CN117329272A - 齿轮单元、波动齿轮装置、机器人及齿轮单元的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供齿轮单元、波动齿轮装置、机器人及齿轮单元的制造方法。在该波动齿轮装置中使用的齿轮单元具有挠性齿轮、固定在挠性齿轮的衬套及间隔件。挠性齿轮具有板状的隔膜部、弯曲部、筒状的主体部和多个外齿。隔膜部相对于中心轴垂直地扩展。弯曲部从隔膜部的径向外侧的端部向轴向一方侧弯曲。主体部从弯曲部的轴向一方侧的端部向轴向一方侧延伸。多个外齿设置在主体部的外周面。衬套在隔膜部的轴向一方侧相对于中心轴垂直地扩展。间隔件在隔膜部的轴向另一方侧相对于中心轴垂直地扩展。在衬套与间隔件之间，在轴向夹着隔膜部进行固定。由此，能够容易且高精度地将衬套固定在隔膜部。

Description

齿轮单元、波动齿轮装置、机器人及齿轮单元的制造方法

技术领域

本发明涉及齿轮单元、波动齿轮装置、机器人及齿轮单元的制造方法。

背景技术

以往，已知有具备挠性齿轮和刚性齿轮的波动齿轮装置。这种波动齿轮装置主要用作减速器。关于以往的波动齿轮装置，例如在日本特开2017-180486号公报和日本特开2018-087611号公报中公开了。

日本特开2017-180486号公报和日本特开2018-087611号公报的齿轮装置1所具备的挠性齿轮3呈一端开口的杯状，在其开口侧的端部形成有外齿33。另外，挠性齿轮3具有围绕轴线a的圆筒状的主体部31和与主体部31的轴线a方向上的另一端部侧连接的底部32。由此，使主体部31的与底部32相反侧的端部容易沿径向挠曲，实现挠性齿轮3相对于刚性齿轮2的良好的挠曲啮合。另外，在底部32连接有输入轴、输出轴。

另外，挠性齿轮3通过对金属制的圆柱状的坯料10进行镦锻工序、拉深加工工序而形成。在镦锻工序中，通过沿轴线方向α对坯料10进行加压，从而形成圆板状的板体11。在拉深加工工序中，通过对板体11进行拉深加工，形成具有主体部31和底部32的筒体12。进一步，通过滚轧等，在筒体12形成外齿33。

专利文献1：日本特开2017-180486号公报

专利文献2：日本特开2018-087611号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，特别是在通过拉深加工形成挠性齿轮的情况下，在作业的性质上，底部成为厚度大致恒定的板状。因此，在底部固定用于连接输出轴的筒状的衬套时的作业困难，作业性有可能降低。另外，在该情况下，有可能难以将衬套及输出轴高精度地相对于挠性齿轮固定。

本发明的目的在于，提供一种能够将用于连接输出轴的筒状的衬套容易且高精度地相对于底部的厚度大致恒定的板状的挠性齿轮固定的技术。

用于解决课题的手段

本发明提供一种齿轮单元，是使用于波动齿轮装置的齿轮单元，其特征在于，具有：挠性齿轮；以及固定于所述挠性齿轮的衬套和间隔件，所述挠性齿轮具有：板状的隔膜部，其相对于中心轴垂直地扩展；弯曲部，其从所述隔膜部的径向外侧的端部向轴向一方侧弯曲；筒状的主体部，其从所述弯曲部的轴向一方侧的端部向轴向一方侧延伸；以及多个外齿，其设置于所述主体部的外周面，所述衬套在所述隔膜部的轴向一方侧相对于所述中心轴垂直地扩展，所述间隔件在所述隔膜部的轴向另一方侧相对于所述中心轴垂直地扩展，在所述衬套与所述间隔件之间，在轴向夹着所述隔膜部进行固定。

发明的效果

根据本发明，不是将衬套直接相对于形成挠性齿轮的底部的板状的隔膜部固定，而是在其他部件的间隔件和衬套之间夹着隔膜部进行固定。由此，能够将衬套容易且高精度地相对于包括隔膜部的挠性齿轮固定。

附图说明

图1是第一实施方式的波动齿轮装置的纵剖视图。

图2是第一实施方式的波动齿轮装置的横剖视图。

图3是第一实施方式的齿轮单元的局部纵剖视图。

图4是示出第一实施方式的齿轮单元的制造顺序的流程图。

图5是第一实施方式的中间成形品的概要图。

图6是第一变形例的齿轮单元的局部纵剖视图。

图7是第二变形例的齿轮单元的局部纵剖视图。

图8是第二实施方式的齿轮单元的局部纵剖视图。

图9是机器人的概要图。

图中：10刚性齿轮；11内齿；19、19B齿轮单元；20、20B挠性齿轮；21、21B隔膜部；22弯曲部；23主体部；24外齿；26、26B衬套；27、27B间隔件；28、28B螺栓；30波动发生器；31非正圆凸轮；32挠性轴承；100波动齿轮装置；200机器人；231第一主体部；232第二主体部；281B(螺栓的)轴部；282B(螺栓的)头部；C1中心轴；FS1衬套的第一对置面；FS2间隔件的第二对置面；P1起点；P2起点；P3起点；P4起点；P5起点；P6起点；P7起点；P8起点；ST1台阶；ST2台阶；TI1(第一对置面的)内侧锥面；TI2(第二对置面的)内侧锥面；TO1(第一对置面的)外侧锥面；TO2(第二对置面的)外侧锥面；d1隔膜部的轴向的厚度。

具体实施方式

以下，参照附图对本申请的示例性的实施方式进行说明。另外，在本申请中，将与波动齿轮装置的中心轴平行的方向称为“轴向”，将与波动齿轮装置的中心轴正交的方向称为“径向”，将沿着以波动齿轮装置的中心轴为中心的圆弧的方向称为“周向”。

