CN112912645A - 挠曲啮合式齿轮装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够抑制空程并且能够抑制外齿轮的内周面上的微动磨损的挠曲啮合式齿轮装置及其制造方法。该挠曲啮合式齿轮装置(1)具备：起振体(30A)；外齿轮(32)，被起振体挠曲变形；内齿轮(41G、42G)，与外齿轮啮合；及起振体轴承(31)，配置于外齿轮与起振体之间。而且，外齿轮(32)的内周面和齿面均具有涂层，涂层具有如下性质：在使挠曲啮合式齿轮装置运行的情况下，通过外齿轮与内齿轮之间的啮合，啮合部分的涂层被去除。
Description
技术领域
本发明涉及一种挠曲啮合式齿轮装置及其制造方法。
背景技术
以往，有一种具备挠曲变形的外齿轮的挠曲啮合式齿轮装置(例如，参考专利文献1)。该外齿轮构成为，经由起振体轴承内嵌有起振体，并且通过该起振体在内侧进行旋转而挠曲变形。而且，外齿轮与具有刚性的内齿轮啮合。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-096510号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
以往，挠曲变形的外齿轮的齿面与内齿轮的齿面的跑合性有时会较低，若跑合程度较低，则会产生空程变大的问题。并且，还存在在挠曲变形的外齿轮的内周面与起振体轴承的外圈之间容易产生微动磨损的问题。
本发明的目的在于提供一种能够抑制空程并且能够抑制外齿轮的内周面上的微动磨损的挠曲啮合式齿轮装置及其制造方法。
用于解决技术课题的手段
本发明提供一种挠曲啮合式齿轮装置，其具备：起振体；外齿轮，被所述起振体挠曲变形；内齿轮，与所述外齿轮啮合；及起振体轴承，配置于所述外齿轮与所述起振体之间，其中，
所述外齿轮的内周面和齿面均具有涂层，
所述涂层具有如下性质：在使所述挠曲啮合式齿轮装置运行的情况下，通过所述外齿轮与所述内齿轮之间的啮合，啮合部分的涂层被去除。
本发明提供一种挠曲啮合式齿轮装置，其具备：起振体；外齿轮，被所述起振体挠曲变形；内齿轮，与所述外齿轮啮合；及起振体轴承，配置于所述外齿轮与所述起振体之间，其中，
所述外齿的齿面中的除了啮合部以外的部分和内周面上具有涂层，所述啮合部则不具有所述涂层。
本发明提供一种挠曲啮合式齿轮装置的制造方法，其中，所述挠曲啮合式齿轮装置具备：起振体；外齿轮，被所述起振体挠曲变形；内齿轮，与所述外齿轮啮合；及起振体轴承，配置于所述外齿轮与所述起振体之间，所述挠曲啮合式齿轮装置的制造方法包括如下工序：
涂覆工序，对所述外齿轮的至少内周面和齿面涂覆涂层；及
组装工序，组装包括经涂覆的所述外齿轮在内的多个部件来组装出所述挠曲啮合式齿轮装置，
在所述涂覆工序中涂覆的涂层具有如下性质：通过使所组装的所述挠曲啮合式齿轮装置进行运行以使所述外齿轮与所述内齿轮彼此啮合，啮合部分的涂层被去除。
发明效果
根据本发明，提供一种能够抑制空程并且能够抑制外齿轮的内周面上的微动磨损的挠曲啮合式齿轮装置及其制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置的剖视图。
图2是表示第一实施方式的外齿轮的立体图。
图3是表示外齿轮的齿面的放大立体图。
图4是用于说明空程的说明图。
图5是用于说明第一实施方式的挠曲啮合式齿轮装置的制造方法的流程图。
图6是用于说明第二实施方式的挠曲啮合式齿轮装置的制造方法的流程图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。
(第一实施方式)
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置的剖视图。图2是表示第一实施方式的外齿轮的立体图。图3是表示外齿轮的齿面的放大立体图。
第一实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1是将未使外齿轮32与内齿轮41G、42G跑合(并未进行跑合运行)的状态作为制造后的产品状态(出厂时的状态)的减速装置。挠曲啮合式齿轮装置1具备起振体轴30、起振体轴承31、外齿轮32、内齿轮41G、内齿轮42G、外壳43、第1罩体44、第2罩体45、轴承46、轴承47、主轴承48、止动环51及止动环52。
