CN104412003B - 偏心摆动型齿轮装置 - Google Patents

Abstract

偏心摆动型齿轮装置(1)包括：具有偏心部(10a、10b)的曲轴(10)；具有供偏心部(10a、10b)插入的插通孔(14c、16c)的摆动齿轮(14、16)；外筒(2)；以及支座(4)。外筒(2)与支座(4)基于随着曲轴(10)的转动的摆动齿轮(14、16)的摆动而相互同心状地相对转动。在偏心摆动型齿轮装置(1)设置有存储部(30)，存储部(30)存储有关起因于加工误差且影响转动角度特性的参数的信息、有关根据温度而变化且影响转动角度特性的参数的信息以及有关影响经时变化特性且影响转动角度特性的参数的信息的至少其中之一信息。

Description

偏心摆动型齿轮装置

技术领域

本发明涉及一种偏心摆动型齿轮装置。

背景技术

以往，如下述专利文献1所公开，已知有在两个配对部件之间以指定的减速比对转速进行减速的偏心摆动型齿轮装置。该偏心摆动型齿轮装置包括：被固定于其中之一配对部件的外筒；以及被固定于另一配对部件的支座。支座基于被安装在曲轴的偏心部的摆动齿轮的摆动转动而相对于外筒进行转动。偏心摆动型齿轮装置基于被组装的曲轴的偏心方向(偏心部的偏心方向)，在该齿轮装置的抗扭刚度上会产生转动相位差。因此，在维修时等重新组装时，产生抗扭刚度的相位变化。在此，在下述专利文献1所公开的发明中，设有用于决定曲轴的朝向的转动相位对准机构。据此，在分解后重新组装时，抗扭刚度的相位也与分解前相同。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2010-286098号

上述专利文献1所记载的发明着眼于起因于曲轴的偏心方向(偏心部的偏心方向)的抗扭刚度的转动相位差。但是，影响齿轮装置的转动角度特性的因素并不仅仅是起因于曲轴的偏心方向的抗扭刚度。因此，如果着眼于停止时的定位特性等可影响转动角度特性的其他因素，可期待能够提高该转动角度特性。

发明内容

本发明的目的在于能够有效利用有关可影响齿轮装置的转动角度特性的因素的信息。

本发明的偏心摆动型齿轮装置在第一部件与第二部件之间以指定转速比转换转速并传递驱动力，包括：曲轴，具有偏心部，受来自输入部的驱动力而转动；摆动齿轮，具有供所述偏心部插入的插通孔，且具有齿部；第一筒部，能够安装于所述第一部件和所述第二部件的其中之一部件；以及第二筒部，能够安装于所述第一部件和所述第二部件中的另一部件。所述第一筒部和所述第二筒部的其中之一筒部支撑所述曲轴以使该曲轴能够转动。所述第一筒部和所述第二筒部中的另一筒部具有与所述摆动齿轮的所述齿部啮合的齿部。所述第一筒部和所述第二筒部基于随着所述曲轴的转动的所述摆动齿轮的摆动而能够相互同心状地相对转动。所述偏心摆动型齿轮装置设置有存储部，所述存储部存储有关起因于加工误差且影响转动角度特性的参数的信息、有关根据温度而变化且影响转动角度特性的参数的信息以及有关影响经时变化特性且影响转动角度特性的参数的信息的至少其中之一信息。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的偏心摆动型齿轮装置的结构的剖视图。

图2是图1的II-II线剖视图。

图3是表示使输出轴转动变动与输出轴的转动角度相关联的映射的一例的图。

图4是表示输出轴转动变动的波形的一例的图。

图5是表示相对于多个外壳温度的输出轴转动变动的变化量的一例的图。

图6是表示伴随所述偏心摆动型齿轮装置的运转时间的经过的输出轴转动变动的变化量的一例的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式所涉及的偏心摆动型齿轮装置。本实施方式的偏心摆动型齿轮装置(以下，称为齿轮装置)1例如作为减速机而被适用于机器人的回转体和腕关节等的回转部、各种工作机械的回转部等。

本实施方式所涉及的齿轮装置1通过使输入轴8转动来使曲轴10转动，与曲轴10的偏心部10a、10b联动，使摆动齿轮14、16摆动转动，据此，可获得由输入转动减速后的输出转动。