另外，在本申请中，在后述的图1、图3和图6～8中，将轴向作为左右方向，将右侧作为“轴向一方侧”，将左侧作为“轴向另一方侧”，对各部的形状和位置关系进行说明。但是，并没有通过该左右方向的定义来限定包括本发明的齿轮单元的波动齿轮装置的制造时或使用时的朝向的意图。另外，在本申请中，“平行的方向”不限定为几何学上严格平行的情况。只要是起到发明的效果的程度的平行即可。另外，在本申请中，“正交的方向”不限定为几何学上严格正交的情况。只要是起到发明的效果的程度的正交即可。

＜1.第一实施方式＞

＜1-1.波动齿轮装置的结构＞

以下，对本发明的第一实施方式的波动齿轮装置100的结构进行说明。图1是第一实施方式的波动齿轮装置100的纵剖视图。图2是从图1的II-II位置观察时的波动齿轮装置100的横剖视图。

波动齿轮装置100是利用后述的刚性齿轮10与挠性齿轮20的差动来对输入的旋转运动进行变速的装置。本实施方式的波动齿轮装置100例如组装在致动器等中，用作对从马达获得的动力进行减速的减速器。但是，波动齿轮装置100也可以组装在小型机器人的关节等各种装置中，对各种旋转运动进行变速。

如图1和图2所示，波动齿轮装置100具有刚性齿轮10、齿轮单元19和波动发生器30。另外，在波动齿轮装置100设置有用于从外部获得动力的输入轴(省略图示)。输入轴例如与马达的旋转部连接，以中心轴C1为中心沿轴向呈圆柱状延伸。另外，输入轴与马达的旋转部一起以中心轴C1为中心进行旋转。

刚性齿轮10是以中心轴C1为中心呈圆环状扩展的部件。刚性齿轮10配置在挠性齿轮20的后述的主体部23的径向外侧。刚性齿轮10的刚性远高于配置于刚性齿轮10的径向内侧的挠性齿轮20的后述的第二主体部232的刚性。因此，刚性齿轮10实质上可以被认为是刚体。如图2所示，刚性齿轮10在内周面具有多个内齿11。多个内齿11分别向径向内方突出。另外，多个内齿11沿周向以恒定的间距排列。在本实施方式中，刚性齿轮10固定在搭载有波动齿轮装置100的装置的框体。

图3是第一实施方式的齿轮单元19的局部纵剖视图。如图1～图3所示，齿轮单元19具有挠性齿轮20、衬套26、间隔件27和多个螺栓28。在本实施方式中，挠性齿轮20、衬套26及间隔件27分别由奥氏体系的不锈钢形成。另外，挠性齿轮20具有板状的隔膜部21、弯曲部22、筒状的主体部23和多个外齿24。另外，如后所详述那样，挠性齿轮20通过拉深加工而形成。即，挠性齿轮20是拉深加工品。

隔膜部21是相对于中心轴C1垂直地扩展的部位。另外，隔膜部21在中心轴C1的周围呈圆环状且平板状地扩展。隔膜部21的刚性比主体部23的后述的第二主体部232高，难以挠曲。另外，隔膜部21的轴向的厚度d1(参照图3)遍及隔膜部21的整体大致恒定。在隔膜部21形成有中心孔210和多个贯通孔211。中心孔210沿着中心轴C1在轴向贯通隔膜部21。多个贯通孔211分别在比中心孔210更靠径向外侧与中心轴C1平行地沿轴向贯通隔膜部21。另外，多个贯通孔211在中心轴C1的周围在周向相互等间隔地形成。

弯曲部22是从隔膜部21的径向外侧的端部随着朝向径向外侧而逐渐向轴向一方侧弯曲的部位。在图3中，隔膜部21与弯曲部22的边界由双点划线B1示出。

主体部23是从弯曲部22的轴向一方侧的端部向轴向一方侧延伸的筒状的部位。主体部23在中心轴C1的周围沿着中心轴C1呈筒状地延伸。如图1所示，主体部23包括第一主体部231和第二主体部232。

第一主体部231是从弯曲部22的轴向一方侧的端部向轴向一方侧延伸的部位。在图3中，第一主体部231与弯曲部22的边界用双点划线B2示出。第二主体部232是从第一主体部231的轴向一方侧的端部向轴向一方侧延伸并位于多个外齿24的径向内侧的部位。另外，第二主体部232配置在刚性齿轮10的径向内侧。另外，第二主体部232具有挠性，并能够在径向挠曲。

多个外齿24设置在主体部23的外周面。多个外齿24分别向径向外方突出。多个外齿24沿周向以恒定的间距排列。上述的刚性齿轮10所具有的内齿11的数量与挠性齿轮20所具有的外齿24的数量稍有不同。

衬套26是在隔膜部21的轴向一方侧相对于中心轴C1垂直地扩展的部件。衬套26具有凸缘部261和固定部262。凸缘部261是在中心轴C1的周围呈圆环状且平板状地扩展的部位。凸缘部261配置在隔膜部21的轴向一方侧。如图3所示，凸缘部261在轴向另一方侧的端面上的、比径向上的起点P1更靠径向内侧与隔膜部21接触。由此，在衬套26中的比起点P1更靠径向内侧，形成有与隔膜部21的轴向一方侧的面接触的第一接触面CS1。另外，在凸缘部261形成有多个贯通孔260。多个贯通孔260分别与中心轴C1平行地沿轴向贯通凸缘部261。另外，多个贯通孔260在中心轴C1的周围在周向相互等间隔地形成。