起振体轴30为以旋转轴O1为中心进行旋转的空心筒状的轴，且其具有与旋转轴O1垂直的剖面的外形为非圆形(例如，椭圆形)的起振体30A及设置于起振体30A的轴向上的两侧的轴部30B、30C。椭圆形并非一定是几何学严格意义上的椭圆，其还包括大致椭圆。轴部30B、30C为与旋转轴O1垂直的剖面的外形为圆形的轴。
两个内齿轮41G、42G沿轴向排列配置且与外齿轮32啮合。其中一个内齿轮41G通过在具有刚性的第1内齿轮部件41的内周的一部分上设置齿而构成。另一个内齿轮42G通过在具有刚性的第2内齿轮部件42的内周的一部分上设置齿而构成。
外齿轮32为具有挠性的圆筒状的部件，且在其外周设置有齿。外齿轮32具有呈圆筒状且在外周设置有齿的金属制的部件及设置在该部件的至少内周面及齿面上的涂层。在本实施方式中，不仅在内周面及齿面上实施了涂层，包括轴向端面等在内的整个外齿轮32上实施了涂层。涂层例如具有如下性质：通过跑合运行，啮合部H(参考图3)上的涂层在比较短的时间内被去除。啮合部H是指：外齿轮32的齿面中的与内齿轮41G、42G的内齿接触的部分。图3的啮合部H上的涂层被去除的外齿轮32表示跑合运行之后的状态。在图3中，虽然省略了一部分，但啮合部H存在于外齿轮32的各齿的两个斜面(齿面)上。在此，在挠曲啮合式齿轮装置1中，外齿轮32通常朝向正反两个方向旋转，因此在外齿轮32的各齿的两个斜面上均设置有啮合部H，但是，在外齿轮仅向正反两个方向中的一个方向旋转时，啮合部H也可以仅设置在一个斜面上。
作为具有上述性质(即，啮合部H上的涂层通过比较短时间的运行而被去除的性质)的涂层，例如可以使用磷酸锰覆膜。并且，作为具有上述性质的涂层，例如可以使用钼覆膜、氟树脂覆膜、石墨覆膜或磷酸盐覆膜，但并不只限于此。钼覆膜的具体成分的一例为MoS2(二氧化钼)。氟树脂覆膜的具体成分的一例为PTFE(聚四氟乙烯)。石墨覆膜的具体成分的一例为石墨。作为磷酸盐覆膜的具体成分的一例，可以使用磷酸铁、磷酸锌或磷酸锰。涂层优选为软质，以便即使脱落的涂层啮入到齿面之间也不会损伤齿面，但并不只限于此。
外齿轮32具有如下尺寸：在齿面的啮合部H具有涂层的状态下，外齿轮32与内齿轮41G、42G之间的齿隙成为负。而且，外齿轮32具有如下尺寸：在去除了齿面的啮合部H上的涂层的状态下，外齿轮32与内齿轮41G、42G之间的齿隙成为正。齿隙成为负是指：内齿轮41G、42G的齿面与外齿轮32的齿面之间施加有预负载的状态。通过使挠曲啮合式齿轮装置进行跑合运行而从外齿轮32的齿面的啮合部H去除涂层，能够使外齿轮32与内齿轮41G、42G之间的齿隙成为较小的正值。
起振体轴承31例如为滚子轴承，且其设置于起振体30A与外齿轮32之间。起振体轴承31具有外圈31a，且外圈31a嵌入于外齿轮32的内侧。起振体30A和外齿轮32经由起振体轴承31而能够相对旋转。
外齿轮32的内周面上的涂层和齿面上的涂层的成分相同。外齿轮32内周面上的涂层和齿面上的涂层可以同时实施。内周面上的涂层存在于被涂层覆盖的外齿轮32的金属部件与起振体轴承31的外圈31a之间，以避免外齿轮32的金属部件与外圈31a的直接接触，从而抑制该部分产生微动磨损。
止动环51、52配置于外齿轮32及起振体轴承31的轴向上的两侧，从而限制外齿轮32及起振体轴承31沿轴向移动。
外壳43覆盖内齿轮42G的外周侧。在外壳43的内周部形成有主轴承48的外圈部43o，外壳43经由主轴承48将第2内齿轮部件42支承为旋转自如。外壳43例如通过螺栓等连结部件而与第1内齿轮部件41连结在一起。
第1罩体44与第1内齿轮部件41连结在一起，且从轴向上的输出相反侧覆盖外齿轮32与内齿轮41G之间的啮合部位。在此，将与对象部件连结而向对象部件输出减速后的运动的一侧称为输出侧，将轴向上的与输出侧相反的一侧称为输出相反侧。在第1罩体44与起振体轴30的轴部30B之间配置有轴承46，第1罩体44将起振体轴30支承为旋转自如。
