CN117355686A - 内啮合行星齿轮装置及机器人用关节装置 - Google Patents
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Abstract
一种内啮合行星齿轮装置(1、1A)及机器人用关节装置(200)。内啮合行星齿轮装置(1、1A)包括内齿齿轮(2)、行星齿轮(3)、多个内销(4)、作为输入轴的偏心轴(7)和衬套(70)。多个内销(4)在分别插入到在行星齿轮(3)形成的多个内销孔(32)中的状态下,一边在内销孔(32)内公转一边相对于内齿齿轮(2)以旋转轴(Ax1)为中心相对旋转。偏心轴(7)使行星齿轮(3)偏心摆动。衬套(70)具有用于固定对象构件(P2)的固定结构(701),衬套(70)与偏心轴(7)结合并与偏心轴(7)一起旋转。
Description
相关申请的交叉引用
本申请基于申请号为特愿2021-075096、申请日为2021年4月27日的日本专利申请提出,并要求该日本专利申请的优先权,该日本专利申请的全部内容在此引入本申请作为参考。
本公开实施例一般性地涉及内啮合行星齿轮装置及机器人用关节装置,更详细而言,涉及在具有内齿的内齿齿轮的内侧配置有具有外齿的行星齿轮的内啮合行星齿轮装置及机器人用关节装置。
作为关联技术,已知有行星齿轮一边进行偏心摆动一边与内齿齿轮进行内啮合的、所谓的偏心摆动类型的齿轮装置(例如,参照专利文献1)。在关联技术的齿轮装置中,偏心体与输入轴一体形成,且在偏心体经由偏心体轴承而安装行星齿轮。在行星齿轮的外周形成有圆弧齿形等的外齿。
内齿齿轮通过将一个个地构成内齿的多个外销(滚子销)旋转自如地装入于兼作为壳体的齿轮主体(内齿齿轮主体)的内周面而构成。在行星齿轮,沿圆周方向以适当的间隔形成有多个内销孔(内滚子孔),在内销孔插入有内销及内滚子。内销在其轴向的一端侧与支架连结,支架经由交叉滚子轴承而旋转自如地支承于壳体。该齿轮装置能够作为将内齿齿轮固定时的行星齿轮的相当于自转分量的旋转从支架取出的齿轮装置来使用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-74646号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述关联技术的结构中,为了在输入轴的端面固定对象构件,需要增大输入轴的外径,而存在妨碍内啮合行星齿轮装置的小型化的情况。
本公开实施例的目的在于提供容易小型化的内啮合行星齿轮装置及机器人用关节装置。
用于解决技术问题的方案
本公开实施例的一形态的内啮合行星齿轮装置包括内齿齿轮、行星齿轮、多个内销、输入轴和衬套。所述内齿齿轮具有内齿。所述行星齿轮具有与所述内齿局部性地啮合的外齿。所述多个内销在分别插入到在所述行星齿轮形成的多个内销孔中的状态下,一边在所述内销孔内公转一边相对于所述内齿齿轮以旋转轴为中心相对旋转。所述输入轴使所述行星齿轮偏心摆动。所述衬套具有用于固定对象构件的固定结构,且该衬套与所述输入轴结合并与所述输入轴一起旋转。
本公开实施例的一形态的机器人用关节装置包括:所述内啮合行星齿轮装置;第一构件,固定于所述内啮合行星齿轮装置中的轴承构件的外圈;和第二构件,固定于所述轴承构件的内圈。
发明效果
根据本公开实施例,能够提供容易小型化的内啮合行星齿轮装置及机器人用关节装置。
图1是示出包含基本结构的内啮合行星齿轮装置的执行器的概略结构的立体图。
图2是上述的内啮合行星齿轮装置的从旋转轴的输出侧观察到的分解立体图。