另外，如图3所示，在凸缘部261的轴向另一方侧的面上的、比起点P1更靠径向外侧，形成有随着朝向径向外侧而向轴向一方侧位移的锥面。由此，本实施方式的衬套26具有隔着微小的间隙与隔膜部21的轴向一方侧的面在轴向对置的第一对置面FS1。即，第一对置面FS1具有随着朝向径向外侧而向轴向一方侧位移的锥面。

固定部262是从凸缘部261的径向内侧的端部沿中心轴C1向轴向另一方侧呈筒状地延伸的部位。固定部262贯通隔膜部21的中心孔210和间隔件27的后述的中心孔270。在固定部262的径向内侧，例如插入用于取出减速后的动力的输出轴(省略图示)。在输出轴的外周面例如形成有外螺纹。在固定部262的内周面例如形成有内螺纹。输出轴通过螺纹紧固而固定于固定部262的内周面。

间隔件27是在隔膜部21的轴向另一方侧相对于中心轴C1垂直地扩展的部件。间隔件27是在中心轴C1的周围呈圆环状且平板状地扩展的部位。如图3所示，间隔件27在轴向一方侧的端面上的、比径向上的起点P2更靠径向内侧与隔膜部21接触。由此，在间隔件27中的比起点P2更靠径向内侧形成有与隔膜部21的轴向另一方侧的面接触的第二接触面CS2。另外，在间隔件27上形成有中心孔270和多个紧固孔271(例如“螺纹孔”)。中心孔270沿着中心轴C1在轴向贯通间隔件27。多个紧固孔271分别在比中心孔270更靠径向外侧与中心轴C1平行地形成。多个紧固孔271分别从间隔件27的轴向一方侧的面朝向另一方侧形成。另外，多个紧固孔271在中心轴C1的周围在周向等相互间隔地形成。

另外，如图3所示，在间隔件27的轴向一方侧的面上的、比起点P2更靠径向外侧，形成有随着朝向径向外侧而向轴向另一方侧位移的锥面。由此，本实施方式的间隔件27具有隔着微小的间隙与隔膜部21的轴向另一方侧的面在轴向对置的第二对置面FS2。即，第二对置面FS2具有随着朝向径向外侧而向轴向另一方侧位移的锥面。

通过将分别贯通多个贯通孔211的各个和衬套26的多个贯通孔260的的各个的多个螺栓28(例如“螺钉”)紧固于间隔件27的多个紧固孔271，从而隔膜部21被固定于衬套26和间隔件27。即，衬套26及间隔件27分别固定在具有隔膜部21的挠性齿轮20。这样，在本实施方式中，在衬套26与间隔件27之间，在轴向夹着隔膜部21的同时进行固定。这样，不是将用于连接输出轴的筒状的衬套26相对于形成挠性齿轮20的底部的板状的隔膜部21直接固定，而是在其他部件的间隔件27与衬套26之间夹着隔膜部21进行固定。由此，能够将衬套26容易且高精度地相对于隔膜部21固定。

另外，如图3所示，间隔件27的轴向的厚度比隔膜部21的轴向的厚度d1厚。这样，在将衬套26固定于隔膜部21时，通过利用轴向的厚度比隔膜部21厚的间隔件27，能够将衬套26更高精度且稳定地固定于薄壁状的隔膜部21。

另外，如上所述，在衬套26的径向内侧固定有用于取出减速后的动力的输出轴(省略图示)。由此，能够以相对于输出轴不能相对旋转的方式固定包括隔膜部21的挠性齿轮20、衬套26及间隔件27。另外，后述包含挠性齿轮20、衬套26及间隔件27的齿轮单元19的更详细的结构及制造方法。

波动发生器30是用于使挠性齿轮20挠曲变形的机构。波动发生器30配置在挠性齿轮20的主体部23的径向内侧。波动发生器30具有非正圆凸轮31和挠性轴承32。

非正圆凸轮31是以中心轴C1为中心呈环状扩展的部件。本实施方式的非正圆凸轮31具有椭圆形的凸轮轮廓。也就是，非正圆凸轮31具有根据周向的位置而不同的外径。如图1及图2所示，非正圆凸轮31配置在挠性齿轮20的第二主体部232的径向内侧。在非正圆凸轮31的径向内侧，以不能相对旋转的方式固定有上述的输入轴(省略图示)。输入轴和非正圆凸轮31通过从外部的马达等获得的动力以减速前的转速旋转。

挠性轴承32具有内圈321、多个滚珠322和能够弹性变形的外圈323。内圈321固定在非正圆凸轮31的外周面。另外，在本实施方式中，外圈323固定于挠性齿轮20的第二主体部232的内周面。多个滚珠322介于内圈321与外圈323之间，并沿周向排列。外圈323经由内圈321和滚珠322弹性变形(挠曲变形)，以反映旋转的非正圆凸轮31的凸轮轮廓。

在这种结构的波动齿轮装置100中，当向上述的输入轴供给动力时，输入轴和非正圆凸轮31一体地旋转。另外，如上所述，非正圆凸轮31具有根据周向的位置而不同的外径。由此，通过经由挠性轴承32从径向内侧推压挠性齿轮20的第二主体部232的内周面，从而第二主体部232挠曲变形为椭圆状。由此，如图2所示，外齿24和内齿11在由非正圆凸轮31和第二主体部232形成的椭圆的长轴的两端的两处啮合。另一方面，在该椭圆的该两处以外的相位位置，外齿24与内齿11不啮合。也就是，在本实施方式中，多个外齿24相对于多个内齿11在周向部分地啮合。即，在本实施方式中，多个外齿24的一部分与多个内齿11的一部分啮合。

