CN101994782A - 中空减速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种中空减速器，该中空减速器除了设有由输入齿轮和输出齿轮构成的母子齿轮部以外，还设有由太阳齿轮和行星齿轮等构成的行星齿轮部，因此能够确保大减速比，能够以较少电力驱动驱动马达。由此，能够实现驱动马达的小型化。

Description

中空减速器

技术领域

本发明涉及工业用自动装置等所使用的中空减速器。

背景技术

以往，电动机采用的是组装有中空减速器的带减速器的电动机。该带减速器的电动机设有用于收纳供空气等通过的配管、电线等的中空部，在电动机的输出轴的端部所形成的齿轮与被组装于中空减速器的齿轮箱内的直齿轮的齿轮部啮合，通过直齿轮的旋转使被驱动部件旋转。

此外，对于该带减速器的电动机，为了消除由中空减速器的加工误差、组装误差产生的加工精度的偏差造成在电动机的输出轴所形成的齿轮与直齿轮的齿轮部之间的齿隙(back lash)，借助于电动机的输出轴的挠曲来吸收在电动机的输出轴形成的齿轮与直齿轮的齿轮部之间的轴间距离的变化。作为这样的电动机，例如在日本特开2003-235207号公报中公开了。

然而，在现有的组装有中空减速器的带减速器的电动机中，由于采用的是使在电动机的输出轴形成的齿轮与中空减速器的直齿轮的齿轮部啮合的结构，因此需要在不与电动机重叠的范围内形成中空减速器的中空部的中空直径。因此，在大的配管、电线通过中空减速器的中空部的时候，需要增大中空减速器的中空部，然而增大中空减速器的中空部的话中空减速器的外径自身也会大型化，而且重量也会增加，进而存在关系到中空减速器的成本升高的问题。

此外，在上述带减速器的电动机中，利用电动机的输出轴的挠曲进行调整以消除齿隙，然而在利用输出轴的挠曲调整齿隙的情况下，需要进行严密的计算，该计算不仅要考虑到电动机的输出轴上的齿轮的啮合偏差、直齿轮的齿轮部的啮合偏差，还要考虑到电动机的输出轴被折断的限度挠曲量，并且在使输出轴挠曲的同时持续使用的话，电动机的输出轴容易因疲劳而折断，存在着可能导致电动机的输出轴被折断的重大事故。

发明内容

本发明正是为了解决上述现有的课题而作出的，提供一种中空减速器，该中空减速器能够将大直径的配管等收纳于中空减速器的中空部而不会使中空减速器大型化。

本发明的一个方式的中空减速器具有：减速器，该减速器具有用于接收驱动源的驱动力的减速器侧输入轴、以及与减速器侧输入轴连接并输出驱动力的减速器侧输出轴；输入齿轮，该输入齿轮以减速器侧输出轴的旋转轴线为中心进行转动；输出齿轮，该输出齿轮与输入齿轮啮合；以及齿轮部输出轴，该齿轮部输出轴在内周形成中空部，并且通过输出齿轮的旋转而转动。

根据本发明，能够使中空部的中空直径增大而不会使中空减速器的外径增大。由此，能够在中空减速器的中空部收纳大直径的配管等。

此外，根据本发明，通过使输入齿轮和输出齿轮与各种减速器接合，能够制作出各种减速比。并且，能够确保大减速比，能够以较少电力驱动驱动源。由此，能够实现驱动源的小型化。

附图说明

图1A是本发明的一个实施方式中的中空减速器的俯视外观图。图1B是该中空减速器的侧视外观图。图1C是该中空减速器的仰视外观图。

图2是沿图1A的A-A线的剖视图。

图3是沿图2的B-B线的剖视图。

图4是沿图2的C-C线的剖视图。

图5是示出本发明的另一实施方式的剖视图。

图6是示出本发明的又一实施方式的剖视图。

标号说明

1：中空减速器；2：母子齿轮部；3：行星齿轮部；4：中空部；5：输出齿轮；6：螺栓；7：齿轮部输出轴；8：交叉滚子轴承(cross roller bearing)；9：壳体；12：输入齿轮；14：行星减速器输出轴；18：太阳齿轮；19：内啮合齿轮(internal gear)；20：行星齿轮；25：行星减速器输入轴；39：齿轮部；49：行星减速器安装凸缘；50：接合螺栓；51：接合螺栓插入孔。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的中空减速器的一个实施方式进行说明。图1A是本发明的一个实施方式中的中空减速器的俯视外观图，图1B是该中空减速器的侧视外观图，图1C是该中空减速器的仰视外观图。