图3是上述的内啮合行星齿轮装置的概略剖视图。
图4是示出上述的内啮合行星齿轮装置的、图3的A1-A1线剖视图。
图5A是以单体示出上述的内啮合行星齿轮装置的行星齿轮的立体图。
图5B是以单体示出上述的内啮合行星齿轮装置的行星齿轮的主视图。
图6A是以单体示出上述的内啮合行星齿轮装置的轴承构件的立体图。
图6B是以单体示出上述的内啮合行星齿轮装置的轴承构件的主视图。
图7A是以单体示出上述的内啮合行星齿轮装置的偏心轴的立体图。
图7B是以单体示出上述的内啮合行星齿轮装置的偏心轴的主视图。
图8A是以单体示出上述的内啮合行星齿轮装置的支承体的立体图。
图8B是以单体示出上述的内啮合行星齿轮装置的支承体的主视图。
图9是示出上述的内啮合行星齿轮装置的、图3的区域Z1的放大图。
图10是示出上述的内啮合行星齿轮装置的、图3的B1-B1线剖视图。
图11是实施方式一的内啮合行星齿轮装置的概略剖视图。
图12是示出上述内啮合行星齿轮装置的、图13的B1-A1线剖视图。
图13是上述的内啮合行星齿轮装置的从旋转轴的输入侧观察到的侧视图。
图14是上述的内啮合行星齿轮装置的从旋转轴的输出侧观察到的侧视图。
图15是示出在上述的内啮合行星齿轮装置中,拆卸了罩体及油封的状态的概略剖视图。
图16是示出在上述的内啮合行星齿轮装置中,拆卸了罩体及油封的状态的、从旋转轴的输入侧观察到的侧视图。
图17是示出在上述内啮合行星齿轮装置中,拆卸了罩体及油封的状态的、旋转轴的输出侧观察到的侧视图。
图18是示出上述的内啮合行星齿轮装置的、图11的A1-A1线剖视图。
图19是示出上述内啮合行星齿轮装置的、图11的B1-B1线剖视图。
图20是示出上述的内啮合行星齿轮装置中的、滚动轴承的配置的说明图。
图21是示出上述的内啮合行星齿轮装置中的、内销的更换顺序的概略说明图。
图22是示出上述的内啮合行星齿轮装置中的、滚动体的更换顺序的概略说明图。
图23是示出使用了上述的内啮合行星齿轮装置的机器人用关节装置的概略剖视图。
(基本结构)
(1)概要
以下,关于本基本结构的内啮合行星齿轮装置1的概要,参照图1~图3进行说明。本公开实施例参照的附图都是示意性的图,图中的各结构要素的大小及厚度各自的比未必反映实际的尺寸比。例如,图1~图3中的内齿21及外齿31的齿形、尺寸及齿数等都只不过是为了说明而示意性地表示的,其主旨并不限定为图示的形状。
本基本结构的内啮合行星齿轮装置1(以下,也简称为“齿轮装置1”)是包括内齿齿轮2、行星齿轮3和多个内销4的齿轮装置。在该齿轮装置1中,在环状内齿齿轮2的内侧配置有行星齿轮3,进一步,在行星齿轮3的内侧配置有偏心体轴承5。偏心体轴承5具有偏心体内圈51及偏心体外圈52,偏心体内圈51绕着从偏心体内圈51的中心C1(参照图3)偏移的旋转轴Ax1(参照图3)进行旋转(偏心运动),由此使行星齿轮3摆动。偏心体内圈51例如通过插入于偏心体内圈51的偏心轴7的旋转而绕着旋转 轴Ax1进行旋转(偏心运动)。另外,内啮合行星齿轮装置1还包括轴承构件6,轴承构件6具有外圈62及内圈61。内圈61配置于外圈62的内侧,并被支承为能够相对于外圈62相对旋转。
