CN112855891A - 驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及驱动装置。第一驱动装置(4)具备：具有旋转轴(17)的电机(14)、使旋转轴(17)的旋转减速的减速机(16)、支承电机(14)和减速机(16)的支承部件(15)，减速机(16)具有：刚性齿轮(23)，固定于支承部件(15)；挠性齿轮(24)，与刚性齿轮(23)局部咬合；波动发生器(25)，与旋转轴(17)连接，与挠性齿轮(24)的内周面相接触，而使挠性齿轮(24)发生挠曲，使得刚性齿轮(23)与挠性齿轮(24)的咬合位置在周向上移动；波动发生器具有沿着旋转轴突出的突出部(34)，旋转轴经由具有内轮和外轮的轴承(18)而支承于支承部件，轴承的外轮支承于支承部件，在轴承的内轮通过过盈配合连接旋转轴与突出部。

Description

驱动装置

技术领域

本发明涉及驱动装置。

背景技术

现有技术中，作为产业用机器人等驱动装置，已知一种如专利文献1所示的结构，具有具备旋转轴的电机、减速机以及用于连接这两个部件并固定于机器人的壳体的支承部件。

作为上述减速机，有时采用一种能够实现小型轻量且高减速比的波动齿轮减速机。波动齿轮减速机包括下述三个部件而构成：内齿齿轮，固定于支承部件；挠性的外齿齿轮，与内齿齿轮局部咬合；以及波动发生器，与电机的旋转轴连接，与外齿齿轮的内周面相接触而使外齿齿轮发生挠曲，从而使内齿齿轮和外齿齿轮的咬合位置在周向上移动。在专利文献1所记载的驱动装置中，为了在将电机的旋转轴和波动齿轮减速机的波动发生器连接时，防止波动发生器的变形，通常使旋转轴与波动发生器的嵌合孔采用间隙配合。

专利文献1：国际公开第2018/055752号

发明内容

然而，在进行间隙配合时，由于径向上的间隙，而存在如下技术问题：难以确保波动发生器相对于旋转轴的同轴精度，并使减速机的机械寿命降低。

驱动装置其特征在于，具备：电机，具有旋转轴；波动齿轮减速机，使所述旋转轴的旋转减速；以及支承部件，支承所述电机和所述波动齿轮减速机，所述波动齿轮减速机具有：内齿齿轮，固定于所述支承部件；挠性的外齿齿轮，与所述内齿齿轮局部咬合；以及波动发生器，与所述旋转轴连接，与所述外齿齿轮的内周面相接触，使所述外齿齿轮发生挠曲，使得所述内齿齿轮与所述外齿齿轮的咬合位置在周向上移动，所述波动发生器具有沿着所述旋转轴突出的突出部，所述旋转轴经由具有内轮和外轮的轴承而支承于所述支承部件，所述轴承的所述外轮支承于所述支承部件，所述轴承的所述内轮和所述旋转轴通过过盈配合连接，所述轴承的所述内轮和所述突出部通过过盈配合连接。

