CN113446368A - 减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够实现轻型化的减速装置。一种减速装置，其具备壳体(22)、配置于壳体(22)的径向内侧的轮架(18)及配置于壳体(22)与轮架(18)之间的主轴承(24)，其中，壳体(22)具有薄壁部(22s)、径向厚度大于薄壁部(22s)的径向厚度的壁厚部(22f)及沿轴向贯穿壁厚部(22f)的螺栓孔(22h)，薄壁部(22s)设置于不与主轴承(24)的作用线(Ls)重叠的位置上。

Description

减速装置

本申请主张基于2020年3月26日申请的日本专利申请第2020-055493号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考而援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种减速装置。

背景技术

已知有一种对输入的旋转进行减速的齿轮装置。本申请人通过专利文献1公开了具备设置于内齿部件的内周的内齿轮及与内齿轮啮合的同时进行偏心旋转的外齿轮的齿轮装置。在该齿轮装置中，在内齿部件上设置有用于固定内齿部件与支承部件的连结螺栓用的多个连通螺栓孔。

专利文献1：日本特开2018-53995号公报

为了减速装置的轻型化，可以考虑对减速装置的壳体进行薄壁化。但是，若对壳体进行薄壁化，则应力会变得过大，可能会导致壳体的耐久性下降。

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实现轻型化的减速装置。

为了解决上述课题，本发明的一种实施方式的减速装置具备壳体、配置于壳体的径向内侧的轮架及配置于壳体与轮架之间的主轴承，在该减速装置中，壳体具有薄壁部、径向厚度大于薄壁部的径向厚度的壁厚部及沿轴向贯穿壁厚部的螺栓孔。薄壁部设置于不与主轴承的作用线重叠的位置上。

另外，以上构成要件的任意组合或将本发明的构成要件或表现在方法、系统等之间互相替换的方式也作为本发明的方式而有效。

根据本发明，能够提供一种能够实现轻型化的减速装置。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的减速装置的侧视剖视图。

图2是图1的减速装置的A-A线剖视图。

图3是放大表示图1的减速装置的壳体的周边的侧视剖视图。

图4是用于说明图1的减速装置的壳体的拆卸用螺纹孔的图。

图5是表示图1的减速装置的壳体及螺栓的配置的主视图。

图中：B1-螺栓，B1h-头部，12-输入轴，12a-偏心部，14-外齿轮，16-内齿轮，18-第1轮架，20-第2轮架，B2-螺栓，22-壳体，22f-壁厚部，22h-螺栓孔，22m-第1凹部，22n-第2凹部，22p-螺纹孔，22s-薄壁部，24-第1主轴承，24e-滚动体，26-第2主轴承，28-油封，50-对方侧部件，50h-螺纹孔，100-减速装置。

具体实施方式

以下，参考各附图对本发明的优选实施方式进行说明。在实施方式及变形例中，对相同或等同的构成要件及部件标注相同的符号，并适当省略重复说明。并且，在各附图中，为了便于理解，适当放大或缩小表示部件的尺寸。并且，在各附图中，省略对实施方式的说明并不重要的部件的一部分。

并且，包含第1、第2等编号的术语用于说明各种构成要件，但该术语仅用于区分一个构成要件与其他构成要件的目的，该术语并不用于限定构成要件。

[实施方式]

以下，参考附图对本发明的实施方式所涉及的减速装置100的结构进行说明。图1是概略地表示本实施方式的减速装置100的侧视剖视图。图2是图1的A-A线剖视图。减速装置100的用途并不受限定，但在该例子中，减速装置100例如可以使用于多关节机器人的关节中。

下面，对减速装置100的整体结构进行说明。减速装置100主要具备：输入轴12；外齿轮14；内齿轮16；轮架18、20；壳体22；主轴承24、26；偏心轴承30；内销32；及输入轴轴承33、34。

