CN1094572C

CN1094572C - 内啮合行星齿轮结构中的内滚及外滚的制造方法

Info

Publication number: CN1094572C
Application number: CN97114810A
Authority: CN
Inventors: 峰岸清次; 江川正则; 山崎广辉
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 2002-11-20
Anticipated expiration: 2017-06-11
Also published as: CN1176356A; TW386147B; JPH09329203A; KR980003014A; HK1008870A1; KR100225137B1; JP3009849B2; US5867902A

Abstract

本发明提供的制造方法，能减少内滚与内销之间的间隙，从而能减小角度间隙，提高内滚和内销的使用寿命，并获得良好的滑动性，同时也能降低内滚的制造成本，该方法是用夹紧机器50A夹紧内滚霉件30c的全外周31c，并沿该全外周施加均等的挟紧力，在这种状态下，辊光加工内周壁32，然后进行热处理，热处理后用与现有技术同样的方法磨削加工该外周。

Description

内啮合行星齿轮结构中的内滚及外滚的制造方法

本发明与内啮合行星齿轮结构中的内滚或外滚的制造方法有关。

在现有技术中，已公知的内啮合行星齿轮的结构由第1轴，随第1轴转动而转动的偏心轴，通过该偏心轴能相对第1轴进行偏心转动的外齿齿轮，与该外齿齿轮内啮合的内齿齿轮，被连接在上述外齿齿轮上的通过传递装置只传递该外齿齿轮自转运动的第2轴所组成。

现有技术中的这种结构如图3和图4所示。这种结构适用于“减速机”，其中，上述第1轴为输入轴，上述第2轴为输出轴，而内齿齿轮是固定安装的。

嵌合在输入轴1上的偏心轴3a、3b有规定的相位差(在该结构中为180°)。而且偏心轴3a和3b是制成一体的。在偏心轴3a、3b上，分别通过轴承4a、4b安装着外齿齿轮5a、5b。在该外齿齿轮5a、5b上设置着数个内滚孔6，在该孔中插入内销7和内滚8。

由于内滚8是滑套在内销7上的，所以，动作时是分别滑动的(内销7相对外齿齿轮5a、5b的滑动分成内销7和内滚8的滑动及内滚8和外齿齿轮5a、5b的滑动)。

贯穿上述外齿齿轮5a、5b的内销7和内滚8是安装或嵌入在输出轴2的法兰盘上的。

由于外齿齿轮是两个(复列)，所以能增大传动容量、提高强度，保证运转平衡。

在上述外齿齿轮5a、5b的外周设置着次摆线齿形或圆弧齿形等的外齿9。该外齿9与固定端盖12上的内齿齿轮10相啮合。

内齿齿轮10的内齿根据采用的具体的外销11来形成。外销11可转动地嵌入外销孔13中。并且，如图5所示，该外销11贯穿外滚14。因此，动作时的滑动是分别进行的(图4中外销11和外销孔13的滑动分成在图5中的外销11A和外滚14的滑动及外销11A与外销孔13的滑动)。

下面，简单说明这种减速机的作用。当输入轴1旋转一周时，偏心轴3a、3b也转动一周。当偏心轴3a、3b转动一周时，外齿齿轮5a、5b绕着输入轴1进行摆动和转动。但是，由于采用了内齿齿轮10，就限制了自转，这样，外齿齿轮5a、5b与该内齿齿轮内啮合的同时几乎只是摆动。

假定外齿齿轮5a、5b的齿数为N、内齿齿轮10的齿数为N+1，其齿数差为1。因此，输入轴1每转一周，外齿齿轮5a、5b相对被固定在端盖12上的内齿齿轮10移动1个齿(自转)。这样，输入轴1的转动就被外齿齿轮减少成1/N转。并且，用减号表示逆转。

