CN104019189B - 行星齿轮减速装置及其系列 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种更加小型化的行星齿轮减速装置及其系列。本发明的行星齿轮减速装置（10），其在外壳（12）内具有外齿轮（14）、该外齿轮所内啮合的内齿轮（16）、配置于外齿轮的轴向两侧的一对第1轮架（21）、第2轮架（22），其中，将外壳与内齿轮设为分体结构，在外壳的内周配置内齿轮，在内齿轮的轴向两侧配置支承一对第1轮架、第2轮架的第1主轴承（41）和第2主轴承（42），该第1主轴承和第2主轴承未经内齿轮而支承于外壳，内齿轮的轴向一端通过配置于内齿轮与第1主轴承（41）之间且固定于外壳上的挡圈（50）沿轴向被定位，内齿轮的轴向另一端通过第2主轴承（42）的外圈（42B）沿轴向被定位。

Description

行星齿轮减速装置及其系列

技术领域

本申请主张基于2013年3月1日申请的日本专利申请第2013-041317号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种行星齿轮减速装置及其系列。

背景技术

专利文献1中公开有行星齿轮减速装置。

该行星齿轮减速装置在外壳内具有外齿轮、该外齿轮所内啮合的内齿轮、以及配置于外齿轮的轴向两侧的一对轮架部件。

外壳与内齿轮是分体结构。内齿轮配置于外壳的内周，并通过热压配合与外壳结合。

支承所述一对轮架部件的主轴承组装于内齿轮。即，一对轮架部件通过在配置于外壳的内侧的内齿轮上进行组装的主轴承而被支承。

专利文献1：日本特开2011-236988号公报（图1、图2）

然而，专利文献1中，在主轴承的径向外侧重叠配置有2个部件（内齿轮及外壳），实际上，各部件均具有必要最低限度的厚度，所以在比主轴承更靠近径向外侧需要相应的厚度，从而存在导致外壳的外径变大的问题。

发明内容

本发明是为了消除这种以往的问题而完成的，其目的在于提供一种更加小型化的行星齿轮减速装置。

本发明通过设为如下结构而解决了上述课题，即一种行星齿轮减速装置，其在外壳内具有外齿轮、该外齿轮所内啮合的内齿轮、以及配置于外齿轮的轴向两侧的一对轮架部件，其中，将所述外壳与所述内齿轮设为分体结构，在所述外壳的内周配置所述内齿轮，在所述内齿轮的轴向两侧配置支承所述一对轮架部件的主轴承，该主轴承未经所述内齿轮而支承于所述外壳，所述内齿轮的轴向一端通过配置于所述内齿轮与所述主轴承中的一个主轴承之间且固定于所述外壳上的挡圈沿轴向被定位，所述内齿轮的轴向另一端通过另一个主轴承的外圈沿轴向被定位。

本发明中一对主轴承在通过挡圈确定相对于外壳的绝对位置的状态下配置于内齿轮的轴向两侧。即，主轴承的径向外侧的部分不经内齿轮而支承于外壳。因此，能够获得将外壳的外径控制得更小的小型化的行星齿轮减速装置。

根据本发明，能够获得更加小型化的行星齿轮减速装置。

附图说明

图1是本发明的实施方式的一例所涉及的行星齿轮减速装置的整体剖视图。

图2是图1的内齿轮主体的立体图。

图中：10-行星齿轮减速装置，12-外壳，14-外齿轮，16-内齿轮，16A-内齿轮主体，16B-销部件，16C-销槽，21、22-第1轮架、第2轮架，26-偏心体，41、42-第1主轴承、第2主轴承，50-挡圈，56-键。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式的一例进行详细说明。

图1是本发明的实施方式的一例所涉及的行星齿轮减速装置的整体剖视图，图2是其内齿轮主体的立体图。

该行星齿轮减速装置10是在机器人的关节驱动或工作机械的驱动系统中广泛使用的被称为偏心摆动型的行星齿轮减速装置。行星齿轮减速装置10在外壳12内具有外齿轮14、该外齿轮14所内啮合的内齿轮16、以及配置于外齿轮14的轴向两侧的一对第1轮架21、第2轮架22（轮架部件）。