以下，将沿着内齿轮16的中心轴线La的方向称为“轴向”，将以该中心轴线La为中心的圆的圆周方向及半径方向分别称为“周向”及“径向”。并且，以下，为了便于说明，将轴向上的一侧(图中右侧)称为输入侧，将另一侧(图中左侧)称为输入相反侧。这种方向的标记并不限制减速装置100的使用姿势，减速装置100能够以任意的姿势使用。

轮架18、20包括配置于外齿轮14的输入相反侧的第1轮架18及配置于外齿轮14的输入侧的第2轮架20。主轴承24、26包括配置于外齿轮14的输入相反侧的第1主轴承24及配置于外齿轮14的输入侧的第2主轴承26。输入轴轴承33、34包括配置于外齿轮14的输入相反侧的第1输入轴轴承33及配置于外齿轮14的输入侧的第2输入轴轴承34。

本实施方式的减速装置100为输入轴12设置于与内齿轮16的中心轴线La同轴线上的中心曲柄式。减速装置100在其中央部具有沿轴向贯穿的空心部H。空心部H设置于输入轴12。

壳体22构成减速装置100的外壳。轮架18、20配置于壳体22的内侧，并且相对于壳体22进行相对旋转。输入轴12具有在其中心具有空心部H的中空圆筒状形状。例如，在输入轴12的输入侧的端部，通过螺栓等连结件连结有马达轴。

输入轴12具有多个偏心部12a，其作为使外齿轮14摆动的偏心体而发挥作用。在该例子中，输入轴12具有相位彼此错开180°的两个偏心部12a。输入轴12的两端部经由输入轴轴承33、34支承于轮架18、20。另外，偏心部12a的数量并不只限于两个，也可以是一个或三个以上。

输入轴轴承33、34的结构并不受限制，但在该例子中，第1输入轴轴承33的滚动体为滚珠(球体)，第2输入轴轴承34的滚动体为滚子(圆筒体)。

外齿轮14经由偏心轴承30旋转自如地支承于对应的偏心部12a。在外齿轮14上形成有中心孔14c及多个内销孔14h。中心孔14c为设置于外齿轮14的中心的贯穿孔。多个内销孔14h为设置于从外齿轮14的中心偏移的位置上的贯穿孔。在图2的例子中，在周向上隔着36°间隔配置有十个内销孔14h。内销32插穿于内销孔14h中。形成于外齿轮14的外周的外齿与内齿轮16的内齿啮合的同时进行旋转，由此外齿轮14进行摆动。

内齿轮16与外齿轮14啮合。本实施方式的内齿轮16由与壳体22一体化的内齿轮主体及旋转自如地支承于该内齿轮主体的外销16a(销部件)构成。外销16a构成内齿轮16的内齿。内齿轮16的内齿数(外销16a的数量)稍多于外齿轮14的外齿数(在该例子中，仅多出一个)。

第1轮架18及第2轮架20经由主轴承24及主轴承26旋转自如地支承于壳体22。第1轮架18经由第1输入轴轴承33支承输入轴12。第2轮架20经由第2输入轴轴承34支承输入轴12。

第1轮架18与第2轮架20经由内销32连结在一起。内销32在从外齿轮14的轴芯沿径向偏移的位置上沿轴向贯穿外齿轮14的内销孔14h。

轮架18、20及壳体22中的一方作为向被驱动装置输出旋转动力的输出部件而发挥作用，另一方则作为固定于用于支承减速装置100的外部部件的被固定部件而发挥作用。在本实施方式中，输出部件为第1轮架18及第2轮架20，被固定部件为壳体22。

在该例子中，沿周向隔着36°间隔配置有十个内销32。在图1中仅示出了一个内销32。内销32的输入相反侧固定于第1轮架18，输入侧固定于第2轮架20。内销32连结第1轮架18与第2轮架20。在图2的例子中，内销32与第1轮架18形成为一体，且其输入侧通过螺栓B2固定于第2轮架20。在内销32的外周设置有套管32s。内销32以其与内销控14h之间留有间隙的状态插穿于内销孔14h中。内销32经由套管32s与内销孔14h的一部分抵接。内销32限制外齿轮14自转而仅允许其摆动。