在本说明书中，将图中的上侧仅称作“上、上部、上方等”，将图中的下侧仅称作“下、下部、下方等”。另外，在本发明的说明中，在以上下左右来说明各部件的位置关系、方向时，只是示出附图中的位置关系、方向，而不是示出组装到实际设备中时的位置关系、方向。

如图1所示，本发明的中空减速器1由母子齿轮部2和行星齿轮部3构成，所述母子齿轮部2由后述的输入齿轮12和输出齿轮5等构成，所述行星齿轮部3由后述的太阳齿轮18和行星齿轮20等构成。在本实施方式中，行星齿轮部3表示减速器。

首先，用图1～图3对母子齿轮部2进行说明。其中，图2是沿图1A的A-A线的剖视图，图3是沿图2的B-B线的剖视图。

如图1～图3所示，本发明的中空减速器1的母子齿轮部2具有如下等部件：在内周具有中空部4的齿轮部输出轴7；在内部支撑齿轮部输出轴7的壳体9；通过螺栓6安装于齿轮部输出轴7的输出齿轮5；以及与输出齿轮5啮合的输入齿轮12。其中，在中空部4中能够穿过供包括空气、水等的流体通过的配管、电线等。

输入齿轮12通过压入等方式被固定于输入齿轮安装凸缘16。在该输入齿轮安装凸缘16与后述的行星减速器输出轴14之间嵌有用于固定这两者的键15，通过螺栓13使输入齿轮安装凸缘16与行星减速器输出轴14一体化。由此，通过行星减速器输出轴14的旋转，使得输入齿轮12与该行星减速器输出轴14为一体地旋转。另外，在行星减速器输出轴14安装有螺栓以避免键15脱出。此外，输入齿轮12也可以直接固定于行星减速器输出轴14。在本实施方式中，行星减速器输出轴14表示减速器侧输出轴。

齿轮部输出轴7将后述的马达等驱动源60的动力传递给被驱动部件。在齿轮部输出轴7的下部通过螺栓6旋转自如地安装有具有外齿齿轮的输出齿轮5。由此，通过输入齿轮12的旋转，使得输出齿轮5旋转，从而能够使齿轮部输出轴7旋转。另外，在本实施方式中，以不同部件分别构成齿轮部输出轴7和输出齿轮5，并将齿轮部输出轴7和输出齿轮5各部件通过螺栓6紧固，然而不限于此。例如，也可以由单一部件构成齿轮部输出轴7和输出齿轮5。由此，能够削减部件个数。在此，“一体形成”包括以不同部件分别构成齿轮部输出轴7和输出齿轮5的情况、以及由单一部件构成齿轮部输出轴7和输出齿轮5的情况。

交叉滚子轴承8由外圈8a、内圈8b和滚子部8c构成，内圈8b被固定于壳体9(第一壳体9a)，外圈8a被固定于齿轮部输出轴7，并且被安装成与设于齿轮部输出轴7的输出齿轮5一起转动。这样，由于在壳体9和齿轮部输出轴7之间设有交叉滚子轴承8，因此不用像现有的减速器那样需要两个轴承，能够以简单结构进行组装，并且能够实现减速器自身的小型化。

壳体9具有第一壳体9a和第二壳体9b。第二壳体9b配置于第一壳体9a的上部，第一壳体9a和第二壳体9b通过螺栓10固定连接。并且，在第一壳体9a的上部配置有交叉滚子轴承压盖17，第一壳体9a和交叉滚子轴承压盖17通过螺栓100固定连接。另外，在第一壳体9a与齿轮部输出轴7之间、以及第二壳体9b与齿轮部输出轴7之间分别设有油封11(11a、11b)。这样，齿轮部输出轴7被安装成被支撑在壳体9的内部。