在上述驱动装置中，所述支承部件也可以由支承所述轴承的第一支承部和固定所述内齿齿轮的第二支承部为一体的一个部件构成。

在上述驱动装置中，所述支承部件也可以由所述第一支承部、所述第二支承部和安装于外部的壳体的第三支承部为一体的一个部件构成。

在上述驱动装置中，所述突出部的前端也可以在所述轴承的所述内轮的内侧与所述旋转轴抵接。

在上述驱动装置中，在所述突出部中，也可以在与所述轴承连接的部分的外侧具有厚壁部，所述厚壁部的与所述旋转轴垂直的方向的厚度比与所述轴承连接的部分厚。

在上述驱动装置中，所述厚壁部也可以与所述轴承抵接。

附图说明

图1是示出实施方式所涉及的机器人的概略构成的图。

图2是示出实施方式所涉及的第一驱动装置的剖视图。

图3是示出实施方式所涉及的第一驱动装置的立体图。

图4是示出实施方式所涉及的减速机的齿轮部的细节的剖视图。

附图标记说明

1…机器人、2…基台、3…第一臂、4…第一驱动装置、5…第二臂、6…第二驱动装置、7…作业头、8…花键螺母、9…滚珠丝杠螺母、10…花键轴、11…前端部(下端部)、12…布线、13…布线拉绕部、14…电机、15…支承部件、16…减速机、17…旋转轴、18…轴承、19…轴承、20…第一机壳、21…第二机壳、22…旋转检测器、23…刚性齿轮、24…挠性齿轮、25…波动发生器、26…电机支承部、27…减速机支承部、28…基台安装部、29…内齿、30…外齿、31…筒状部、32…锷部、33…波动发生部、34…突出部、35…固定部、36…嵌合部、37…厚壁部、38…主体部、39…轴承、40…内轮、41…外轮、42…滚珠、J1…第一轴、J2…第二轴、J3…第三轴、La…长轴、Lb…短轴、a…轴线。

具体实施方式

下面，对本实施方式的驱动装置进行详细说明。

机器人

首先，对本实施方式所涉及的机器人进行说明。

图1所示的机器人1是SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)机器人(水平多关节机器人)。

机器人1能够进行精密仪器或构成其的部件的给料、卸料、输送、组装等作业。需要指出，在以下说明中，设定XYZ坐标系，并参照该XYZ坐标系来说明各部件的位置关系。此时，将铅直方向作为Z轴方向，将水平方向且基台2的长度方向作为Y轴方向，将水平方向且基台2的宽度方向作为X轴方向。

机器人1具备：基台2、第一臂3和第一驱动装置4。

基台2是将机器人1安装于任意设置部位的部分。基台2例如由螺栓等固定在未图示的地面。需要指出，基台2的设置部位不作特别限定，例如可列举出：地板、墙壁、天花板、可移动的台车上等。

第一臂3经由搭载于基台2的第一驱动装置4与基台2的上端部连接。第一臂3相对于基台2能够绕沿着铅直方向(Z轴向)的第一轴J1转动。

另外，机器人1具备第二臂5和第二驱动装置6。

第二臂5经由搭载于第二臂5的第二驱动装置6与第一臂3的前端部连接。第二臂5相对于第一臂3能够绕沿着铅直方向(Z轴向)的第二轴J2转动。

在第二臂5的前端部配置有作业头7。作业头7具备：以同轴配置于第二臂5的前端部的花键螺母8和滚珠丝杠螺母9、以及插通于花键螺母8和滚珠丝杠螺母9的花键轴10。花键轴10相对于第二臂5能够绕沿着铅直方向(Z轴向)的第三轴J3旋转，且能够在上下方向移动(升降)。

在花键轴10的前端部(下端部)11连接有未图示的末端执行器。作为末端执行器，不作特别限定，例如可列举：把持被输送物的末端执行器、加工被加工物的末端执行器等。

与配置在第二臂5内的各电子部件(例如，第二驱动装置6等)连接的多个布线12穿过连接第二臂5和基台2的管状的布线拉绕部13内而拉绕至基台2内。而且，多个布线12通过在基台2内汇合，从而与连接于第一驱动装置4的布线一起被拉绕至未图示的控制装置，该控制装置设置于基台2的外部并对机器人1进行整体控制。需要指出，第一驱动装置4和第二驱动装置6的驱动由该控制装置来控制。

在这样的机器人1中，第一驱动装置4将使第一臂3相对于基台2转动的驱动力从基台2侧传递至第一臂3侧。另外，第二驱动装置6将使第二臂5相对于第一臂3转动的驱动力从第二臂5侧传递至第一臂3侧。需要指出，“转动”包括相对于某中心点在包含一个方向或其相反方向在内的两个方向上运动以及相对于某中心点旋转。