内齿齿轮2具有内齿21且固定于外圈62。特别是在本基本结构中,内齿齿轮2具有环状的齿轮主体22和多个销23。多个销23以能够自转的状态保持于齿轮主体22的内周面221而构成内齿21。行星齿轮3具有与内齿21局部性地啮合的外齿31。也就是说,在内齿齿轮2的内侧,行星齿轮3内切于内齿齿轮2,成为外齿31的一部分与内齿21的一部分啮合的状态。在该状态下,当偏心轴7旋转时行星齿轮3摆动,内齿21与外齿31的啮合位置沿内齿齿轮2的圆周方向移动,在两齿轮(内齿齿轮2及行星齿轮3)之间产生与行星齿轮3和内齿齿轮2的齿数差对应的相对旋转。此处,如果将内齿齿轮2固定,则伴随着两齿轮的相对旋转,行星齿轮3旋转(自转)。其结果是,从行星齿轮3能够得到与两齿轮的齿数差相应地以比较高的减速比被减速了的旋转输出。
这种齿轮装置1以下述方式使用:将行星齿轮3的相当于自转分量的旋转作为例如与轴承构件6的内圈61一体化的输出轴的旋转而取出。由此,齿轮装置1以偏心轴7为输入侧,以输出轴为输出侧,作为比较高的减速比的齿轮装置发挥功能。因此,在本基本结构的齿轮装置1中,为了将行星齿轮3的相当于自转分量的旋转向轴承构件6的内圈61传递而利用多个内销4将行星齿轮3与内圈61连结。多个内销4在分别插入到形成于行星齿轮3的多个内销孔32的状态下,分别一边在内销孔32内公转一边相对于内齿齿轮2相对旋转。也就是说,内销孔32具有比内销4大的直径,内销4能够以插入于内销孔32的状态在内销孔32内公转的方式进行移动。并且,行星齿轮3的摆动分量、也就是说行星齿轮3的公转分量通过行星齿轮3的内销孔32与内销4的游嵌而被吸收。换言之,多个内销4以分别在多个内销孔32内公转的方式进行移动,由此吸收行星齿轮3的摆动分量。 因此,通过多个内销4,将除了行星齿轮3的摆动分量(公转分量)之外的、行星齿轮3的旋转(自转分量)向轴承构件6的内圈61传递。
然而,在这种齿轮装置1中,内销4在行星齿轮3的内销孔32内一边公转,一边向多个内销4传递行星齿轮3的旋转,因此作为第一关联技术,已知有使用装配于内销4而能够以内销4为轴进行旋转的内滚子的技术。也就是说,在第一关联技术中,内销4保持为以被压入于内圈61(或与内圈61一体的支架)的状态,当内销4在内销孔32内公转之际,内销4相对于内销孔32的内周面321滑动。因此,作为第一关联技术,为了减少因内销孔32的内周面321与内销4之间的摩擦阻力而引起的损失而使用内滚子。但是,如果是第一关联技术那样包括内滚子的结构,则内销孔32需要具有使带内滚子的内销4能够公转的直径,内销孔32的小型化困难。当内销孔32的小型化困难时,会妨碍行星齿轮3的小型化(特别是小径化),甚至妨碍齿轮装置1整体的小型化。本基本结构的齿轮装置1通过以下的结构而能够提供容易小型化的内啮合行星齿轮装置1。
即,如图1~图3所示,本基本结构的齿轮装置1包括轴承构件6、内齿齿轮2、行星齿轮3和多个内销4。轴承构件6具有外圈62及配置于外圈62的内侧的内圈61。内圈61被支承为相对于外圈62能够相对旋转。内齿齿轮2具有内齿21且固定于外圈62。行星齿轮3具有与内齿21局部性地啮合的外齿31。多个内销4在分别插入于在行星齿轮3形成的多个内销孔32的状态下,一边在内销孔32内公转一边相对于内齿齿轮2相对旋转。此处,多个内销4各自以能够自转的状态由内圈61保持。进一步,多个内销4各自将至少一部分配置于在轴承构件6的轴向上与轴承构件6相同的位置。
根据该形态,多个内销4各自以能够自转的状态由内圈61保持,因此内销4在内销孔32内公转之际,内销4自身能够自转。因此,即使不使用装配于内销4而能够以内销4为轴进行旋转的内滚子,也能够减少因内销 孔32的内周面321与内销4之间的摩擦阻力而引起的损失。因此,对于本基本结构的齿轮装置1而言,内滚子并非必须,而有容易小型化的优点。而且,多个内销4各自将至少一部分配置于在轴承构件6的轴向上的与轴承构件6相同的位置,因此能够将轴承构件6的轴向上的齿轮装置1的尺寸抑制得小。也就是说,与轴承构件6和内销4沿轴承构件6的轴向并列(相对)的结构相比,在本基本结构的齿轮装置1中,能够减小轴向上的齿轮装置1的尺寸,从而能够对齿轮装置1的进一步小型化(薄型化)做出贡献。