该外齿齿轮5a、5b的转动，其摆动部分被内滚孔6和内滚8之间的间隙吸收，而自转部分由内滚8中的内销7传递给输出轴2。这就实现了减速比为N的减速。

因此，利用将有这样内啮合行星齿轮结构的减速机，例如，与电动机组合，仅用1级减速机就能获得大减速比的齿轮传动电动机。

并且，在这样的现有技术中，是将该内啮合行星齿轮结构中的内齿齿轮固定，将第1轴作为输入轴，将第2轴作为输出轴，但也可以通过将第2轴固定，将第1轴作为输入轴，将内齿齿轮作为输出轴构成减速机。进一步，还可以通过这种输入输出轴逆转构成增速机。

另外，在这样的现有技术中，是在第1轴的外周上直接组装上偏心轴，但也可以将第1轴通过直齿圆柱齿轮分成三根第1轴，在该分成三根的第1轴上分别组装偏心轴，并通过该偏心轴使外齿齿轮摆动转动，这种类型的装置是公知的。本发明也适用于具有上述这种类型的内啮合行星齿轮的结构。

可是，如图6所示，在内销7的外周面和内滚8的内周面之间，设有间隙δ₁。又如图7所示，在外销11A的外周面和外滚14的内周面之间，设有间隙δ₂。该间隙δ₁、δ₂能保证在2个零件之间存有润滑油膜，以便能使相互接的零件之间进行圆滑地滑动。

不过，由于设有这样的间隙δ₁、δ₂，就产生了内销7和内滚8或外销11A和外滚14之间的松动，进而在齿轮传动机构中产生松动。这就产生了所谓的将驱动侧的转动传送到被驱动侧的传动中，不能将驱动侧的转动全部传递给被驱动侧的缺点。以下，将这种响应滞后叫做“角度间隙”。

该角度间隙，在将该内啮合行星齿轮机构用于例如，伺服电动机等作为控制机构时，将导致控制性能下降。考虑到各种在内啮合行星齿轮结构中产生角度间隙的原因，作为人工消除这种角度间隙，在现有技术中，例如，将外齿齿轮、内齿齿轮等两分成正转用和逆转用，或者分担正转用和逆转用的作用等，这类结构已是公知的(日本特开昭59-106744号、特开昭59-113340号、特开昭59-115743号、特开昭59-208366号等)。

在本申请之前，本案申请人作为使外销和外销孔之间的间隙极小化的方法(在设有外滚类型的内啮合行星齿轮结构中)，已提交申请特原昭60-86571号(特公平5-86506号)。

可是，不管在上述的哪个公知的实施例中，直到目前，为了减少角度间隙，都没有考虑到内销和内滚之间的间隙δ₁及外销和外滚之内的间隙δ₂，因此，可以讲，对产生的角度间隙，目前还没有什么对策。

出现上述的情况，其理由如下：

(1)通常，在内销和内滚、或外销和外滚之间，必须形成规定的润滑油膜；

(2)由于加工误差和装配误差或动力传动时的各零件的变形，在产生内销和内滚、或外销和外滚的轴芯偏位时，也要保证2个零件之间能圆滑滑动；

由此可见，在结构上，不能没有上述的间隙δ₁、δ₂。

然而，作为在2个滑动零件之间不设间隙能保证有良好的滑动的方法，曾考虑过采用，例如，轴瓦白合金或氟化乙烯树脂这样的低摩擦磨合性好的材料。可是，在内啮合行星齿轮结构中的内滚或外滚上，常常作用着由输入轴的扭矩从数倍增大到100倍以上的扭矩，因此，从耐久性的观点出发，必须采用高硬度、高强度的材料，所以，上述的方法在很多场合是不能采用的。

与之有关的是由于对高硬度、高强度的材料要进行高精度加工，也就是说，对内滚和外滚的内外径必须进行磨削加工，特别是磨削加工内径时(磨削要彻底地剪断材料的晶粒)，加工光洁度有规定(经济的为2-3μ)，在这种光洁度，要维持油膜，就必须设置上述程度的间隙δ₁、δ₂。