主轴承24、26配置于第1轮架18与壳体22之间及第2轮架20与壳体22之间。主轴承24、26的结构并不受限制，但在该例子中，的主轴承24、26是滚动体24e、26e为球体的角接触球轴承。主轴承24、26的外圈支承于壳体22。第1主轴承24的内圈与轮架18形成为一体。第2主轴承26的内圈与轮架20形成为一体。

壳体22为环绕于轮架18、20的中空圆筒状的部件。壳体22具有薄壁部22s及外径和径向厚度大于薄壁部22s的壁厚部22f。如图2所示，在壁厚部22f设置有沿轴向贯穿的螺栓孔22h及拆卸用螺纹孔22p。壁厚部22f与外部的对方侧部件50连结在一起。

如图1所示，在壳体22与第1轮架18之间设置有对来自主轴承24的润滑剂进行密封的油封28。

以下，对本实施方式的特征性结构进行说明。

本发明人对减速装置进行了研究，其结果获得了以下见解。减速装置使用于各种用途(例如，工业机械手或机床等)。为了扩大减速装置的用途，优选使减速装置轻型化。为了使减速装置轻型化，可以考虑减小壳体的壁厚来实现轻型化。但是，若在不改变壳体内周侧的大小的情况下减小外周侧的壁厚，则螺栓孔的外周侧的壁厚会变薄，可能会导致无法获得所期望的强度。为了加厚该壁厚，可以考虑缩小螺栓直径及螺栓孔，但此时，螺栓长度L与公称直径d之比(L/d)会变大。L/d过大的螺栓会成为非标准件，在采购方面不利。

由此，本发明人着眼于力矩荷载施加于减速装置时的壳体的应力分布，发现了避开高应力区域而使低应力区域变薄即可兼顾轻型化及强度。以下，进行具体说明。

参考图3。图3是壳体的周边的侧视剖视图。如图3所示，减速装置100具备壳体22、配置于壳体22的径向内侧的轮架18、20及配置于壳体22与轮架18、20之间的主轴承24、26。例如，在本实施方式的减速装置100中，第1轮架18连结于被驱动部件，因此，力矩荷载会施加于轮架18与壳体22之间，该荷载主要被主轴承24支承。此时，在壳体22中，较大的荷载施加于与主轴承24的作用线Ls重叠的区域，因此与作用线Ls重叠的区域成为高应力区域，不与作用线Ls重叠的区域成为低应力区域。

如上所述，主轴承24、26为彼此背对背组装的角接触球轴承。主轴承24的作用点Ps位于中心轴线La上的从主轴承24朝向输入相反侧分开的位置上。主轴承26的作用点Ps位于中心轴线La上的从主轴承26朝向输入侧分开的位置上。因此，主轴承24的作用线Ls以随着朝向输入侧而远离中心轴线La的方式倾斜。并且，主轴承26的作用线Ls以随着朝向输入相反侧而远离中心轴线La的方式倾斜。

壳体22设置有壁厚部22f及壁厚薄于壁厚部22f的壁厚的薄壁部22s。壁厚部22f具有相对较大的外径，其径向厚度大于薄壁部22s的径向厚度。薄壁部22s具有小于壁厚部22f的外径，其径向厚度小于壁厚部22f的径向厚度。如图3所示，壁厚部22f具有沿轴向贯穿壁厚部22f的螺栓孔22h，薄壁部22s设置于不与主轴承24的作用线Ls重叠的位置上。即，薄壁部22s避开壳体22的高应力区域而设置于壳体22的低应力区域。此时，由于具有薄壁部22s，因此壳体22的重量变轻，并且由于薄壁部22s避开了高应力区域而配置，因此能够抑制强度的下降。