对行星齿轮减速装置10的动力传递系统的概要进行说明，即行星齿轮减速装置10的输入轴24配置于内齿轮16的轴心Ｏ1的位置，与配置于第1轮架21的侧部的未图示的马达连结。输入轴24上一体形成有偏心体26。偏心体26的外周经由滚子28并列组装有3个外齿轮14。组装3个外齿轮14是为了提高旋转平衡度和增加传递容量。

外齿轮14与内齿轮16内啮合。外齿轮14的齿数比内齿轮16的齿数稍微少（该例子中仅少1个）。外壳12和内齿轮16为分体结构，且在外壳12的内周配置有内齿轮16。关于外壳12及内齿轮16附近的结构将在后面进行详细叙述。

销状部件32贯穿各外齿轮14。在销状部件32外嵌有滑动促进部件33。如前述那样外齿轮14的轴向两侧配置有一对第1轮架21、第2轮架22。第1轮架21、第2轮架22经由与第2轮架22一体化的所述销状部件32及螺栓43而连结。并且，第2轮架22上经由未图示的螺孔连结有被动部件（省略图示）。

第1轮架21、第2轮架22通过马达侧的第1主轴承（其中一个主轴承）41及负载侧的第2主轴承（另一个主轴承）42被支承。第1主轴承41、第2主轴承42配置于内齿轮16的轴向两侧，且由背对背双联组装的角接触球轴承构成。第1主轴承41、第2主轴承42两者均具有作为滚动体的滚珠41A、42A和专用的外圈41B、42B，但并不具有内圈（第1轮架21、第2轮架22的外周的一部分（内圈相当部）21C、22C兼作内圈）。

接着，参考图1、图2针对外壳12和内齿轮16附近的结构进行详细说明。

如前述，本实施方式中，外壳12和内齿轮16以分体结构而构成，内齿轮16配置于外壳12的内周。外壳12整体形成为大致圆筒形状。内齿轮16整体也形成为大致圆筒形状。其中，内齿轮16的轴向长度Li比外壳12的轴向长度Lc短（Li＜Lc）。

外壳12以轻质化和提高散热性为目的由铝类原料构成。内齿轮16考虑到强度而由经过热处理的钢类原料构成。即，外壳12和内齿轮16的原料不同，外壳12由相比内齿轮16散热性高且比重小的原料构成，内齿轮16由相比外壳12更坚硬的原料形成。

内齿轮16在本实施方式中由内齿轮主体16A、及构成该内齿轮16的内齿的圆柱状的销部件16B构成。内齿轮主体16A上沿内齿轮主体16A的整个轴向形成有旋转自如地支承该销部件16B的销槽16C。销槽16C的截面形状为大致半圆。

内齿轮16（的内齿轮主体16A）的马达侧端部（轴向一端）16D上抵接有挡圈50。另一方面，在外壳12的马达侧端部的内周，挡圈50所卡合的挡圈用槽部12A遍及整周形成为环状。挡圈用槽部12A在该实施方式中形成于从轴向端部12B远离第1主轴承41的外圈41B的轴向长度L3的量的位置上。挡圈50通过嵌入于该外壳12的挡圈用槽部12A来确定外壳12上的轴向位置。另外，挡圈50从外壳12的内周突出的长度为比较短的H1，确保挡圈50的轴向的定位刚性。

第1主轴承41被压入外壳12直至外圈41B与挡圈50的马达侧端面50A抵接，由此相对于外壳12沿轴向被定位。另外，内齿轮16（的内齿轮主体16A）的轴向一端即马达侧端部16D与挡圈50的负载侧端面50B抵接，由此该内齿轮16相对于外壳12沿轴向被定位。并且，内齿轮16（的内齿轮主体16A）的轴向另一端即负载侧端部16F通过与（被压入的）第2主轴承42的外圈42B抵接而相对于外壳12被定位。

即，第1主轴承41、内齿轮16及第2主轴承42在外壳12的内周通过挡圈50进行轴向定位的状态下并列配置。换言之，第1主轴承41、第2主轴承42不经内齿轮16而直接支承于外壳12。