如图1及图2所示，齿轮装置1包括外筒2、多个内齿销3、支座4、输入轴8、多个(例如三个)曲轴10、第一摆动齿轮14、第二摆动齿轮16以及多个(例如三个)传动齿轮20。

外筒2构成齿轮装置1的外表面，呈大致圆筒形状。在外筒2的内周面形成有多个销槽2b。各销槽2b在外筒2的轴向上延伸，并且，在垂直于轴向的剖面上呈半圆形的剖面形状。这些销槽2b以在周向上隔开等间隔的方式排列在外筒2的内周面上。

各内齿销3分别安装于销槽2b。具体而言，各内齿销3分别嵌入于销槽2b，以在外筒2的轴向上延伸的姿势被设置。据此，多个内齿销3沿着外筒2的周向等间隔排列。第一摆动齿轮14的外齿14a和第二摆动齿轮16的外齿16a与这些内齿销3啮合。

支座4以与外筒2设置在同轴上的状态被收容在外筒2内。支座4以能够相对于外筒2转动的方式被支撑于在轴向上互相隔开间隔而设置的一对主轴承6。因此，支座4相对于外筒2绕相同轴进行相对转动。

支座4包括基部和端板部4b，所述基部具有基板部4a和多个(例如三个)轴部4c。

基板部4a在外筒2内设置于轴向的一端部附近。在该基板部4a的径向中央部设有圆形的贯穿孔4d。在贯穿孔4d的周围设置有多个(例如三个)曲轴安装孔4e(以下简称为“安装孔4e”)，多个安装孔4e在周向上以等间隔设置。

端板部4b在轴向上与基板部4a隔开间隔而设置，且在外筒2内设置于轴向的另一端部附近。在端板部4b的径向中央部设有贯穿孔4f。在贯穿孔4f的周围设置有多个(例如三个)曲轴安装孔4g(以下简称为“安装孔4g”)，多个安装孔4g设置在与基板部4a的多个安装孔4e相对应的位置。在外筒2内形成有闭合空间，所述闭合空间由端板部4b及基板部4a的彼此相向的两者的内表面和外筒2的内周面包围而形成。

多个轴部4c与基板部4a一体设置，从基板部4a的一主面(内侧面)向端板部4b侧呈直线延伸。该多个轴部4c在周向上以等间隔设置(参照图2)。各轴部4c使用螺栓4h被紧固于端板部4b(参照图1)。据此，基板部4a、轴部4c及端板部4b被一体化。

输入轴8发挥作为被输入图略的驱动马达的驱动力的输入部的作用。输入轴8被插入于端板部4b的贯穿孔4f及基板部4a的贯穿孔4d。输入轴8以其轴心与外筒2及支座4的轴心一致的方式被设置，且绕轴转动。在输入轴8的顶端部的外周面设有输入齿轮8a。

多个曲轴10在外筒2内以等间隔设置于输入轴8的周围(参照图2)。各曲轴10被一对曲轴轴承12a、12b支撑为能够绕轴相对于支座4转动(参照图1)。具体而言，在从各曲轴10的轴向的一端起至指定长度的轴向内侧的部分安装有第一曲轴轴承12a，该第一曲轴轴承12a被安装于基板部4a的安装孔4e。另外，在各曲轴10的轴向的另一端部安装有第二曲轴轴承12b，该第二曲轴轴承12b被安装于端板部4b的安装孔4g。据此，曲轴10能够转动地被支撑于基板部4a及端板部4b。

各曲轴10具有轴主体12c和与该轴主体12c一体形成的偏心部10a、10b。第一偏心部10a和第二偏心部10b沿轴向排列设置在被两个曲轴轴承12a、12b支撑的部分之间。第一偏心部10a和第二偏心部10b分别呈圆柱形状，均在相对于轴主体12c的轴心偏心的状态下，从轴主体12c向径向外侧突出。第一偏心部10a和第二偏心部10b分别从轴心以指定的偏心量偏心，并被设置成互相具有指定角度的相位差。

