CN105473892A - 旋转致动器以及谐波齿轮减速机单元 - Google Patents

Abstract

谐波齿轮减速机单元(10)的减速机侧安装端面(15)具备圆形中心孔(16)，马达(30)的马达侧安装端面(33)具备圆形突出部(34)，夹着限制环(40)，圆形突出部(34)嵌入于圆形中心孔(16)，同轴地组装谐波齿轮减速机单元(10)和马达(30)，利用马达(30)，可以简单地将限制柔性外齿轮(25)的移动的限制环(40)安装于谐波齿轮减速机单元(10)。如果使用内径不同的限制环(40)，则可以将谐波齿轮减速机单元(10)安装于具有外径不同的圆形突出部(34)的马达(30)。

Description

旋转致动器以及谐波齿轮减速机单元

技术领域

本发明涉及一种具有谐波齿轮减速机单元以及马达的旋转致动器。进一步详细而言，涉及一种具有对谐波齿轮减速机单元中的柔性外齿轮在轴线方向上的移动进行限制的机构的谐波齿轮减速机单元。

背景技术

众所周知，作为旋转致动器，其由扁平式谐波齿轮减速机和马达构成。扁平式谐波齿轮减速机是具有筒状的柔性外齿轮的谐波齿轮减速机。柔性外齿轮在其轴线方向上的一侧与齿数不同的静止侧刚性内齿轮啮合，在另一侧与相同齿数的驱动侧刚性内齿轮啮合。扁平式谐波齿轮减速机在运转中，有推力作用于柔性外齿轮，该柔性外齿轮沿着轴线方向移动。因此，需要配置对柔性外齿轮在轴线方向上的移动进行限制的限制部件。

专利文献1公开了：组装有具有扁平式谐波齿轮减速机的旋转致动器的操舵装置。在此，在沿着轴线方向而相互对置的柔性外齿轮和马达壳体之间，配置有压入且固定于静止侧刚性内齿轮的保护板。通过保护板，可以防止：柔性外齿轮沿着轴线方向移动而与马达壳体发生干涉的问题。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开第2004－9981号公报

发明内容

在此，在将限制部件压入且固定于静止侧刚性内齿轮的构成的扁平式谐波齿轮减速机之中，需要实施用于压入且固定于静止侧刚性内齿轮的加工。对限制部件也需要加工出压入固定部。另外，由于增加了将限制部件压入且固定于静止侧刚性内齿轮的工序，因此，因为这一部分工序，导致谐波齿轮减速机的组装作业变得繁杂。同样，维护保养检查等的分解作业也就变得繁杂。

另一方面，扁平式谐波齿轮减速机有时作为组装于单元壳体上的单元而被提供给客户。在客户这一方，将谐波齿轮减速机单元组装于马达来构成旋转致动器。为了进行谐波齿轮减速机单元和马达的组装，在谐波齿轮减速机单元的一侧的安装面，在包围所连结的马达的马达轴的状态下形成有圆形凹部，在另一方的马达侧的安装面，形成有能够嵌入于该圆形凹部中的圆形突部。为了能够将谐波齿轮减速机单元组装于各种马达上，作为谐波齿轮减速机单元，需要准备出：具有与在各自的马达安装面形成的圆形突部相对应尺寸的圆形凹部的减速机单元。

本发明的课题在于，提供一种具有：利用马达能够简单地安装用于限制柔性外齿轮在轴线方向上移动的限制部件的谐波齿轮减速机单元的旋转致动器。

另外，本发明的课题还在于，提供一种具有：使用利用马达能够安装的限制部件而能够简单地安装于各种马达的谐波齿轮减速机单元的旋转致动器。

为了解决上述课题，本发明的旋转致动器构成如下。另外，括弧内的符号是表示本发明实施方式中所对应的部位的符号，是为了便于理解而添加的，并不是意欲将本发明限于实施方式。

本发明的旋转致动器(1)具有谐波齿轮减速机单元(10)、马达(30)以及限制环(40)。谐波齿轮减速机单元(10)具备：用于安装马达(30)的减速机侧安装端面(15)、以及形成在该减速机侧安装端面(15)的圆形中心孔(16)。马达(30)具备：抵接于减速机侧安装端面(15)的马达侧安装端面(33)、以及形成在该马达侧安装端面(33)的圆形突出部(34)。在所述限制环(40)嵌入于所述圆形突出部(34)的外周面和所述圆形中心孔(16)的内周面之间的状态下，同轴地组装谐波齿轮减速机单元(10)和马达(30)。限制环(40)对内置于谐波齿轮减速机单元的筒状的柔性外齿轮(25)在中心轴线(1a)的方向上的移动进行限制。

