间轴66a以使中间轴66a能相对于中间轴壳体48旋转但不能沿轴向方向移动，所有这些元件事先被接合在一起。第二齿轮44以这样的位置关系接合在中间轴单元16中，使第二齿轮44在中间轴壳体48的前端处从该中间轴壳体48露出。第二齿轮44的直径小于中间轴壳体48的凸起部分的直径D，且第二齿轮44能穿过用于固定中间壳体48的第二孔22。通过从第二齿轮44侧将中间轴单元16插入到第二孔22中并紧固螺栓50，而将中间轴单元16固定于第一基座12。中间轴66a和66b固定成一体，且在中间轴66b的轴向方向上沿着其内周延伸有用于花键连接的多个槽(内花键槽)。

而且，优选的是，第一齿轮34和第二齿轮44以正交齿轮组合形式组合在一起；例如，伞齿轮，准双曲面齿轮等等。

当输入轴单元14和中间轴单元16被固定于第一基座12上时第一齿轮34和第二齿轮44啮合。输入轴35与中间轴66a和66b相互成正交。通过使第一齿轮34与第二齿轮44相互接合而改变输入轴的旋转方向。

由于输入轴单元14和中间轴单元16被共同地固定于第一基座12上，因此能精确地调节这两者的位置关系。第一齿轮34和第二齿轮44被调节为令人满意的啮合状态，其中由隔板49a和49b保持适当的间距。

为了将第一齿轮34与第二齿轮44的啮合状态调节为适当状态，可以根据需要调节输入轴单元14和中间轴单元16插入到第一基座12中的深度。即使对输入轴单元14的插入深度进行了调节，一对角接触轴承36a和36b相对于输入轴壳体38对输入轴35进行约束以使输入轴35不能沿其轴向方向移动的约束强度也不会发生变化。这是因为，即使对输入轴单元14的插入深度进行了调节，支撑输入轴35的轴承36a和36b的压力也不会发生变化，从而输入轴35和输入轴壳体38的位置关系不会发生变化。同样，即使对中间轴单元16的插入深度进行了调节，一对径向止推滚珠轴承46a和46b相对于中间轴壳体48对中间轴66a进行约束以使中间轴66a不能沿其轴向方向移动的约束强度也不会发生变化。这是因为，即使对中间轴单元16的插入深度进行了调节，支撑中间轴66a的轴承46a和46b的压力也不会发生变化，从而中间轴66a和中间轴壳体48的位置关系不会发生变化。

通过分别事先完成输入轴单元14和中间轴单元16，然后将它们接合到公共的第一基座12上，从而完成旋转方向转换单元17。在输入轴单元14和中间轴单元16已接合到第一基座12上之后不需要对它们进行重新调节。

减速单元18包括第二基座58、内齿轮52、容纳在内齿轮52中的外齿轮54a和54b，以及曲轴60a，该曲轴60a相对于第二基座58被支撑使得该曲轴能旋转但不能沿轴向方向移动。

在第二基座58中形成有与第一基座12的第一平面30进行面接触的第二平面58a。内齿轮52由一对径向止推滚珠轴承56a和56b支撑，以使内齿轮52能相对于第二基座58旋转。两个外齿轮54a和54b容纳在内齿轮52中。这两个外齿轮54a和54b在上下方向上叠置。

图3示出了沿图1的线III-III剖取的截面图。如图3中所示，在外齿轮54a中沿圆周方向形成有总共12个孔55a至55l。在第二基座(承载件)58中形成有9个支柱58b至58d、58f至58h和58j至58l(图中为了清楚起见，省略了除58g以外的支柱的附图标记)，并将它们插入到外齿轮54a的相应孔55b至55d、55f至55h和55j至55l中。

外齿轮54a的直径小于内齿轮52，且外齿轮54a的齿数少于内齿轮52的齿数。当外齿轮54a经由内销92与内齿轮52成啮合状态时，外齿轮54a能如箭头57所示绕中心59进行公转。在外齿轮54a的孔55b至55d、55f至55h和55j至55l与第二基座58的支柱58b至58d、58f至58h和58j至58l之间保持足以使外齿轮54a进行公转57的间隙。当外齿轮54a以公转57进行转动且同时该外齿轮54a的自转受限制时，由于外齿轮54a的齿数少于内齿轮52的齿数而使内齿轮52旋转。在当前实施方式的情况下，外齿轮54a的齿数少于内齿轮52的齿数，且由于内齿轮52具有60个齿，当外齿轮54a进行一次公转时，内齿轮52转过1/60圈。