根据上述结构，通过行星减速器输出轴14的旋转使得输入齿轮12旋转，并且能够将该旋转传递到与输入齿轮12啮合的输出齿轮5。另外，在本实施方式中，输入齿轮12和输出齿轮5采用的是直齿轮，然而不限于此，也可以采用斜齿轮、人字齿轮、锥齿轮等齿轮。

接着，采用图1、图2、图4，对行星齿轮部3进行说明。在此，图4为沿图2的C-C线的剖视图。

如图1、图2、图4所示，本实施方式的中空减速器1的行星齿轮部3具有：太阳齿轮18，其受到马达即驱动源60的驱动力而转动；内啮合齿轮19，其与该太阳齿轮18隔着空隙且呈同轴状地配设；行星齿轮20，其与太阳齿轮18和内啮合齿轮19啮合，并且在太阳齿轮18的周围一边自转一边公转；以及行星减速器输出轴14，其旋转自如地支撑行星齿轮20，并且借助于行星齿轮20的公转而以太阳齿轮18的旋转轴线O为中心进行自转。该太阳齿轮18和行星齿轮20被收纳于行星减速器壳体21。另外，在本实施方式中，行星减速器壳体21表示减速器壳体。

行星减速器壳体21呈阶梯圆筒形状，并由输出轴侧的行星减速器输出侧壳体22和输入轴侧的行星减速器输入侧壳体23构成。行星减速器输出侧壳体22和行星减速器输入侧壳体23利用螺栓24夹着内啮合齿轮19形成为一体。马达安装于马达安装凸缘26，该马达安装凸缘26形成于行星减速器输入侧壳体23的行星减速器输入轴25侧的端部。行星减速器输入侧壳体23和马达安装凸缘26利用螺栓27形成为一体。另外，在本实施方式中，虽然由行星减速器输出侧壳体22和行星减速器输入侧壳体23构成了行星减速器壳体21，然而并不限于此，也可以在行星减速器壳体21中包括内啮合齿轮19，并由行星减速器输出侧壳体22、行星减速器输入侧壳体23和内啮合齿轮19构成行星减速器壳体21。在本实施方式中，行星减速器输入轴25表示减速器侧输入轴。

此外，利用接合螺栓50经由行星减速器安装凸缘49将行星减速器壳体21(行星减速器输出侧壳体22)与壳体9(第一壳体9a)紧固。具体来说，将第一接合螺栓50a从设于行星减速器安装凸缘49的第一接合螺栓插入孔51a的下方插入，并且，将第二接合螺栓50b从设于行星减速器安装凸缘49的第二接合螺栓插入孔51b的上方插入，由此将行星减速器壳体21(行星减速器输出侧壳体22)与壳体9(第一壳体9a)接合。此外，在接合螺栓插入孔51和接合螺栓50的径向之间设有间隙62。由此，能够采用间隙62来消除或者减小由中空减速器1的加工误差、中空减速器1的组装误差引起的加工精度的偏差所造成的齿隙。由此，不像现有的带减速器的电动机那样需要用于消除齿隙的精密计算，通过调整间隙就能够容易地消除齿隙，并且不会产生电动机的输出轴折断等结构上的问题。在本实施方式中，行星减速器安装凸缘49表示安装凸缘。

行星减速器输入轴25是具有多个直径不同的圆柱状周面的部件，并且行星减速器输入轴25在轴向的中央部分由球轴承28支撑成相对于行星减速器输入侧壳体23旋转自如。球轴承28由挡圈29和球轴承凸缘30沿轴向固定，所述挡圈29被嵌入行星减速器输入侧壳体23的轴向中央部分的凹槽，球轴承凸缘30形成于行星减速器输入侧壳体23的上方侧并向内侧鼓出。

行星减速器输入轴25的位于马达轴侧的连结部31为在与旋转轴线O正交的方向具有大致C字型的截面、并将行星减速器输入轴25和马达的驱动轴连结起来的部位。在连结部31的大致C字型的周向的两端部形成有隔着所述端部之间的间隙32向一个方向延伸的内螺纹部33。通过在马达的马达轴内嵌于该连结部31的大致C字型的中央孔34的状态下使螺栓35螺合于内螺纹部33，将马达轴夹紧于连结部31，行星减速器输入轴25与马达轴连结。

