CN107414788A - 机器人、挠性齿轮、齿轮装置以及挠性齿轮的制造方法 - Google Patents

机器人、挠性齿轮、齿轮装置以及挠性齿轮的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107414788A
CN107414788A CN201710183538.4A CN201710183538A CN107414788A CN 107414788 A CN107414788 A CN 107414788A CN 201710183538 A CN201710183538 A CN 201710183538A CN 107414788 A CN107414788 A CN 107414788A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flexible gear
main part
metal streamline
metal
possessed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710183538.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107414788B (zh
Inventor
竹花伸幸
青柳健次
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN107414788A publication Critical patent/CN107414788A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107414788B publication Critical patent/CN107414788B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H49/00—Other gearings
    • F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/102—Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears
    • B25J9/1025—Harmonic drives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F15/00—Methods or machines for making gear wheels of special kinds not covered by groups B23F7/00 - B23F13/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/14—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass gear parts, e.g. gear wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/17—Toothed wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H49/00—Other gearings
    • F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
    • F16H2049/003—Features of the flexsplines therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S901/00—Robots
    • Y10S901/19—Drive system for arm
    • Y10S901/25—Gearing

Abstract

本发明提供机器人、挠性齿轮、齿轮装置以及挠性齿轮的制造方法，能够减少挠性齿轮损伤。本发明的机器人具备：基座(111)；第1臂(121)，其设置为能够相对于基座(111)转动；以及齿轮装置，其从基座(111)向第1臂(121)传递驱动力，齿轮装置(1)具有挠性齿轮，挠性齿轮具有筒状的主体部和与主体部的一端部连接的底部，底部具有从底部的中心侧向外周侧放射状地延伸的金属流线。

Description

机器人、挠性齿轮、齿轮装置以及挠性齿轮的制造方法
技术领域
本发明涉及机器人、挠性齿轮、齿轮装置以及挠性齿轮的制造方法。
背景技术
在具备包括至少1个臂而构成的机械臂的机器人中，例如，通过马达驱动机械臂的关节部，一般地，通过减速器对来自上述马达的驱动力进行减速。作为这样的减速器，公知有一种挠性齿轮与刚性齿轮彼此啮合的波动齿轮装置(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开平7-246579号公报
发明内容
现有的波动齿轮装置，挠性齿轮的周向上的强度偏差大，存在挠性齿轮破损的担忧。
本发明的目的在于提供能够减少挠性齿轮的损伤的机器人、挠性齿轮、齿轮装置以及挠性齿轮的制造方法。
上述目的通过下述的本发明实现。
本发明的机器人的特征在于，具备：
第1部件；
第2部件，其包括臂，设置为能够相对于上述第1部件转动；以及
齿轮装置，其从上述第1部件以及上述第2部件中的一者向另一者传递驱动力，
上述齿轮装置具有挠性齿轮，
上述挠性齿轮具有筒状的主体部和与上述主体部的一端部连接的底部，
上述底部具有从上述底部的中心侧朝向外周侧延伸的金属流线。
根据这样的机器人，挠性齿轮的底部具有从其中心侧朝向外周侧延伸的金属流线，因此能够遍及主体部的周向整个区域形成从主体部的底部侧朝向开口部侧(与底部相反的一侧)延伸的金属流线。因此，减少挠性齿轮的主体部在周向上的强度偏差，其结果是能够减少挠性齿轮的损伤。
在本发明的机器人中，优选，上述金属流线从底部的中心侧朝向外周侧放射状地延伸。