附图标记60a表示曲轴，该曲轴60a相对于第二基座58被支撑成能绕中心60x旋转。附图标记61a表示形成有曲轴60a的偏心凸轮，该偏心凸轮61a的外形为圆形，该圆形的中心61x偏离曲轴60a的旋转中心60x。在图3所示的状态中，偏心凸轮61的中心61x从曲轴60a的旋转中心60x向左偏移。偏心凸轮61a经由滚针轴承90与外齿轮54a的孔55a接合。当曲轴60a绕旋转中心60x旋转时，偏心凸轮61a的中心61x如箭头63所示绕曲轴60a的旋转中心60x进行公转。当偏心凸轮61a的中心61x如箭头63所示进行公转时，外齿轮54a如箭头57所示公转。公转63的轨迹和公转57的轨迹相同。

附图标记60e和60i表示曲轴，它们相对于第二基座58被可旋转地支撑。附图标记61e和61i表示形成有曲轴60e和60i的偏心凸轮，这些偏心凸轮61e和61i的外形为圆形，且该圆形的中心偏离曲轴60e和60i的旋转中心。在图3所示的状态中，偏心凸轮61e和61i的中心从曲轴60e和60i的旋转中心向左偏移。偏心凸轮61e和61i经由滚针轴承90e和90i分别与外齿轮54a的孔55e和55i接合。当曲轴60a旋转时，偏心凸轮61e和61i的中心分别绕曲轴60e和60i的旋转中心进行公转，且外齿轮54a如箭头57所示进行公转。

在外齿轮54的中心部分中形成孔63。

上面的说明也适用于外齿轮54b。但是，凸轮的偏置方向相反。在图3的状态中，用于外齿轮54b的偏心凸轮的中心从曲轴60a的旋转中心60x向右偏移。用于外齿轮54a的偏心凸轮的中心以及用于外齿轮54b的偏心凸轮的中心总是相对于处于对称中心的曲轴60a的旋转中心60x对称地定位。也就是说，在图3中，如果外齿轮54a向左偏移，则外齿轮54b就向右偏移；如果外齿轮54a向上偏移，则外齿轮54b就向下偏移；如果外齿轮54a向右偏移，则外齿轮54b就向左偏移；如果外齿轮54a向下偏移，则外齿轮54b就向上偏移。也就是说，就外齿轮54a、外齿轮54b和曲轴60a整体而言，外齿轮54a和外齿轮54b相对于曲轴60a的旋转中心对称地定位，从而实现保持旋转平衡的关系。

如图1中所示，曲轴60a由一对圆锥滚子轴承65a和65b相对于第二基座58被支撑，使得曲轴60a能旋转但不能沿轴向方向移动。由于预定的压力作用于该对圆锥滚子轴承65a和65b，曲轴60a不能沿轴向方向相对于第二基座58移动。

当致使第二平面58a与第一平面30进行面接触，从而减速单元18在第一基座12中被固定在适当位置时，曲轴60a和中间轴66b被设置成处于同轴定位的关系。如前文所述，在中间轴66b的内表面上形成有沿同轴方向延伸的多个槽。在曲轴60a的外表面上形成有与这多个槽相对应的沿曲轴60a的轴向方向延伸的多个突脊(花键)。当曲轴60a被插入到中间轴66b中时，沿同轴方向延伸的槽和突脊互锁，从而实现曲轴60a与中间轴66b的花键连接。也就是说，扭矩从中间轴66b传递至曲轴60a，但是不在中间轴66b和曲轴60a之间施加沿同轴方向的力。

通过一对圆锥滚子轴承65a和65b从第二基座58施加于曲轴60a的压缩力(压力)不会由于减速单元18与旋转方向转换单元17的组装而变化。同样，第一齿轮34与第二齿轮44的接合状态不会由于减速单元18和旋转方向转换单元17的组装而变化。当减速单元18和旋转方向转换单元17均被分别完成时，在将这两者接合在一起之后不需要重新调节压力或接合状态。

如上所述，内齿轮52绕图3的中心59相对于第二基座58旋转。板62通过螺栓64被固定于内齿轮52，且筒体63被固定于板62的中心部。电源线缆等能从孔26穿过筒体63的内部。