薄壁部22s可以设置于壳体22的轴向上的一端部，壁厚部22f可以遍及从与壳体22的薄壁部22s相邻的位置至壳体22的轴向上的另一端的范围而设置。在图3的例子中，薄壁部22s设置于壳体22的输入相反侧的端部，壁厚部22f从与薄壁部22s的输入侧相邻的位置连续设置至壳体22的输入侧的端部。此时，可以从轴向上的一侧加工薄壁部22s，因此与在轴向上的中间部分设置薄壁部的情况相比，加工变得容易，并且能够提高加工精度。更具体而言，壁厚部22f以覆盖主轴承24的一部分、内齿轮16的轴向上的全长及主轴承26的一部分(外圈的轴向总长度)的径向外侧的方式沿轴向连续设置，并且具有贯穿其轴向上的全长而成的螺栓孔22h。即，壁厚部22f遍及从一对主轴承24、26中的一个主轴承24的径向外侧至另一个主轴承26的径向外侧的区域而设置。另外，壁厚部22f的外径及径向厚度无需在轴向上恒定，也可以包括外径及径向厚度彼此不同的部分。

设置于壁厚部22f的螺栓孔的用途并不受限制，但在本实施方式中，螺栓孔22h为供用于将减速装置100连结于外部的对方侧部件50的螺栓B1穿过的孔。在图3的例子中，螺栓B1贯穿螺栓孔22h后与形成于对方侧部件50的螺纹孔50h螺合。螺栓孔22h的数量并不受限制，但在图2的例子中，沿周向隔着30°间隔设置有十二个螺栓孔22h。

若将薄壁部22s的外周设为不与螺栓B1的头部B1h发生干扰的程度的较小的外径，则有时会导致薄壁部22s的径向厚度变得过小致使强度不足。因此，在本实施方式中，薄壁部22s在与螺栓B1的头部B1h相对应的位置上具有容纳该头部B1h的一部分的第1凹部22m(参考图3及图5)。此时，能够抑制薄壁部22s的强度下降。并且，能够在壁厚部22f的端面形成螺栓B1的底座，因而能够缩短所使用的螺栓B1的长度，从而能够提高采购性。第1凹部22m通过对薄壁部22s进行锪孔加工而形成。第1凹部22m具有从薄壁部22s的外周面朝向径向内侧凹陷的凹形状，且其沿薄壁部22s的轴向形成。

薄壁部22s优选设置于上述力矩荷载的影响较小的位置上。因此，在本实施方式中，如图3所示，薄壁部22s设置于不与平行于作用线Ls且外接于主轴承24的滚动体24e的两根直线Lp、Lq之间的范围重叠的位置上。直线Lp外接于滚动体24e输入相反侧，直线Lq外接于滚动体24e输入侧。此时，由于薄壁部22s从作用线Ls分开，因此能够减小力矩荷载的影响。

在本实施方式中，在薄壁部22s的径向内侧配置有油封28。此时，能够缩小壁厚部22f的轴向范围并且能够加大薄壁部22s的轴向范围，因此有利于壳体22的轻型化。另外，油封28也可以配置于壁厚部22f的径向内侧。

在本实施方式中，薄壁部22s构成为从径向观察时与主轴承24的一部分重叠。此时，能够将薄壁部22s的轴向范围加大至与主轴承24的轴向范围重叠的区域，因此有利于壳体22的轻型化。另外，薄壁部22s也可以构成为从径向观察时不与主轴承24重叠。

接着，参考图2及图4对拆卸用螺纹孔22p进行说明。图4是用于说明拆卸用螺纹孔22p的剖视图。在为了进行维护或更换等而从对方侧部件50分离减速装置100时，有时存在减速装置100与对方侧部件50紧贴在一起而不易分离的情况。因此，在本实施方式中，如图2及图4所示，壁厚部22f在螺栓孔22h与螺栓孔22h之间具有拆卸用螺纹孔22p。拆卸用螺纹孔22p的数量并不受限制，但在图2的例子中，沿周向隔着180°间隔设置有两个拆卸用螺纹孔22p。拆卸用螺纹孔22p沿轴向贯穿壁厚部22f。