由此，能够遍及主体部的周向整个区域形成从主体部的底部侧朝向开口部侧(与底部相反的一侧)延伸的金属流线。
在本发明的机器人中，优选，上述主体部具有从上述主体部的一端部侧朝向另一端部侧延伸的金属流线。
由此，能够使挠性齿轮在宽度方向(径向)上的韧性优异。另外，能够使挠性齿轮在轴向上的拉伸强度也优异。
在本发明的机器人中，优选，上述主体部所具有的金属流线在与上述挠性齿轮的齿线交叉的方向上延伸。
由此，能够使挠性齿轮的齿的强度优异。
在本发明的机器人中，优选，上述主体部所具有的金属流线在沿着上述主体部的轴线的截面观察时具有折返部。
由此，能够提高主体部中的金属流线的密度。其结果是能够使主体部的韧性提高。
在本发明的机器人中，优选上述主体部所具有的金属流线具有沿着上述主体部的周向的方向成分并且从上述主体部的一端部侧朝向另一端部侧延伸。
由此，能够使主体部所具有的金属流线在与挠性齿轮的齿线交叉的方向上延伸。
在本发明的机器人中，优选上述主体部所具有的金属流线具有在与上述主体部的轴线交叉的截面观察时沿着上述挠性齿轮的齿面的形状弯曲的部分。
由此，能够使挠性齿轮的齿的强度优异。
在本发明中的机器人，优选，上述主体部所具有的金属流线与上述底部所具有的金属流线连接。
由此，能够使挠性齿轮的底部与主体部之间的部分(边界部)的强度优异。
在本发明的机器人中，优选，上述底部所具有的金属流线从上述底部的中心侧朝向外周侧带着弯曲地延伸。
由此，能够使主体部所具有的金属流线以与底部所具有的金属流线连续地连接的状态具有沿着主体部的周向的方向成分并从主体部的一端部侧朝向另一端部侧延伸。
本发明的机器人的特征在于，具备：第1部件；
第2部件，其包括臂，设置为能够相对于上述第1部件转动；以及
齿轮装置，其从上述第1部件以及上述第2部件中的一者向另一者传递驱动力，
上述齿轮装置具有挠性齿轮，
上述挠性齿轮具有筒状的主体部和与上述主体部的一端部连接的凸缘部，
上述凸缘部具有从上述凸缘部的内周侧朝向外周侧延伸的金属流线。
根据这样的机器人，挠性齿轮的凸缘部具有从其内周侧朝向外周侧放射状地延伸的金属流线，因此能够遍及主体部的周向整个区域形成从主体部的凸缘部侧朝向开口部侧(与凸缘部相反的一侧)延伸的金属流线。因此，减少在挠性齿轮的主体部在周向上的强度偏差，其结果是能够减少挠性齿轮的损伤。
本发明的挠性齿轮的特征在于，具有筒状的主体部和与上述主体部的一端部连接的底部，
上述底部具有从上述底部的中心侧朝向外周侧放射状地延伸的金属流线。
根据这样的挠性齿轮，挠性齿轮的底部具有从其中心侧朝向外周侧放射状地延伸的金属流线，因此能够遍及主体部的周向整个区域形成从主体部的底部侧朝向开口部侧(与底部相反的一侧)延伸的金属流线。因此，减少挠性齿轮的主体部在周向上的强度偏差，其结果是能够减少挠性齿轮的损伤。
本发明的齿轮装置的特征在于，具备本发明的挠性齿轮。
根据这样的齿轮装置，能够减少挠性齿轮的损伤。
本发明的挠性齿轮的制造方法的特征在于，包括：准备由金属构成的坯料的工序；
镦锻上述坯料而形成板体的工序；以及
对上述板体进行拉深加工而形成具有筒部的构造体的工序。
根据这样的挠性齿轮的制造方法，能够制造能够减少损伤的挠性齿轮。
附图说明
图1是表示本发明的机器人的实施方式的简要结构的图。
图2是表示本发明的第1实施方式所涉及的齿轮装置的分解立体图。
图3是图2所示的齿轮装置的纵剖视图。
图4是图2所示的齿轮装置的主视图。
图5是对图2所示的齿轮装置所具备的挠性齿轮的金属流线(锻造流线))进行说明的立体图。
图6是对图5所示的挠性齿轮的制造方法进行说明的流程图。
图7是表示在图6所示的金属坯料准备工序中使用的金属坯料(块体)的立体图。
图8是表示在图6所示的镦锻工序中所得到的板体的立体图。
图9是对图8所示板体的金属流线进行说明的剖视图。
图10是表示在图6所示的拉深加工工序中所得到的筒体的立体图。
图11是对图10所示的筒体的金属流线进行说明的局部剖视图。
图12是对本发明的第2实施方式所涉及的齿轮装置所具备的挠性齿轮的金属流线(锻造流线)进行说明的立体图。
图13是对图12所示的挠性齿轮的制造方法进行说明的流程图。
图14是对图13所示的扭转加工工序进行说明的立体图。
图15是表示在图13所示的镦锻工序中所得到的板体的立体图。
图16是表示在图13所示的拉深加工工序中所得到的筒体的立体图。
图17是表示本发明的第3实施方式所涉及的齿轮装置的纵剖视图。
图18是对图17所示的齿轮装置所具备的挠性齿轮的金属流线(锻造流线)进行说明的立体图。
具体实施方式
以下，基于附图所示的适当的实施方式对本发明的机器人、挠性齿轮、齿轮装置以及挠性齿轮的制造方法详细地进行说明。
1.机器人
首先，对本发明的机器人的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的机器人的实施方式的简要结构的图。
图1所示的机器人100能够进行精密设备或构成该精密设备的部件(对象物)的进料、除料、搬运以及组装等作业。
机器人100为6轴垂直多关节机器人，其具有基座111、与基座111连接的机械臂120、设置于机械臂120的前端部的力检测器140以及手部130。另外，机器人100具有对产生驱动机械臂120的动力的多个驱动源(包括马达150以及齿轮装置1)进行控制的控制装置110。
基座111是将机器人100安装于任意设置位置的部分。此外，基座111的设置位置不特别限定，例如能够举出地板、墙壁、顶棚、能够移动的台车等。
机械臂120具有第1臂121(臂)、第2臂122(臂)、第3臂123(臂)、第4臂124(臂)、第5臂125(臂)以及第6臂126(臂)，上述臂从基端侧朝向前端侧依次连结。第1臂121与基座111连接。在第6臂126的前端例如可装卸地安装有把持各种部件等的手部130(末端执行器)。该手部130具有2根手指131、132，能够利用手指131、132例如把持各种部件等。
在基座111设置有驱动源，该驱动源具有驱动第1臂121的伺服马达等马达150以及齿轮装置1(减速器)。另外，虽未图示，但在各个臂121～126也分别设置有多个具有马达以及减速器的驱动源。并且，各个驱动源由控制装置110控制。
