CN104884840B - 中空型波动齿轮装置 - Google Patents

中空型波动齿轮装置 Download PDF

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Abstract

中空型波动齿轮装置(1)的中空轴(2)的第一轴端部(2a)通过安装在该第一轴端部(2a)的外周面上的套环(14)由第一支承轴承(4)支承。中空轴(2)的另一方的第二轴端部(2b)由第二支承轴承(5)支承。在中空轴(2)上一体形成有波动发生器(10)的波动插件(12)，波动轴承(13)从第一轴端部(2a)侧安装在该波动插件(12)的椭圆状外周面(12a)上。作为支承第一轴端部(2a)的第一支承轴承(4)，能够使用内径比第一轴端部(2a)的外径大的第一支承轴承(4)。

Description

中空型波动齿轮装置
技术领域
本发明涉及一种中空型波动齿轮装置。更详细而言，涉及一种在形成有沿装置中心轴线的方向贯穿的中空部的中空轴上一体地形成有波动发生器的插件，该中空轴的两侧的轴端部由支承轴承进行支承的中空型波动齿轮装置。
背景技术
作为中空型波动齿轮装置，公知如下结构：包括形成有沿装置中心轴线的方向贯穿延伸的中空部的中空轴，在中空轴的外周面上一体地形成有波动发生器的椭圆状轮廓的波动插件。在专利文献1中公开了一种包括礼帽形状的挠性外齿齿轮的中空型波动齿轮装置。
在该结构的中空型波动齿轮装置中，中空轴的两侧的轴端部由支承轴承进行支承。另外，波动发生器由与中空轴的外周面形成为一体的波动插件、以及与该波动插件的椭圆状外周面嵌合的波动轴承构成。波动轴承是包括能沿径向挠曲的挠性的内外圈的轴承。
波动轴承按照如下方法进行安装。使中空轴的一轴端穿过波动轴承，使波动轴承沿中空轴外周面移动至波动插件而安装到该波动插件的椭圆状外周面上。中空轴的从一轴端到波动插件间的轴部的外径需要比波动轴承的内径小。一般来说，使轴部的外径比波动插件的椭圆状外周面的短径小，能够进行波动轴承的安装。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平09-291983号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
为了安装波动轴承，不能增大中空轴的一轴端侧的轴部的轴部外径。相对应地，对中空轴的波动轴承安装侧的轴端部进行支承的支承轴承安装在小径的轴部，因此不得不使用小内径的轴承。不能使用支承性能高的大尺寸的支承轴承。另外，由于不能增大轴部外径，因此中空轴的中空径也不能增大。
本发明要解决的技术问题在于，提供一种包括内径比安装有波动轴承一侧的中空轴的轴部外径大的支承轴承的中空型波动齿轮装置。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的中空型波动齿轮装置的特征在于，具有：中空轴；波动发生器，该波动发生器包括形成在上述中空轴的外周面上的椭圆状轮廓的波动插件、以及从上述中空轴的一方的第一轴端部侧与上述波动插件的椭圆状外周面嵌合的波动轴承；圆筒状的套环，该套环安装在上述第一轴端部的外周面上；第一支承轴承，该第一支承轴承借助上述套环对上述中空轴的一方的第一轴端部进行支承；以及第二支承轴承，该第二支承轴承对上述中空轴的另一方的第二轴端部进行支承。
在本发明中，在安装有波动轴承一侧的第一轴端部的外周面上安装有套环，在套环的外周面上安装有第一支承轴承。能够使用内径比第一轴端部的外径大的第一支承轴承，能够提高中空轴的支承性能。即，消除了因安装波动轴承而产生的对第一支承轴承的轴承尺寸的制约。因此，能够使用内径比波动发生器的波动插件的椭圆状外周面的短径大的第一支承轴承。
另外，在由第一支承轴承支承的中空轴的第一轴端部上安装有套环，因此能利用套环加强该第一轴端部。因此，能使该第一轴端部的壁厚变薄，由此能够增大中空轴的内径。
在本发明的中空型波动齿轮装置中，较为理想的是，上述套环包括第一内圈按压面及第二内圈按压面中的至少一方的内圈按压面，上述第一内圈按压面从装置中心轴线的方向与上述波动轴承的内圈抵接，上述第二内圈按压面从上述装置中心轴线的方向与上述第一支承轴承的内圈抵接。
通过将套环用作内圈按压构件，不必另外安装用于对波动轴承或第一支承轴承进行按压的构件。因此，能够抑制零件数的增加，有利于制造成本的降低。