进一步,如果行星齿轮3的尺寸与上述第一关联技术相同,则与上述第一关联技术相比,例如,还能够增加内销4的个数(根数)从而使旋转的传递顺畅,或者使内销4变粗从而提高强度。
另外,在这种齿轮装置1中,内销4需要在行星齿轮3的内销孔32内公转,因此作为第二关联技术,存在多个内销4仅由内圈61(或与内圈61一体的支架)保持的情况。根据第二关联技术,多个内销4的定芯的精度难以提高,由于定芯不佳而可能会导致振动的产生及传递效率的下降等不良状况。也就是说,多个内销4分别一边在内销孔32内公转一边相对于内齿齿轮2相对旋转,由此将行星齿轮3的自转分量向轴承构件6的内圈61传递。此时,如果因多个内销4的定芯的精度不够而多个内销4的旋转轴相对于内圈61的旋转轴偏离或倾斜,则成为定芯不佳的状态,可能导致振动的产生及传递效率的下降等不良状况。本基本结构的齿轮装置1通过以下的结构,能够提供难以产生因多个内销4的定芯不佳而引起的不良状况的内啮合行星齿轮装置1。
即,图1~图3所示,本基本结构的齿轮装置1包括内齿齿轮2、行星齿轮3、多个内销4和支承体8。内齿齿轮2具有环状的齿轮主体22和多个销23。多个销23以能够自转的状态保持于齿轮主体22的内周面221而构成内齿21。行星齿轮3具有与内齿21局部性地啮合的外齿31。多个内 销4在分别插入到在行星齿轮3形成的多个内销孔32的状态下,一边在内销孔32内公转一边相对于齿轮主体22相对旋转。支承体8为环状并支承多个内销4。此处,支承体8因使外周面81与多个销23接触而被进行位置限制。
根据该形态,多个内销4由环状的支承体8支承,因此多个内销4由支承体8捆束,可抑制多个内销4的相对的偏离及倾斜。而且,支承体8的外周面81与多个销23接触,由此进行支承体8的位置限制。总之,通过多个销23进行支承体8的定芯,结果是,关于被支承体8支承的多个内销4也利用多个销23进行定芯。因此,根据本基本结构的齿轮装置1,容易实现多个内销4的定芯的精度提高,并具有难以产生因多个内销4的定芯不佳而引起的不良状况这样的优点。
另外,如图1所示,本基本结构的齿轮装置1与驱动源101一起构成执行器100。换言之,本基本结构的执行器100包括齿轮装置1和驱动源101。驱动源101产生用于使行星齿轮3摆动的驱动力。具体而言,驱动源101使偏心轴7以旋转轴Ax1为中心旋转,由此使行星齿轮3摆动。
(2)定义
本公开实施例中所说的“环状”是指至少在俯视时如在内侧形成包围而成的空间(区域)的圈(环)那样的形状,并不限于在俯视时为正圆的圆形状(圆环状),例如也可以是椭圆形状和多边形状等。进一步,例如,即使是杯状那样具有底部的形状,只要其周壁为环状,就包含在“环状”内。
本公开实施例所说的“游嵌”是指嵌成具有游隙(间隙)的状态,内销孔32是供内销4游嵌的孔。也就是说,内销4以在与内销孔32的内周面321之间确保了空间的富余度(间隙)的状态插入于内销孔32。换言之,内销4中的、至少插入于内销孔32的部位的直径比内销孔32的直径小(细)。因此,内销4在插入于内销孔32的状态下,能够在内销孔32内移动,也 就是说能够相对于内销孔32的中心相对地移动。由此,内销4能够在内销孔32内公转。但是,在内销孔32的内周面321与内销4之间,无需确保作为空洞的间隙,例如,也可以在该间隙填充液体等流体。
本公开实施例所说的“公转”是指某物体环绕通过该物体的中心(重心)的中心轴以外的旋转轴转圈,当某物体公转时,该物体的中心沿着以旋转轴为中心的公转轨道移动。因此,例如,在某物体以与通过该物体的中心(重心)的中心轴平行的偏心轴为中心旋转的情况下,该物体以偏心轴为旋转轴公转。作为一例,内销4环绕通过内销孔32的中心的旋转轴转圈地在内销孔32内公转。
另外,在本公开实施例中,有将旋转轴Ax1的一方侧(图3的左侧)称为“输入侧”,将旋转轴Ax1的另一方侧(图3的右侧)称为“输出侧”的情况。在图3的例中,从旋转轴Ax1的“输入侧”向旋转体(偏心体内圈51)赋予旋转,从旋转轴Ax1的“输出侧”取出多个内销4(内圈61)的旋转。但是,“输入侧”及“输出侧”只不过是为了说明而赋予的标签,其主旨并不限定从齿轮装置1观察按到的、输入及输出的位置关系。
在本公开实施例中所说的“旋转轴”是指成为旋转体的旋转运动的中心的虚拟性的轴(直线)。也就是说,旋转轴Ax1是不伴有实体的虚拟轴。偏心体内圈51以旋转轴Ax1为中心进行旋转运动。
在本公开实施例中所说的“内齿”和“外齿”分别指多个“齿”的集合(组)而不是单体的“齿”。也就是说,内齿齿轮2的内齿21由配置于内齿齿轮2(齿轮主体22)的内周面221的多个齿的集合构成。同样,行星齿轮3的外齿31由配置于行星齿轮3的外周面的多个齿的集合构成。
(3)构成
以下,关于本基本结构的内啮合行星齿轮装置1的详细的结构,参照图1~图8B进行说明。
图1是示出包含齿轮装置1的执行器100的概略结构的立体图。在图1 中,示意性地示出驱动源101。图2是齿轮装置1的从旋转轴Ax1的输出侧观察到的概略的分解立体图。图3是齿轮装置1的概略剖视图。图4是图3的A1-A1线剖视图。其中,在图4中,关于偏心轴7以外的部件,虽然也是剖面但是省略了剖面线。进一步,在图4中,省略了齿轮主体22的内周面221的图示。图5A及图5B是以单体示出行星齿轮3的立体图及主视图。图6A及图6B是以单体示出轴承构件6的立体图及主视图。图7A及图7B是以单体示出偏心轴7的立体图及主视图。图8A及图8B是以单体示出支承体8的立体图及主视图。
(3.1)整体结构
如图1~图3所示,本基本结构的齿轮装置1包括内齿齿轮2、行星齿轮3、多个内销4、偏心体轴承5、轴承构件6、偏心轴7和支承体8。另外,在本基本结构中,齿轮装置1还包括第一轴承91、第二轴承92及壳体10。在本基本结构中,作为齿轮装置1的结构要素的内齿齿轮2、行星齿轮3、多个内销4、偏心体轴承5、轴承构件6、偏心轴7及支承体8等的材质是不锈钢、铸铁、机械结构用碳素钢、铬钼钢、磷青铜或铝青铜等金属。此处所说的金属包括实施了氮化处理等表面处理的金属。
另外,在本基本结构中,作为齿轮装置1的一例,例示使用了摆线类齿形的内切式行星齿轮减速装置。也就是说,本基本结构的齿轮装置1包括具有摆线类曲线齿形的内切式的行星齿轮3。
另外,在本基本结构中,作为一例,齿轮装置1在内齿齿轮2的齿轮主体22与轴承构件6的外圈62一起固定于壳体10等固定构件的状态下使用。由此,伴随着内齿齿轮2与行星齿轮3的相对旋转,行星齿轮3相对于固定构件(壳体10等)相对旋转。
进一步,在本基本结构中,在将齿轮装置1用于执行器100的情况下,通过向偏心轴7施加作为输入的旋转力,从而从与轴承构件6的内圈61一体化的输出轴取出作为输出的旋转力。也就是说,齿轮装置1以偏心轴7 的旋转为输入旋转,以与内圈61一体化的输出轴的旋转为输出旋转进行动作。由此,在齿轮装置1中,可得到相对于输入旋转以比较高的减速比减速了的输出旋转。
驱动源101是马达(电动机)等动力的产生源。由驱动源101产生的动力向齿轮装置1中的偏心轴7传递。具体而言,驱动源101经由输入轴与偏心轴7相连,由驱动源101产生的动力经由输入轴向偏心轴7传递。由此,驱动源101能够使偏心轴7旋转。
进一步,在本基本结构的齿轮装置1中,如图3所示,输入侧的旋转轴Ax1与输出侧的旋转轴Ax1处于同一直线上。换言之,输入侧的旋转轴Ax1与输出侧的旋转轴Ax1为同轴。此处,输入侧的旋转轴Ax1是被赋予输入旋转的偏心轴7的旋转中心,输出侧的旋转轴Ax1是产生输出旋转的内圈61(及输出轴)的旋转中心。也就是说,在齿轮装置1中,能够在同轴上相对于输入旋转得到以比较高的减速比被减速了的输出旋转。
如图4所示,内齿齿轮2是具有内齿21的环状的部件。在本基本结构中,内齿齿轮2具有至少内周面在俯视观察下为正圆的圆环状。在圆环状的内齿齿轮2的内周面,沿着内齿齿轮2的圆周方向形成有内齿21。构成内齿21的多个齿全部为同一形状,且以等间距地设置于内齿齿轮2的内周面的圆周方向的整个区域。也就是说,内齿21的节圆在俯视观察下为正圆。内齿21的节圆的中心处于旋转轴Ax1上。另外,内齿齿轮2沿旋转轴Ax1的方向具有规定的厚度。内齿21的齿向均与旋转轴Ax1平行。内齿21的齿向方向的尺寸比内齿齿轮2的厚度方向稍小。
此处,如上所述,内齿齿轮2具有环状(圆环状)的齿轮主体22和多个销23。多个销23以能够自转的状态保持于齿轮主体22的内周面221而构成内齿21。换言之,多个销23分别作为构成内齿21的多个齿发挥功能。具体而言,如图2所示,在齿轮主体22的内周面221沿圆周方向的整个区域形成有多个槽。多个槽全部为同一形状,且以等间距地设置。多个槽均 与旋转轴Ax1平行,并遍及齿轮主体22的厚度方向的全长地形成。多个销23以嵌于多个槽的方式组合于齿轮主体22。多个销23各自被保持能够为在槽内自转的状态。另外,齿轮主体22(与外圈62一起)固定于壳体10。因此,在齿轮主体22形成有固定用的多个固定孔222。
如图4所示,行星齿轮3是具有外齿31的环状的部件。在本基本结构中,行星齿轮3具有至外周面在俯视观察下成为正圆的圆环状。在圆环状的行星齿轮3的外周面,沿着行星齿轮3的圆周方向形成有外齿31。构成外齿31的多个齿全部为同一形状,且等间距地设置于行星齿轮3的外周面的圆周方向的整个区域。也就是说,外齿31的节圆在俯视观察下为正圆。外齿31的节圆的中心C1处于距旋转轴Ax1偏离了距离ΔL(参照图4)的位置。另外,行星齿轮3沿旋转轴Ax1的方向具有规定的厚度。外齿31均遍及行星齿轮3的厚度方向的全长地形成。外齿31的齿向都与旋转轴Ax1平行。在行星齿轮3中,与内齿齿轮2不同,外齿31与行星齿轮3的主体由一个金属构件一体形成。
此处,在行星齿轮3组合有偏心体轴承5及偏心轴7。也就是说,在行星齿轮3形成有呈圆形状开口的开口部33。开口部33是沿着厚度方向贯通行星齿轮3的孔。在俯视观察下,开口部33的中心与行星齿轮3的中心一致,开口部33的内周面(行星齿轮3的内周面)与外齿31的节圆为同心圆。在行星齿轮3的开口部33收容有偏心体轴承5。进一步,通过将偏心轴7插入于偏心体轴承5(的偏心体内圈51),来将偏心体轴承5及偏心轴7组合于行星齿轮3。在行星齿轮3组合有偏心体轴承5及偏心轴7的状态下,当偏心轴7旋转时,行星齿轮3绕着旋转轴Ax1摆动。