接着，对从对方侧部件50拆卸减速装置100的方法进行说明。

(1)如图4中(a)所示，在减速装置100与对方侧部件50连结在一起的状态下，分离螺栓Bs并未安装在拆卸用螺纹孔22p中。

(2)如图4中(b)所示，在拆卸减速装置100时，首先全部取下连结用螺栓B1，并在该状态下，将分离螺栓Bs拧入各拆卸用螺纹孔22p中。

(3)若拧入的分离螺栓Bs的前端部Bst与对方侧部件50抵接，则在该状态下进一步拧入分离螺栓Bs。

(4)如图4中(c)所示，拧入的分离螺栓Bs的前端部Bst从拆卸用螺纹孔22p突出，从而使减速装置100脱离对方侧部件50而形成间隙50s。

(5)通过使减速装置100脱离，紧贴状态得以消除，能够容易分离减速装置100。若已分离出减速装置100，则可以从螺纹孔22p取下分离螺栓Bs。

若将薄壁部22s的外周设为不与分离螺栓Bs的头部Bsh发生干扰的程度的较小的外径，则有时会导致薄壁部22s的强度不足。因此，在本实施方式中，如图4所示，薄壁部22s在与拧入于拆卸用螺纹孔22p的分离螺栓Bs的头部Bsh相对应的位置上具有容纳该头部Bsh的一部分的第2凹部22n。此时，能够抑制薄壁部22s的强度下降。并且，能够在壁厚部22f的端面形成分离螺栓Bs的底座，因而能够缩短所使用的分离螺栓Bs的长度，从而能够提高采购性。第2凹部22n通过对薄壁部22s进行锪孔加工而形成。第2凹部22n具有从薄壁部22s的外周面朝向径向内侧凹陷的凹形状，且其沿薄壁部22s的轴向形成。

接着，参考图5对螺栓B1的配置进行说明。图5是表示壳体22及螺栓B1的配置的主视图。在减速装置的外周具有突出部时，使用者需要确保包含突出部在内的大小的安装空间，因此不易使用。因此，在本实施方式中，壁厚部22f的外径Df(外周直径)大于与螺栓B1的头部B1h外接的外接圆直径Db。此时，螺栓B1的头部B1h不会向壁厚部22f的外周突出，因此使用者只需确保与壁厚部22f的外径相对应的安装空间即可。并且，与壁厚部22f的外径Df小于外接圆直径Db的情况相比，能够抑制壁厚部22f的强度下降。

接着，对上述结构的减速装置100的动作进行说明。若旋转从马达传递至输入轴12，则输入轴12的偏心部12a以通过输入轴12的旋转中心线为中心进行旋转，且其经由偏心轴承30使外齿轮14进行摆动。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，当输入轴12每旋转一次时，外齿轮14及内齿轮16中的一个自转相当于外齿轮14与内齿轮16的齿数差的量。在本实施方式中，外齿轮14进行自转，并且减速后的旋转经由内销32从第1轮架18及第2轮架20输出。

接着，对上述结构的减速装置100的特征性结构进行说明。由于减速装置100具有薄壁部22s，因此能够实现减速装置100的轻型化。薄壁部22s设置于不与主轴承24的作用线Ls重叠的位置上，因此能够确保相对于力矩荷载的强度。壁厚部22f设置有螺栓孔22h，因此螺栓B1变短，采购性得到提高。

以上，对本发明的实施方式的例子进行了详细说明。上述实施方式均为实施本发明的具体例。实施方式的内容并不用于限定本发明的技术范围，在不脱离技术方案中所规定的发明的思想的范围内，能够进行构成要件的变更、追加、删除等多种设计变更。在上述实施方式中，关于能够进行这种设计变更的内容，标注“实施方式的”“实施方式中”等标记来进行了说明，但这并不意味着没有这种标记的内容就不允许设计变更。并且，在附图的截面上标注的阴影线并不用于限定标注有阴影线的对象的材质。

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等同的构成要件及部件标注相同的符号。适当省略与实施方式重复的说明，重点对与实施方式不同的结构进行说明。

[变形例]

在实施方式的说明中，示出了减速装置100为中心曲柄式偏心摆动型减速装置的例子，但本发明并不只限定于此。减速装置只要是在壳体与轮架之间配置有主轴承的装置即可，减速机构的种类并不受特别限定。例如，也可以采用在从中心偏移的位置上配置有多个曲轴的所谓的分配式偏心摆动型减速装置、挠曲啮合式减速装置及简单行星减速装置等，或者也可以采用不具有齿轮的减速机构(例如，牵引传动)。