在这样的机器人100中，齿轮装置1从基座111(第1部件)以及第1臂121(第2部件)中的一者向另一者传递驱动力。更具体而言，齿轮装置1从基座111侧向第1臂121侧传递使第1臂121相对于基座111转动的驱动力。在此，齿轮装置1发挥作为减速器的机能，从而能够减速驱动力并使第1臂121相对于基座111转动。此外，“转动”包括相对于某中心点向一方向和其相反方向这两个方向运动的情况以及相对于某中心点旋转的情况。
在本实施方式中，基座111为“第1部件”，第1臂121为“第2部件”。此外，“第2部件”也可以包括第2～第6臂122～126中从第1臂121侧开始依次选择任意的数量的臂。即也可以说由第1臂121以及第2～第6臂122～126中从第一臂121侧开始依次选择任意的数量的臂构成的构造体为“第2部件”。例如，也可以说由第1、第2臂121、122构成的构造体为“第2部件”，也可以说机械臂120整体为“第2部件”。另外，“第2部件”也可以包括手部130。即，也可以说由机械臂120以及手部130构成的构造体为“第2部件”。
以上说明过的机器人100具备以下说明的齿轮装置1，从而能够减少齿轮装置1所具备的挠性齿轮的损伤。
2.齿轮装置
以下，对本发明的齿轮装置的实施方式进行说明。
第1实施方式
图2是表示本发明的第1实施方式所涉及的齿轮装置的分解立体图。图3是图2所示的齿轮装置的纵剖视图。图4是图2所示的齿轮装置的主视图。图5是对图2所示的齿轮装置所具备的挠性齿轮的金属流线(锻造流线)进行说明的立体图。此外，在各图中，为了便于说明，根据需要将各部的尺寸适当地夸大进行图示，各部之间的尺寸比与实际的尺寸未必一致。另外，在图5中，为了便于说明，简化齿的图示。
图2～图4所示的齿轮装置1为波动齿轮装置，例如作为减速器使用。该齿轮装置1具有作为内齿轮的刚性齿轮2、配置于刚性齿轮2的内侧且呈杯形的作为外齿轮的挠性齿轮3、以及配置于挠性齿轮3的内侧的波动发生器4。
在该齿轮装置1中，挠性齿轮3的横截面具有通过波动发生器4变形为椭圆形或长圆形的部分，在该部分的长轴侧的两端部，挠性齿轮3与刚性齿轮2啮合。而且，刚性齿轮2以及挠性齿轮3的齿数彼此不同。
在这样的齿轮装置1中，例如，若向波动发生器4输入驱动力(例如来自上述马达150的驱动力)，则对刚性齿轮2以及挠性齿轮3而言，彼此的啮合位置在周向上移动，并且因齿数差而绕轴线a相对地旋转。由此，由能够将从驱动源输入至波动发生器4的驱动力减速而从挠性齿轮3输出。即，能够实现波动发生器4为输入轴侧、挠性齿轮3为输出轴侧的减速器。
以下，对齿轮装置1的各部依次进行说明。
如图2～图4所示，刚性齿轮2是由在径向上实际不挠曲的刚体构成的齿轮，且是具有内齿23的环状的内齿轮。在本实施方式中，刚性齿轮2为正齿轮。即，内齿23具有与轴线a平行的齿线。此外，内齿轮23的齿线也可以相对于轴线a倾斜。即，刚性齿轮2也可以为斜齿轮或人字齿轮。
挠性齿轮3插通于刚性齿轮2的内侧。该挠性齿轮3是具有能够在径向上挠曲变形的挠性的齿轮，并且是具有与刚性齿轮2的内齿23啮合的外齿33(齿)的外齿轮。另外，挠性齿轮3的齿数小于刚性齿轮2的齿数。像这样，挠性齿轮3以及刚性齿轮2的齿数彼此不同，由此能够实现减速器。
在本实施方式中，挠性齿轮3呈一端开口的杯状，在其开口侧的端部形成有外齿33。在此，挠性齿轮3具有绕轴线a的筒状(更具体而言是圆筒状)的主体部31(筒部)和与主体部31在轴线a方向上的一端部侧连接的底部32。由此，能够使主体部31的与底部32相反的一侧的端部在径向上容易挠曲。因此，能够实现挠性齿轮3相对于刚性齿轮2的良好的挠曲啮合。另外，能够提高主体部31的底部32侧的端部的刚性。因此，能够使输入轴或输出轴与底部32稳定地连接。
另外，如图3所示，在底部32形成有沿轴线a贯通的孔321、以及多个在孔321的周围贯通的孔322。在孔321能够插通输出侧的轴体。另外，孔322能够作为供用于将输出侧的轴体固定于底部32的螺钉插通的螺纹孔使用。此外，上述孔适当地设置即可，也能够省略。
这样的挠性齿轮3由金属构成。而且，挠性齿轮3具有图5中虚线所示的方向的金属流线ff。该金属流线ff具有：金属流线ffb，其在底部32从底部32的中心侧朝向外周侧放射状地延伸；和金属流线ffa，其在主体部31从主体部31的一端侧朝向另一端侧延伸。此外，在本说明书中，“金属流线”是指金属粒子或金属组织的流线，其形成方法不限定于锻造。特别地，将通过锻造形成的金属流线称为“锻造流线”。
在本实施方式中，金属流线ff呈从挠性齿轮3的底部32侧向主体部31侧沿着杯形状的形状。因此，主体部31所具有的金属流线ffa与底部32所具有的金属流线ffb连接。即，金属流线ff跨主体部31与底部32而连续地延伸。此外，金属流线ffa与金属流线ffb也可以不连续。
另外，在本实施方式中，底部32所具有的金属流线ffb从底部32的中心侧向外周侧直线地延伸。另外，主体部31所具有的金属流线ffa沿与轴线a平行的方向直线地延伸。另外，虽然在图5中未图示，但主体部31所具有的金属流线ffa在沿主体部31的轴线a的截面观察时具有折返部(参照后述的图11所示的折返部R)。
如图3所示，波动发生器4配置于挠性齿轮3的内侧，能够绕轴线a旋转。而且，如图4所示，波动发生器4使挠性齿轮3的与底部32相反的一侧的部分的横截面变形为设有长轴La以及短轴Lb的椭圆形或长圆形，并使外齿33与刚性齿轮2的内齿23啮合。在此，挠性齿轮3以及刚性齿轮2彼此在内外啮合为能够绕同一轴线a旋转。
在本实施方式中，波动产生器4具有：主体部41；轴部42，其从主体部41沿轴线a突出；以及一对辊43，它们设置为能够相对于主体部41绕与轴线a平行的轴线a1旋转。对于这样的波动产生器4而言，一对辊43边在挠性的齿轮3的内周面上滚动边使挠性的齿轮3从内侧扩张，从而主体部41、轴部42以及一对辊43能够绕轴线a旋转。因此，例如若从驱动源向波动产生器4输入驱动力，则刚性齿轮2以及挠性的齿轮3彼此的啮合位置在周向上移动。