第1主轴承41、第2主轴承42通过垫片54由螺栓43连结，由此完成加压调整，所述垫片夹在第1轮架21的凹部21A的底面21B与第2轮架22的销状部件32的前端面32A之间。即，第1主轴承41的滚珠41A、第1主轴承41的外圈41B、挡圈50、内齿轮主体16A、第2主轴承42的外圈42B、及第2主轴承42的滚珠42A以通过垫片54而被调整的紧固力夹持于第1轮架21的内圈相当部21C、第2轮架22的内圈相当部22C，其结果，以挡圈50的轴向位置为基准在无间隙的状态下相对于外壳12沿轴向被定位。

另外，本实施方式中，构成内齿轮16的内齿的销部件16B的轴向两端16B1、16B2也通过第1主轴承41的外圈41B、第2主轴承42的外圈42B沿轴向被定位。另外，挡圈50从外壳12的内周突出的长度H1被设为比较短的长度是因为考虑到避免该挡圈50干扰内齿轮16的销部件16B。另外，3个外齿轮14也通过第1主轴承41的外圈41B、第2主轴承42的外圈42B沿轴向被定位。

本实施方式中，外壳12和内齿轮16通过间隙配合而嵌合，并且在旋转方向（周向）上的相对移动受到限制。具体而言，内齿轮16的内齿轮主体16A的负载侧端部16F附近的外周形成有限制旋转方向的相对移动的键56能够卡合的键槽16G。该键槽16G不是遍及内齿轮16的整个轴向形成，而是仅形成在该内齿轮16的整个轴向的3分之1左右（与3个外齿轮14的1个大致同等程度）的长度L5上。但是，如图2所示，该键槽16G在周向上形成有4处。另一方面，在外壳12上，在周向上形成有4处与该内齿轮16的键槽16G对应的轴向长度L5的键槽12D。从图2也明确可知，内齿轮16的键槽16G在周向上配置于（配置销部件16B的）销槽16C与16C之间。另外，图1的外壳12的环形槽12F相当于形成键槽12D时的工具的退刀槽。

接着，对该行星齿轮减速装置10的作用进行说明。

若输入轴24旋转，则与该输入轴24一体化的偏心体26进行旋转，外齿轮14经由滚子28进行摆动。其结果，产生外齿轮14相对于内齿轮16的啮合位置依次产生偏离的现象。外齿轮14的齿数比内齿轮16的齿数仅少1个，因此，输入轴24每旋转1次，外齿轮14相对于内齿轮16仅偏移（自转）1齿量的相位。该自转成分经由滑动促进部件33及销状部件32传递到第1轮架21、第2轮架22，驱动经由未图示的螺孔与该第2轮架22连结的被动部件。

如开头所述，例如如专利文献1中公开的例子，在主轴承（41、42）的径向外侧，将外壳（12）和内齿轮（16）以在径向上重叠的状态设为分体结构时，实际上存在难以实现径向小型化的问题。即，由于外壳（12）上要求相应的刚性和强度所以存在必要最小限度的厚度，另一方面，关于内齿轮（16），进行热处理来高精确度加工多个销槽也存在必要最小限度的厚度。因此，实际上难以实现主轴承（41、42）的径向外侧的小型化，其结果存在难以实现行星齿轮减速装置整体的小型化。并且，对外壳（12）进行热压配合时存在成本高且耗费功夫的问题。

根据本实施方式，一对第1主轴承41、第2主轴承42在通过挡圈50来确定相对于外壳12的绝对位置的状态下，配置于内齿轮16的轴向两侧。即，第1主轴承41、第2主轴承42未经内齿轮16而支承于外壳12，第1主轴承41、第2主轴承42的径向外侧的部分（不存在内齿轮）只存在外壳12。并且，该第1主轴承41、第2主轴承42的径向外侧的部分未直接施加有内齿轮16和外齿轮14的啮合荷载，因此不需要像啮合部分那么厚的壁厚。因此，能够获得将外壳12的外径d1控制得较小的小型化的行星齿轮减速装置10。