当非正圆凸轮31旋转时，由非正圆凸轮31和第二主体部232形成的椭圆的长轴的位置沿周向移动，因此内齿11与外齿24的啮合位置也沿周向移动。在此，如上所述，刚性齿轮10所具有的内齿11的数量与挠性齿轮20所具有的外齿24的数量稍有不同。因此，非正圆凸轮31每旋转一周，内齿11与外齿24的啮合位置稍微变化。其结果，挠性齿轮20通过该内齿11和外齿24的齿数的不同而相对于刚性齿轮10相对旋转。由此，波动齿轮装置100能够对从外部的马达等经由输入轴输入到波动发生器30的动力进行减速，并从固定于挠性齿轮20的输出轴输出。

＜1-2.齿轮单元的详细结构和制造方法＞

接着，对包括挠性齿轮20、衬套26及间隔件27的齿轮单元19的更详细的结构及制造方法进行说明。图4是示出齿轮单元19的制造顺序的流程图。

如图4所示，在制造挠性齿轮20时，首先，准备作为挠性齿轮20的母材的金属板(步骤S1)。如上所述，挠性齿轮20使用奥氏体系的不锈钢形成。即，将奥氏体系的不锈钢的材料使用于金属板。通常，这些奥氏体系的不锈钢具有面心立方晶格的晶体结构，硬度比较低。但是，若对奥氏体系的不锈钢进行冷加工，则因塑性变形而诱发奥氏体相变为马氏体，进行加工硬化。其结果，形成该马氏体相后的强度提高。另外，该相变量依赖于变形量。

另外，不锈钢的加工硬化指数即n值为0.3以上。即，将加工硬化指数即n值大致为0.3以上的不锈钢使用于金属板。在此，所谓n值，例如按照JIS Z2253：2020，从作为测定对象的各钢板采取“JIS13号B拉伸试验片”实施拉伸试验，作为将根据“载荷(拉伸强度)-伸长曲线”求出的“真压力(σ)-真应变(ε)曲线”近似地用“σ＝Fεⁿ”表示时的指数n值，能够由在双对数图表中描绘真压力(σ)-真应变(ε)值时的斜率算出。通常，n值越大，成形性越优异，越容易产生加工硬化，越能够使变形均匀。

接着，如图4所示，对金属板进行拉深加工(步骤S2)。在进行拉深加工时，例如将圆板状的金属板安装在圆柱状的模具的前端面，并以规定的压力使其接触。其结果，形成有底筒状的中间成形品60。图5是中间成形品60的概要图。

另外，在中间成形品60中，与模具的前端面接触的平板状的部位61是通过之后实施孔(上述的中心孔210及多个贯通孔211)的形成等加工而成为挠性齿轮20的隔膜部21的部位。另外，中间成形品60中，与模具的侧面接触的部位62是成为挠性齿轮20的主体部23及多个外齿24的部位。另外，中间成形品60中，与模具的前端的角部接触的部位63是成为挠性齿轮20的弯曲部22的部位。

接着，一边将具有凹凸形状的外齿形成辊(省略图示)按压在部位62中的位于前端侧的部位621上，一边在以上述的模具的中心轴为中心的圆周方向上滚动，由此形成(滚轧)外齿24(步骤S3)。但是，对于部位621，也可以通过切削等其他方法形成外齿24。由此，部位621成为在外周面形成有多个外齿24的第二主体部232。另外，部位62中，位于比部位621更靠底部(部位61)侧的部位622成为挠性齿轮20的第一主体部231。

如上所述，在形成外齿24的过程中，部位621被外齿形成辊推压而变形。由此，构成部位621的金属板中的奥氏体塑性变形。并且，因塑性变形而诱发奥氏体相变为马氏体，进行加工硬化。其结果，部位621的强度提高。

接着，如图4所示，对形成外齿24后的挠性齿轮20实施喷丸硬化(步骤S4)。在此，喷丸硬化是指通过使无数的小的球体碰撞来对表面进行改性的表面处理。在本实施方式中，以在外周面设置有外齿24的第二主体部232为中心，对主体部23、弯曲部22及隔膜部21实施喷丸硬化。在进行了喷丸硬化后，外齿24、主体部23、弯曲部22及隔膜部21分别在表面具有多个凹坑(小的圆形的凹部)。

由此，外齿24、主体部23、弯曲部22及隔膜部21的表面附近的奥氏体塑性变形。并且，因塑性变形而诱发奥氏体相变为马氏体，进行加工硬化。即，通过喷丸硬化，外齿24、主体部23、弯曲部22及隔膜部21的表面进一步马氏体化。由此，外齿24、主体部23、弯曲部22及隔膜部21的强度进一步提高，挠性齿轮20的耐久性提高。其结果，即使在长期驱动波动齿轮装置100而挠性齿轮20一边与刚性齿轮10啮合一边挠曲、旋转的情况下，也能够抑制外齿24、主体部23、弯曲部22及隔膜部21劣化。

如上所述，在本实施方式中，在使用由奥氏体系的不锈钢构成的金属板形成挠性齿轮20的过程中，首先，通过进行拉深加工，形成隔膜部21、弯曲部22、第一主体部231以及第二主体部232。接着，通过进行齿形滚轧，在第二主体部232的外周面形成外齿24。进一步，对外齿24、主体部23、弯曲部22及隔膜部21实施喷丸硬化。由此，随着经过各工序，它们中所含的马氏体相的占有率上升，进行加工硬化。其结果，所形成的挠性齿轮20中的残留应力变大，强度进一步提高。