行星减速器输入轴25的位于齿轮部输出轴7侧的嵌合部36是供太阳齿轮18的嵌合部40压入的筒状部位。在嵌合部36与球轴承凸缘30之间夹设有油封38。该油封38是用于防止被填充于行星减速器输出侧壳体22内的润滑油漏出至行星减速器输入侧壳体23内的部件，例如公知的那样，用使螺旋弹簧呈环状而形成的施力弹簧包围橡胶制薄膜体，并将薄膜体按压于嵌合部36的表面，从而构成油封38。另外，作为润滑油，例如采用将皂类混合于矿物油或者混合油而成的润滑脂。

行星齿轮部3由太阳齿轮18、多个(例如三个)行星齿轮20(在图2中仅示出一个行星齿轮)和内啮合齿轮19等构成，所述太阳齿轮18如上所述地配设于旋转轴线O上，所述多个行星齿轮20等间隔地配设于该太阳齿轮18周围，并与该太阳齿轮18啮合，所述内啮合齿轮19与该行星齿轮20啮合。

太阳齿轮18具有在外周面形成有齿的大致圆柱状的齿轮部39、以及直径比齿轮部39小且从该齿轮部39向轴向马达侧延伸的圆柱状的嵌合部40。齿轮部39与行星齿轮20啮合，而嵌合部40被压入行星减速器输入轴25的嵌合部37，由此，齿轮部39与行星减速器输入轴25为一体地旋转。

各行星齿轮20在中央部分形成有沿轴向贯通的贯通孔41，植设于行星减速器输出轴14的支撑销(caHier pin)42隔着滚针轴承43嵌合于贯通孔41。

内啮合齿轮19被夹在行星减速器输出侧壳体22和行星减速器输入侧壳体23之间并通过螺栓24固定。

由此，各行星齿轮20随着太阳齿轮18的旋转，一边以支撑销42的位置为中心进行旋转(以下称该旋转为自转)，一边以太阳齿轮18的位置为中心进行旋转(以下称该旋转为公转)。

行星减速器输出轴14是具有圆柱部46和延设部47的部件，该行星减速器输出轴14借助于行星齿轮20的公转而以旋转轴线O为中心进行旋转，所述圆柱部46具有多个不同的外径，所述延设部47从该圆柱部46延设为从各行星齿轮20之间的间隙及各行星齿轮20的背后包围行星齿轮20。将该行星减速器输出轴14和行星齿轮20连结起来的上述支撑销42植设于行星减速器输出轴14的延伸设置部47。

行星减速器输出轴14的轴向中央部分通过球轴承45被旋转自如地支撑于行星减速器输出侧壳体22，行星减速器输出轴14的轴向输入轴侧的端部通过球轴承44被旋转自如地支撑于内啮合齿轮19。

在行星减速器输出轴14的适当位置与行星减速器输出侧壳体22的输出轴侧端部之间夹设了具有与油封38大致相同的结构的油封48(橡胶制薄膜体、施力弹簧)，并且构成为通过该油封48防止被填充于行星减速器输出侧壳体22内的润滑油漏出到外部。

根据以上的结构，从马达传递给行星减速器输入轴25的动力被传递到行星齿轮机构的太阳齿轮18，并且通过该太阳齿轮18的旋转，使得行星齿轮20一边自转一边在该太阳齿轮18的周围公转，借助于该公转，使得行星减速器输出轴14旋转。由此，能够将该旋转传递给母子齿轮部2的输入齿轮12。

如以上所说明的那样，除了设有由输入齿轮12和输出齿轮5构成的母子齿轮部2之外，还设有由太阳齿轮18和行星齿轮20等构成的行星齿轮部3，因此能够确保大减速比，能够以较少电力驱动驱动马达(驱动源)。由此，能够实现驱动马达的小型化，并且通过采用小型驱动马达和外径较小的行星齿轮20，能够确保中空直径较大的中空部4，而中空减速器1不会大型化。