驱动装置

下面对本实施方式所涉及的驱动装置进行说明。需要指出，作为驱动装置的第一驱动装置4和第二驱动装置6为相同的构成，因此下面仅说明第一驱动装置4。

图2是本实施方式所涉及的第一驱动装置4的剖视图，其示出通过第一轴J1并与XZ平面平行的截面。图3是本实施方式所涉及的第一驱动装置4的立体图。图4是示出本实施方式所涉及的减速机16的齿轮部的细节的剖视图，其示出与XY平面平行的截面。需要指出，在各图中，为便于说明，根据需要将各部分的尺寸适当放大而进行图示，各部分间的尺寸比与实际的尺寸比不一定一致。

第一驱动装置4具备：电机14、支承部件15和减速机16。

支承部件15包括：作为第一支承部的电机支承部26，是支承电机14的部位；作为第二支承部的减速机支承部27，是支承减速机16的部位；作为第三支承部的基台安装部28，是将第一驱动装置4安装于基台2的壳体的部位，它们一体地由一个部件构成。基台2的壳体相当于外部的壳体。

电机14产生驱动力。作为电机14，不作特别限定，例如优选为AC伺服电机、DC伺服电机等伺服电机。

电机14具备：旋转轴17、轴承18、轴承19、第一机壳20、第二机壳21以及旋转检测器22。

轴承18和轴承19是包括内轮和外轮而构成的滚动轴承。旋转轴17的两端部在轴承18的内轮和轴承19的内轮通过过盈配合而固定。轴承18的外轮支承于支承部件15的电机支承部26。轴承19的外轮支承于第一机壳20。第一机壳20经由第二机壳21而固定于支承部件15。

在这样的电机14中，旋转轴17经由轴承18和轴承19而支承于支承部件15，并相对于支承部件15绕第一轴J1上的轴线a旋转。旋转轴17在轴承19侧的端部即b端与检测旋转轴17的旋转的旋转检测器22连接。另外，旋转轴17在轴承18侧的端部即c端与减速机16连接，将驱动力传递至减速机16。

减速机16是通常被称为波动齿轮减速机的波动齿轮机构的减速机，将由旋转轴17输入的驱动力的旋转减速后进行输出。在输出侧，能够得到与减速比成比例的扭矩。

如图2～图4所示，减速机16具备：作为内齿齿轮的刚性齿轮23、作为挠性的外齿齿轮的挠性齿轮24以及波动发生器25。

刚性齿轮23是由在轴线a的径向上实质上不发生挠曲的刚体构成的齿轮，是具备内齿29的环状的内齿齿轮。在本实施方式中，刚性齿轮23是平齿轮。即，内齿29具备与轴线a平行的齿向(歯スジ)。需要指出，内齿29的齿向也可以相对于轴线a倾斜。即，刚性齿轮23也可以是螺旋齿轮或人字齿轮。

刚性齿轮23固定于支承部件15的减速机支承部27。

挠性齿轮24插通于刚性齿轮23的内侧。该挠性齿轮24是具备在轴线a的径向上能够挠曲变形的挠性的筒状部31的齿轮，是具备与刚性齿轮23的内齿29咬合的外齿30的外齿齿轮。另外，挠性齿轮24的齿数少于刚性齿轮23的齿数。

挠性齿轮24具有除了筒状部31之外还具备从筒状部31的一端向轴线a的径向外侧延伸的锷部32的礼帽型的形状。外齿30在筒状部31的另一端部形成于轴线a径向外侧。

波动发生器25具备：波动发生部33、突出部34和固定部35。

突出部34是从波动发生部33的中心垂直地即沿着旋转轴17突出的圆管状的部位，波动发生部33和突出部34一体地由一个部件构成。在突出部34的前端侧形成嵌合于轴承18的嵌合部36，在突出部34的基端侧即与轴承18连接的嵌合部36的外侧形成有厚壁部37，该厚壁部37在轴线a的径向即与旋转轴17垂直的方向上与嵌合部36相比更为厚壁。也就是，就与旋转轴17垂直的方向的厚度而言，比起与轴承18连接的嵌合部36，厚壁部37更厚。