在实施方式的说明中，示出了壳体22由一体的部件构成的例子，但壳体也可以由多个部件构成。

在实施方式的说明中，示出了壁厚部22f的螺栓孔22h为供用于将减速装置100连结于对方侧部件50的螺栓B1穿过的孔的例子，但本发明并不只限定于此。例如，壁厚部的螺栓孔也可以是供用于连结由多个部件构成的壳体的螺栓穿过的孔，还可以是供用于将罩体固定于壳体的螺栓穿过的孔。

在实施方式的说明中，示出了外齿轮14的数量为两个的例子，但是外齿轮的数量也可以是一个或三个以上。

在实施方式的说明中，作为用于连接轮架18、20的销部件，示出了具备参与外齿轮14的驱动力的传递的内销32的例子。作为用于连接轮架18、20的销部件，也可以具备不同于内销32且并不参与驱动力的传递的轮架销。

在实施方式的说明中，示出了内销32与第1轮架18形成为一体的例子，但内销32也可以与第1轮架18分体形成并且通过螺栓等固定件连结在一起。

在实施方式的说明中，示出了内销32的数量及内销孔14h的数量为十个的例子，但这些数量也可以是九个以下或十一个以上。并且，内销32的数量也可以少于内销孔14h的数量。

在实施方式的说明中，示出了主轴承24、26的内圈与轮架18、20形成为一体的例子，但主轴承的内圈也可以与轮架分体形成。

在实施方式的说明中，示出了主轴承24、26的滚动体24e、26e为球体的例子，但主轴承的滚动体也可以具有圆锥滚子或圆柱滚子等与球体不同的形状。并且，主轴承并不只限定于由一对轴承构成，例如也可以是交叉滚子轴承。

上述各变形例也发挥与实施方式相同的作用效果。

上述实施方式的构成要件与变形例的任意组合也作为本发明的实施方式而有效。通过组合而产生的新的实施方式兼具所组合的各实施方式及变形例各自的效果。

Claims (9)

1.一种减速装置，其具备壳体、配置于所述壳体的径向内侧的轮架及配置于所述壳体与所述轮架之间的主轴承，所述减速装置的特征在于，

所述壳体具有薄壁部、径向厚度大于所述薄壁部的径向厚度的壁厚部及沿轴向贯穿所述壁厚部的螺栓孔，

所述薄壁部设置于不与所述主轴承的作用线重叠的位置上。

2.根据权利要求1所述的减速装置，其特征在于，

所述薄壁部在与穿过所述螺栓孔的螺栓的头部相对应的位置上具有容纳该头部的一部分的凹部。

3.根据权利要求1或2所述的减速装置，其特征在于，

所述薄壁部设置于不与平行于所述作用线且外接于滚动体的两根直线之间的范围重叠的位置上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的减速装置，其特征在于，

在所述薄壁部的径向内侧配置有油封。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的减速装置，其特征在于，

从径向观察时，所述薄壁部与所述主轴承的一部分重叠。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的减速装置，其特征在于，

所述壁厚部在所述螺栓孔与所述螺栓孔之间具有拆卸用螺纹孔，所述薄壁部在与拧入于所述拆卸用螺纹孔的螺栓的头部相对应的位置上具有容纳该头部的一部分的第2凹部。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的减速装置，其特征在于，

所述壁厚部的外径大于穿过所述螺栓孔的螺栓的头部的外接圆直径。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的减速装置，其特征在于，

所述薄壁部设置于所述壳体的轴向上的一端部，所述壁厚部遍及从与所述壳体的所述薄壁部相邻的位置至所述壳体的轴向上的另一端的范围而设置。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的减速装置，其特征在于，

所述主轴承具有一对轴承，

所述壁厚部遍及从一个主轴承的径向外侧至另一个主轴承的径向外侧的区域而设置。

Images