此外，在现有的带减速器的电动机中，采用了将驱动马达直接安装于母子齿轮的结构，因此在更换驱动马达等时需要进行驱动马达与齿轮的安装调整，使用者自己难以更换驱动马达。而在本实施方式的中空减速器1中，采用将行星齿轮部3安装于母子齿轮部2并将驱动马达安装于该行星齿轮部3的结构，因此无需安装调整，驱动马达的更换等容易。

接着，采用图5对另一实施方式进行说明。图5的实施方式涉及的直交减速器(直交减速器)103具备输入轴125、在与输入轴125大致正交的方向配置的输出轴114、以及设于输入轴125和输出轴114之间的中间轴126。在输入轴125和中间轴126接合的接合部位构成有行星减速器130。行星减速器130包括太阳齿轮118、内啮合齿轮119和行星齿轮120。太阳齿轮118包括齿轮部139和嵌合部140。在本实施方式中，直交减速器103表示与输入齿轮连接的减速器。此外，在本实施方式中，输出轴114表示减速器侧输出轴。

本实施方式的中空减速器与上述的实施方式同样，具备齿轮部输出轴107、输出齿轮105以及输入齿轮112。此外，还具有在内部支撑齿轮部输出轴107的壳体109、以及收纳输入轴125、中间轴126和输出轴114的减速器壳体121。并且，本实施方式的中空减速器与上述的实施方式同样，具有包括外圈108a、内圈108b和滚子部108c的交叉滚子轴承108。

另外，能够将输入轴125和中间轴126看作“输入轴侧”。并且，在本实施方式中，输入轴125和中间轴126表示减速器侧输入轴。此外，在中间轴126的前端设有小锥齿轮170，在输出轴114设有锥齿轮172。通过锥齿轮172与小锥齿轮170的啮合从而构成锥形减速器174。输入轴125、输出轴114和中间轴126均由多个轴承支撑。

输入轴125、输出轴114和中间轴126的具体形状并不特别限定，能够优选采用公知结构。例如，作为输出轴114，可以采用实心轴，也可以采用中空轴。同样地，行星减速器130、锥形减速器174的具体结构也并不特别限定，能够优选采用公知的齿轮形状及其组合。

输入轴125通过与马达等驱动源160接合而旋转。中间轴126经由行星减速器130与输入轴125接合，来自驱动源160的旋转动力经由输入轴125进行传递。换言之，输入轴125和中间轴126总体来说可以看作为广义的“输入轴”(或者输入轴侧)，在该情况下，狭义的“输入轴125”可看作为与驱动源直接接合的“驱动轴”。

将马达等驱动源160的旋转轴与图5所示的输入轴125接合，将马达的旋转动力向正交方向转换，进行减速并传递到输出轴114。

此外，利用接合螺栓150a经由凸缘149将减速器壳体121与壳体109紧固。通过将接合螺栓150a从设于凸缘149的接合螺栓插入孔151a的下方插入，从而将减速器壳体121与壳体109接合。并且，在接合螺栓插入孔151a与接合螺栓150a的径向之间设有间隙162。由此，能够利用间隙162消除或者减小由中空减速器的加工误差、中空减速器的组装误差引起的加工精度的偏差所造成的齿隙。

此外，在本实施方式中，通过使用直交减速器103，能够缩短中空减速器整体的轴向长度。

接下来，使用图6对又一实施方式进行说明。图6涉及的实施方式的直交减速器203的基本结构与上述的另一实施方式相同。在本实施方式中，主要对与上述的另一实施方式不同的部分进行说明。

本实施方式的直交减速器203具备输入轴225、以及在与输入轴225大致正交的方向配置的输出轴214。在输入轴225的前端设有小锥齿轮270，在输出轴214设有锥齿轮272。通过锥齿轮272与小锥齿轮270的啮合从而构成锥形减速器274。

输入轴225通过与马达等驱动源260接合而旋转。在本实施方式中，来自驱动源260的旋转动力从输入轴225经由锥形减速器274直接传递给输出轴214。

此外，利用接合螺栓250a经由凸缘249将减速器壳体221与壳体209紧固。另外，壳体209可以由单一部件构成，也可以由多个部件构成。并且，壳体209的安装有凸缘249的第三壳体209c由与保持内圈208b的第一壳体209a不同的部件构成，然而并不限于此，也可以由单一部件构成。