根据本发明的旋转致动器，利用组装于谐波齿轮减速机单元的减速机侧安装面上的马达，可以将限制环安装于谐波齿轮减速机单元。这样就不需要加工用于将限制环固定于第1刚性内齿轮或单元壳体等上的压入部等。另外，如果将谐波齿轮减速机单元从马达取下，则可以简单地取下：安装于谐波齿轮减速机单元的减速机侧安装面的圆形中心孔中的限制环。

在此，所述谐波齿轮减速机单元(10)构成为具有：具备所述减速机侧安装端面(15)以及所述圆形中心孔(16)的单元壳体(11)、同轴地配置于所述单元壳体(11)的内部的第1刚性内齿轮(21)、同轴地配置于所述单元壳体(11)的内部并且相对于所述第1刚性内齿轮(21)而位于与所述减速机侧安装端面(15)相反侧的位置的第2刚性内齿轮(22)、同轴地配置于所述第1、第2刚性内齿轮(21、22)的内侧并且能够与该第1、第2刚性内齿轮(21、22)啮合的所述柔性外齿轮(25)、安装于所述柔性外齿轮(25)的内侧并将该柔性外齿轮(25)柔性变形成非圆形且使该柔性外齿轮(25)在圆周方向上的多个位置分别与所述第1、第2刚性内齿轮(21、22)进行局部啮合的波发生器(26)。

这种情况下，所述限制环(40)的一侧的马达侧端面(43)抵接于所述马达侧安装端面(33)。所述限制环(40)的另一侧的减速机侧端面(44)的外周侧部分抵接于所述第1刚性内齿轮(21)的朝向所述马达一侧的端面，所述减速机侧端面(44)的内周侧部分同所述柔性外齿轮(25)的朝向所述马达(30)一侧的第1端面相对置。

另外，在所述谐波齿轮减速机单元(10)具有一体地形成于或者固定于所述第2刚性内齿轮(21)的输出部件(23)的情况下，所述输出部件(23)可以构成为：具有同所述柔性外齿轮(25)的与所述第1端面相反侧的第2端面相对置的端面(23c)。通过该端面，可以限制所述柔性外齿轮在沿着中心轴线方向而离开所述限制环的方向上移动。

接着，本发明的谐波齿轮减速机单元(10)具有：具备安装马达(30)的减速机侧安装端面(15)的单元壳体(11)、形成在所述减速机侧安装端面(15)的圆形中心孔(16)、能够安装于所述圆形中心孔(16)的限制环(40)、同轴地配置于所述单元壳体(11)的内部的第1刚性内齿轮(21)、同轴地配置于所述单元壳体(11)的内部并相对于所述第1刚性内齿轮(21)而位于与所述减速机侧安装端面(15)相反侧的位置的第2刚性内齿轮(22)、同轴地配置于所述第1、第2刚性内齿轮(21、22)的内侧并能够与该第1、第2刚性内齿轮(21、22)啮合的筒状的柔性外齿轮(25)、以及安装于所述柔性外齿轮(25)的内侧并将该柔性外齿轮(25)柔性变形成非圆形且使该柔性外齿轮(25)分别与所述第1、第2刚性内齿轮(21、22)局部啮合的波发生器(26)。将所述限制环(40)嵌入所述圆形中心孔(16)时，所述限制环(40)的一侧的马达侧端面(43)位于与所述减速机侧安装端面(15)同一平面上的位置，所述限制环(40)的另一侧的减速机侧端面(44)的外周侧部分从中心轴线(1a)的方向抵接于所述第1刚性内齿轮(21)，所述减速机侧端面(44)的内周侧部分从所述中心轴线(1a)的方向同所述柔性外齿轮相对置。

附图说明

图1是表示适用本发明的旋转致动器的示意图。

图2是表示图1的旋转致动器的构成部件在分离状态下的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图，说明适用了本发明的旋转致动器的实施方式。