当第二平面58a和第一平面30进行面接触时，减速单元18的第二基座58通过螺栓51被固定于旋转方向转换单元17的第一基座12上。通过固定旋转方向转换单元17和减速单元18完成减速装置10。

下面将描述当前实施方式的减速装置10的制造方法。图2表示减速装置10的主要部件的截面图，示出了第一基座12、输入轴单元14、中间轴单元16和减速单元18处于拆卸状态。第一基座12、输入轴单元14、中间轴单元16和减速单元18如下所述被分开形成。

第一基座12设置有供输入轴单元14插入其中的第一孔20、供中间轴单元16插入其中的第二孔22、用于将电源线缆等引入旋转方向转换单元17的孔26、用于将电源线缆等引入减速装置10的孔28、用于固定减速单元18的位置的第一平面30，以及用于固定减速装置10的第三平面32。

输入轴单元14在插入到第一基座12中之前被组装。中间轴单元16也在插入到第一基座12中之前被组装。减速单元18也在固定于第一基座12上之前被组装。在该接合状态下，通过向一对轴承65a和65b施加压力，防止曲轴60a相对于第二基座58沿轴向方向移动。

接着，将输入轴单元14插入到第一基座12的第一孔20中，将中间轴单元16插入到第一基座12的第二孔22中。对第一齿轮34与第二齿轮44的啮合进行调节，并将输入轴单元14和中间轴单元16固定于第一基座12。在该接合状态下，不需要对作用于输入轴单元14的轴承36a和36b的压力或者作用于中间轴单元16的轴承46a和46b的压力进行重新调节。在该步骤中，组装了旋转方向转换单元17。接着，使减速单元18的第二平面58a与旋转方向转换单元17的第一平面30进行面接触，从而使减速单元18和旋转方向转换单元17成希望的位置关系，并通过螺栓51固定第二基座58和第一基座12。在该接合状态下，曲轴60a被插入到中间轴66b中，从而实现曲轴60a与中间轴66b的花键连接。通过如上所述的制造方法来制造减速装置10。由于曲轴60a和中间轴66b具有花键连接且在曲轴60a和中间轴66b之间不会作用沿它们的同轴方向的力，因此在将减速单元18和旋转方向转换单元17接合在一起之后，不需要对作用于减速单元18的曲轴60a的压力、作用于输入轴单元14的输入轴35的压力，或者作用于中间轴单元14的中间轴66a的压力进行重新调节。仅仅通过调节隔板49a和49b的厚度就能对第一齿轮34和第二齿轮44的接合进行调节。

下面将描述当前实施方式的减速装置10的操作。在将旋转方向转换单元17的第一基座12的第三平面32固定于基板或其他类似物的不可动表面上后，使用该减速装置。将电机42固定于第一基座12上。在该接合状态下，电机42的输出轴42a被连接至输入轴35，从而可进行扭矩传递。此外，工件固定夹具(未示出)被固定于板62上。被固定于工件固定夹具的工件绕图3的中心59旋转。在输入轴35和输入轴壳体38之间设置油封37。由于电机42的输出轴42a已被插入到输入轴35中，因此即使在电机42从安装于第一基座12上的基部43上拆下时，也可以防止减速装置10中的油流出到外部。

图中的X和Y表示坐标轴。电机42的输出轴42a沿X轴方向延伸，并绕X轴转动。结果，第一齿轮34也绕X轴转动。因此，与第一齿轮34接合的第二齿轮44绕Y轴转动。旋转方向因此通过第一齿轮34和第二齿轮44而改变。在改变旋转方向的同时可以通过调节第一齿轮34和第二齿轮44的齿数来改变减速比。

第二齿轮的转速R2由下面的公式表示：

R2＝-R1×Z1/Z2                  (1)

在上述公式中，R1是电机42和第一齿轮34的转速，Z1是第一齿轮34的齿数，Z2是第二齿轮44的齿数。

传递至第二齿轮44的旋转被传递至与中间轴66b花键连接的曲轴60a。如上所述，当曲轴60a绕中心60x旋转时，偏心凸轮61a和61b绕中心60x进行公转。结果，外齿轮54a和54b如箭头57所示公转。也就是说，外齿轮54a和54b在与内齿轮52啮合的状态下在内齿轮52的内侧摇摆。外齿轮54a和54b的自转受到限制。当自转受限制的外齿轮54a和54b在与内齿轮52啮合的状态下摇摆时，由于外齿轮54a和54b的齿数不同于内齿轮52的齿数，因此内齿轮52旋转。外齿轮54a和54b在保持其中公转中心59位于二者之间的对称关系的同时进行公转，且曲轴60a、以及外齿轮54a和54b整体在确保转动平衡的状态下平稳转动。外齿轮54a和54b随着曲轴60e和60i的旋转而公转。