并且，由于这样的理由，现有技术中，内销和内滚之间的间隙δ₁或外销和外滚之间的间隙δ₂是必须设置的，因此，人们认为产生角度间隙是不可避免的事情。

本发明的目的在于，针对上述现有技术中存在的问题，提供新的，不产生任何问题的能大幅度降低角度间隙的内啮合行星齿轮结构中的内滚及外滚的制造方法。

为了实现本发明的目的，所采用的制造方法所述在本发明申请的 1至4中。

权利要求1记载的本发明是关于在由第1轴，随着第1轴转动而转动的偏心轴，通过该偏心轴能相对第1轴进行偏心转动的外齿齿轮，该外齿齿轮内啮合的内齿齿轮和被连接在上述外齿齿轮上的通过传递装置只传递该外齿齿轮自转运动的第2轴组成的内啮合行星齿轮结构中的制造只用于传递上述自转运动的装置中的与圆柱状的内销配合使用的圆筒状内滚的制造方法，其特征在于设置着：对圆柱状的内滚零件的中心部进行粗切削形成的圆筒状的工序；将该粗切削形成的圆筒状的内滚零件的外周，用具有对应该外周的内周形状的夹紧机器在该外周全周上施加均等的挟紧力的工序；在该全周上施加挟紧力的状态下，将上述内滚零件的内周壁进行辊光的工序；在全周上解除挟紧力的状态下，将辊光加工过的内滚零件进行热处理的工序和加工热处理后的内滚零件的外周的工序。

权利要求2记载的本发明是，上述的夹紧机器，其内周用比内滚的材料刚性低的材料制成，而且，夹紧时该内周的直径比内滚零件的外周直径小，采用这样的结构能实现在上述的全周上施加均等的挟紧力。

权利要求1和2是涉及内啮合行星齿轮结构中的内滚的，同样， 1和2的结构也完全适用于权利要求3和4记载的外滚。

本发明的原理如下。

如上述那样，在制造现有技术中的内滚(或外滚)的场合，要对高硬度、高强度的材料进行高精度加工，除采用“磨削”以外，其它的制造方法全不能采用。

可是，本发明也曾着眼于采用例如，轴瓦白合金和氟化乙烯树脂之类磨擦系数非常小磨合性良好的材料，这种材料几乎不加工出用于润滑的间隙，也能不降低耐久性，并能保持良好的滑动特性。

只是因上述这些零件对硬度、强度有较高要求，所以本发明曾着眼的上述意图是不能用在内啮合行星齿轮结构中的内滚和外滚上。

因此，发明人等对同样的结构用如轴承钢那样的高硬度、高强度的材料，对其进行加工，试验和摸索加工方法。

在其过程中，为了获得摩擦系数小(能实现镜面化)、磨合性良好的内周壁，就着眼于辊光加工。

所谓辊光加工，就是将金属表面的凹凸，用辊光辊进行辊压(压变形)，加工成镜面那样的平滑面，这已是公知的方法。这种辊光加工属于塑性加工，与切削加工将金属的晶粒切断那样的加工不同，可以获得光洁度非常高的平滑内周壁。

但是，如众所周知那样，这种辊压加工是无心加工，而且，通常将零件从外侧进行挟紧，挟紧力会使其产生塑性变形，所以不能用于圆加工。实际中，在现有技术中，用辊光加工制造内啮合行星齿轮结构中的内滚和外滚的内周壁的例子是没有的。

然而，发明人等对其进行了摸索。即，用夹紧机器，对零件从外侧进行固定时，“从全周上”沿半径方向对内周侧施加均匀的挟紧力，并在这种状态下进行辊光加工。

这样就能获得近似正圆，而且实现了镜面化的内周壁的内滚(或外滚)。

这样制造的内滚(或外滚)，由于内周壁的摩擦系数非常小，间隙δ₁、δ₂即使很小，也能形成良好的润滑油膜，耐久性毫无问题。并且，滑动特性(虽然间隙δ₁、δ₂变小)比现有结构的明显提高。

特别是，与用现有的“磨削”制造相比，本发明的方法，其加工时间能显著地缩短，并能降低机械加工的成本。

图1是表明本发明的内滚制造方法的实施例的工程图；

图2是表明用夹紧机器进行夹紧加压的剖面图；

图3是表明现有的内啮合行星齿轮结构的局部剖视图；

图4是沿图3的IV-IV线的剖面图；

图5是表明内啮合行星齿轮结构中的外滚的结构的主要部分的放大剖面图；

图6是表明现有技术中的内滚和内销的关系的放大剖面图；

图7是表明现有的外滚和外销的关系的放大剖面图。

以下，结合附图详细说明本发明的实施例。

本发明在内啮合行星齿轮结构中的内滚，或外滚的制造方法方面有其特征，但在内啮合行星齿轮结构本体构成方面没有什么变化。因此，省略对内啮合行星齿轮结构本体的构成说明。

在本实施例中，为方便起见，对内滚的制造方法进行说明。该方法也用于制造外滚。

图1表明了制造工序，为便于观察，图1中的各图，采用不同的比例尺。

首先，如图1(A)所示，将细长的内滚棒料30a按定长L切断，形成内滚零件30b。

接着，如图1(B)所示，将该内滚零件30b的中心部用镗、铰、车等方法进行加工，粗加工成圆筒形的内滚零件30c。

到此与现有的工序是一样的。现有技术中，接着用车床加工处理该内滚零件30c的内周壁32。可是，本发明不用上述加工处理，而是用辊光加工该内周壁32，使其镜面化。

所谓辊光加工，就是如上述那样，用辊光辊滚压金属表面的凹凸(滚压变形)，使其加工成镜面那样的平滑面，这种加工方法是公知的。该辊光加工属于塑性加工，不象切削加工那样将金属的晶粒剪断，因此能获得光洁度高且非常平滑的内周壁。

进行辊光加工时，先将内滚零件30c固定，再将图中未表示的辊光辊插入贯通孔31c中进行加工。

在本实施例中，对该内滚零件30c的固定是如以下那样，从30c的外周“全方位”进行的。

即，如图2(A)或(B)所表那样，用于该实施例的夹紧机器50(50A、50B)的内周是与内滚零件30c的外周相应的正圆形状的，并且，其内周半径r₁设计成比在实际夹紧时内滚零件30c的外周半径r₂小的形式。

图2(A)所表示实施例的夹紧机器50A分成上下两部分，夹紧时从上下方向对内滚零件30c施加夹紧力Fa。而同图(B)所示的夹紧机器50B是间隔120°分成三部分的，夹紧时从3个方向对内滚零件30c施加夹紧力Fb。

总之，这些夹紧机器50A、50B被设计成其内周半径r₁比夹紧时内滚零件30c的外周半径r₂小的形式，并且，夹紧机器50A、50B的内周的刚性被设计成比内滚零件30c的外周的刚性低。

返回图1进行说明，如图1(c)所示，用这样构成的夹紧机器50(见图1中的50A)夹紧时，由于刚性强弱的关系，只在夹紧机器50A一方沿半径方向朝外周侧压缩变形，从而实现了对内滚零件30c的全外周的均等的夹紧力。

因此，利用调整好夹紧机器50A或50B和图中未表示的辊光辊的轴芯，及利用调整好由夹紧器50夹紧的内滚零件30c与辊光辊的相对正确位置，就能实现对内滚零件30c的“全方位的夹紧”，从而能获得具有圆的镜面般的内周壁32的内滚零件30d。

在本实施例中，该内滚零件30d是经过热处理的。该热处理，例如用轴承钢制造内滚30时，用公知的方法淬火后回火为宜。由于进行全方位夹紧，所以在辊光加工的内滚零件30d上几乎不产生残余应力，这样，在热处理时，内周壁32的正圆形不产生变形。

最后，如图1(D)所示，和现有技术一样，对内滚零件30d的外周进行磨削加工，就得到成品内滚30。由于采用这种制造方法，内滚30的内周壁32辊光加工成镜面，所以摩擦系数非常小，因此能与内销进行圆滑地滑动。而且，经热处理后，内周壁32的表面硬度高、强度大，也提高了耐久性。