根据以上说明过的齿轮装置1，挠性齿轮3的底部32具有从底部32的中心侧朝向外周侧放射状地延伸的金属流线ffb，因此能够遍及主体部31的周向整个区域形成从主体部31的底部32侧朝向开口部侧(与底部32相反的一侧)延伸的金属流线ffa。因此，减少挠性齿轮3的主体部31在周向上的强度偏差，其结果是能够减少挠性齿轮3的损伤。
在本实施方式中，主体部31具有从主体部31的一端部侧朝向另一端部侧延伸的金属流线ffa，因此能够使挠性齿轮3在宽度方向(径向)上的韧性优异。另外，能够使挠性齿轮3在轴向(与轴线a平行的方向)上的拉伸强度也优异。在此，从有效地减少挠性齿轮3的主体部31在周向上的强度偏差的观点出发，优选金属流线ffa的密度遍及主体部31的周向全部区域尽量均一。
另外，主体部31所具有的金属流线ffa与底部32所具有的金属流线ffb连接，因此能够使挠性齿轮3的底部与主体部31之间的部分(边界部)的强度优异。因此，能够实现杯状挠性齿轮3的底部32的外周部(角部)的断裂防止、弯曲刚性提高、疲劳强度提高等。
以上说明过的具有金属流线ff的挠性齿轮3能够以如下方式进行制造。
(挠性齿轮的制造方法)
以下，以制造上述挠性齿轮3的情况为例对本发明的挠性齿轮的制造方法进行说明。
图6是对图5所示的挠性齿轮的制造方法进行说明的流程图。图7是表示在图6所示的金属坯料准备工序中使用的金属坯料(块体)的立体图。图8是表示在图6所示的镦锻工序中所得到的板体的立体图。图9是对图8所示板体的金属流线进行说明的剖视图。图10是表示在图6所示的拉深加工工序中所得到的筒体的立体图。图11是对图10所示的筒体的金属流线进行说明的局部剖视图。
如图6所示，挠性齿轮3的制造方法具有[1]金属坯料准备工序(步骤S1)、[2]镦锻工序(步骤S2)、以及[3]拉深加工工序(步骤S3)。以下，依次说明各个工序。
[1]金属坯料准备工序(步骤S1)
首先，如图7所示，准备坯料10。该坯料10由金属构成。在本实施方式中，坯料10呈圆柱状。由此，在后述的[2]镦锻工序中所得到的板体(板材)能够形成为圆板形状，能够减少在[3]拉深加工工序所得到的构造体的无用部分。另外，坯料10的形状不限定于圆柱状，例如也可以是多棱柱状、立方体状、块状等。
另外，作为坯料10的构成材料，不特别限定，能够使用各种金属。另外，坯料10具不具有金属流线均可，但优选通过拉拔加工形成，且在沿着后述的镦锻工序中的加压方向(图7所示的方向α)的方向上具有金属流线。由此，能够使形成于在[2]镦锻工序中得到的板体的金属流线(锻造流线)从板体的中心侧朝向外周侧容易放射状地扩展。另外，能够形成后述的折返部R而形成高密度的金属流线。
[2]镦锻工序(步骤S2)
接下来，镦锻坯料10。此时，在圆柱状的坯料10的轴线方向(图7所示的方向α)上进行加压。由此，如图8所示，形成圆板状的板体11。
如图8所示，在板体11形成有从圆板状的板体11的中心侧朝向外周侧放射状地扩展的金属流线ff1(锻造流线)。另外，如图9所示，在沿着轴线a(中心轴)的剖面观察板体11时，金属流线ff1具有以板体11的外周侧凸起的方式折返的折返部R。
本工序中的镦锻可以通过热锻或冷锻的任一方式进行，但从加工性的观点考虑，优选通过热锻方式进行。
[3]拉深加工工序(步骤S3)
接下来，对板体11进行拉深加工，如图10所示，形成具有主体部31(筒部)以及底部32的筒体12(构造体)。此时，伴随筒体12的形成，上述板体11的金属流线ff1变形而成为金属流线ff。由此，筒体12具有金属流线ff。
筒体12的金属流线ff是基于板体11的金属流线ff1而形成的，因此如图11所示，筒体12的主体部31所具有的金属流线ffa在沿主体部31的轴线a的剖面观察时具有折返部R。由此，能够提高主体部31中的金属流线ff的密度。其结果是，能够使主体部31的韧性提高。
在本工序中的拉深加工可以在冷或热任一环境下进行，但从加工性的观点考虑，优选在热环境下进行。
对这样形成的筒体12适当加工而形成挠性齿轮3。例如，在筒体12形成后，进行通过切削等除去无用部分的工序、形成外齿33的工序等。由此，能够得到具有优异的尺寸精度的挠性齿轮3。此外，筒体12也可以是挠性齿轮3。在该情况下，也可以不进行筒体12形成后的加工。
另外，作为在筒体12的形成后形成外齿33的方法，不特别限定，例如，能够举出切削、滚扎等，但优选使用滚扎。由此，金属流线ff为沿外齿33的形状变形的形状，能够减少金属流线ff在外齿33间断的情况。其结果是，能够提高外齿33的机械强度。
像以上说明过的那样进行加工能够形成挠性齿轮3。根据这样的挠性齿轮3的制造方法，具有[1]准备利用金属构成坯料10的工序、[2]镦锻坯料10形成板体11的工序、以及[3]对板体11进行拉深加工而形成筒体12的工序，由此能够制造能够减少损伤的挠性齿轮3。
第2实施方式
接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。
图12是对本发明的第2实施方式所涉及的齿轮装置所具备的挠性齿轮的金属流线(锻造流线)进行说明的立体图。此外，在图12中，为了便于说明，简化齿的图示。
除挠性齿轮所具有的金属流线的形状不同以外，在本实施方式与上述的第1实施方式相同。
此外，在以下的说明中，对于本实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项则省略其说明。另外，在图12中，对与上述的实施方式相同的结构标注同一附图标记。
本实施方式的挠性齿轮3A具有筒状的主体部31A和与主体部31A的一端部连接的底部32A。而且，挠性齿轮3A具有在图12中虚线所示的方向的金属流线ffA。该金属流线ffA具有：金属流线ffd，其在底部32A从底部32A的中心侧朝向外周侧放射状地延伸；和金属流线ffc，其在主体部31A从主体部31A的一端部侧朝向另一端部侧延伸。
在本实施方式中，底部32A所具有的金属流线ffd从底部32A的中心侧向外周侧带着弯曲地延伸。因此，底部32A所具有的金属流线ffd具有沿着底部32A的周向的方向成分并从底部32A的中心侧朝向外周侧延伸。另外，主体部31A所具有的金属流线ffc从底部32A侧朝向外齿33侧而沿主体部31A的周向弯曲地延伸。因此，主体部31A所具有的金属流线ffc具有沿着主体部31A的周向的方向成分并从主体部31A的一端部侧朝向另一端部侧延伸。