另外，在本实施方式中，通过使用n值高的奥氏体系的不锈钢形成挠性齿轮20，能够使进行拉深加工、齿形滚轧、喷丸硬化等时的变形均匀，因此能够提高作为最终产品的精度。

另外，如上所述，在本实施方式中，衬套26及间隔件27也分别与挠性齿轮20相同使用不锈钢形成。另外，在形成衬套26及间隔件27的过程中，将衬套26及间隔件27的各自的直径的±1％作为容许公差。并且，如上所述，使用多个螺栓28将衬套26和间隔件27分别固定在挠性齿轮20的隔膜部21上(步骤S5)。

即，经过a)制作挠性齿轮20的工序以及b)将衬套26及间隔件27固定于挠性齿轮20的工序制造用于波动齿轮装置100的齿轮单元19。另外，在工序a)中，通过对金属板进行拉深加工，形成弯曲部22和主体部23。另外，在工序b)中，在衬套26与间隔件27之间，在轴向夹着隔膜部21进行固定。

并且，输出轴被固定在隔膜部21、衬套26以及间隔件27的径向内侧。由此，在驱动波动齿轮装置100时，挠性齿轮20一边与刚性齿轮10啮合一边挠曲，并与衬套26、间隔件27及输出轴一起以中心轴C1为中心以减速后的转速旋转。另外，如上所述，在本实施方式中，不是将用于连接输出轴的筒状的衬套26直接相对于形成挠性齿轮20的底部的板状的隔膜部21固定，而是在其他部件的间隔件27与衬套26之间夹着隔膜部21进行固定。由此，能够将衬套26容易且高精度地相对于隔膜部21固定。

但是，如本实施方式那样，在通过拉深加工形成挠性齿轮20的情况下，在作业的性质上，挠性齿轮20的隔膜部21成为大致恒定的厚度。因此，假设在使用不具有锥形状的扁平的圆板状的衬套26及间隔件27的情况下，在驱动波动齿轮装置100时，在挠性齿轮20一边与刚性齿轮10啮合一边挠曲、旋转时，在挠性齿轮20中产生由变形引起的应力局部地集中的部位。特别是，在隔膜部21中，与衬套26的径向外侧的端部接触的部位、与间隔件27的径向外侧的端部接触的部位，应力局部地集中。

因此，在本实施方式中，如上所述，在衬套26及间隔件27的各自的径向外侧的部位形成有锥面。并且，形成于衬套26的径向外侧的部位的第一对置面FS1随着朝向径向外侧而向轴向一方侧位移。另外，形成于间隔件27的径向外侧的部位的第二对置面FS2随着朝向径向外侧而向轴向另一方侧位移。即，在本实施方式中，衬套26与间隔件27之间的轴向的距离随着朝向径向外侧而变大。

通过采用这种结构，在驱动波动齿轮装置100时，例如在挠性齿轮20的外齿24向径向内侧挠曲时，若隔膜部21的径向外侧的部位要向轴向一方侧挠曲、变形，则隔膜部21能够与衬套26的上述的起点P1和作为第一对置面FS1的径向外侧的端部的起点P3(参照图3)这两处接触。另外，在挠性齿轮20的外齿24向径向外侧挠曲时，若隔膜部21的径向外侧的部位要向轴向另一方侧挠曲、变形，则隔膜部21能够与间隔件27的上述的起点P2和作为第二对置面FS2的径向外侧的端部的起点P4(参照图3)这两个部位接触。

即，在本实施方式中，在隔膜部21沿轴向挠曲时，能够以径向的两处为起点使隔膜部21变形。由此，与使用不具有锥形状的扁平的圆板状的衬套26及间隔件27的情况相比，在驱动波动齿轮装置100时，能够使由隔膜部21的变形引起的应力分散。其结果，能够抑制由应力引起的挠性齿轮20的劣化。

另外，如图3所示，在本实施方式中，在衬套26中的接近挠性齿轮20的周缘部形成有第一弯曲面CS3，该第一弯曲面CS3呈平滑的形状。另外，第一对置面FS1的锥面与第一弯曲面CS3平滑地连续。即，在本实施方式中，在衬套26的第一对置面FS1或第一对置面FS1与第一弯曲面CS3的边界附近不形成台阶。另外，在本实施方式中，在间隔件27的接近挠性齿轮20的周缘部形成有第二弯曲面CS4，该第二弯曲面CS4呈平滑的形状。另外，第二对置面FS2的锥面与第二弯曲面CS4平滑地连续。即，在间隔件27的第二对置面FS2或第二对置面FS2与第二弯曲面CS4的边界附近不形成台阶。由此，在挠性齿轮20一边与刚性齿轮10啮合一边挠曲、旋转时，隔膜部21不与角碰触，由此能够进一步抑制隔膜部21的劣化。

另外，在本实施方式中，如上所述，在衬套26的第一对置面FS1和间隔件27的第二对置面FS2分别形成有锥面。由此，即使在隔膜部21向轴向一方侧及轴向另一方侧的任一方侧挠曲、变形时，也能够使隔膜部21的变形引起的应力分散。但是，只要在衬套26的第一对置面FS1和间隔件27的第二对置面FS2中的至少一方形成锥面即可。即，只要以如下方式构成即可：第一对置面FS1随着朝向径向外侧而向轴向一方侧位移，或者第二对置面FS2随着朝向径向外侧而向轴向另一方侧位移。

另外，图6是第一变形例的齿轮单元19的局部纵剖视图。在上述的实施方式中，在衬套26的第一对置面FS1和间隔件27的第二对置面FS2上分别形成有1个锥面。但是，如图6的第一变形例所示，在衬套26的第一对置面FS1形成的锥面也可以包括内侧锥面TI1和外侧锥面TO1。在这种情况下，只要将外侧锥面TO1配置在比内侧锥面TI1更靠径向外侧的位置，并使外侧锥面TO1相对于隔膜部21的倾斜角度大于内侧锥面TI1相对于隔膜部21的倾斜角度即可。另外，在间隔件27的第二对置面FS2形成的锥面也可以包括内侧锥面TI2和外侧锥面TO2。在这种情况下，只要将外侧锥面TO2配置在比内侧锥面TI2更靠径向外侧，并使外侧锥面TO2相对于隔膜部21的倾斜角度大于内侧锥面TI2相对于隔膜部21的倾斜角度即可。