尽管是按正圆进行制造的，可是，例如在热处理时，由于内滚在横倒的状态进行时，在自重的作用下会形成椭圆。因此本发明虽然要求按正圆制造，可实际上也会产生椭圆，所以本发明也包含椭圆。

以上是关于内滚的制造方法的说明，该制造方法也完全适用于本发明的外滚制造。

象以上说明的那样，采用本发明制造内滚(外滚)，由于其内周壁是镜面化的，即使间隙比现有技术的小，但也能形成充分的润滑油膜。由于间隙小，就能保证内销(外销)几乎不产生松动。因此，既能形成润滑油膜(提高耐久性)，又能降低角度间隙。

另外，即使由于组装误差及外界负荷的作用，使内销(外销)和内滚(外滚)的轴芯受到偏位作用，然而由于两者间的摩擦系数非常小、磨合生好，因此能维持良好的滑动性能，也不会增加动力损失。

与现有技术中的“磨削”制造方法相比，本发明能大幅度地缩短加工时间，并降低加工机械自身的成本。

Claims

1、一种内啮合行星齿轮结构中的内滚的制造方法，所说的内啮合行星齿轮结构，由第1轴、随着第1轴转动而转动的偏心轴，通过该偏心轴能相对第1轴进行偏心转动的外齿齿轮，与该外齿齿轮内啮合的内齿齿轮和被连接在上述外齿齿轮上的通过传递装置只传递该外齿齿轮自转运动的第2轴组成，该方法只用于制造传递上述自转运动的装置中的与圆柱状的内销配合使用的圆筒状的内滚，其特征在于设置着：

对圆柱状的内滚零件的中心部进行粗切削形成的圆筒状的工序；

将该粗切削形成的圆筒状的内滚零件的外周，用具有对应该外周的内周形状的夹紧机器在该外周全周上施加均等的挟紧力的工序；

在该全周上施加挟紧力的状态下，将上述内滚零件的内周壁进行辊光的工序；

在该全周上解除挟紧力的状态下，将辊光加工过的内滚零件进行热处理的工序；

加工热处理后的内滚零件的外周的工序。

2、根据权利要求1的内啮合行星齿轮结构中的内滚的制造方法，其特征在于，上述的夹紧机器，其内周用比内滚的材料刚性低的材料制成，而且，夹紧时该内周的直径比内滚零件的外周直径小，采用这样的结构能实现在上述的全周上加均等的挟紧力。

3、一种内啮合行星齿轮结构中的外滚的制造方法，所说的内啮合行星齿轮结构，由第1轴、随着第1轴转动而转动的偏心轴，通过该偏心轴能相对第1轴进行偏心转动的外齿齿轮，与该外齿齿轮内啮合的内齿齿轮和被连接在上过外齿齿轮上的通过传递装置只传递该外齿齿轮自运动的第2轴组成，该方法用于制造与构成上述内齿齿轮的内齿的圆柱状外销配合使用的圆筒状的外滚，其特征在于设置着：

对圆柱状的外滚零件的中心部进行粗切削形成的圆筒状的工序；

将该粗切削形成的圆筒状的外滚零件的外周，用具有对应该外周的内周形状的夹紧机器在该外周全周上施加均等的挟紧力的工序；

在该全周上施加挟紧力的状态下，将上述外滚零件的内周壁进行辊光的工序；

在该全周上解除挟紧力的状态下，将辊光加工过的外滚零件进行热处理的工序；

加工热处理后的外滚零件的外周的工序。

4、根据权利要求3的内啮合行星齿轮结构中的外滚的制造方法，其特征在于，上述的夹紧机器，其内周用比外滚的材料刚性低的材料制成，而且，夹紧时该内周的直径比外滚零件的外周直径小，采用这样的结构能实现在上述的全周上施加均等的挟紧力。