在此，底部32A所具有的金属流线ffd从底部32A的中心侧朝向外周侧弯曲地延伸，由此能够使主体部31A所具有的金属流线ffc在与底部32A所具有的金属流线ffd连续地连接的状态下具有沿着主体部31A的周向的方向成分并从主体部31A的一端部侧向另一端部侧延伸。
相对于此，如上所述，外齿33具有与轴线a平行的齿线。因此，主体部31A所具有的金属流线ffc在与挠性齿轮3A的齿线交叉的方向上延伸。由此，能够使挠性齿轮3的外侧33的强度优异。
像这样，主体部31A所具有的金属流线ffc具有沿着主体部31A的周向的方向成分并从主体部31A的一端部侧朝向另一端部侧延伸，由此能够使主体部31A所具有的金属流线ffc在与挠性齿轮3A的齿线交叉的方向上延伸。此外，从这样的观点考虑，在挠性齿轮3A的齿线相对于轴线a倾斜的情况下，优选在其齿线与金属流线ffc所成的角度大的一侧，金属流线ffc弯曲或倾斜。
另外，优选，主体部31A所具有的金属流线ffc以沿挠性齿轮3A的齿面的形状蜿蜒的方式变形，即，优选主体部31A所具有的金属流线ffc具有沿挠性齿轮3A的齿面的形状弯曲的部分。由此，能够使挠性齿轮3A的外齿33的强度优异。
以上说明过的挠性齿轮3A能够以如下方式进行制造。
图13是对图12所示的挠性齿轮的制造方法进行说明的流程图。图14是对图13所示的扭转加工工序进行说明的立体图。图15是表示在图13中所示的在镦锻工序中所得到的板体的立体图。图16是表示在图13所示的拉深加工工序中所得到筒体的立体图。
如图13所示，挠性齿轮3A的制造方法具有[1]金属坯料准备工序(步骤S1)、[1A]扭转加工工序(步骤S4)、[2]镦锻工序(步骤S2)、以及[3]拉深加工工序(步骤S3)。即，挠性齿轮3A的制造方法在上述的第1实施方式的挠性齿轮3的制造方法的基础上，在[1]金属坯料准备工序与[2]镦锻工序之间具有[1A]扭转加工工序。
[1A]扭转加工工序扭转加工坯料10。此时，对圆柱状的坯料10的两端部施加绕轴线彼此相反的方向(图14所示的方向β)的旋转力。该扭转加工可以在冷或热任一环境下进行。另外，也可以在对长的棒材进行了扭转加工之后，将该棒材切断为所需的长度，得到扭转加工后的坯料10。在该情况下，能够有效地生产大量的扭转加工后的坯料10。
然后，进行[2]镦锻工序形成板体11A。如图15所示，在该板体11A形成有从圆板状的板体11A的中心侧向外周侧弯曲且放射状地扩展的金属流线ff2(锻造流线)。此外，该[2]镦锻工序也可以与上述的[1A]扭转加工工序同时或重复进行。
接着，进行[3]拉深加工工序，形成具有主体部31A(筒部)以及底部33A的筒体12A(构造体)。此时，伴随筒体12A的形成，上述板体11A的金属流线ff2变形而成为金属流线ffA。由此，筒体12A具有金属流线ffA。
另外，作为在筒体12A的形成后形成外齿33的方法，若使用滚扎，则金属流线ffA为沿外齿33的形状(齿面的形状)变形的形状，能够使外齿33的机械强度特别优异。
第3实施方式
接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。
图17是表示本发明的第3实施方式所涉及的齿轮装置的纵剖视图。图18是对图17所示的齿轮装置所具备的挠性齿轮的金属流线(锻造流线)进行说明的立体图。此外，在图18中，为了便于说明，省略齿的图示。
此外，在以下的说明中，对于本实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项，省略其说明。
图17所示的齿轮装置1B具有配置于刚性齿轮2的内侧的帽形的外齿轮即挠性齿轮3B。
该挠性齿轮3B具有与筒状的主体部31的一端部连接并向与轴线a相反的一侧突出的凸缘部32B。在凸缘部32B形成有多个沿轴线a贯通的孔322B。该孔322B能够作为供用于将输出侧的轴体固定于凸缘部32B的螺钉插通的螺纹孔使用。另外，在凸缘部32B的内周部321B能够插通输出侧的轴体。
这样的挠性齿轮3B具有图18虚线所示的方向的金属流线ffB。该金属流线ffB具有：金属流线ffe，其在凸缘部32B从凸缘部32B的内周侧向外周侧放射状地延伸；和金属流线ffa，其在主体部31从主体部31的一端部侧向另一端部侧延伸。由于具有这样的金属流线ffe，所以能够遍及主体部31的周向整个区域形成从主体部31的凸缘部32B向开口部侧(与凸缘部32B相反的一侧)延伸的金属流线ffa。因此，减少挠性齿轮3B的主体部31在周向上的强度偏差，其结果是能够减少挠性齿轮3B的损伤。
以上说明过的结构的挠性齿轮3B也与上述的第1实施方式的挠性齿轮3同样，能够通过将金属坯料在镦锻之后进行拉深加工而形成筒体并根据需要进行加工来进行制造。此时，例如以通过镦锻得到的板体的外周部成为凸缘部32B的方式进行拉深加工即可。在该情况下，例如优选在拉深加工前除去板体的中央部。
以上，基于图示的实施方式对本发明的机器人、挠性齿轮、齿轮装置以及挠性齿轮的制造方法进行了说明，但本发明不限定于上述的实施方式，各部的结构能够置换为具有同样功能的任意的结构。另外，能够在本发明中附加其他任意结构件。另外，也可以适当地组合各实施方式。
另外，本发明的挠性齿轮的制造方法可以追加任意工序。
在上述实施方式中，对机器人所具备的基座为“第1部件”、第1臂为“第2部件”、从第1部件向第2部件传递驱动力的齿轮装置进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，第n(n为1以上的整数)臂为“第1部件”、第(n+1)臂为“第2部件”、从第n臂以及第(n+1)臂中的一者向另一者传递驱动力的齿轮装置也能够应用。另外，从第2部件向第1部件传递驱动力的齿轮装置也能够应用。
另外，在上述的实施方式中，对6轴垂直多关节机器人进行了说明，但本发明只要使用具有挠性齿轮的齿轮装置即可，并不限定于此，例如，机器人的关节数任意，另外，也能够应用于水平多关节机器人。