在曲轴10的一端部，即与安装在基板部4a的安装孔4e内的部分相比位于轴向外侧的部位设有用于安装传动齿轮20的被嵌合部10c。

第一摆动齿轮14设置于外筒2内的所述闭合空间，并且，通过第一滚子轴承18a安装于各曲轴10的第一偏心部10a。如果各曲轴10转动而第一偏心部10a偏心转动，第一摆动齿轮14与该偏心转动联动，一边与内齿销3啮合一边摆动转动。

第一摆动齿轮14具有略小于外筒2的内径的大小。第一摆动齿轮14具有第一外齿14a、中央部贯穿孔14b、多个(例如三个)第一偏心部插通孔14c以及多个(例如三个)轴部插通孔14d。

中央部贯穿孔14b设置于第一摆动齿轮14的径向中央部。输入轴8以具有游隙的状态插通于中央部贯穿孔14b。

多个第一偏心部插通孔14c在第一摆动齿轮14以在周向上等间隔的方式设置于中央部贯穿孔14b的周围。各曲轴10的第一偏心部10a在与各第一偏心部插通孔14c之间安装有第一滚子轴承18a的状态下分别插通于各第一偏心部插通孔14c。

多个轴部插通孔14d在第一摆动齿轮14以在周向上等间隔的方式设置于中央部贯穿孔14b的周围。各轴部插通孔14d在周向上分别设置于相邻的第一偏心部插通孔14c间的位置。在各轴部插通孔14d中以具有游隙的状态插通有相对应的轴部4c。

第二摆动齿轮16设置于外筒2内的所述闭合空间，并且，通过第二滚子轴承18b安装于各曲轴10的第二偏心部10b。第一摆动齿轮14和第二摆动齿轮16与第一偏心部10a与第二偏心部10b的配置相对应而在轴向上排列设置。如果各曲轴10转动而第二偏心部10b偏心转动，第二摆动齿轮16与该偏心转动联动，一边与内齿销3啮合一边摆动转动。

第二摆动齿轮16具有略小于外筒2的内径的大小，具有与第一摆动齿轮14同样的结构。即，第二摆动齿轮16具有第二外齿16a、中央部贯穿孔16b、多个(例如三个)第二偏心部插通孔16c以及多个(例如三个)轴部插通孔16d。这些具有与第一摆动齿轮14的第一外齿14a、中央部贯穿孔14b、多个第一偏心部插通孔14c以及多个轴部插通孔14d同样的结构。各曲轴10的第二偏心部10b在与各第二偏心部插通孔16c之间安装有第二滚子轴承18b的状态下分别插通于各第二偏心部插通孔16c。

各传动齿轮20用于将输入齿轮8a的转动传递给对应的曲轴10。各传动齿轮20分别外嵌于设置在对应的曲轴10的轴主体12c的一端部的被嵌合部10c。各传动齿轮20绕与曲轴10的转动轴相同的轴与曲轴10一体转动。各传动齿轮20具有与输入齿轮8a啮合的外齿20a。

在本实施方式的齿轮装置1设置有存储部30，该存储部30存储有有关影响转动角度特性的参数的信息。该存储部30包括具有通信控制部以及存储控制部的IC芯片，例如被埋设于外筒2。因此，通过外部的非接触式读取机，可读取被存储在存储部30的信息。

被存储于存储部30的信息包含有关起因于减速机内部元件的转动刚度特性(rotation rigidity characteristics)和加工误差且影响转动角度特性的参数的信息(加工误差和刚度信息)、有关根据温度而变化且影响转动角度特性的参数的信息(温度变化误差信息)以及有关影响经时变化特性且影响转动角度特性的参数的信息(经时变化误差信息)的至少其中之一信息。此外，转动角度特性是指输出轴(例如支座4或外筒2)转动时的特性，是有关相对于理论转动角度的实际转动角度的差的特性，主要影响停止位置误差、定位误差等。

当包含加工误差和刚度信息时，作为误差信息存储有例如有关输出轴转动变动的信息。有关输出轴转动变动的信息是指在固定输入轴8的状态下，向输出轴(例如支座4或外筒2)施加转矩以使其转动时，将因基于减速机内部元件的抗扭刚度的特性以及加工误差的影响而在输出轴实际产生的转动角度以相对于理论转动角度的比率表示的值，与输出轴转动角度相关联地表示的信息。在输出轴实际产生的转动角度因基于抗扭刚度的特性以及元件的加工精度，与理论转动角度略有差值。因此，如果将有关由测量输入负载转矩时所产生的实际转动角度的结果所获得的输出轴转动变动的信息有效地利用于齿轮装置1的停止控制，能够降低安装有齿轮装置1的机器人等的停止误差。