第2罩体45与第2内齿轮部件42连结在一起，且从轴向上的输出侧覆盖外齿轮32与内齿轮42G之间的啮合部位。第2罩体45及第2内齿轮部件42与输出减速后的运动的对象部件连结在一起。在第2罩体45与起振体轴30的轴部30C之间配置有轴承47，第2罩体45将起振体轴30支承为旋转自如。
<减速动作>
若振体轴30通过从省略图示的马达等输入的旋转运动而进行旋转，则起振体30A的运动传递至外齿轮32。此时，外齿轮32被限制为顺应起振体30A的外周面的形状，从轴向观察时，其挠曲成具有长轴部分和短轴部分的椭圆形状。而且，外齿轮32在长轴部分与被固定的第1内齿轮部件41的内齿啮合。因此，外齿轮32不以与起振体30A相同的转速进行旋转，而是起振体30A在外齿轮32的内侧进行相对旋转。之后，随着该相对旋转，外齿轮32以其长轴位置和短轴位置沿周向移动的方式挠曲变形。该变形周期与起振体轴30的旋转周期成比例。
当外齿轮32挠曲变形时，其长轴位置移动，因此外齿轮32与内齿轮41G的啮合位置在旋转方向上发生变化。在此，若将外齿轮32的齿数设为100且将内齿轮41G的齿数设为102，则啮合位置每旋转一圈，外齿轮32与内齿轮41G的啮合的齿彼此错开，由此外齿轮32进行旋转(自转)。若设为上述齿数，则起振体轴30的旋转运动以100:2的减速比减速后传递至外齿轮32。
另一方面，外齿轮32还与另一个内齿轮42G啮合，因此通过起振体轴30的旋转，外齿轮32与内齿轮42G的啮合位置也在旋转方向上发生变化。另一方面，由于内齿轮42G的齿数和外齿轮32的齿数一致，因此外齿轮32和内齿轮42G并不相对旋转，而是外齿轮32的旋转运动以1:1的减速比传递至内齿轮42G。由此，起振体轴30的旋转运动以100:2的减速比减速后传递至第2内齿部件42及第2罩体45。之后，该减速后的旋转运动输出至对象部件。
在产品出厂之后且正式运行之前的(外齿轮32的啮合部H上具有涂层的)状态下，内齿轮41G、42G的齿面与外齿轮32的齿面之间施加有预负载，因此能够对起振体轴30输入比较大的转矩而进行跑合运行。若通过跑合运行去除了外齿轮32的啮合部H上的涂层，则可以利用通常的转矩进行运行，并且外齿轮32与内齿轮41G、42G之间的齿隙量成为正，因而能够实现空程小的挠曲啮合式齿轮装置1。
在啮合部H上的涂层被去除的状态下，第一实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1的空程为0.15arc·min～3arc·min，更优选为0.15arc·min～1arc·min。在SI单位系统(国际单位制)中，1[arc·min]为π/(180·60)[rad]。
图4是用于说明空程的说明图。若固定减速装置的输入轴(高速轴)并从输出轴(低速轴)侧缓慢施加负载直至额定转矩并测定去载为止的负载及低速轴的位移(扭转角)并示出其关系，则可获得如图4所示的刚性的滞后回线。空程定义为，在额定转矩±3％点上的扭转角。在挠曲啮合式齿轮装置1中，输入轴相当于起振体轴30，输出轴相当于第2罩体45及第2内齿轮部件42。
<挠曲啮合式齿轮装置的制造方法>
图5是用于说明第一实施方式的挠曲啮合式齿轮装置的制造方法的流程图。
第一实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1的制造方法包括如下工序：对外齿轮32的金属部件涂覆涂层的涂覆工序(步骤S1)；及组装包括外齿轮32在内的多个部件来组装出挠曲啮合式齿轮装置1的组装工序(步骤S2)。
通过这种制造方法，通过之后的短时间的跑合运行即可实现空程小的减速运动，并且制造出能够抑制外齿轮32与外圈31a之间的微动磨损的挠曲啮合式齿轮装置1。另外，在挠曲啮合式齿轮装置1出厂之后由客户方进行跑合运行时，并非一定要进行与正常运行明确区分的跑合运行。在将挠曲啮合式齿轮装置1组装于对象机械之后开始进行了正常运行时，啮合部H上的涂层被去除为止的运行期间兼作跑合运行。
<实施方式的效果>