1…齿轮装置；1B…齿轮装置；2…刚性齿轮；3…挠性齿轮；3A…挠性齿轮；4…波动发生器；10…坯料；11…板体；11A…板体；12…筒体(构造体)；12A…筒体(构造体)；23…内齿；31…主体部(筒部)；31A…主体部(筒部)；32…底部；32A…底部；32B…凸缘部；33…外齿(齿)；41…主体部；42…轴部；43…辊；100…机器人；110…控制装置；111…基座(第1部件)；120…机械臂；121…第1臂(第2部件)；122…第2臂；123…第3臂；124…第4臂；125…第5臂；126…第6臂；130…手部；131…手指；132…手指；140…力检测器；150…马达；321…孔；321B…内周部；322…孔；322B…孔；La…长轴；Lb…短轴；R…折返部；S1…步骤；S2…步骤；S3…步骤；S4…步骤；a…轴线；a1…轴线；ff…金属流线；ff1…金属流线；ff2…金属流线；ffA…金属流线；ffB…金属流线；ffa…金属流线；ffb…金属流线；ffc…金属流线；ffd…金属流线；ffe…金属流线；α…方向；β…方向。

Claims (13)

1.一种机器人，其特征在于，具备：
第1部件；
第2部件，其包括臂，设置为能够相对于所述第1部件转动；以及
齿轮装置，其从所述第1部件以及所述第2部件中的一者向另一者传递驱动力，
所述齿轮装置具有挠性齿轮，
所述挠性齿轮具有筒状的主体部和与所述主体部的一端部连接的底部，
所述底部具有从所述底部的中心侧朝向外周侧延伸的金属流线。
2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，
所述金属流线从底部的中心侧朝向外周侧放射状地延伸。
3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，
所述主体部具有从所述主体部的一端部侧朝向另一端部侧延伸的金属流线。
4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，
所述主体部所具有的金属流线在与所述挠性齿轮的齿线交叉的方向上延伸。
5.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，
所述主体部所具有的金属流线在沿着所述主体部的轴线的截面观察时具有折返部。
6.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，
所述主体部所述具有的金属流线包括沿着所述主体部的周向的方向成分且从所述主体部的一端部侧朝向另一端部侧延伸。
7.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，
所述主体部所具有的金属流线包括在与所述主体部的轴线交叉的截面观察时沿着所述挠性齿轮的齿面的形状弯曲的部分。
8.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，
所述主体部所具有的金属流线与所述底部所具有的金属流线相连。
9.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，
所述底部所具有的金属流线从所述底部的中心侧朝向外周侧带着弯曲地延伸。
10.一种机器人，其特征在于，具备：
第1部件；
第2部件，其包括臂，设置为能够相对于所述第1部件转动；以及
齿轮装置，其从所述第1部件以及所述第2部件中的一者向另一者传递驱动力，
所述齿轮装置具有挠性齿轮，
所述挠性齿轮具有筒状的主体部和与所述主体部的一端部连接的凸缘部，
所述凸缘部具有从所述凸缘部的内周侧朝向外周侧延伸的金属流线。
11.一种挠性齿轮，其特征在于，
具有筒状的主体部和与所述主体部的一端部连接的底部，
所述底部具有从所述底部的中心侧朝向外周侧放射状地延伸的金属流线。
12.一种齿轮装置，其特征在于，
具备权利要求11所述的挠性齿轮。
13.一种挠性齿轮的制造方法，其特征在于，包括：
准备由金属构成的坯料的工序；
镦锻所述坯料而形成板体的工序；以及
对所述板体进行拉深加工而形成具有筒部的构造体的工序。
CN201710183538.4A 2016-03-28 2017-03-24 机器人、挠性齿轮、齿轮装置以及挠性齿轮的制造方法 Active CN107414788B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-063183 2016-03-28
JP2016063183A JP6711066B2 (ja) 2016-03-28 2016-03-28 ロボット、歯車装置および可撓性歯車の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107414788A true CN107414788A (zh) 2017-12-01
CN107414788B CN107414788B (zh) 2022-12-16

Family

ID=58428119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710183538.4A Active CN107414788B (zh) 2016-03-28 2017-03-24 机器人、挠性齿轮、齿轮装置以及挠性齿轮的制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10890238B2 (zh)
EP (1) EP3225365B1 (zh)
JP (1) JP6711066B2 (zh)
CN (1) CN107414788B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150047463A1 (en) 2012-06-26 2015-02-19 California Institute Of Technology Systems and methods for implementing bulk metallic glass-based macroscale gears