例如图3所示，在存储部30存储有使输出轴转动变动(相对于理论转动角度的在输出轴的输出转动角度(测量值)之比)与输出轴的转动角度相关联的映射。在本实施方式中，对于每一度输出轴的转动角度存储有输出轴转动变动。

输出轴转动变动的值通过齿轮装置1出厂时通常实施的实验获得。因此，并不需要为了存储到存储部30而获取特别的数据。

在存储部30，除了将负载转矩设定为额定转矩To时的输出轴转动变动以外，也针对设额定转矩To的1/2(0.5To)为负载转矩的情况以及设额定转矩To的3％(0.03To)为负载转矩的情况，与输出轴的转动角度相关联地进行存储。据此，能够应对比起额定扭矩To，负载1/2To或0.03To更符合实际使用的使用者的要求。此外，也可以省略1/2To时的输出轴转动变动以及0.03To时的输出轴转动变动。

如果想要有效地利用如上所述地存储在存储部30的信息进行例如机械臂的角度修正，可通过以下的步骤进行。

首先，在固定输入轴8的状态下使输出轴(例如支座4或外筒2)转动。此时，通过马达电流值等计算出负载转矩，从而将输入转矩设为额定转矩。然后，使用马达编码器(图示省略)测量输出轴的转动角度。接着，从存储部30读出有关与该转动角度相对应的输出轴转动变动的信息，并使该读出的信息反馈至机器人控制器。据此，被反馈的信息作为修正信息，在机器人控制器中进行与该修正信息相对应的角度修正，由此进行机械臂的角度修正。

在本实施方式中，采用了存储将输出轴转动变动与输出轴的转动角度相关联的映射的结构，但并不限定于此。例如图4所示，只要能够获得表示输出轴转动变动(相对于理论转动角度的输出轴的转动角度(测量值)的比)与输出轴的转动角度的关系的波形，也可以将此波形表示为函数，并将该函数存储在存储部30。该函数将输出轴的转动角度(X)与输出轴转动变动(Y)的关系表示为Y＝f(X)。此外，也可以考虑负载转矩(T)，表示为Y＝f(T·X)。

另外，在本实施方式中，将直接测量输出轴转动变动的数据作为有关输出轴转动变动的信息，但并不限定于此。也可以测量例如迟滞特性(间隙、空程、弹簧常数)那样间接地影响输出轴转动角度的数据，并将此测量数据作为有关输出轴转动变动的信息进行存储。而且，用户也可以利用该数据，并将其利用于输出转动角度控制。

在包含所述温度变化误差信息的情况下，作为温度变化误差信息，可以为例如有关摆动齿轮14、16的线膨胀系数的信息等，或者也可以为将外筒2的温度(外壳温度)与相对于理论转动角度的实际转动角度之差相关联的信息等。例如图5所示，也可以预先求出相对于多个外壳温度的输出轴转动变动(将在输出轴实际产生的转动角度以相对于理论转动角度的比率来表示)(在图5中表示了在两个温度下的数据，但是也可以求出在更多温度下的数据)，将由该数据获得的表示对应外壳温度的变化的输出轴转动变动的变化的信息存储在存储部30。当这种信息被存储在存储部30时，也能够将输出轴的转动特性的变化有效地利用于例如机器人的角度修正控制。

在包含所述经时变化误差信息的情况下，作为经时变化误差信息存储将齿轮装置1的使用时间与相对于理论转动角度的实际转动角度之差相关联的信息。例如图6所示，也可以预先求出伴随齿轮装置1的运转时间的经过的输出轴转动变动的变化量，并基于该数据，将表示伴随齿轮装置1的运转时间的经过的输出轴转动变动的变化量的信息存储在存储部30。在这种信息存储在存储部30的情况下，也能够将输出轴转动特性的变化有效利用于例如机器人的角度修正控制。