通过形成为这样的结构，在驱动波动齿轮装置100时，例如在挠性齿轮20的外齿24向径向内侧挠曲时，若隔膜部21的径向外侧的部位要向轴向一方侧挠曲、变形，则隔膜部21能够与衬套26的上述的起点P1、位于内侧锥面TI1与外侧锥面TO1的边界的起点P5、以及作为外侧锥面TO1的径向外侧的端部的起点P3这三个部位接触。另外，在挠性齿轮20的外齿24向径向外侧挠曲时，若隔膜部21的径向外侧的部位要向轴向另一方侧挠曲、变形，则隔膜部21能够与间隔件27的上述的起点P2、位于内侧锥面TI2与外侧锥面TO2的边界的起点P6、以及作为外侧锥面TO2的径向外侧的端部的起点P4这三个部位接触。

即，在隔膜部21沿轴向挠曲时，能够以径向的三个部位为起点使隔膜部21变形。由此，在驱动波动齿轮装置100时，能够使由隔膜部21的变形引起的应力进一步分散。其结果，能够进一步抑制由应力引起的挠性齿轮20的劣化。

图7是第二变形例的齿轮单元19的局部纵剖视图。在上述的实施方式及变形例中，在衬套26的第一对置面FS1及间隔件27的第二对置面FS2分别形成有锥面。但是，如图7的第二变形例所示，第一对置面FS1也可以具有一个以上的台阶ST1。在这种情况下，台阶ST1只要设置在衬套26的径向外侧的部位并随着朝向径向外侧而向轴向一方侧位移即可。另外，第二对置面FS2也可以具有一个以上的台阶ST2。在这种情况下，台阶ST2只要设置在间隔件27的径向外侧的部位并随着朝向径向外侧而向轴向另一方侧位移即可。

通过形成为这样的结构，在驱动波动齿轮装置100时，例如在挠性齿轮20的外齿24向径向内侧挠曲时，若隔膜部21的径向外侧的部位要向轴向一方侧挠曲、变形，则隔膜部21能够与位于衬套26的台阶ST1的下端部的起点P7和作为第一对置面FS1的径向外侧的端部的起点P3这两处接触。另外，在挠性齿轮20的外齿24向径向外侧挠曲时，若隔膜部21的径向外侧的部位要向轴向另一方侧挠曲、变形，则隔膜部21能够与位于间隔件27的台阶ST2的下端部的起点P8和作为第二对置面FS2的径向外侧的端部的起点P4这两个部位接触。

即，在隔膜部21沿轴向挠曲时，能够以径向的两处为起点使隔膜部21变形。由此，在驱动波动齿轮装置100时，能够使由隔膜部21的变形引起的应力分散。其结果，能够抑制由应力引起的挠性齿轮20的劣化。另外，与设置上述的实施方式及变形例那样的锥面的情况相比，第一对置面FS1及第二对置面FS2的加工容易，形成台阶ST1、ST2时的作业性提高。

＜2.第二实施方式＞

接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。此外，以下以与第一实施方式的不同点为中心进行说明，对于与第一实施方式等同的部分，省略重复说明。

第二实施方式的波动齿轮装置100具有刚性齿轮10、齿轮单元19B和波动发生器30。第二实施方式的刚性齿轮10和波动发生器30具有与第一实施方式等同的结构。图8是第二实施方式的齿轮单元19B的局部纵剖视图。如图8所示，齿轮单元19B具有挠性齿轮20B、衬套26B、间隔件27B和多个螺栓28B。

另外，与第一实施方式同样地，通过将分别贯通多个贯通孔211B的各个和衬套26B的多个贯通孔260B的各个的多个螺栓28B紧固于间隔件27B的多个紧固孔271B(内螺纹)，从而挠性齿轮20B的隔膜部21B固定于衬套26B及间隔件27B。即，多个螺栓28B分别用于将衬套26B及间隔件27B相对于隔膜部21B固定。另外，多个螺栓28B分别具有轴部281B和头部282B。轴部281B具有与紧固孔271B(内螺纹)嵌合的外螺纹。另外，头部282B从轴部281B的轴向一方侧的端部向径向扩展。即，头部282B的直径比轴部281B大。

在本实施方式中，作为衬套26B和间隔件27B，使用在径向上比第一实施方式小的部件。即，在本实施方式中，减小衬套26B和间隔件27B的径向的尺寸。由此，衬套26B的径向外侧的端部及间隔件27B的径向外侧的端部分别位于比螺栓28B的头部282B中位于径向最外侧的部分更靠径向内侧。

在本实施方式中，在驱动波动齿轮装置100时，例如在挠性齿轮20B的外齿24向径向内侧或外侧挠曲时，若隔膜部21B中的径向外侧的部位要向轴向一方侧或轴向另一方侧挠曲、变形，则在隔膜部21B中的与衬套26B中的径向外侧的端部接触的部位、与间隔件27B中的径向外侧的端部接触的部位产生应力。但是，本实施方式的衬套26B和间隔件27B的径向尺寸小，隔膜部21B能够在比衬套26B的外周面更靠径向外侧且比间隔件27B的外周面更靠径向外侧更自由地变形。因此，隔膜部21B能够在多个部位自然地变形。由此，在隔膜部21B沿轴向挠曲时，能够使隔膜部21B的变形引起的应力进一步分散，因此能够抑制与衬套26B及间隔件27B的接触引起的应力集中。其结果，能够进一步抑制由应力引起的挠性齿轮20B的劣化。