US11198181B2 (en) 2017-03-10 2021-12-14 California Institute Of Technology Methods for fabricating strain wave gear flexsplines using metal additive manufacturing
EP3630395A4 (en) 2017-05-24 2020-11-25 California Institute of Technology HYPOEUTECTIC AMORPHIC METAL BASED MATERIALS FOR ADDITIVE MANUFACTURING
US11123797B2 (en) 2017-06-02 2021-09-21 California Institute Of Technology High toughness metallic glass-based composites for additive manufacturing
CN109692912A (zh) * 2017-10-23 2019-04-30 比亚迪股份有限公司 用于非晶柔轮的加工工装及非晶柔轮的加工方法
US11680629B2 (en) * 2019-02-28 2023-06-20 California Institute Of Technology Low cost wave generators for metal strain wave gears and methods of manufacture thereof
US11859705B2 (en) 2019-02-28 2024-01-02 California Institute Of Technology Rounded strain wave gear flexspline utilizing bulk metallic glass-based materials and methods of manufacture thereof
US11591906B2 (en) 2019-03-07 2023-02-28 California Institute Of Technology Cutting tool with porous regions
DE102020118799A1 (de) * 2020-07-16 2022-01-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wellgetriebe für einen Roboter sowie Roboter mit einem Wellgetriebe

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56136216A (en) * 1980-03-27 1981-10-24 Keiji Tanabe Long size material and its plastically worked product
US5634377A (en) * 1994-03-09 1997-06-03 Sony Corporation Articulated robot
JP2000033454A (ja) * 1998-07-16 2000-02-02 Aisin Kiko Co Ltd フライホイールの製造方法
JP2008036710A (ja) * 2006-07-13 2008-02-21 Yamaha Motor Co Ltd 鍛造ピストン、内燃機関、輸送機器および鍛造ピストンの製造方法
CN201162803Y (zh) * 2008-03-07 2008-12-10 哈尔滨工业大学 一种短杯型谐波齿轮减速器
JP2009156351A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 O-Oka Corp 一体化成形インターナル歯車
DE102011053077A1 (de) * 2010-09-10 2012-03-15 Denso Wave Inc. Rotationsbegrenzungsvorrichtung für einen Roboter
CN104595425A (zh) * 2014-12-18 2015-05-06 陕西渭河工模具有限公司 短筒柔轮谐波减速器
JP2015161346A (ja) * 2014-02-26 2015-09-07 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 波動歯車装置の可撓性外歯歯車および製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2415940A (en) * 1944-10-05 1947-02-18 Remington Arms Co Inc Metal cupping process
US4817457A (en) * 1986-08-18 1989-04-04 Quincy Technologies, Inc. Uniform wall flexspline
JP3413676B2 (ja) * 1994-03-09 2003-06-03 ソニー株式会社 多関節型ロボット
JP2004098112A (ja) 2002-09-09 2004-04-02 Suzuki Motor Corp 鍛造ピストンおよびその製造方法
DE102005020305A1 (de) * 2005-04-30 2006-11-02 Zf Lenksysteme Gmbh Radialflexible Abrollbuchse
DE602007000292D1 (de) 2006-07-13 2009-01-08 Yamaha Motor Co Ltd Geschmiedeter Kolben, Verbrennungsmotor, Transportvorrichtung und Verfahren zur Herstellung des geschmiedeten Kolbens