图1是表示本实施方式的旋转致动器的示意图，图2是表示其构成部件在分离状态下的示意图。旋转致动器1具有：谐波齿轮减速机单元10、同轴地安装于谐波齿轮减速机单元10的马达30、以及安装在谐波齿轮减速机单元10和马达30之间的限制环40。图1中，用截面来表示谐波齿轮减速机单元10的部分。另外，在以下的说明中，将谐波齿轮减速机单元10的中心轴线1a方向上的马达30一侧称为输入侧，将与马达30相反侧称作输出侧。

谐波齿轮减速机单元10具备圆筒状的单元壳体11。单元壳体11由：位于马达30一侧位置的大致圆盘状的输入侧壳体12、位于相反侧位置的圆筒状的输出侧壳体13构成。

输入侧壳体12具有沿着与单元中心轴线1a正交的方向延伸的规定厚度的输入侧端板部分14。该输入侧端板部分14的朝向输入侧的外侧端面是沿着与中心轴线1a正交的方向延伸的平坦的端面，该端面是用于安装马达30的减速机侧安装端面15。在减速机侧安装端面15上,形成有贯穿输入侧端板部分14而延伸的圆形中心孔16。

输出侧壳体13的朝向输出侧的外侧端部是沿着与中心轴线1a正交的方向延伸的输出侧端板部分17。在输出侧端板部分17上,形成有贯穿该输出侧端板部分17而延伸的圆形中心孔18。

在单元壳体11的内部，以同轴状态并排配置有：圆环状的第1刚性内齿轮21以及圆环状的第2刚性内齿轮22。第1刚性内齿轮21是配置在输入侧的静止侧刚性内齿轮，被固定于输入侧壳体12。第2刚性内齿轮22是相对于第1刚性内齿轮21而言配置在输出侧的驱动侧刚性内齿轮。

在第2刚性内齿轮22的输出侧，一体地形成有中空输出轴23。即，第2刚性内齿轮22以及中空输出轴23由单一部件形成。也可以将它们制造成分体部件而同轴地被固定。中空输出轴23的输入侧的后端部是大直径的凸缘23a，该凸缘23a的外周侧的端面部分连接于第2刚性内齿轮22。中空输出轴23的输出侧的轴部分23b穿过形成在输出侧壳体13的圆形中心孔18而突出至输出侧。轴部分23b的外周面和圆形中心孔18的圆形内周面之间利用圆环状的油密封24密封。

在并排配置的第1、第2刚性内齿轮21、22的内侧，以同轴状态而配置有筒状的柔性外齿轮25。柔性外齿轮25能够与第1、第2刚性内齿轮21、22两者啮合。柔性外齿轮25的齿数与驱动侧的第2刚性内齿轮22的齿数相同，比静止侧的第1刚性内齿轮21的齿数少了2n个(n是正整数)，通常情况是少2个。

在柔性外齿轮25的内侧，安装有椭圆状轮廓的波发生器26。波发生器26具有：呈椭圆状轮廓的规定厚度的刚性插头(plug)26a、以及安装于该椭圆状外周面的波动轴承26b。波动轴承是具有能够在半径方向柔性变形的柔性轨道圈的球轴承。通过波发生器26，柔性外齿轮25柔性变形成椭圆状，在其椭圆形状的长轴方向上的两端部位，柔性外齿轮25与第1、第2刚性内齿轮21、22局部啮合。一旦旋转波发生器26，这些啮合位置即在圆周方向上移动。相对于齿数较多的静止侧的第1刚性内齿轮21而言的齿数较少的柔性外齿轮25与驱动侧的第2刚性内齿轮22一体旋转。从中空输出轴23获取第2刚性内齿轮22的旋转，并将之传递给未图示的负载一侧的部件。

接着，马达30具有圆筒状的马达壳体31，在马达壳体31的前端部形成有大直径的凸缘32。凸缘32的前端面是与中心轴线1a正交的平坦面，该面是与减速机侧安装端面15抵接的马达侧安装端面33。马达侧安装端面33的中心部形成有：朝向减速机侧且以规定宽度突出出来的圆形突出部34。马达轴35的前端侧轴部35a从圆形突出部34的中心突出出来。前端侧轴部35a贯穿在波发生器26的刚性插头26a形成的轴孔26c而延伸，并被固定于该波发生器26。

在此，限制环40是矩形截面的环，具有：圆形外周面41、圆形内周面42、输入侧端面43以及输出侧端面44。圆形外周面41的外径是：与在谐波齿轮减速机单元10的减速机侧安装端面15形成的圆形中心孔16的圆形内周面内径相对应的尺寸，圆形内周面42的内径是：与马达侧安装端面33的圆形突出部34的圆形外周面外径相对应的尺寸。这样尺寸的限制环40嵌入于在圆形中心孔16的圆形内周面和圆形突出部34的圆形外周面之间形成的圆环状的间隙。

在嵌入圆形中心孔16和圆形突出部34之间的状态下，限制环40的马达侧端面亦即输入侧端面43抵接于马达侧安装端面33。限制环40的另一侧的减速机侧端面亦即输出侧端面44的外周侧部分抵接于第1刚性内齿轮21的朝向马达30一侧的输入侧端面。另外，该输出侧端面44的内周侧部分以些许的间隙与柔性外齿轮25的朝向马达一侧的第1端面相对置。

另一方面，与第2刚性内齿轮22一体地形成的中空输出轴23的凸缘23a的端面23c以些许的间隙与柔性外齿轮25的输出侧的第2端面相对置。

该构成的旋转致动器1如下所述地组装。首先，将限制环40组装于马达30的圆形突出部34，在这一状态下，将波发生器26组装于马达轴35。组装于马达轴35的波发生器26以同轴状态被嵌入到谐波齿轮减速机单元10的柔性外齿轮25的内侧。波发生器26的嵌入一直到马达侧安装端面33抵接于减速机侧安装端面15为止。其结果，组装于马达侧的圆形突出部34上的限制环40嵌入于减速机侧安装端面15的圆形中心孔16的圆形内周面，马达30和谐波齿轮减速机单元10被组装成同轴状态。组装后，通过未图示的紧固连结螺栓，将马达壳体31和单元壳体11紧固连结地固定。

在组装状态下，限制环40的一侧的马达侧端面43位于与减速机侧安装端面15同一平面上的位置，该马达侧端面43抵接于马达侧安装端面33。限制环40的另一侧的减速机侧端面44的外周侧部分抵接于第1刚性内齿轮21的朝向马达30一侧的端面的内周缘部分。另外，该减速机侧端面44的内周侧部分以些许的间隙与柔性外齿轮25的朝向马达30一侧的端面相对置。

在旋转致动器1运转过程中，柔性外齿轮25要在中心轴线1a的方向上移动。限制环40的输出侧端面44位于柔性外齿轮25的中心轴线1a的方向上的输入侧位置，中空输出轴23的端面23c位于输出侧位置。因此，柔性外齿轮25一旦向输入侧移动，该柔性外齿轮25的端部则抵接于限制环40，从而限制其移动。同样，在向反向移动的情况下，柔性外齿轮25的另一方的端部碰到中空输出轴23的端面23c，从而限制其移动。

用于限制柔性外齿轮25在轴线方向的移动的限制环40在组装于马达30时，也可以仅仅安装于马达30和谐波齿轮减速机单元10之间。因此，与利用压入等而将限制环40固定于单元壳体11或第1刚性内齿轮21的情况不同，组装作业以及分解作业变得容易。另外，限制环40也可以是单纯的形状，不需要加工出用于压入固定于单元壳体11或第1刚性内齿轮21一侧等的固定部。

此外，形成于马达30的马达侧安装端面33的圆形突出部34嵌入到限制环40的圆形内周面。因此，在将谐波齿轮减速机单元10组装于不同种类的马达上的情况下，只要安装与组装对象的马达的圆形突出部34的外径相对应的内径的限制环40即可。仅仅改变限制环40，就可以与具有具备外径不同的圆形突出部34的马达侧安装端面的马达相对应。据此，不用进行较大的设计变更，可以提高谐波齿轮减速机单元10的通用性。

Claims (5)

1.一种旋转致动器(1)，其特征在于，

具有：谐波齿轮减速机单元(10)、马达(30)以及限制环(40)；

所述谐波齿轮减速机单元(10)具备：安装所述马达(30)的减速机侧安装端面(15)、以及形成在该减速机侧安装端面(15)的圆形中心孔(16)；

所述马达(30)具备：抵接于所述减速机侧安装端面(15)的马达侧安装端面(33)、以及形成在该马达侧安装端面(33)的圆形突出部(34)；

在所述限制环(40)嵌入于所述圆形突出部(34)的外周面和所述圆形中心孔(16)的内周面之间的状态下，同轴地组装所述谐波齿轮减速机单元(10)和马达(30)；

所述限制环(40)对内置于所述谐波齿轮减速机单元的筒状的柔性外齿轮(25)在中心轴线(1a)的方向上的移动进行限制。

2.根据权利要求1所述的旋转致动器(1)，其特征在于，

所述谐波齿轮减速机单元(10)具有：

单元壳体(11)，其具备所述减速机侧安装端面(15)以及所述圆形中心孔(16)；

第1刚性内齿轮(21)，其同轴地配置于所述单元壳体(11)的内部；

第2刚性内齿轮(22)，其同轴地配置于所述单元壳体(11)的内部，并且相对于所述第1刚性内齿轮(21)而位于与所述马达侧安装端面(33)相反侧的位置；

所述柔性外齿轮(25)，其同轴地配置于所述第1、第2刚性内齿轮(21、22)的内侧，并且能够与该第1、第2刚性内齿轮(21、22)啮合；

波发生器(26)，其安装于所述柔性外齿轮(25)的内侧，并将该柔性外齿轮(25)柔性变形成非圆形，且使该柔性外齿轮(25)在圆周方向上的多个位置分别与所述第1、第2刚性内齿轮(21、22)进行局部啮合；

所述限制环(40)的一侧的马达侧端面(43)抵接于所述马达侧安装端面(33)；

所述限制环(40)的另一侧的减速机侧端面(44)的外周侧部分抵接于所述第1刚性内齿轮(21)的朝向所述马达一侧的端面；

所述减速机侧端面(44)的内周侧部分同所述柔性外齿轮(25)的朝向所述马达(30)一侧的第1端面相对置。

3.根据权利要求2所述的旋转致动器(1)，其特征在于，

所述谐波齿轮减速机单元(10)具有一体地形成于或者固定于所述第2刚性内齿轮(21)的输出部件(23)；

所述输出部件(23)具有：同所述柔性外齿轮(25)的与所述第1端面相反侧的第2端面相对置的端面(23c)。

4.一种谐波齿轮减速机单元(10)，其特征在于，

该谐波齿轮减速机单元(10)具有：

单元壳体(11)，其具备安装马达(30)的减速机侧安装端面(15)；

圆形中心孔(16)，其形成在所述减速机侧安装端面(15)；

限制环(40)，其能够安装于所述圆形中心孔(16)、

第1刚性内齿轮(21)，其同轴地配置于所述单元壳体(11)的内部、

第2刚性内齿轮(22)，其同轴地配置于所述单元壳体(11)的内部，并相对于所述第1刚性内齿轮(21)而位于与所述减速机侧安装端面(15)相反侧的位置；

筒状的柔性外齿轮(25)，其同轴地配置于所述第1、第2刚性内齿轮(21、22)的内侧，并能够与该第1、第2刚性内齿轮(21、22)啮合；以及

波发生器(26)，其安装于所述柔性外齿轮(25)的内侧，并将该柔性外齿轮(25)柔性变形成非圆形，且使该柔性外齿轮(25)分别与所述第1、第2刚性内齿轮(21、22)局部啮合；

将所述限制环(40)嵌入所述圆形中心孔(16)时，所述限制环(40)的一侧的马达侧端面(43)位于与所述减速机侧安装端面(15)同一平面上的位置，所述限制环(40)的另一侧的减速机侧端面(44)的外周侧部分从中心轴线(1a)的方向抵接于所述第1刚性内齿轮(21)，所述减速机侧端面(44)的内周侧部分从所述中心轴线(1a)的方向同所述柔性外齿轮相对置。

5.根据权利要求4所述的谐波齿轮减速机单元(10)，其特征在于，

具有一体地形成于或者固定于所述第2刚性内齿轮(21)的输出部件(23)；

所述输出部件(23)具有：相对于所述柔性外齿轮(25)，从与所述中心轴线(1a)方向上的所述限制环(40)相反侧与所述柔性外齿轮(25)相对置的端面(23c)。