嵌合部36通过过盈配合与电机14的轴承18的内轮连接，由此，波动发生器25与旋转轴17连接。此时，嵌合部36的前端即突出部34的前端优选为在轴承18的内轮的内侧与旋转轴17抵接。需要指出，过盈配合是指记载于JIS B 0401-1：2016中的“过盈配合”(しまりばめ)。也就是在嵌合时在孔和轴之间能够一直具有过盈量的配合，即，孔之上的允许尺寸为轴之下的允许尺寸以下的情况。

固定部35例如由螺丝或螺栓构成，从轴线a的径向固定波动发生部33和电机14的旋转轴17。

波动发生部33具备主体部38和轴承39，轴承39装配于主体部38的外周。

从轴线a的轴向观察主体部38时，外周为椭圆形或长圆形。

轴承39是具备挠性的内轮40和外轮41、以及配置在它们之间的多个滚珠42的滚动轴承。内轮40嵌入于主体部38的外周，沿着主体部38的外周面，弹性变形为椭圆形或长圆形。外轮41也会随之弹性变形为椭圆形或长圆形。另外，内轮40的外周面和外轮41的内周面分别成为使多个滚珠42沿着周向引导的同时转动的轨道面。另外，多个滚珠42由未图示的保持器保持，以使多个滚珠42彼此在周向上的间隔保持固定。

波动发生器25插通到挠性齿轮24的内侧，能够绕轴线a旋转。并且，波动发生部33与挠性齿轮24的筒状部31的内周面相接触，使筒状部31挠曲为形成长轴La和短轴Lb的椭圆形或长圆形，从而使外齿30与刚性齿轮23的内齿29局部咬合。在此，挠性齿轮24和刚性齿轮23以能够绕轴线a旋转的方式相互以内外咬合。

在这样的减速机16中，若向波动发生器25输入来自前述电机14的驱动力，则刚性齿轮23和挠性齿轮24其相互的咬合位置在周向上移动，同时由于齿数差而绕轴线a相对地旋转。由此，从作为驱动源的电机14的旋转轴17输入到波动发生器25的驱动力的旋转被减速，然后从挠性齿轮24输出。然后，在输出侧能够得到与减速比成比例的扭矩。即，能够实现将波动发生器25作为输入侧并将挠性齿轮24作为输出侧的减速机。

下面，简单地说明本实施方式中的第一驱动装置4的组装方法的一个例子。其中，省略电机14的组装。另外，组装的顺序不限定于下述情况。

首先，电机14组配于支承部件15。此时，电机14的第二机壳21与支承部件15抵接。另外，轴承18的外轮支承于电机支承部26，该轴承18预先将内轮通过过盈配合固定在电机14的旋转轴17。在此，轴承18的外轮优选为直接或间接地固定于电机支承部26。固定方法不作特别限定，可列举出：粘合剂、焊接、压入、冷却配合、热配合等。其中，轴承18的外轮相对于电机支承部26在轴线a的径向上的移动被间隙配合等限制，只要轴线a的轴向上的移动被基于弹簧等的预压限制即可，也可以并非完全固定。

接着，波动发生器25通过过盈配合组配于电机14的轴承18的内轮。此时，波动发生器25的突出部34的前端优选为在轴承18的内轮的内侧与旋转轴17抵接。基于过盈配合的组配方法不作特别限定，可列举出：压入、冷却配合、热配合等。

接着，通过固定部35从轴线a的径向固定波动发生器25和电机14的旋转轴17。固定方法不作特别限定，除了基于螺丝或螺栓的固定以外，还可以是基于粘合剂、焊接等的固定。