JP2008115932A (ja) 2006-11-02 2008-05-22 Nissan Motor Co Ltd トルク伝達用部材及び波動歯車装置
JP5740095B2 (ja) 2010-03-10 2015-06-24 サムテック株式会社 金属ライナー用カップおよびその製造方法
JP6601836B2 (ja) * 2014-07-24 2019-11-06 日本電産シンポ株式会社 電動機付き減速機

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56136216A (en) * 1980-03-27 1981-10-24 Keiji Tanabe Long size material and its plastically worked product
US5634377A (en) * 1994-03-09 1997-06-03 Sony Corporation Articulated robot
JP2000033454A (ja) * 1998-07-16 2000-02-02 Aisin Kiko Co Ltd フライホイールの製造方法
JP2008036710A (ja) * 2006-07-13 2008-02-21 Yamaha Motor Co Ltd 鍛造ピストン、内燃機関、輸送機器および鍛造ピストンの製造方法
JP2009156351A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 O-Oka Corp 一体化成形インターナル歯車
CN201162803Y (zh) * 2008-03-07 2008-12-10 哈尔滨工业大学 一种短杯型谐波齿轮减速器
DE102011053077A1 (de) * 2010-09-10 2012-03-15 Denso Wave Inc. Rotationsbegrenzungsvorrichtung für einen Roboter
JP2015161346A (ja) * 2014-02-26 2015-09-07 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 波動歯車装置の可撓性外歯歯車および製造方法
CN104595425A (zh) * 2014-12-18 2015-05-06 陕西渭河工模具有限公司 短筒柔轮谐波减速器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘瑞堂: "《机械零件失效分析与实例》", 28 February 2015 *
吕炎: "《塑性成形件质量控制理论与技术》", 31 May 2013 *
辛绍杰等: "《机械设计》", 30 September 2014 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3225365B1 (en) 2019-02-27
JP6711066B2 (ja) 2020-06-17
JP2017180486A (ja) 2017-10-05
EP3225365A1 (en) 2017-10-04
US10890238B2 (en) 2021-01-12
CN107414788B (zh) 2022-12-16
US20170276225A1 (en) 2017-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107414788A (zh) 机器人、挠性齿轮、齿轮装置以及挠性齿轮的制造方法
EP2463548B1 (en) Eccentric oscillating-type planetary gear device
EP2467083B1 (en) Instrument wrist with cycloidal surfaces
JP4801087B2 (ja) 旋回モータを備えた、分割された管形スタビライザを製造するための方法ならびに旋回モータを備えた、分割された管形スタビライザ
EP2602068A1 (en) Parallel mechanism
EP2623049B1 (en) Remotely operated actuator
CN107405771B (zh) 传动器、电驱动装置和工业机器人
CN107683120A (zh) 手术用机械手
US20150298721A1 (en) Rack shaft and method for manufacturing rack shaft
CN107750311B (zh) 伸缩式传动轴
CN108687753A (zh) 机器人及齿轮装置
CN106363662A (zh) 平面挠曲元件和使用它们的致动器
JP2019138412A (ja) ロボットおよび歯車装置
CN108115653B (zh) 机器人、柔性齿轮、齿轮装置以及柔性齿轮的制造方法
CN105041890B (zh) 十字轴式万向节
CN106460949B (zh) 十字轴式万向接头用叉轭
CN106369041B (zh) 一种精密减速机偏心轴及精密减速机
CN101925757A (zh) 减小两轴之间转动速度的减速装置
JP2018167362A (ja) 可撓性歯車の製造方法、可撓性歯車、歯車装置およびロボット
JP2017177233A (ja) 関節駆動装置及び多軸マニュピレータ
US11680630B2 (en) Gear device and robot
US20230279923A1 (en) Low cost spin actuators
JP2018094679A (ja) ロボット、可撓性歯車および歯車装置
CN208831647U (zh) 一种风力发电机齿轮轴
CN107569286A (zh) 一种高精度医疗用机械手

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant