CN110206858A - 偏心摆动型减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够轻量化的偏心摆动型减速装置。一种偏心摆动型减速装置，其具备内齿轮(16)、与内齿轮(16)啮合的外齿轮(14)、使外齿轮(14)摆动的偏心体轴及配置于外齿轮(14)的轴向侧部的轮架，轮架具有配置于外齿轮(14)的轴向一侧的第1轮架(18)及配置于外齿轮(14)的轴向另一侧的第2轮架(20)，第1轮架(18)上连结有被驱动部件(50)，第1轮架(18)由金属构成，第2轮架(20)由树脂构成。

Description

偏心摆动型减速装置

本申请主张基于2018年2月28日申请的日本专利申请第2018-034330号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种偏心摆动型减速装置。

背景技术

本申请人在专利文献1中公开了一种行星减速机构，其具备通过偏心体摆动的外齿轮及与该外齿轮内啮合的内齿轮。

专利文献1：日本特开2006-057772号公报

专利文献1所记载的行星减速机构除了外齿轮及内齿轮以外，作为主要的构成要件，具备2个凸缘和外壳等。在现有的减速机构中，这些主要的构成要件由钢铁材料构成，因此减速机构的重量趋于增加。关于这种减速机构，需要减轻重量以扩大用途。

发明内容

本发明是鉴于这种课题而完成的，其目的在于提供一种能够轻量化的偏心摆动型减速装置。

为了解决上述课题，本发明的一方案的偏心摆动型减速装置具备内齿轮、与内齿轮啮合的外齿轮、使外齿轮摆动的偏心体轴及配置于外齿轮的轴向侧部的轮架，所述偏心摆动型减速装置中，轮架具有配置于外齿轮的轴向一侧的第1轮架及配置于外齿轮的轴向另一侧的第2轮架，第1轮架上连结有被驱动部件，第1轮架由金属构成，第2轮架由树脂构成。

根据该方案，连结被驱动部件的第1轮架由金属构成，因此能够获得所需的强度和刚性，第2轮架由树脂构成，因此能够轻量化。

本发明的另一方案也为一种偏心摆动型减速装置。该装置为具备设置于外壳的内齿轮、与内齿轮啮合的外齿轮、使外齿轮摆动的偏心体轴及配置于外齿轮的轴向侧部的轮架的偏心摆动型减速装置，外壳及外齿轮由树脂构成，轮架由金属构成。

另外，将以上构成要件的任意组合、本发明的构成要件或表达的方式在方法、系统等之间相互替换的方式也作为本发明的方式而有效。

发明效果

根据本发明，能够提供一种能够轻量化的偏心摆动型减速装置。

附图说明

图1是表示第1实施方式的偏心摆动型减速装置的侧面剖视图。

图2是图1的偏心摆动型减速装置的A-A线剖视图。

图3是表示第2实施方式的偏心摆动型减速装置的侧面剖视图。

图中：10-偏心摆动型减速装置，12-输入轴，14-外齿轮，16-内齿轮，18-第1轮架，20-第2轮架，21-第1罩体，22-外壳、23-第2罩体，24-第1主轴承，26-第2主轴承，30-偏心轴承，34-输入轴轴承，37-间隔件，38-轮架销，40-内销，50-被驱动部件，70-输入齿轮。

具体实施方式

以下，基于优选的实施方式并参考各附图来说明本发明。在实施方式、比较例及变形例中，对相同或等同的构成要件、部件附加相同的符号，并适当地省略重复说明。并且，各附图中的部件的尺寸为了易于理解而适当地放大、缩小地示出。并且，在各附图中，省略显示在说明实施方式方面不重要的一部分部件。

并且，包括第1、第2等序数的术语用于说明各种构成要件，该术语仅为了将一个构成要件与另一构成要件中相区分的目的而使用，并不通过该术语限定构成要件。

[第1实施方式]

以下，参考图1、图2，对第1实施方式所涉及的偏心摆动型减速装置10的结构进行说明。图1是表示第1实施方式的偏心摆动型减速装置10的侧面剖视图。图2是沿图1的A-A线的偏心摆动型减速装置10的剖视图。在该图中，为了易于理解，显示2片外齿轮14中的一个，而不显示另一个。一个外齿轮14与另一个外齿轮14在具有180度的相位差这一点不同，其他结构相同。本实施方式的偏心摆动型减速装置10为如下偏心摆动型齿轮装置：通过使与内齿轮啮合的外齿轮摆动，产生内齿轮及外齿轮中一个的自转，并将其产生的运动成分从输出部件向被驱动装置输出。

偏心摆动型减速装置10主要具备输入轴12、外齿轮14、内齿轮16、轮架18、20、外壳22、主轴承24、26、内销40及轮架销38。以下，将沿内齿轮16的中心轴线La的方向称为“轴向”，将以其中心轴线La为中心的圆的圆周方向、半径方向分别设为“周向”、“径向”。并且，为了方便，将轴向的一侧(图中右侧)称为输入侧，将另一侧(图中左侧)称为输入相反侧。

(输入轴)

输入轴12通过从驱动装置(未图示)输入的旋转动力绕旋转中心线旋转。本实施方式的偏心摆动型减速装置10为中心曲柄式，其中输入轴12的旋转中心线设置于与内齿轮16的中心轴线La相同的轴线上。驱动装置例如为马达、齿轮马达、引擎等。

本实施方式的输入轴12为具有用于使外齿轮14摆动的多个偏心部12a的偏心体轴。这种结构的输入轴12有时被称为曲轴。偏心部12a的轴心相对于输入轴12的旋转中心线偏心。在本实施方式中设置2个偏心部12a，相邻的偏心部12a的偏心相位偏离180°。

输入轴12的输入侧经由输入轴轴承34支承于第2罩体23，其输入相反侧经由输入轴轴承34支承于第1轮架18。即，输入轴12相对于第1轮架18及第2罩体23旋转自如地被支承。输入轴轴承34对其结构并无特别限制，在该例中为具有球状的滚动体的球轴承。可以对输入轴轴承34施加压力，但在该例中并未施加压力。

(外齿轮)

外齿轮14与多个偏心部12a的每一个分别对应的设置。外齿轮14经由偏心轴承30旋转自如地支承于相对应的偏心部12a。如图2所示，在外齿轮14中，在偏离其轴心的位置等间隔形成有12个贯穿孔。其中，在以120度的等间隔配置的3个孔中插入轮架销38，在剩余9个孔中插入内销40。因此，将前者称为轮架销孔39，将后者称为内销孔41。这些孔可以直径相同，在该例中，轮架销孔39的直径大于内销孔41的直径。

轮架销孔39及内销孔41为设置于相同半径方向位置的圆形孔。外齿轮14的外周形成有波纹齿，该齿与内齿轮16的内齿16a接触的同时移动，由此外齿轮14能够在以中心轴为法线的表面内摆动。在外齿轮14形成有供内销40贯穿的内销孔41。在内销40与内销孔41之间设置成为用于吸收外齿轮14的摆动成分的游隙的间隙。内销40和内销孔41的内壁面有一部分接触。

(内齿轮)

内齿轮16与外齿轮14啮合。本实施方式的内齿轮16具有一体形成于外壳22的内周部的内齿16a。即，在该例中，内齿16a为与外壳22无缝地设置的部分。内齿轮16的内齿16a的数量在本实施方式中比外齿轮14的外齿数多一个。

(轮架)

轮架18、20配置于外齿轮14的轴向侧部。轮架18、20包括配置于外齿轮14的输入相反侧的侧部的第1轮架18及配置于外齿轮14的输入侧的侧部的第2轮架20。第1轮架18及第2轮架20经由第1主轴承24、第2主轴承26旋转自如地支承于外壳22。轮架18、20整体呈圆盘状。第1轮架18经由输入轴轴承34旋转自如地支承输入轴12。第2轮架20可以构成为经由输入轴轴承支承输入轴，但在该例中，并未支承输入轴轴承34及输入轴12。

第1轮架18和第2轮架20经由轮架销38及内销40连结。轮架销38及内销40在从外齿轮14的轴心向径向偏离的位置沿轴向贯穿多个外齿轮14。在该例中，轮架销38及内销40与轮架18、20分开设置，但这些销中的一部分也可以作为轮架18、20的一部分一体形成。对轮架销38及内销40将在后面进行叙述。

第1轮架18和外壳22中的一个作为向被驱动装置输出旋转动力的输出部件而发挥功能，另一个作为固定到用于支承偏心摆动型减速装置10的外部部件的被固定部件而发挥功能。输出部件经由主轴承24、26旋转自如地支承于被固定部件。在本实施方式中，输出部件为第1轮架18，被固定部件为外壳22。在第1轮架18的输入相反侧的端面通过螺栓50b连结由偏心摆动型减速装置10旋转驱动的被驱动部件50。

(外壳)

外壳22整体呈中空的筒状，在其内周部设置有内齿轮16。在外壳22的外周部还可以设置凸缘等，但在该例中并未设置凸缘。在外壳22设置有覆盖外壳22的输入相反侧的第1罩体21及覆盖外壳22的输入侧的第2罩体23。第1罩体21及第2罩体23通过沿周向排列而成的多个螺栓固定于外壳22。

在外壳22设置有收容第1主轴承24的外圈的输入侧的凹部。在第1罩体21内设置有收容第1主轴承24的外圈的输入相反侧的一部分的凹部。第1主轴承24的外圈由外壳22和第1罩体21沿轴向夹持并支承。外壳22设置有收容第2主轴承26的外圈的输入相反侧的凹部。第2罩体23中设置有收容第2主轴承26的外圈的输入侧的一部分的凹部。第2主轴承26的外圈由外壳22和第2罩体23沿轴向夹持并支承。第2罩体23中设置有收容输入侧的输入轴轴承34的外圈的凹部。即，第2罩体23经由输入轴轴承34旋转自如地支承输入轴12的输入侧。

(主轴承)

主轴承24、26包括配置于第1轮架18与外壳22之间的第1主轴承24及配置于第2轮架20与外壳22之间的第2主轴承26。本实施方式的主轴承24、26具备多个滚动体42及保持架(未图示)。多个滚动体42沿周向间隔设置。本实施方式的滚动体42为球体。保持架保持多个滚动体42的相对位置，并且旋转自如地支承多个滚动体42。

本实施方式的主轴承24、26具备具有滚动体42的滚动面的外圈48及内圈49。内圈滚动面可以设置于轮架18、20的外周面而代替设置于内圈上。外圈48通过间隙配合、过盈配合或过渡配合等嵌合固定于外壳22。嵌合间隙可以对应于热膨胀系数的差来设定。可以对主轴承24、26赋予预压，但在该例中，并不赋予预压。

(内销)

如图1所示，内销40以具有间隙的状态插入到贯穿形成于外齿轮14的内销孔41中。内销40的一端嵌入第1轮架18的凹部18b，另一端嵌入第2轮架20的凹部20b。内销40压入凹部18b、20b，但并不通过螺栓等进行固定。内销40与形成于外齿轮14的内销孔41的一部分抵接，约束外齿轮14的自转并且只允许其摆动。内销40作为有助于第1轮架18及第2轮架20与外齿轮14之间的动力的传递的连结部件而发挥功能。

(轮架销)

轮架销38以具有间隙的状态插入到贯穿形成于外齿轮14的轮架销孔39中。轮架销38的一端嵌入第1轮架18的凹部18c，另一端嵌入第2轮架20的凹部20c。轮架销38压入凹部18c、20c，但并不经由螺栓等进行固定。轮架销38被管状的间隔件37环绕。间隔件37的一端与第1轮架18抵接，另一端与第2轮架20抵接。间隔件37具有作为将第1轮架18与第2轮架20之间的轴向的间隔保持在适当的距离的间隔件的功能。轮架销38及间隔件37并不与外齿轮14的轮架销孔39接触，并且不会有助于限制外齿轮14的自转。轮架销38作为仅有助于第1轮架18与第2轮架20之间的连结的连结部件发挥功能。

接着，对构成本实施方式的各结构部件的材料进行说明。近年来，减速装置用途扩展到在人附近操作的协作式机器人等中。为了扩展用途，期望减速装置的轻量化和低噪声化。现有的减速装置由包括铁类金属的结构部件构成，可以想到由低比重的材料形成结构部件以减轻重量。作为这种材料，优选树脂等。另一方面，可以想到若将结构部件制成树脂，则由于散热性降低，温度上升，寿命变短。因此，考虑到温度上升，可以想到将转速及输出转矩抑制得较低。

并且，将减速装置用于机器人时，由于其结构，容易使用轮架输出。将负荷侧的轮架制成树脂时，通过插入成形埋设铁制的内螺纹以确保被驱动部件安装用的抽头的强度。在该情况下，通过铁制的内螺纹增加重量，并且通过插入成形增加制造工时。

从这些观点考虑，本实施方式的第1轮架18由金属构成，第2轮架20由树脂构成。在该情况下，连结被驱动部件50的第1轮架18由金属构成，因此能够确保安装用抽头的强度。并且，第2轮架20由树脂构成，因此能够减轻第2轮架20的重量。

第2轮架20能够使用各种树脂，在该例中，第2轮架20由POM(polyacetal：聚缩醛)构成。POM有时称为PO。从减轻温度上升的影响的观点考虑，本实施方式的第2轮架20不直接与输入轴轴承34接触，设置成非接触。

另外，用于本实施方式的各结构部件的树脂可以为包含玻璃纤维、碳纤维等强化用纤维的树脂，也可以为不包含强化用纤维的树脂，也可以为在纸和布等基材中浸渍树脂并层叠而成的树脂。

向输入轴12及配置于第1轮架18与输入轴12之间的输入轴轴承34输入减速前的高速旋转。因此，若这些温度上升较大且这些耐热性低，则允许输入转速变低。因此，输入轴轴承34和输入轴12可以由金属构成。在该情况下，能够抑制允许的输入转速的降低。另外，对输入轴12施加较大的扭转应力，因此优选由刚性高于第1轮架18的材料构成。因此，在本实施方式中，第1轮架18由散热性高的铝(包含铝合金。以下相同)构成，输入轴12由扭转强度高于铝的铁类金属构成。

另外，作为用于本实施方式的各结构部件的铁类金属根据所期望的特性能够使用碳钢、轴承钢、不锈钢等。

外齿轮14配置于温度上升大的输入轴12的附近，因此优选外齿轮14的耐热温度高。从该观点考虑，外齿轮14可以由耐热温度高于第2轮架20的树脂构成。在该例中，外齿轮14由PEEK(polyetheretherketone：聚醚醚酮)构成。

为了确保第1轮架18与第2轮架20的连结强度，优选轮架销38的刚性高。从该观点考虑，轮架销38由金属构成，间隔件37可以由树脂构成以减轻重量。在该例中，轮架销38由铁类金属构成，间隔件37由POM构成。

输入轴12作为偏心体轴施加大的扭转应力，因此优选由刚性高于第1轮架18的材料构成。第1轮架18优选由比重小于输入轴12的材料构成以减轻重量。从该观点考虑，第1轮架由比重为5以下的金属构成，输入轴12可以由铁类金属构成。第1轮架18可以由铝、镁、铍、钛等轻金属(比重为4至5以下的金属)、这些复合材料构成。在该例中，第1轮架18由铝构成。

从轻量化的观点考虑，外壳22、第1罩体21及第2罩体23可以由树脂构成。它们也可以由相同的树脂构成，也可以由不同的树脂构成。在该例中，外壳22由PEEK构成，第1罩体21及第2罩体23由POM构成。

如上所述，在本实施方式中，外齿轮14、第2轮架20、外壳22、第1罩体21、第2罩体23及间隔件37由树脂构成。并且，主轴承24、26、偏心轴承30、输入轴轴承34、轮架销38、内销40、输入轴12及螺栓50b由铁类金属构成。并且，第1轮架18由铝等轻金属构成。本实施方式的这些结构部件的一部分或全部可以由不同的材料构成。

对如上构成的偏心摆动型减速装置10的动作进行说明。若从驱动装置向输入轴12传递旋转动力，则输入轴12的偏心部12a绕穿过输入轴12的旋转中心线旋转，外齿轮14通过其偏心部12a摆动。此时，外齿轮14以自身的轴心绕输入轴12的旋转中心线旋转的方式摆动。若外齿轮14摆动，则外齿轮14与内齿轮16的啮合位置依次偏离。其结果，输入轴12每旋转一次，产生与外齿轮14与内齿轮16的齿数差相应的量的外齿轮14及内齿轮16中一个的自转。在本实施方式中，外齿轮14自转，并从第1轮架18输出减速旋转。

[第2实施方式]

接着，对第2实施方式所涉及的偏心摆动型减速装置10的结构进行说明。在第2实施方式的附图及说明中，对与第1实施方式相同或等同的构成要件、部件附加相同的符号。适当省略与第1实施方式重复的说明，主要对与第1实施方式不同的结构进行说明。图3是表示第2实施方式的偏心摆动型减速装置10的侧面剖视图，并与图1对应。

在第1实施方式的说明中，以中心曲柄式的偏心摆动型齿轮装置为例而示出，但本实施方式的偏心摆动型减速装置为所谓分配式的偏心摆动型齿轮装置。本实施方式的偏心摆动型减速装置10与第1实施方式相比，在如下方面不同：主要具备多个输入齿轮70，输入轴12的结构不同。

多个输入齿轮70配置于内齿轮16的中心轴线La周围。在本图中仅示出一个输入齿轮70。输入齿轮70由插入到其中央部的输入轴12支承，并且设置成可与输入轴12一体旋转。输入齿轮70与设置于内齿轮16的中心轴线La上的旋转轴(未图示)的外齿部啮合。旋转轴上，从未图示的驱动装置被传递旋转动力，输入齿轮70通过其旋转轴的旋转与输入轴12一体旋转。

本实施方式的输入轴12在从内齿轮16的中心轴线La偏离的位置沿周向隔开间隔配置有多个(例如为3个)。在本图中仅示出一个输入轴12。

对以上本实施方式的偏心摆动型减速装置10的动作进行说明。若从驱动装置向旋转轴传递旋转动力，则从旋转轴向多个输入齿轮70分配旋转动力，各输入齿轮70以相同的相位旋转。若各输入齿轮70旋转，则输入轴12的偏心部12a绕穿过输入轴12的旋转中心线旋转，外齿轮14通过其偏心部12a摆动。若外齿轮14摆动，则与第1实施方式同样地，外齿轮14和内齿轮16的啮合位置依次偏离，产生外齿轮14及内齿轮16中一个的自转。输入轴12的旋转以与外齿轮14和内齿轮16的齿数差相对应的减速比减速，并从输出部件向被驱动装置输出。本实施方式的输出部件也为第1轮架18。

本实施方式中，外齿轮14、第2轮架20、外壳22、第1罩体21、第2罩体23及间隔件37由树脂构成。并且，主轴承24、26、偏心轴承30、输入轴轴承34、轮架销38、输入轴12及螺栓50b由铁类金属构成。并且，第1轮架18由铝等轻金属构成。本实施方式的这些结构部件的一部分或全部可以由不同的材料构成。尤其，第2轮架20可以由PEEK等耐热性高的树脂构成。

以上，对本发明的实施方式的例子进行详细说明。前述实施方式都只是示出了在实施本发明时的具体例。实施方式的内容并不限定本发明的技术范围，在不脱离权利要求书所规定的发明思想的范围内，能够进行构成要件的改变、追加、删除等很多设计改变。在前述实施方式中，关于能够进行这种设计改变的内容，附上“实施方式的”“实施方式中”等标记进行说明，并不是不允许对这种无标记的内容进行设计改变。并且，在附图的剖面附加的阴影并非限定带有阴影的对象的材质。