如上，根据本实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1，在外齿轮32的内周面和齿面上具有涂层。而且，该涂层具有如下性质：在挠曲啮合式齿轮装置1进行运行时，通过外齿轮32与内齿轮41G、42G之间的啮合，啮合部H上的涂层被去除。因此，通过上述涂层，外齿轮32与内齿轮41G、42G之间的跑合性得到提高。跑合性是指：通过滑动改善齿面形状的性质及齿面的覆膜的状态接近理想状态的性质。通过跑合性的提高，只需使挠曲啮合式齿轮装置1运行比较短的时间即可使外齿轮32的齿面与内齿轮41G、42G的齿面跑合。而且，通过外齿轮32的内周面的涂层，能够抑制外齿轮32与起振体轴承31的外圈31a之间的微动磨损。通过抑制微动磨损，能够抑制从该部分产生的磨粉给外齿轮32的齿面及内齿轮41G、42G的齿面带来不良影响，并且能够抑制挠曲啮合式齿轮装置1的空程受到磨粉的影响而变大。上述的基于涂层的跑合性的提高在将润滑脂用作润滑剂时尤为有效。在使用润滑脂时，润滑脂难以侵入到外齿轮32的啮合部H或外齿轮32的内周面，因而齿面上不易形成润滑膜(tribofilm)。
而且，根据本实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1，外齿轮32的齿面具有如下尺寸：在啮合部H具有涂层的状态下，外齿轮32与内齿轮41G、42G之间的齿隙成为负。通过采用该结构，在外齿轮32与内齿轮41G、42G跑合后的状态下，能够使外齿轮32与内齿轮41G、42G的齿隙变得非常小。
而且，外齿轮32的齿面具有如下尺寸：在啮合部H上不存在涂层的状态下，外齿轮32与内齿轮41G、42G之间的齿隙成为正。通过采用这种结构，在外齿轮32与内齿轮41G、42G跑合后的状态下，能够减小在外齿轮32与内齿轮41G、42G之间产生的旋转负载，并且能够减小它们之间的齿隙。
而且，根据本实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1，在外齿轮32的啮合部H上不存在涂层的状态下，空程为0.15arc·min～3arc·min。通过采用本实施方式的结构，能够实现具有上述非常小的空程的挠曲啮合式齿轮装置1。
(第二实施方式)
第二实施方式的挠曲啮合式齿轮装置与第一实施方式的不同点在于，在制造出的产品状态(出厂时的状态)下，外齿轮32的啮合部H不具有涂层，而其他构成要件则与第一实施方式相同。下面，省略对相同部分的详细说明。
在第二实施方式中，外齿轮32的齿面中的除了啮合部H(参考图3)以外的部分和内周面上具有涂层。在第二实施方式中，外齿轮32的齿面上的啮合部H不具有涂层。涂层的成分与第一实施方式的涂层成分相同。
外齿轮32具有如下尺寸：在齿面的啮合部H上不存在涂层的状态下，外齿轮32与内齿轮41G、42G之间的齿隙成为正。而且，在第二实施方式中，外齿轮32也具有如下尺寸：假设外齿轮32的啮合部H上具有与齿面上的其他部分的涂层相同厚度的涂层，则外齿轮32与内齿轮41G、42G之间的齿隙成为负。
第二实施方式的挠曲啮合式齿轮装置与第一实施方式同样地进行减速动作。第二实施方式的挠曲啮合式齿轮装置在产品出厂之后无需进行跑合运行即可进行正式运行，外齿轮32与内齿轮41G、42G之间的齿隙量在产品出厂时就小，能够实现小的空程。
第二实施方式的挠曲啮合式齿轮装置的空程为0.15arc·min～3arc·min，更优选为0.15arc·min～1arc·min。
<挠曲啮合式齿轮装置的制造方法>
图6是用于说明第二实施方式的挠曲啮合式齿轮装置的制造方法的流程图。
第二实施方式的挠曲啮合式齿轮装置的制造方法与第一实施方式的制造方法同样地包括对外齿轮32的内周面和齿面涂覆涂层的涂覆工序(步骤S11)及组装挠曲啮合式齿轮装置1的组装工序(步骤S12)。在涂覆工序中，对包括啮合部H在内的外齿轮32的齿面实施涂覆。
而且，第二实施方式的制造方法还包括：在组装工序之后使组装完的挠曲啮合式齿轮装置1运行(例如，跑合运行)规定时间从而去除外齿轮32的啮合部H上的涂层的涂层去除工序(步骤S13)。
通过这种制造方法，能够制造出空程小且能够抑制外齿轮32与外圈31a之间的微动磨损的挠曲啮合式齿轮装置1。
如上，根据第二实施方式的挠曲啮合式齿轮装置，在外齿轮32的齿面中的除了啮合部H以外的部分及内周面上具有涂层，而在啮合部H却不具有涂层。通过采用该结构，在外齿轮32的齿面与内齿轮41G、42G的齿面在啮合部H彼此接触的前后时刻，涂层部分存在于齿面之间，由此能够减小外齿轮32与内齿轮41G、42G之间的齿隙。由此，能够实现空程小的挠曲啮合式齿轮装置。而且，通过外齿轮32内周面的涂层，能够抑制外齿轮32与起振体轴承31的外圈31a之间的微动磨损。通过抑制微动磨损，能够抑制从该部分产生的磨粉给外齿轮32的齿面及内齿轮41G、42G的齿面带来不良影响，并且能够抑制挠曲啮合式齿轮装置1的空程受到磨粉的影响而变大。此外，能够获得与第一实施方式相同的效果。
而且，根据第二实施方式的挠曲啮合式齿轮装置的制造方法，通过组装工序之后的涂层去除工序，能够获得产品出厂即可实施空程小的正式运行的效果。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不只限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，作为挠曲啮合式齿轮装置，示出了所谓的筒型结构，但并不只限于此，本发明所涉及的挠曲啮合式齿轮装置例如也可以是所谓的杯型或礼帽型的挠曲啮合式齿轮装置。并且，在上述实施方式中，对包括齿面在内的整个外齿轮32实施了涂覆，之后进行运行从而去除了啮合部H的涂层。但是，并不只限于此，例如，也可以在对外齿轮32进行涂覆时对啮合部H的区域进行掩盖，从而使啮合部H不具有涂层。此外，实施方式中示出的细节可在不脱离发明宗旨的范围内进行适当改变。
产业上的可利用性
本发明能够利用于挠曲啮合式齿轮装置及其制造方法。
符号说明
1-挠曲啮合式齿轮装置，30-起振体轴，30A-起振体，31-起振体轴承，31a-外圈，32-外齿轮，41-第1内齿轮部件，42-第2内齿轮部件，41G、42G-内齿轮，H-啮合部。
Claims (7)
1.一种挠曲啮合式齿轮装置，其具备：起振体；外齿轮，被所述起振体挠曲变形；内齿轮，与所述外齿轮啮合；及起振体轴承，配置于所述外齿轮与所述起振体之间，所述挠曲啮合式齿轮装置的特征在于，
所述外齿轮的内周面和齿面均具有涂层，
所述涂层具有如下性质：在使所述挠曲啮合式齿轮装置运行的情况下，通过所述外齿轮与所述内齿轮之间的啮合，啮合部分的涂层被去除。
2.一种挠曲啮合式齿轮装置，其具备：起振体；外齿轮，被所述起振体挠曲变形；内齿轮，与所述外齿轮啮合；及起振体轴承，配置于所述外齿轮与所述起振体之间，所述挠曲啮合式齿轮装置的特征在于，
所述外齿轮的齿面中的除了啮合部以外的部分和内周面上具有涂层，所述啮合部则不具有所述涂层。
3.根据权利要求1或2所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，
所述外齿轮具有如下尺寸：在所述啮合部具有所述涂层时，所述外齿轮与所述内齿轮的齿隙成为负。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，
所述外齿轮具有如下尺寸：在所述啮合部不具有所述涂层的状态下，所述外齿轮与所述内齿轮的齿隙成为正。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，
在所述啮合部不具有所述涂层的状态下，所述挠曲啮合式齿轮装置的空程为0.15arc·min～3arc·min。
6.一种挠曲啮合式齿轮装置的制造方法，所述挠曲啮合式齿轮装置具备：起振体；外齿轮，被所述起振体挠曲变形；内齿轮，与所述外齿轮啮合；及起振体轴承，配置于所述外齿轮与所述起振体之间，所述挠曲啮合式齿轮装置的制造方法的特征在于，包括如下工序：
涂覆工序，对所述外齿轮的至少内周面和齿面涂覆涂层；及
组装工序，组装包括经涂覆的所述外齿轮在内的多个部件来组装出所述挠曲啮合式齿轮装置，
在所述涂覆工序中涂覆的涂层具有如下性质：通过使所组装的所述挠曲啮合式齿轮装置进行运行以使所述外齿轮与所述内齿轮彼此啮合，啮合部分的涂层被去除。
7.根据权利要求6所述的挠曲啮合式齿轮装置的制造方法，其特征在于，还包括如下工序：
涂层去除工序，使组装完的所述挠曲啮合式齿轮装置运行规定时间，从而去除所述外齿轮中的与所述内齿轮啮合的部分上的所述涂层。
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