＜3.变形例＞

以上，对本发明的示例性的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式。

在上述的实施方式中，作为挠性齿轮20的成形方法，以拉深加工为例进行了说明。但是，挠性齿轮20的成形方法并不限于此。挠性齿轮20也可以通过切削、锻造、铸造或冲压加工等其它方法成形。

图9是作为组装波动齿轮装置100之前的变形例的、搭载有波动齿轮装置100的机器人200的概要图。本变形例的机器人200例如是在工业产品的生产线中进行部件的搬运、加工、装配等作业的所谓工业用机器人。如图6所示，机器人200具有基座框架201、臂202、马达203以及波动齿轮装置100。

臂202以能够转动的方式支撑于基座框架201。马达203及波动齿轮装置100组装于基座框架201与臂202之间的关节部。当向马达203供给驱动电流时，从马达203输出旋转运动。另外，从马达203输出的旋转运动被波动齿轮装置100减速，并被传递到臂202。由此，臂202以减速后的速度相对于基座框架201转动。

另外，关于包含齿轮单元的波动齿轮装置的细部的形状，也可以与上述的实施方式及变形例的各图所示的形状不同。

＜4.总结＞

此外，本技术可以采用以下这样的结构。

(1)：一种齿轮单元，是使用于波动齿轮装置的齿轮单元，具有：

挠性齿轮；以及

固定于所述挠性齿轮的衬套和间隔件，

所述挠性齿轮具有：

板状的隔膜部，其相对于中心轴垂直地扩展；

弯曲部，其从所述隔膜部的径向外侧的端部向轴向一方侧弯曲；

筒状的主体部，其从所述弯曲部的轴向一方侧的端部向轴向一方侧延伸；以及

多个外齿，其设置于所述主体部的外周面，

所述衬套在所述隔膜部的轴向一方侧相对于所述中心轴垂直地扩展，

所述间隔件在所述隔膜部的轴向另一方侧相对于所述中心轴垂直地扩展，在所述衬套与所述间隔件之间，在轴向夹着所述隔膜部进行固定。

(2)：根据(1)所述的齿轮单元，

就所述主体部而言，所述间隔件的轴向的厚度比所述隔膜部的轴向的厚度厚。

(3)：根据(1)或(2)所述的齿轮单元，

所述衬套与所述间隔件之间的轴向的距离随着朝向径向外侧而变大。

(4)：根据(1)至(3)中任一项所述的齿轮单元，

所述衬套具有与所述隔膜部的轴向一方侧的面在轴向对置的第一对置面，

所述间隔件具有与所述隔膜部的轴向另一方侧的面在轴向对置的第二对置面，

所述第一对置面随着朝向径向外侧而向轴向一方侧位移，或者所述第二对置面随着朝向径向外侧而向轴向另一方侧位移。

(5)：根据(1)至(3)中任一项所述的齿轮单元，

所述衬套具有与所述隔膜部的轴向一方侧的面在轴向对置的第一对置面，

所述间隔件具有与所述隔膜部的轴向另一方侧的面在轴向对置的第二对置面，

所述第一对置面随着朝向径向外侧而向轴向一方侧位移，

所述第二对置面随着朝向径向外侧而向轴向另一方侧位移。

(6)：根据(5)所述的齿轮单元，

所述第一对置面具有随着朝向径向外侧而向轴向一方侧位移的锥面，

所述第二对置面具有随着朝向径向外侧而向轴向另一方侧位移的锥面。

(7)：根据(6)所述的齿轮单元，

所述锥面包括：

内侧锥面；以及

外侧锥面，其位于比所述内侧锥面更靠径向外侧，相对于所述隔膜部的倾斜角度大于所述内侧锥面相对于所述隔膜部的倾斜角度。

(8)：根据(5)至(7)中任一项所述的齿轮单元，

所述第一对置面具有随着朝向径向外侧而向轴向一方侧位移的一个以上的台阶，

所述第二对置面具有随着朝向径向外侧而向轴向另一方侧位移的一个以上的台阶。

(9)：根据(1)或(2)所述的齿轮单元，

还具有相对于所述隔膜部固定所述衬套和所述间隔件的螺栓，

所述螺栓具有：

轴部，其具有外螺纹；以及

头部，其直径大于所述轴部，

所述衬套的径向外侧的端部和所述间隔件的径向外侧的端部位于比所述头部中位于径向最外侧的部分更靠径向内侧。

(10)：根据(1)至(9)中任一项所述的齿轮单元，

所述挠性齿轮为拉深加工品。

(11)：根据(1)至(10)中任一项所述的齿轮单元，

所述挠性齿轮由奥氏体系的不锈钢形成。

(12)：根据(11)所述的齿轮单元，

所述不锈钢的加工硬化指数即n值为0.3以上。

(13)：根据(1)至(12)中任一项所述的齿轮单元，

所述隔膜部在表面具有多个凹坑。

(14)：一种波动齿轮装置，其特征在于，具备：

(1)至(13)中任一项所述的齿轮单元；

波动发生器，其配置在所述主体部的径向内侧；以及

刚性齿轮，其配置在所述主体部的径向外侧，

所述刚性齿轮在内周面具有多个内齿，

所述多个外齿的一部分与所述多个内齿的一部分啮合。

(15)：一种机器人，其具备(14)所述的波动齿轮装置。

(16)：一种齿轮单元的制造方法，是使用于波动齿轮装置的齿轮单元的制造方法，其特征在于，具有：

a)制作挠性齿轮的工序；以及

b)将衬套和间隔件固定于所述挠性齿轮的工序，

所述挠性齿轮具有：

板状的隔膜部，其相对于中心轴垂直地扩展；

弯曲部，其从所述隔膜部的径向外侧的端部向轴向一方侧弯曲；

筒状的主体部，其从所述弯曲部的轴向一方侧的端部向轴向一方侧延伸；以及

多个外齿，其设置于所述主体部的外周面，

在所述工序a)中，通过对金属板进行拉深加工而形成所述弯曲部和所述主体部，

在所述工序b)中，在所述衬套与所述间隔件之间，在轴向夹着所述隔膜部进行固定。

产业上的可利用性

本申请能够利用于齿轮单元、波动齿轮装置、机器人以及齿轮单元的制造方法。

Claims (16)