以下，对变形例进行说明。在变形例的附图及说明中，对与实施方式相同或同等的构成要件、部件附加相同的符号。适当省略与实施方式重复的说明，主要对与第1实施方式不同的结构进行说明。

[变形例]

在第1实施方式的说明中，示出内齿轮16具有一体形成于外壳22的内周部的内齿16a的例子，但本发明不限定于此。内齿轮16可以具备由相同数量的金属制的销部件构成的内齿销以代替内齿16a。在该情况下，内齿轮具有与外壳一体化的内齿轮主体及旋转自如地支承于该内齿轮主体的销部件。另外，当使用金属制的销部件时，外壳22也可以由耐热性低于PEEK的POM等树脂构成。

在第1实施方式的说明中，示出具备2个外齿轮14的例子，但本发明不限定于此。也可具备3个以上的外齿轮14。例如，输入轴上设置分别各错开120°相位的3个偏心部12a，可以具备被这3个偏心部12a摆动的3个外齿轮14。并且，外齿轮14可以为1个。

在第1实施方式的说明中，示出第2主轴承26及第1主轴承24具有内圈的例子，但本发明不限定于此。第2主轴承26和第1主轴承24中至少一个可以为不具有内圈的轴承。

在第1实施方式的说明中，示出各轴承为具备球状的滚动体的滚珠轴承的例子，但本发明不限定于此。这些轴承的一部分或全部可以为具备圆筒状的滚动体的滚子轴承。

在第1实施方式的说明中，示出输出部件为轮架18，被固定部件为外壳22的例子，但本发明不限定于此。被固定部件可以为轮架18，输出部件可以为外壳22。

在第1实施方式的说明中，示出设置第1轮架18及第2轮架20的例子，但本发明不限定于此。可以在外齿轮的轴向的一侧只设置第1轮架。

上述各变形例起到与第1实施方式相同的作用/效果。

上述各实施方式和变形例的任意组合也是作为本发明的实施方式是有用的。通过组合产生的新的实施方式一并具有组合的各实施方式及变形例各自的效果。

Claims (7)

1.一种偏心摆动型减速装置，其具备内齿轮、与所述内齿轮啮合的外齿轮、使所述外齿轮摆动的偏心体轴及配置于所述外齿轮的轴向侧部的轮架，

所述偏心摆动型减速装置的特征在于，

所述轮架具有配置于所述外齿轮的轴向一侧的第1轮架及配置于所述外齿轮的轴向另一侧的第2轮架，所述第1轮架上连结有被驱动部件，

所述第1轮架由金属构成，所述第2轮架由树脂构成。

2.根据权利要求1所述的偏心摆动型减速装置，其特征在于，

具有配置于所述第1轮架与所述偏心体轴之间的输入轴轴承，所述输入轴轴承和所述偏心体轴由金属构成。

3.根据权利要求1或2所述的偏心摆动型减速装置，其特征在于，

所述外齿轮由耐热温度高于所述第2轮架的耐热温度的树脂构成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的偏心摆动型减速装置，其特征在于，

具有连结所述第1轮架和所述第2轮架的轮架销及外嵌于所述轮架销且配置于所述第1轮架与所述第2轮架之间的间隔件，

所述轮架销由金属构成，

所述间隔件由树脂构成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的偏心摆动型减速装置，其特征在于，

所述第1轮架由比重为5以下的金属构成，

所述偏心体轴由铁类金属构成。

6.一种偏心摆动型减速装置，其具备设置于外壳的内齿轮、与所述内齿轮啮合的外齿轮、使所述外齿轮摆动的偏心体轴及配置于所述外齿轮的轴向侧部的轮架，

所述偏心摆动型减速装置的特征在于，

所述外壳及所述外齿轮由树脂构成，

所述轮架由金属构成。

7.根据权利要求6所述的偏心摆动型减速装置，其特征在于，

所述内齿轮具有与所述外壳一体化的内齿轮主体及旋转自如地支承于所述内齿轮主体上的销部件，

所述内齿轮主体由树脂构成，

所述销部件由金属构成。