内齿轮52的转速R由下面的公式表示：

R＝R3×(Z4-Z3)/Z4                 (2)

在上述的公式中，R3是曲轴60的转速，Z4是内齿轮52的齿数，Z3是外齿轮54的齿数。

此外，由于第二齿轮44和曲轴60以相同的速度旋转，得到了下面的公式：

R2＝R3                             (3)

由上述的公式(1)、(2)和(3)，得到：

R＝—(R1×Z1×(Z4—Z3)/(Z2×Z4))   (4)

当前实施方式的减速装置10能将电机42的转速R1变成由公式(4)表示的转速R。

(第二实施方式)

图4表示第二实施方式的减速装置10的主要部件的截面图。图5表示沿图4的线V-V剖取的截面图。这里，仅描述与第一实施方式不同的部件。用相同的附图标记或最后两位相同的附图标记表示与第一实施方式相同的部件，且可省略对它们的重复说明。

在第一实施方式中，图3中示出的曲轴60e和60i随着外齿轮54a和54b的摇摆(公转)而旋转。曲轴60e和60i是被动的，从而不能阻止外齿轮54a和54b摇摆(公转)。

在第二实施方式中，通过中间轴166b使曲轴160e和160i旋转，且通过曲轴160e和160i将用于使外齿轮154a和154b摇摆(公转)的驱动力传递至这些外齿轮154a和154b。在第二实施方式中，增加了齿轮168a、168e、168i和170，用于将中间轴166b的旋转传递至曲轴160e和160i。齿轮168e和168i未示出。

平面齿轮168a被固定于曲轴160a并随着曲轴160a的旋转而一体旋转。平面齿轮170经由轴承171相对于第二基座158被支撑，从而使平面齿轮170能绕与内齿轮152的中心相同的中心进行旋转。齿轮168e被固定于曲轴160e，且齿轮168i被固定于曲轴160i。齿轮168e和168i与平面齿轮170接合。结果，当中间轴166b旋转时，平面齿轮170旋转，从而曲轴160a、160e和160i旋转。

结果，所有的曲轴160a、160e和160i各自旋转，从而使得外齿轮154a和154b摇摆(公转)。

在将减速单元118和旋转方向转换单元117接合在一起之后不需要对施加于减速单元118的曲轴160a、160e和160i的压力进行重新调节。

(第三实施方式)

图6示出了第三实施方式的减速装置410的主要部件的截面图。减速装置410是第一实施方式的减速装置10的变型。在减速装置410中，输入轴435和第一齿轮434没有单元化。输入轴435和第一齿轮434经由一对角接触轴承36a和36b被直接固定于第一基座412上。在其中第一齿轮434的外径小于输入轴435的外径的情况下，输入轴435和第一齿轮434由于经由一对角接触轴承36a和36b直接固定于第一基座412上，因此并不需要输入壳体。

即使转动部件的一部分被直接接合到第一基座412上，也可以在不使所有部件单元化的情况下以简单的方式制造出高质量的部件，只要提供了其中减速机构被单元化并被接合到第一基座上的结构即可。

(第四实施方式)

图7示出了工件支撑装置510。工件支撑装置510包括夹具80，其将工件(被加工物)固定到第一实施方式的减速装置10的板62上。

电源线缆82等从减速装置10的底部穿到其顶部。电源线缆82等穿过第一基座12的孔26、第二基座12的孔28并穿过减速单元18的筒体63的内部。当前实施方式将第一实施方式的减速装置10用作定位器(工件支撑装置)的转动装置。

(第五实施方式)

在第一实施方式和第二实施方式中，外齿轮54a和54b或外齿轮154a和154b的自转受限制，且利用这样的现象来实现减速，即，当外齿轮54a和54b或者外齿轮154a和154b在内齿轮52或内齿轮152内公转时，内齿轮52或内齿轮152旋转。在第五实施方式中，内齿轮的旋转受限制。当外齿轮在旋转受限制的内齿轮内进行公转时，出现了其中外齿轮自转的现象。在第五实施方式中，利用该现象实现减速。在第五实施方式中，由于外齿轮在公转的同时进行自转，从而实现绕固定点的旋转，且因此使用承载件。在第五实施方式中，承载件为输出轴。而且，在当前实施方式中，内齿轮252形成第二基座。