如以上说明，在本实施方式的齿轮装置1中，在存储部30存储有：有关起因于加工误差且影响转动角度特性的参数的信息、有关根据温度而变化且影响转动角度特性的参数的信息、以及有关影响经时变化特性且影响转动角度特性的参数的信息中的至少其中之一信息。因此，通过有效利用存储在存储部30的信息，能够提高组装有偏心摆动型齿轮装置1的机器人等的转动角度特性。即，在起因于加工误差且影响转动角度特性的参数的信息存储在存储部30的情况下，通过有效利用该存储的信息，能够进行对应个体差的转动角度修正控制。因此，通过转动角度修正控制，能够提高机器人等的转动角度特性。另外，在有关根据温度而变化且影响转动角度特性的参数的信息存储在存储部30的情况下，通过有效利用该存储的信息，能够进行消除伴随周围温度的变化的转动角度误差的控制。因此，能够抑制因周围温度的变化产生的转动角度误差。此外，在有关影响经时变化特性且影响转动角度特性的参数的信息存储在存储部30的情况下，通过有效利用该存储的信息，能够进行消除伴随经时变化的转动角度误差的控制。因此，能够抑制因齿轮装置1的经时变化产生的转动角度误差。

此外，在本实施方式中，被存储在存储部30的信息可由外部的非接触式读取机读取，因此，能够在存储部30被安装在齿轮装置1的状态下读取被存储在存储部30的信息。因此，能够抑制在读取信息时费事麻烦。

另外，本发明并不局限于所述实施方式，可在不脱离其主旨的范围内进行各种变更和改良等。例如在所述实施方式中，采用了设有两个摆动齿轮14、16的结构，但是本发明并不限定于此。也可以为例如设有一个摆动齿轮的结构，或者设有三个以上摆动齿轮的结构。

在所述实施方式中，采用了输入轴8设置于支座4的中央部，且多个曲轴10设置于输入轴8的周围的结构，但并不限定于此。也可以采用例如一个曲轴10设置于支座4的中央部的中心曲柄式结构。此时，只要设置成输入轴8啮合于被安装在曲轴10的传动齿轮20，则可设置于任何位置。

在所述实施方式中，采用了存储部30被埋设于外筒2的结构，但并不限定于此。也可以为例如安装于外筒2的表面的结构，或者安装于支座4的结构。此外，存储部30的信息并不限定于可由非接触式读取机读取的信息。

在此，概括说明所述实施方式。

(1)在所述实施方式中，在存储部存储有有关起因于加工误差且影响转动角度特性的参数的信息、有关根据温度而变化且影响转动角度特性的参数的信息以及有关影响经时变化特性且影响转动角度特性的参数的信息中的至少其中之一信息。因此，通过有效利用被存储在存储部的信息，能够提高组装有偏心摆动型齿轮装置的装置的转动角度特性。即，在有关起因于加工误差且影响转动角度特性的参数的信息存储在存储部的情况下，通过有效利用该存储的信息，能够进行对应偏心摆动型齿轮装置的个体差的转动角度修正控制。因此，通过转动角度修正控制，能够提高组装有偏心摆动型齿轮装置的装置的转动角度特性。另一方面，在有关根据温度而变化且影响转动角度特性的参数的信息存储在存储部的情况下，通过有效利用该存储的信息，能够进行消除伴随周围温度的变化的转动角度误差的控制。因此，能够抑制因周围温度的变化产生的转动角度误差。此外，在有关影响经时变化特性且影响转动角度特性的参数的信息存储在存储部的情况下，通过有效利用该存储的信息，能够进行消除伴随经时变化的转动角度误差的控制。因此，能够抑制偏心摆动型齿轮装置因经时变化产生的转动角度误差。

(2)所述有关起因于加工误差且影响转动角度特性的参数的信息包含：有关在所述输入部被固定的状态下对所述第一筒部和所述第二筒部的其中之一施加转矩时在所述第一筒部和所述第二筒部的其中之一产生的转动角度误差的信息、和有关在让所述曲轴转动时在所述第一筒部和所述第二筒部的其中之一产生的转动角度误差的信息的至少其中之一信息。