本发明的中空型波动齿轮装置在用作单元的情况下，包括：第一单元端板，该第一单元端板配置在上述装置中心轴线的方向上的上述第一轴端部侧，并安装有上述第一支承轴承；第二单元端板，该第二单元端板配置在上述装置中心轴线的方向上的上述第二轴端部侧，并安装有上述第二支承轴承；刚性内齿齿轮，该刚性内齿齿轮配置在上述第一单元端板与第二单元端板之间，并与上述第一单元端板一体旋转；挠性外齿齿轮，该挠性外齿齿轮在上述第一单元端板与第二单元端板之间配置在上述刚性内齿齿轮的内侧，并与上述第二单元端板一体旋转；以及单元轴承，该单元轴承将上述刚性内齿齿轮及上述挠性外齿齿轮支承为能够相对旋转。
另外，在形成较大的中空部的情况下，作为挠性外齿齿轮，采用礼帽形状的挠性外齿齿轮。礼帽形状的挠性外齿齿轮包括圆筒状主体部；膜片，该膜片与上述圆筒状主体部的靠上述第二单元端板侧的端连续且向径向的外侧延伸；圆环状的轴套，该轴套与上述膜片的外周缘连续形成；以及外齿，该外齿形成于上述圆筒状主体部的靠上述第一单元端板侧的外周面部分。在这种情况下，在上述圆筒状主体部的形成有上述外齿的外齿形成部分的内侧安装有上述波动发生器，该外齿形成部分挠曲成椭圆状。另外，上述轴套与上述单元轴承的外圈一并固定于上述第二单元端板。上述刚性内齿齿轮与上述单元轴承的内圈一并固定于上述第一单元端板。或者，将上述刚性内齿齿轮、上述内圈及上述第一单元端板一体形成为一个构件。
附图说明
图1是表示应用了本发明的中空型波动齿轮装置的纵剖视图。
图2是表示图1的中空型波动齿轮装置的各部分的外径尺寸的说明图。
图3是使用了与图1不同形状的套环的情况下的局部剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对应用了本发明的中空型波动齿轮装置的实施方式进行说明。
(整体结构)
图1是应用了本发明的中空型波动齿轮装置的纵剖视图，图2是表示各部分的外径尺寸的说明图。中空型波动齿轮装置1包括沿装置中心轴线1a的方向延伸的中空轴2。中空轴2是从电动机等输入高速旋转的输入轴，在中空轴2的内部形成有沿装置中心轴线1a的方向贯穿的圆形截面的中空部3。中空轴2的一方的第一轴端部2a由第一支承轴承4支承，另一方的第二轴端部2b由第二支承轴承5支承。第一支承轴承4和第二支承轴承5例如是球轴承。第一支承轴承4安装在圆筒状的外壳6的与一方的端部形成为一体的圆盘状的第一单元端板6A上。第二支承轴承5安装在圆盘状的第二单元端板7上。
在第一单元端板6A与第二单元端板7之间配置有刚性内齿齿轮8、礼帽形状的挠性外齿齿轮9及波动发生器10。刚性内齿齿轮8作为外壳6的一部分而与外壳6形成为一体。挠性外齿齿轮9固定在第二单元端板7上。另外，刚性内齿齿轮8和挠性外齿齿轮9由单元轴承11以相对旋转自如的状态支承。单元轴承11例如是交叉滚子轴承。
挠性外齿齿轮9因波动发生器10而挠曲成椭圆状，在椭圆状的长轴方向的两端的部位与刚性内齿齿轮8啮合。挠性外齿齿轮9的齿数比刚性内齿齿轮8的齿数少2n片。n是正整数，通常少两片。当波动发生器10旋转时，两个齿轮8、9的啮合位置沿周向移动，在两个齿轮间发生与齿数差对应的相对旋转。在将刚性内齿齿轮8固定为不会旋转时，使挠性外齿齿轮9旋转，从固定于该挠性外齿齿轮9的第二单元端板7输出减速旋转。
(各部分的结构)
波动发生器10包括形成为椭圆状轮廓的一定宽度的波动插件12、以及与该波动插件12的椭圆状外周面12a嵌合的波动轴承13。波动插件12与位于第一单元端板6A与第二单元端板7之间的中空轴2的轴部的第一支承轴承4旁边的部位形成为一体。波动轴承13是包括能沿径向挠曲的内外圈的球轴承等轴承。
波动轴承13从中空轴2的第一轴端部2a侧安装在该中空轴2上，与波动插件12的椭圆状外周面12a嵌合。因而，中空轴2的从第一轴端部2a侧的轴端2c到波动插件12间的轴部的外径比波动轴承13的内径(挠曲成椭圆状前的圆形状态下的内径)小。
在本例中，如图2所示，第一轴端部2a的圆形外周面2e的外径比波动插件12的椭圆状外周面12a的短径Ls小。圆形外周面2e与轴端2c之间形成为更小径的圆形外周面2d。在第一轴端部2a的圆形外周面2e上安装有圆筒状的套环14。套环14包括圆筒状的套环主体部14a、以及形成在套环主体部14a的靠第二轴端部2b侧的端部的大径的圆环状的凸缘部14b。凸缘部14b的端面抵接于圆形外周面2e与波动插件12的椭圆状外周面12a之间的环状台阶面，该套环14的轴线方向的位置得以定位。
在套环14的套环主体部14a的圆形外周面上安装有第一支承轴承4。套环14的凸缘部14b处于被夹在波动轴承13的内圈13a与第一支承轴承4的内圈4b之间的状态。因而，该凸缘部14b的两侧的圆环状端面14c、14d分别作为波动轴承13的内圈按压面及第一支承轴承4的内圈按压面发挥功能。
第一支承轴承4借助套环14对中空轴2的第一轴端部2a进行支承。因而，第一支承轴承4的内径与套环14的套环主体部14a的圆形外周面14e的外径相同，且比小于波动插件12的椭圆状外周面12a的短径Ls的第一轴端部2a的外径大。在本例中，如图2所示，作为第一支承轴承4，使用包括比波动插件12的椭圆状外周面12a的短径Ls大，并且比长径L稍小的内径的圆形内周面4a的球轴承。
另一方面，在中空轴2上的波动插件12的第二轴端部2b侧形成有大径的圆环状的凸缘2f。凸缘2f的圆环状的端面2g作为波动轴承13的止动按压面发挥功能。在中空轴2的与凸缘2f邻接的位置形成有外径与波动插件12的椭圆状外周面12a的长径大致相同的圆形外周面2h。与该圆形外周面2h邻接的圆形外周面2i是第二轴端部2b的圆形外周面，在该圆形外周面2i上安装有第二支承轴承5。例如，圆形外周面2i的外径与套环14的套环主体部14a的外径相同，作为第二支承轴承5，使用与第一支承轴承4相同尺寸的球轴承。
在此，中空轴2的中空部3是在轴线方向上相同内径的中空部。由第一支承轴承4支承的中空轴2的第一轴端部2a的圆形外周面2e的外径形成为小径，以供波动轴承13通过，因此该第一轴端部2a的壁厚比第二轴端部2b的壁厚薄。但是，由于在第一轴端部2a上安装有套环14，因此即使形成了相同内径的中空部3，也能利用套环14加强第一轴端部2a，因此确保了足够的强度和刚性。由此，与需要将小径的第一轴端部2a形成为足够厚度的以往的中空型波动齿轮装置相比，能够增大中空径。
接着，礼帽形状的挠性外齿齿轮9包括能沿径向挠曲的圆筒状主体部9a、与圆筒状主体部9a的靠第二单元端板7侧的端连续而向径向的外侧延伸的膜片9b、与膜片9b的外周缘连续形成的圆环状的轴套9c、以及形成在圆筒状主体部9a的靠第一单元端板6A侧的外周面部分的外齿9d。在圆筒状主体部9a的形成有外齿9d的外齿形成部分的内侧安装有波动发生器10，该外齿形成部分挠曲成椭圆状。
轴套9c被夹在第二单元端板7与单元轴承11的外圈11a之间。在该状态下，利用未图示的多根连接螺栓将三个构件连接固定。
在外壳6上刚性内齿齿轮8的与第一单元端板6A相反一侧的部位，一体形成有单元轴承11的内圈11b。外壳6的刚性内齿齿轮8环绕挠性外齿齿轮9上的外齿9d，内圈11b环绕挠性外齿齿轮9的圆筒状主体部9a上的除外齿9d以外的部分。在本例中，利用一个零件、即外壳6形成第一单元端板6A、刚性内齿齿轮8及内圈11b。也可以代替此结构，利用分别独立的零件制造第一单元端板6A、刚性内齿齿轮8及内圈11b，使用螺栓等将这三个构件连接固定。
接着，在第一单元端板6A的中心部形成有圆形的中心通孔6a，中空轴2的靠第一轴端部2a侧的端从该中心通孔6a中露出。在中心通孔6a的内侧形成有内径比中心通孔6a的内径大的圆形内周面6b，在该圆形内周面6b上安装有第一支承轴承4。另一方面，在第二单元端板7的中心部形成有圆形通孔7a，在该圆形通孔7a的内侧安装有第二支承轴承5。由第二支承轴承5支承的中空轴2的第二轴端部2b的端部分从第二单元端板7向外侧突出。将电动机轴等借助联轴器连接固定于该中空轴2的端部分。
图3是表示安装有不同形状的套环的中空型波动齿轮装置的局部剖视图。该图表示的中空型波动齿轮装置20的整体结构与图1的中空型波动齿轮装置1相同，因此对对应的部位标注相同的符号，省略对其说明。
在中空型波动齿轮装置20中，安装于中空轴2的第一轴端部2a的套环24包括圆筒状的套环主体部24a、以及形成在套环主体部24a的靠第二轴端部2b侧的端部的大径的圆环状的凸缘部24b。
套环主体部24a包括安装于第一轴端部2a的圆形外周面的圆筒部分24c、以及从第一轴端部2a的轴端2c与第一轴端部2a同轴地延伸的圆筒部分24d。圆筒部分24d的中空部24e是与中空轴2的中空部3相同的内径，利用中空部3和中空部24e形成中空型波动齿轮装置20的中空部。圆筒部分24c的圆环状端面24f及凸缘部24b的圆环状端面24g分别作为波动轴承13的内圈按压面及第一支承轴承4的内圈按压面发挥功能。

Claims (4)

1.一种中空型波动齿轮装置(1、20)，其特征在于，具有：
中空轴(2)；
波动发生器(10)，该波动发生器(10)包括形成在所述中空轴(2)的外周面上的椭圆状轮廓的波动插件(12)、以及从所述中空轴(2)的一方的第一轴端部(2a)侧与所述波动插件(12)的椭圆状外周面(12a)嵌合的波动轴承(13)；
圆筒状的套环(14、24)，该套环(14、24)安装在所述第一轴端部(2a)的外周面上；
第一支承轴承(4)，该第一支承轴承(4)借助所述套环(14、24)对所述中空轴(2)的所述第一轴端部(2a)进行支承；以及
第二支承轴承(5)，该第二支承轴承(5)对所述中空轴(2)的另一方的第二轴端部(2b)进行支承，
所述第一轴端部(2a)的外径比所述波动插件(12)的所述椭圆状外周面(12a)的短径(Ls)小，
所述第一支承轴承(4)的圆形内周面(4a)的内径比所述波动插件(12)的所述椭圆状外周面(12a)的短径(Ls)大。
2.如权利要求1所述的中空型波动齿轮装置(1、20)，其特征在于，
所述套环(14、24)包括第一内圈按压面(14c、24f)及第二内圈按压面(14d、24g)中的至少一方的内圈按压面，所述第一内圈按压面(14c、24f)从装置中心轴线(1a)的方向与所述波动轴承(13)的内圈抵接，所述第二内圈按压面(14d、24g)从所述装置中心轴线(1a)的方向与所述第一支承轴承(4)的内圈抵接。
3.如权利要求2所述的中空型波动齿轮装置(1、20)，其特征在于，具有：
第一单元端板(6A)，该第一单元端板(6A)配置在所述装置中心轴线(1a)的方向上的所述第一轴端部(2a)侧，并安装有所述第一支承轴承(4)；
第二单元端板(7)，该第二单元端板(7)配置在所述装置中心轴线(1a)的方向上的所述第二轴端部(2b)侧，并安装有所述第二支承轴承(5)；
刚性内齿齿轮(8)，该刚性内齿齿轮(8)配置在所述第一单元端板(6A)与第二单元端板(7)之间，并与所述第一单元端板一体旋转；
挠性外齿齿轮(9)，该挠性外齿齿轮(9)在所述第一单元端板(6A)与第二单元端板(7)之间配置在所述刚性内齿齿轮(8)的内侧，并与所述第二单元端板(7)一体旋转；以及
单元轴承(11)，该单元轴承(11)将所述刚性内齿齿轮(8)及所述挠性外齿齿轮(9)支承为能够相对旋转，
所述挠性外齿齿轮(9)利用所述波动发生器(10)挠曲成椭圆状，与所述刚性内齿齿轮(8)局部啮合。
4.如权利要求3所述的中空型波动齿轮装置(1、20)，其特征在于，
所述挠性外齿齿轮(9)包括：
圆筒状主体部(9a)；
膜片(9b)，该膜片(9b)与所述圆筒状主体部(9a)的靠所述第二单元端板(7)侧的端连续且向径向的外侧延伸；
圆环状的轴套(9c)，该轴套(9c)与所述膜片(9b)的外周缘连续形成；以及
外齿(9d)，该外齿(9d)形成于所述圆筒状主体部(9a)的靠所述第一单元端板(6A)侧的外周面部分，
在所述圆筒状主体部(9a)的形成有所述外齿(9d)的外齿形成部分的内侧安装有所述波动发生器(10)，该外齿形成部分挠曲成椭圆状，
所述轴套(9c)与所述单元轴承(11)的外圈(11a)一并固定于所述第二单元端板(7)，
所述刚性内齿齿轮(8)与所述单元轴承(11)的内圈(11b)一并固定于所述第一单元端板(6A)，或者将所述刚性内齿齿轮(8)、所述内圈(11b)及所述第一单元端板(6A)一体形成为一个构件。
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