这样构成的行星齿轮3配置于内齿齿轮2的内侧。在俯视观察下,行星齿轮3形成得比内齿齿轮2小一圈,行星齿轮3在与内齿齿轮2组合的状态下,能够在内齿齿轮2的内侧摆动。此时,在行星齿轮3的外周面形成有外齿31,在内齿齿轮2的内周面形成有内齿21。因此,在内齿齿轮2 的内侧配置有行星齿轮3的状态下,外齿31与内齿21相互相对。
进一步,外齿31的节圆比内齿21的节圆小一圈。并且,在行星齿轮3内切于内齿齿轮2的状态下,外齿31的节圆的中心C1处于从内齿21的节圆的中心(旋转轴Ax1)偏离了距离ΔL(参照图4)的位置。因此,外齿31与内齿21的至少一部分隔着间隙相对,不存在圆周方向的整体相互啮合的情况。但是,行星齿轮3在内齿齿轮2的内侧绕着旋转轴Ax1摆动(公转),因此外齿31与内齿21局部性地啮合。也就是说,通过行星齿轮3绕着旋转轴Ax1摆动,如图4所示,构成外齿31的多个齿中的一部分的齿与构成内齿21的多个齿中的一部分的齿啮合。结果是,在齿轮装置1中,能够使外齿31的一部分与内齿21的一部分啮合。
此处,内齿齿轮2中的内齿21的齿数比行星齿轮3的外齿31的齿数多N(N为正整数)。在本基本结构中,作为一例,N为“1”,行星齿轮3的(外齿31的)齿数比内齿齿轮2的(内齿21的)齿数多“1”。这样的行星齿轮3与内齿齿轮2的齿数差规定了齿轮装置1中的输出旋转相对于输入旋转的减速比。
另外,在本基本结构中,作为一例,行星齿轮3的厚度比内齿齿轮2中的齿轮主体22的厚度小。进一步,外齿31的齿向方向(与旋转轴Ax1平行的方向)的尺寸比内齿21的齿向方向(与旋转轴Ax1平行的方向)的尺寸小。换言之,在与旋转轴Ax1平行的方向上,外齿31收于内齿21的齿向的范围内。
在本基本结构中,如上所述,行星齿轮3的相当于自转分量的旋转作为与轴承构件6的内圈61一体化了的输出轴的旋转(输出旋转)而取出。因此,行星齿轮3利用多个内销4与内圈61连结。如图5A及图5B所示,在行星齿轮3形成有用于供多个内销4插入的多个内销孔32。内销孔32设置与内销4相同的个数,在本基本结构中,作为一例,内销孔32及内销4各设置18个。多个内销孔32各自是呈圆形状地开口并沿着厚度方向贯穿 行星齿轮3的孔。多个(此处为18个)内销孔32在与开口部33同心的虚拟圆上沿圆周方向等间隔地配置。
多个内销4是将行星齿轮3与轴承构件6的内圈61连结的部件。多个内销4各自形成为圆柱状。多个内销4的直径及长度在多个内销4中相同。内销4的直径比内销孔32的直径小一圈。由此,内销4以在与内销孔32的内周面321之间确保有空间的富余度(间隙)的状态插入于内销孔32(参照图4)。
轴承构件6是具有外圈62及内圈61并用于取出齿轮装置1的输出作为内圈61相对于外圈62的旋转的部件。轴承构件6除了外圈62及内圈61之外,还具有多个滚动体63(参照图3)。
如图6A及图6B所示,外圈62及内圈61均为环状的部件。外圈62及内圈61均具有在俯视观察下为正圆的圆环状。内圈61比外圈62小一圈,配置在外圈62的内侧。此处,外圈62的内径比内圈61的外径大,因此在外圈62的内周面与内圈61的外周面之间产生间隙。
内圈61具有供多个内销4分别插入的多个保持孔611。保持孔611设置与内销4相同的个数,在本基本结构中,作为一例,保持孔611设置18个。如图6A及图6B所示,多个保持孔611各自是呈圆形状地开口并沿着厚度方向贯穿内圈61的孔。多个(此处为18个)保持孔611在与内圈61的外周同心的虚拟圆上沿圆周方向等间隔地配置。保持孔611的直径为内销4的直径以上,且比内销孔32的直径小。