另外，根据本实施方式，内齿轮16的销部件16B构成为其轴向两端16B1、16B2通过第1主轴承41的外圈41B、第2主轴承42的外圈42B沿轴向被定位，因此为了对销部件16B进行定位并不需要其余的定位部件，所以能够进一步降低成本。

尤其，在本发明中，当内齿轮（16）具备销部件（16B）时，未必一定要通过主轴承（41、42）的外圈（41B、42B）对该销部件进行定位。例如，在本发明中，尤其针对第1主轴承（41）侧，外壳（12）上原本就配置有挡圈（50），因此也可构成为通过稍微加长该挡圈（50）在径向上突出的长度（H1），（除内齿轮（16）之外）该挡圈部件（16B）也通过挡圈（50）本身进行定位。

本实施方式中，并没有通过挡圈50对销部件16B的马达侧端部16B1进行定位，而是通过第1主轴承41的外圈41B进行定位。即，挡圈50并不具有销部件16B的定位功能。因此，能够将自外壳12的内周的挡圈50的突出长度H1控制得较短。因此，能够将挡圈50本身的轴向的刚性维持得较高、且该挡圈50的限位强度维持得较高。

另外，本发明并不是一定要求内齿轮的内齿由这种销部件构成，也可以是内齿轮主体上直接切齿形成有内齿的内齿轮。此时，根本就不需要按压内齿。

回到本实施方式的作用的说明，在本实施方式中，外壳12和内齿轮16被设为通过间隙配合而嵌合，并且在旋转方向上通过键56限制相对移动的结构。因此，与通过热压配合的结合方法相比，成本低且组装也轻松，并无因热量引起的变形的忧虑。并且，间隙配合还具有内齿轮16通过从外齿轮14侧受到的荷载而变形的自动调心功能，因此还可获得内齿轮16的切齿误差等的吸收效果。

另外，键56不遍及内齿轮16的整个轴向长度Li，轴向长度被控制在L5。并且，构成为沿周向配置多个（4个），且配置在内齿轮16的配置有销部件16B的销槽16C与16C之间。通过这些结构，虽然采用“通过键的连结”，也能够尽量抑制键56与内齿轮主体16A的卡合部附近的应力集中，维持较高的内齿轮主体16A的强度。

但是，在本发明中，并不是必须要通过间隙配合来结合外壳12与内齿轮16，并且也并不是必须要通过键56而结合。例如，在本发明中，并不禁止通过热压配合等进行结合。在该情况下，与专利文献1相同地能够使产生于内齿轮16的内部应力和与外齿轮14的啮合荷载抗衡，从而能够进一步实现小型化。并且，除此之外，外壳12与内齿轮16还能够采用基于压入或滚花等的结合，设计自由度较高。另外，当通过热压配合或压入等的过盈配合进行结合时，能够构成为通过设计成对过盈配合余量进行管理而使外壳和内齿轮以适当的节距滑动，从而作为被施加未预期的过大负载时等的转矩限制器而发挥作用。由此，无需组装专用的转矩限制器就能够有效地保护动力传递系统的各部件。

并且，本实施方式中的外壳12由铝类原料构成，内齿轮16由经过热处理的钢类原料构成。即外壳12与内齿轮16的原料不同。因此能够以强韧的钢类内齿轮16确保啮合强度的同时能够提高轻质化和散热性。这样，本发明中，由于结合自由度高，因此不会为了“特定目的”而较大限制外壳的原料，能够自由进行变更。除了铝类以外，考虑到成本和目的能够选择各种各样的原料。例如，（由于能够专具钢类内齿轮16）因此针对外壳12也能够由铸件类的原料以低成本制造。

在此，本实施方式中，尤其采用“将外壳12与内齿轮16设为分体结构，并在外壳12的内周配置内齿轮16，第1主轴承41、第2主轴承42未经内齿轮16而通过外壳12被支承”的结构，因此与外壳12进行比较，内齿轮16的大小相对抑制得非常小。反之，相对于内齿轮16，外壳12相对很大。因此，这样，当意图提高轻质化和散热特性等时，能够极其有效地或显著地获得该特定目的。