图8示出了第五实施方式的减速装置210的主要部件的截面图。这里，仅描述不同于第一实施方式的部件。用相同的附图标记或最后两位相同的附图标记表示与第一实施方式相同的部件，并可省略对它们的重复说明。

内齿轮252被固定于第一基座212，因此内齿轮252的旋转受限制。相反，承载件259相对于第一基座212和内齿轮252由轴承256a和256b支撑，使得承载件259能旋转。承载件259具有固定于其上的筒体263并能绕内齿轮252的中心线CL旋转。

三个曲轴260由承载件259支撑，从而能旋转。三个曲轴260处于沿圆周方向分开120度的位置处，且图8中仅示出了一个曲轴260。

曲轴260与第二实施方式中的相同，且它们与外齿轮254a和254b的关系也与第二实施方式中的相同。

平面齿轮268被固定于每个曲轴260的下端部。平面齿轮268在齿轮270的上侧与小直径齿部相接合。绕筒体263和中心线CL旋转的齿轮270设置在筒体263的外周处，并与该筒体263分开。齿轮270由一对轴承299a和299b支撑，从而能相对于第一基座212和承载件259旋转。齿轮274被固定于齿轮270的下侧，并与固定于中间轴266的第三齿轮272接合。

当电机42转动时，输入轴235和第一齿轮234旋转，第二齿轮244、中间轴266和第三齿轮272旋转，齿轮270旋转，三个平面齿轮268中的每一个旋转，三个曲轴260中的每一个旋转，外齿轮254a和254b公转，且因此外齿轮254a和254b自转，三个曲轴260公转，并且承载件259绕中心线CL旋转。

在减速装置210中，输入轴235、第一齿轮234、第二齿轮244、中间轴266和第三齿轮272在第一基座212中被固定在适当位置，且由此形成旋转方向转换单元217。此外，齿轮270、三个平面齿轮268、三个曲轴260、承载件259、外齿轮254a和254b等等在与内齿轮252成一体的第二基座258中被固定在适当位置，且由此形成减速单元218。旋转方向转换单元217和减速单元218通过螺栓251等固定。

下面将描述减速装置210的操作。传递至第二齿轮244的旋转被传递至与该第二齿轮接合的第三齿轮272。传递至第三齿轮272的旋转通过齿轮274被传递至齿轮270。传递至齿轮270的旋转通过三个平面齿轮268被传递至三个曲轴260。曲轴260的旋转被传递至外齿轮254a和254b，从而使这些外齿轮254a和254b摇摆(公转)。由于内齿轮252被螺栓251固定于第一基座212，内齿轮252不旋转。结果，从曲轴260传递至外齿轮254a和254b的摇摆运动使得承载件259绕中心线CL旋转。

下面将描述制造减速装置210的方法。

将第一基座212、输入轴单元214、中间轴单元216和减速单元218均分开完成。它们中的每一个的制造方法基本上与第一实施方式的相同，因此可省略相应的说明。接着，将输入轴单元214插入第一基座212的第一孔220，并将中间轴单元216插入第一基座212的第二孔222。对第一齿轮234和第二齿轮244的接合进行调节，并将输入轴单元214和中间轴单元216固定至第一基座212。

接着，将减速单元218插入到第一基座212中。于是，齿轮274与第三齿轮272啮合。在该状态下，将减速单元218固定至第一基座212。

连接中间轴266和曲轴260的齿轮270和齿轮274被容纳于旋转方向转换单元和减速单元之间所保持的空间中。中间轴266和曲轴260通过平面齿轮270、274和268连接。平面齿轮270、274和268在轴向方向上的位置关系不要求有很高的精度。此外，平面齿轮270、274和268不会在中间轴266和曲轴260之间作用沿轴向方向的力。

上面已经详细描述了本发明的具体实施例，但是这些实施例仅为说明性的并不对专利权利要求的范围构成限制。专利权利要求中所述的技术还包括上述具体实施例的各种变化和改进。

在第四实施方式中，第一实施方式的减速装置的第一齿轮未单元化。但是，也可以代之以不使第二齿轮单元化，或者第一齿轮和第二齿轮均不单元化。此外，在第二实施方式的减速装置中第一齿轮和/或第二齿轮可以不单元化。此外，在第三实施方式的减速装置中第一齿轮和/或第二齿轮可以不单元化。