在该结构中，包含有关在第一筒部以及第二筒部的其中之一产生的转动角度误差的信息，因此，通过有效利用相关信息，能够进行消除第一筒部以及第二筒部的其中之一的转动角度误差的控制。

(3)所述有关根据温度而变化且影响转动角度特性的参数的信息包含：有关所述摆动齿轮的线膨胀系数的信息、或者表示对应所述第一筒部或所述第二筒部的温度变化的绕轴的转动角度变动的变化的信息。

在该结构中，通过有效利用相关信息，能够进行消除转动角度误差的控制。

(4)所述有关影响经时变化特性且影响转动角度特性的参数的信息包含：对应所述偏心摆动型齿轮装置的使用时间的、表示所述第一筒部或所述第二筒部的绕轴的转动角度变动的变化的信息。

在该结构中，即使在伴随偏心摆动型齿轮装置的使用时间的经过，绕轴的转动角度变动量变化的情况下，通过有效利用相关信息，能够进行消除转动角度误差的控制。

(5)被存储在所述存储部的信息能够由外部的非接触式读取机读取。

在该结构中，能够在存储部被安装于偏心摆动型齿轮装置的状态下读取被存储在存储部的信息。因此，能够抑制在读取信息时费事麻烦。

如以上说明，能够有效利用有关影响转动角度特性的因素的信息。据此，能够提高转动角度特性。

符号说明

1 偏心摆动型齿轮装置

2 外筒

3 内齿销

4 支座

6 主轴承

8 输入轴

10 曲轴

10a 第一偏心部

10b 第二偏心部

12a 第一曲轴轴承

12b 第二曲轴轴承

12c 轴主体

14 第一摆动齿轮

14a 外齿

14c 偏心部插通孔

16 第二摆动齿轮

16a 外齿

16c 偏心部插通孔

18a 第一滚子轴承

18b 第二滚子轴承

20 传动齿轮

30 存储部

Claims (4)

1.一种偏心摆动型齿轮装置，在第一部件与第二部件之间以指定转速比转换转速并传递驱动力，其特征在于包括：

曲轴，具有偏心部，受来自输入部的驱动力而转动；

摆动齿轮，具有供所述偏心部插入的插通孔，且具有齿部；

第一筒部，能够安装于所述第一部件和所述第二部件的其中之一部件；以及

第二筒部，能够安装于所述第一部件和所述第二部件中的另一部件；

所述第一筒部和所述第二筒部的其中之一筒部支撑所述曲轴以使该曲轴能够转动，所述第一筒部和所述第二筒部中的另一筒部具有与所述摆动齿轮的所述齿部啮合的齿部，

所述第一筒部和所述第二筒部基于随着所述曲轴的转动的所述摆动齿轮的摆动而能够相互同心状地相对转动，

所述偏心摆动型齿轮装置设置有存储部，所述存储部存储有关起因于加工误差且影响转动角度特性的参数的信息、有关根据温度而变化且影响转动角度特性的参数的信息以及有关影响经时变化特性且影响转动角度特性的参数的信息的至少其中之一信息，

所述有关起因于加工误差且影响转动角度特性的参数的信息包含：有关在所述输入部被固定的状态下对所述第一筒部和所述第二筒部的其中之一施加转矩时在所述第一筒部和所述第二筒部的其中之一产生的转动角度误差的信息、和有关在让所述曲轴转动时在所述第一筒部和所述第二筒部的其中之一产生的转动角度误差的信息的至少其中之一信息。

2.根据权利要求1所述的偏心摆动型齿轮装置，其特征在于：

所述有关根据温度而变化且影响转动角度特性的参数的信息包含：有关所述摆动齿轮的线膨胀系数的信息、或者表示对应所述第一筒部或所述第二筒部的温度变化的绕轴的转动角度变动的变化的信息。

3.根据权利要求1所述的偏心摆动型齿轮装置，其特征在于：

所述有关影响经时变化特性且影响转动角度特性的参数的信息包含：对应所述偏心摆动型齿轮装置的使用时间的、表示所述第一筒部或所述第二筒部的绕轴的转动角度变动的变化的信息。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的偏心摆动型齿轮装置，其特征在于：

被存储在所述存储部的信息能够由外部的非接触式读取机读取。