1.一种齿轮单元，是使用于波动齿轮装置的齿轮单元，其特征在于，具有：

挠性齿轮；以及

固定于所述挠性齿轮的衬套和间隔件，

所述挠性齿轮具有：

板状的隔膜部，其相对于中心轴垂直地扩展；

弯曲部，其从所述隔膜部的径向外侧的端部向轴向一方侧弯曲；

筒状的主体部，其从所述弯曲部的轴向一方侧的端部向轴向一方侧延伸；以及

多个外齿，其设置于所述主体部的外周面，

所述衬套在所述隔膜部的轴向一方侧相对于所述中心轴垂直地扩展，

所述间隔件在所述隔膜部的轴向另一方侧相对于所述中心轴垂直地扩展，在所述衬套与所述间隔件之间，在轴向夹着所述隔膜部进行固定。

2.根据权利要求1所述的齿轮单元，其特征在于，

所述间隔件的轴向的厚度比所述隔膜部的轴向的厚度厚。

3.根据权利要求1或2所述的齿轮单元，其特征在于，

所述衬套与所述间隔件之间的轴向的距离随着朝向径向外侧而变大。

4.根据权利要求3所述的齿轮单元，其特征在于，

所述衬套具有与所述隔膜部的轴向一方侧的面在轴向对置的第一对置面，

所述间隔件具有与所述隔膜部的轴向另一方侧的面在轴向对置的第二对置面，

所述第一对置面随着朝向径向外侧而向轴向一方侧位移，或者所述第二对置面随着朝向径向外侧而向轴向另一方侧位移。

5.根据权利要求3所述的齿轮单元，其特征在于，

所述衬套具有与所述隔膜部的轴向一方侧的面在轴向对置的第一对置面，

所述间隔件具有与所述隔膜部的轴向另一方侧的面在轴向对置的第二对置面，

所述第一对置面随着朝向径向外侧而向轴向一方侧位移，

所述第二对置面随着朝向径向外侧而向轴向另一方侧位移。

6.根据权利要求5所述的齿轮单元，其特征在于，

所述第一对置面具有随着朝向径向外侧而向轴向一方侧位移的锥面，

所述第二对置面具有随着朝向径向外侧而向轴向另一方侧位移的锥面。

7.根据权利要求6所述的齿轮单元，其特征在于，

所述锥面包括：

内侧锥面；以及

外侧锥面，其位于比所述内侧锥面更靠径向外侧，相对于所述隔膜部的倾斜角度大于所述内侧锥面相对于所述隔膜部的倾斜角度。

8.根据权利要求5所述的齿轮单元，其特征在于，

所述第一对置面具有随着朝向径向外侧而向轴向一方侧位移的一个以上的台阶，

所述第二对置面具有随着朝向径向外侧而向轴向另一方侧位移的一个以上的台阶。

9.根据权利要求1或2所述的齿轮单元，其特征在于，

还具有相对于所述隔膜部固定所述衬套和所述间隔件的螺栓，

所述螺栓具有：

轴部，其具有外螺纹；以及

头部，其直径大于所述轴部，

所述衬套的径向外侧的端部和所述间隔件的径向外侧的端部位于比所述头部中位于径向最外侧的部分更靠径向内侧。

10.根据权利要求1或2所述的齿轮单元，其特征在于，

所述挠性齿轮为拉深加工品。

11.根据权利要求1或2所述的齿轮单元，其特征在于，

所述挠性齿轮由奥氏体系的不锈钢形成。

12.根据权利要求11所述的齿轮单元，其特征在于，

所述不锈钢的加工硬化指数即n值为0.3以上。

13.根据权利要求1或2所述的齿轮单元，其特征在于，

所述隔膜部在表面具有多个凹坑。

14.一种波动齿轮装置，其特征在于，具备：

权利要求1至13中任一项所述的齿轮单元；

波动发生器，其配置在所述主体部的径向内侧；以及

刚性齿轮，其配置在所述主体部的径向外侧，

所述刚性齿轮在内周面具有多个内齿，

所述多个外齿的一部分与所述多个内齿的一部分啮合。

15.一种机器人，其特征在于，

具备权利要求14所述的波动齿轮装置。

16.一种齿轮单元的制造方法，是使用于波动齿轮装置的齿轮单元的制造方法，其特征在于，具有：

a)制作挠性齿轮的工序；以及

b)将衬套和间隔件固定于所述挠性齿轮的工序，

所述挠性齿轮具有：

板状的隔膜部，其相对于中心轴垂直地扩展；

弯曲部，其从所述隔膜部的径向外侧的端部向轴向一方侧弯曲；

筒状的主体部，其从所述弯曲部的轴向一方侧的端部向轴向一方侧延伸；以及

多个外齿，其设置于所述主体部的外周面，

在所述工序a)中，通过对金属板进行拉深加工而形成所述弯曲部和所述主体部，

在所述工序b)中，在所述衬套与所述间隔件之间，在轴向夹着所述隔膜部进行固定。