另外，该“与外壳12进行比较，内齿轮16的大小相对抑制得非常小”的作用在将本实施方式的行星齿轮减速装置系列化时尤其起到显著的效果。

若更加具体说明，本实施方式所涉及的行星齿轮装置10以在根据传递转矩的大小所规定的多个大小区分（通过容许转矩、额定转矩、峰值转矩等传递转矩的概念所规定的大小区分）中分别具备多个减速比的方式被系列化。

在此，该行星齿轮减速装置10的系列能够构成为（在相同的大小区分中）外壳12与减速比无关而通用，根据减速比而齿数(销槽16C的数量或者销部件16B的数量)不同的内齿轮16选择性地内嵌于外壳12。通过该结构，与外壳12进行比较，仅制造质量相对较小的内齿轮16，或者进行库存即可，因此能够极好地维持外壳12的共用化效果。因此，能够大大减低作为整体系列的制造成本、库存成本。

另外，上述实施方式中示出具备偏心体26的输入轴24（偏心体轴）在内齿轮16的轴心Ｏ1（径向中央）只存在1根的所谓中心曲柄式偏心摆动型减速装置10，但作为这种行星齿轮减速装置，还已知有在从内齿轮的轴心偏移的位置具有多个偏心体轴，使该多个偏心体轴所具备的偏心体同步旋转，由此使外齿轮摆动的所谓分配式偏心摆动型行星齿轮减速装置。本发明也能够完全同样适用于该分配式偏心摆动型行星齿轮减速装置中。另外，还能够适用于具有简单行星齿轮减速机构的行星齿轮减速装置中。

Claims (6)

1.一种行星齿轮减速装置，其在外壳内具有外齿轮、该外齿轮所内啮合的内齿轮、配置于外齿轮的轴向一侧的第1轮架部件、配置于外齿轮的轴向另一侧的第2轮架部件，所述行星齿轮减速装置的特征在于，

将所述外壳与所述内齿轮设为分体结构，在所述外壳的内周配置所述内齿轮，

在所述内齿轮的轴向两侧配置支承所述第1轮架部件以及第2轮架部件的主轴承，

该主轴承未经所述内齿轮而支承于所述外壳，

所述内齿轮的轴向一端通过挡圈沿轴向被定位，所述挡圈配置于所述内齿轮与所述主轴承中的一个主轴承之间且固定于所述外壳，

所述内齿轮的轴向另一端通过另一个主轴承的外圈沿轴向被定位。

2.根据权利要求1所述的行星齿轮减速装置，其特征在于，

所述内齿轮具备内齿轮主体以及在设置于该内齿轮主体上的销槽内配置的销部件，

所述销部件的轴向两端通过所述主轴承的外圈沿轴向被定位。

3.根据权利要求1或2所述的行星齿轮减速装置，其特征在于，

所述外壳和所述内齿轮通过间隙配合而嵌合，并且在旋转方向上的相对移动受到限制。

4.根据权利要求1或2所述的行星齿轮减速装置，其特征在于，

所述内齿轮具备内齿轮主体以及在设置于该内齿轮主体上的销槽内配置的销部件，

所述外壳和所述内齿轮通过键限制旋转方向的相对移动，

该键在周向上配置有多个，且配置于配置有所述销部件的销槽与销槽之间。

5.根据权利要求1或2所述的行星齿轮减速装置，其特征在于，

所述外壳与所述内齿轮的材料不同。

6.一种行星齿轮减速装置系列，该行星齿轮减速装置在外壳内具有外齿轮、该外齿轮所内啮合的内齿轮、配置于外齿轮的轴向一侧的第1轮架部件、配置于外齿轮的轴向另一侧的第2轮架部件，所述行星齿轮减速装置系列的特征在于，

该行星齿轮减速装置中，将所述外壳与所述内齿轮设为分体结构，在所述外壳的内周配置有所述内齿轮，

在所述内齿轮的轴向两侧配置支承所述第1轮架部件以及第2轮架部件的主轴承，

所述主轴承未经所述内齿轮而是通过所述外壳被支承，

所述外壳与减速比无关而通用，

根据减速比而齿数不同的内齿轮内嵌于所述外壳。