通过将接合螺栓250a从设于凸缘249的接合螺栓插入孔251a的下方插入，从而将减速器壳体221与壳体209接合。并且，在接合螺栓插入孔251a与接合螺栓250a的径向之间设有间隙262。由此，能够利用间隙262消除或者减小由中空减速器的加工误差、中空减速器的组装误差引起的加工精度的偏差所造成的齿隙。

此外，在本实施方式中，由于仅采用锥齿轮，因此能够适用于需要小减速比的减速器。进而，能够减少部件个数，中空减速器的结构也变得简单。

本次公开的实施方式不能被认为是对所有的方面进行了例示和限制。进而，本发明的范围由权利要求书所记载而不是由上述的说明示出，并包括了与权利要求书同等的含义以及范围内的所有变更。

例如，在本实施方式中，部件与部件的接合采用螺栓，然而并不限定于此，也可以利用接合销进行接合。

此外，也可以分别设置多个接合螺栓和接合螺栓插入孔。

此外，对于直交减速器，并不限定于本发明涉及的实施方式，能够在不脱离本发明的范围内进行各种变形和修正。例如，也可以在输入轴侧设置锥形减速器，在输出轴侧设置行星减速器。此外，对于与中空减速器连接的机构，也可以取代直交减速器而采用平行轴齿轮、双曲线齿轮、涡轮等机构。

Claims (7)

1.一种中空减速器，其特征在于，

该中空减速器具有：

减速器，所述减速器具有用于接收驱动源的驱动力的减速器侧输入轴、以及与所述减速器侧输入轴连接并输出所述驱动力的减速器侧输出轴；

输入齿轮，所述输入齿轮以所述减速器侧输出轴的旋转轴线为中心进行转动；

输出齿轮，所述输出齿轮与所述输入齿轮啮合；以及

齿轮部输出轴，所述齿轮部输出轴在内周形成中空部，并通过所述输出齿轮的旋转而转动。

2.根据权利要求1所述的中空减速器，其特征在于，

所述齿轮部输出轴与所述输出齿轮一体形成。

3.根据权利要求1或2所述的中空减速器，其特征在于，

该中空减速器具有：

壳体，所述壳体在内部支撑所述齿轮部输出轴；

减速器壳体，所述减速器壳体中收纳有所述减速器侧输入轴和减速器侧输出轴；以及

接合螺栓，所述接合螺栓经由安装凸缘将所述减速器壳体与所述壳体接合，

在所述安装凸缘设有供所述接合螺栓插入的接合螺栓插入孔，在所述接合螺栓插入孔和所述接合螺栓之间设有间隙。

4.根据权利要求1所述的中空减速器，其特征在于，

该中空减速器具有交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承设于所述壳体和所述齿轮部输出轴之间，

所述交叉滚子轴承的内圈固定于所述壳体，

所述交叉滚子轴承的外圈固定于所述齿轮部输出轴，所述交叉滚子轴承的外圈与所述齿轮部输出轴一起转动。

5.根据权利要求1所述的中空减速器，其特征在于，

所述减速器具有：

太阳齿轮，所述太阳齿轮受到所述驱动力而转动；

内啮合齿轮，所述内啮合齿轮与所述太阳齿轮隔着空隙且呈同轴状地配设；以及

行星齿轮，所述行星齿轮与所述太阳齿轮和所述内啮合齿轮啮合，并且在所述太阳齿轮的周围一边自转一边公转，

所述减速器侧输出轴旋转自如地支撑所述行星齿轮，并且借助于所述行星齿轮的公转而以太阳齿轮的旋转轴线为中心进行自转。

6.根据权利要求1所述的中空减速器，其特征在于，

所述减速器侧输入轴配置在与所述减速器侧输出轴大致正交的方向。

7.根据权利要求6所述的中空减速器，其特征在于，

由设于所述减速器侧输入轴的小锥齿轮、以及设于所述减速器侧输出轴的锥齿轮构成锥形减速器。

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