接着，挠性齿轮24可转动地组配于刚性齿轮23。组配方法不作特别限定，可列举出：基于由锷部32的螺丝或螺栓的组配、粘合剂、焊接等。

接着，刚性齿轮23组配于支承部件15的减速机支承部27。组配方法不作特别限定，可列举出：基于螺丝或螺栓的固定、粘合剂、焊接、压入、冷却配合、热配合等。

通过以上来完成第一驱动装置4。

根据本实施方式，能够得到以下的效果。

根据本实施方式，通过将旋转轴17和波动发生器25的突出部34通过过盈配合在轴承18的内轮连接，波动发生器25相对于旋转轴17的同轴精度得到提高，能够抑制减速机16的机械寿命的降低。

根据本实施方式，通过突出部34的前端在轴承18的内轮的内侧与旋转轴17抵接，能够对轴承18的内轮和旋转轴17更稳定地连接波动发生器25，因此针对倾斜的组配精度得到提高，能够抑制减速机16的机械寿命的降低。而且，旋转轴17和波动发生器25与轴承18的内轮接触的面积增加，因此容易使在轴承18发生的摩擦热释放到周边部件，能够抑制轴承18的寿命的降低。

根据本实施方式，经由轴承18而支承电机14的电机支承部26和固定刚性齿轮23的减速机支承部27作为支承部件15一体地由一个部件构成，从而刚性齿轮23相对于波动发生器25的同轴精度得到进一步提高，能够进一步抑制减速机16的机械寿命的降低。

根据本实施方式，电机支承部26、减速机支承部27、基台安装部28作为支承部件15一体地由一个部件构成，从而能够将第一驱动装置4不经由其它部件而直接固定于基台2。

根据本实施方式，通过在相对于波动发生部33的突出部34的根部设置厚壁部37，从而能够提高突出部34的强度。

另外，上述实施方式也可以以如下方式变更。

在上述实施方式中，厚壁部37与轴承18不抵接，但不限定于此，厚壁部37也可以与轴承18抵接。该情况下，能够对轴承18更稳定地连接波动发生器25，因此针对倾斜的组配精度得到提高，能够抑制减速机16的机械寿命的降低。而且，波动发生器25与轴承18的接触面积增加，因此容易使在轴承18发生的摩擦热释放至周边部件，能够抑制轴承18的寿命的降低。

在上述实施方式中，挠性齿轮24是礼帽型的形状，但不限定于此，例如也可以是筒状部31的一端封闭为杯子的底状的杯型形状。

在上述实施方式中，机器人1是SCARA机器人，但不限定于此，例如还可以是垂直多关节机器人。而且，第一驱动装置4也可以组入到除机器人以外的装置。

在上述实施方式中，支承部件15包括：电机支承部26、减速机支承部27、基台安装部28，它们一体地由一个部件构成，但不限定于此，例如也可以为，电机支承部26、减速机支承部27、基台安装部28也可以由分别独立的部件构成并由螺丝或螺栓等紧固的结构。

在上述实施方式中，通过波动发生器25的固定部35从轴线a的径向固定波动发生器25和电机14的旋转轴17，但不限定于此，例如，也可以是从轴线a的轴向直接或间接地通过螺丝或螺栓等固定波动发生器25和旋转轴17的结构。另外，轴承18的内轮和波动发生器25通过过盈配合并由超过电机14的驱动力的力固定即可，也可以不是基于固定部35的固定结构。

下面，描述从实施方式推导出的内容。

驱动装置其特征在于，具备：电机，具有旋转轴；波动齿轮减速机，使所述旋转轴的旋转减速；以及支承部件，支承所述电机和所述波动齿轮减速机，所述波动齿轮减速机具有：内齿齿轮，固定于所述支承部件；挠性的外齿齿轮，与所述内齿齿轮局部咬合；以及波动发生器，与所述旋转轴连接，与所述外齿齿轮的内周面相接触而使所述外齿齿轮发生挠曲，使得所述内齿齿轮与所述外齿齿轮的咬合位置在周向上移动，所述波动发生器具有沿着所述旋转轴突出的突出部，所述旋转轴经由具有内轮和外轮的轴承而支承于所述支承部件，所述轴承的所述外轮支承于所述支承部件，所述轴承的所述内轮和所述旋转轴通过过盈配合连接，所述轴承的所述内轮和所述突出部通过过盈配合连接。