在第五实施方式中，夹具被固定于第一实施方式的减速装置上。但是，夹具可以被固定在第二实施方式、第三实施方式或第四实施方式的减速装置上。

在上述实施方式中，将用于支撑工件的夹具固定于输出轴上。但是，同样可将设置有夹具的转台固定于输出轴上。

此外，覆盖减速装置的支撑部件的平板可固定于内齿轮或外齿轮上。而且，用于支撑工件的夹具或设置有夹具的转台可被固定于该平板上。

在上述实施方式中，所述减速装置可应用于机器人旋转装置中。在这种情况下，第一基座为机器人的基部，且机器人旋转臂附接于减速装置的输出轴上。可使机器人旋转臂转动，且可根据需要调节机器人手臂的转速。

此外，上述实施方式中所述的减速装置可用作定位器的转动装置。这样，第一基座可用作底面上的安装件。

而且，在本说明书和附图中说明的技术元件以单独或各种组合的形式提供技术价值和实用性。本发明并不限于提交时权利要求中所记载的组合形式。此外，本说明书和附图所示的实施例的目的在于同时满足多重目的，而满足这些目的中的任一目的也是本发明的技术价值和示意性。

Claims (6)

1.一种减速装置，该减速装置包括：

旋转方向转换单元，该旋转方向转换单元包括：具有第一平面的第一基座；被可旋转地支撑在该第一基座中的输入轴；在与所述输入轴大致正交的位置被可旋转地支撑在所述第一基座中的中间轴；与所述输入轴一体旋转的第一齿轮；以及与该第一齿轮啮合并与所述中间轴一体旋转的第二齿轮；和

减速单元，该减速单元包括：第二基座，该第二基座具有与所述第一平面进行面接触的第二平面；内齿轮；容纳在所述内齿轮中的外齿轮；以及被支撑在所述第二基座中的曲轴，该曲轴被构造成相对于所述第二基座旋转但不能沿轴向方向移动，该曲轴具有偏心凸轮，该偏心凸轮与所述外齿轮接合并通过偏心地转动而使该外齿轮在所述内齿轮中进行公转；其中

所述旋转方向转换单元和所述减速单元通过在所述第一平面与所述第二平面处于面接触的状态时被固定而接合在一起，且在该位置关系下，所述中间轴和所述曲轴被连接以使得它们被构造成传递扭矩，且所述中间轴被构造成沿所述曲轴的轴向方向移动，并且

由所述内齿轮或所述外齿轮借助所述输入轴的旋转而产生的旋转被传递至输出旋转部件。

2.根据权利要求1所述的减速装置，其中

所述旋转方向转换单元的中间轴和所述减速单元的曲轴通过花键连接而接合在一起。

3.根据权利要求1所述的减速装置，其中

所述旋转方向转换单元的中间轴和所述减速单元的曲轴通过绕平行于所述中间轴和所述曲轴的轴线旋转的平面齿轮而接合在一起，从而使所述中间轴和所述曲轴被构造成传递扭矩。

4.根据权利要求3所述的减速装置，其中

在所述第一平面与所述第二平面已经面接触的情况下，在所述旋转方向转换单元与所述减速单元之间形成有空间，并且将所述中间轴和所述曲轴接合在一起的所述平面齿轮被容纳在该空间内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的减速装置，其中

一输入轴单元包括输入轴、与所述输入轴一体旋转的第一齿轮、输入轴壳体、以及位于所述输入轴和所述输入轴壳体之间的一对轴承，该对轴承支撑所述输入轴以使该输入轴能相对于所述输入轴壳体旋转但不能沿轴向方向移动，该输入轴单元被事先组装成处于其中所述第一齿轮在所述输入轴壳体的前端处露出的位置关系，并且被插入并固定于形成在所述第一基座中的一孔中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的减速装置，其中

一中间轴单元包括中间轴、与所述中间轴一体旋转的第二齿轮、中间轴壳体、以及位于所述中间轴与所述中间轴壳体之间的一对轴承，该对轴承支撑所述中间轴以使所述中间轴能相对于所述中间轴壳体旋转但不能沿轴向方向移动，该中间轴单元被事先组装成处于其中第二齿轮在所述中间轴壳体的前端处露出的位置关系，并且被插入并固定于形成在所述第一基座中的一孔中。

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