根据该构成，在轴承的内轮通过过盈配合而连接电机的旋转轴与波动发生器的突出部，因此波动发生器相对于旋转轴的同轴精度得到提高，能够抑制减速机的机械寿命的降低。

在上述驱动装置中，所述支承部件也可以由支承所述轴承的第一支承部和固定所述内齿齿轮的第二支承部为一体的一个部件构成。

根据该构成，将第一支承部和第二支承部作为一个部件，从而内齿齿轮相对于波动发生器的同轴精度进一步得到提高，能够进一步抑制减速机的机械寿命的降低。

在上述驱动装置中，所述支承部件也可以由所述第一支承部、所述第二支承部和安装于外部的壳体的第三支承部为一体的一个部件构成。

根据该构成，将第一支承部、第二支承部、第三支承部作为一个部件，从而能够将驱动装置直接固定到外部的壳体。

在上述驱动装置中，所述突出部的前端也可以在所述轴承的所述内轮的内侧与所述旋转轴抵接。

根据该构成，对轴承的内轮和电机的旋转轴能够更稳定地连接波动发生器，因此针对倾斜的组配精度得到提高，能够抑制减速机的机械寿命的降低。另外，旋转轴和波动发生器与轴承的内轮接触的面积增加，因此容易使在轴承发生的摩擦热释放至周边部件，能够抑制轴承的寿命的降低。

在上述驱动装置中，在所述突出部中，也可以在与所述轴承连接的部分的外侧具有厚壁部，所述厚壁部的与所述旋转轴垂直的方向的厚度比与所述轴承连接的部分厚。

根据该构成，在波动发生器的突出部根部设置厚壁部，从而突出部的强度得到提高。

在上述驱动装置中，所述厚壁部也可以与所述轴承抵接。

根据该构成，对轴承能够更稳定地连接波动发生器，因此针对倾斜的组配精度得到提高，能够抑制减速机的机械寿命的降低。另外，波动发生器与轴承的接触面积增加，因此容易使在轴承发生的摩擦热释放至周边部件，能够抑制轴承的寿命的降低。

Claims (6)

1.一种驱动装置，其特征在于，

所述驱动装置具备：电机，具有旋转轴；波动齿轮减速机，使所述旋转轴的旋转减速；以及支承部件，支承所述电机和所述波动齿轮减速机，

所述波动齿轮减速机具有：

内齿齿轮，固定于所述支承部件；

挠性的外齿齿轮，与所述内齿齿轮局部咬合；以及

波动发生器，与所述旋转轴连接，与所述外齿齿轮的内周面相接触而使所述外齿齿轮发生挠曲，使得所述内齿齿轮与所述外齿齿轮的咬合位置在周向上移动，

所述波动发生器具有沿着所述旋转轴突出的突出部，

所述旋转轴经由具有内轮和外轮的轴承而支承于所述支承部件，

所述轴承的所述外轮支承于所述支承部件，所述轴承的所述内轮和所述旋转轴通过过盈配合连接，所述轴承的所述内轮和所述突出部通过过盈配合连接。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，

所述支承部件由支承所述轴承的第一支承部和固定所述内齿齿轮的第二支承部为一体的一个部件构成。

3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，

所述支承部件由所述第一支承部、所述第二支承部和安装于外部的壳体的第三支承部为一体的一个部件构成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动装置，其特征在于，

所述突出部的前端在所述轴承的所述内轮的内侧与所述旋转轴抵接。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动装置，其特征在于，

在所述突出部中，在与所述轴承连接的部分的外侧具有厚壁部，所述厚壁部的与所述旋转轴垂直的方向的厚度比与所述轴承连接的部分的与所述旋转轴垂直的方向的厚度厚。

6.根据权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，

所述厚壁部与所述轴承抵接。

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