进一步,内圈61与输出轴一体化,且取出内圈61的旋转作为输出轴的旋转。因此,在内圈61形成有用于安装输出轴的多个输出侧安装孔612(参照图2)。在本基本结构中,多个输出侧安装孔612比多个保持孔611更靠内侧,且配置于与内圈61的外周同心的虚拟圆上。
外圈62与内齿齿轮2的齿轮主体22一起固定于壳体10等固定构件。因此,在外圈62形成有固定用的多个透孔621。具体而言,如图3所示, 外圈62在与壳体10之间夹有齿轮主体22的状态下,利用穿过透孔621及齿轮主体22的固定孔222的固定用的螺钉(螺栓)60而固定于壳体10。
多个滚动体63配置于外圈62与内圈61之间的间隙。多个滚动体63沿外圈62的圆周方向并列配置。多个滚动体63全部为同一形状的金属部件,在外圈62的圆周方向的整个区域等间距地设置。
在本基本结构中,作为一例,轴承构件6为交叉滚子轴承。也就是说,轴承构件6具有圆筒状的滚子作为滚动体63。并且,圆筒状的滚动体63的轴相对于与旋转轴Ax1正交的平面具有45度的倾斜,并且与内圈61的外周正交。进一步,在内圈61的圆周方向上相互相邻的一对滚动体63配置成轴向相互正交的朝向。在这样的由交叉滚子轴承构成的轴承构件6中,径向的载荷、推力方向(沿着旋转轴Ax1的方向)的载荷、及对于旋转轴Ax1的弯曲力(弯曲力矩载荷)均容易承受。而且,通过一个轴承构件6,能够耐受这三种载荷,从而能够确保所需的刚性。
如图7A及图7B所示,偏心轴7是圆筒状的部件。偏心轴7具有轴心部71和偏心部72。轴心部71具有至少外周面在俯视观察下为正圆的圆筒状。轴心部71的中心(中心轴)与旋转轴Ax1一致。偏心部72具有至少外周面在俯视观察下为正圆的圆盘状。偏心部72的中心(中心轴)与从旋转轴Ax1偏离的中心C1一致。此处,旋转轴Ax1与中心C1之间的距离ΔL(参照图7B)成为偏心部72相对于轴心部71的偏心量。偏心部72呈在轴心部71的长度方向(轴向)的中央部从轴心部71的外周面遍及整周地突出的凸缘形状。根据上述的结构,对于偏心轴7而言,通过轴心部71以旋转轴Ax1为中心旋转(自转),从而使得偏心部72进行偏心运动。
在本基本结构中,轴心部71及偏心部72由一个金属构件一体形成,由此,实现无缝的偏心轴7。这样的形状的偏心轴7与偏心体轴承5一起组合于行星齿轮3。因此,当偏心轴7以在行星齿轮3组合有偏心体轴承5及偏心轴7的状态进行旋转时,行星齿轮3绕着旋转轴Ax1摆动。
进一步,偏心轴7具有沿轴向(长度方向)贯通轴心部71的贯通孔73。贯通孔73在轴心部71中的轴向的两端面呈圆形状地开口。贯通孔73的中心(中心轴)与旋转轴Ax1一致。对于贯通孔73而言,例如,能够供电源线及信号线等线缆类穿过。
另外,在本基本结构中,从驱动源101向偏心轴7施加作为输入的旋转力。因此,在偏心轴7形成有用于安装与驱动源101相连的输入轴的多个输入侧取付穴74(参照图7A及图7B)。在本基本结构中,多个输入侧取付穴74沿轴心部71的轴向在一端面的贯通孔73的周围,并配置在与贯通孔73同心的虚拟圆上。
偏心体轴承5是具有偏心体外圈52及偏心体内圈51、并吸收偏心轴7的旋转中的自转分量、并用于仅将除了偏心轴7的自转分量之外的偏心轴7的旋转也就是说偏心轴7的摆动分量(公转分量)向行星齿轮3传递的部件。偏心体轴承5除了偏心体外圈52及偏心体内圈51以外,还具有多个滚动体53(参照图3)。
偏心体外圈52及偏心体内圈51均为环状的部件。偏心体外圈52及偏心体内圈51均具有在俯视观察下为正圆的圆环状。偏心体内圈51比偏心体外圈52小一圈,且配置于偏心体外圈52的内侧。此处,偏心体外圈52的内径比偏心体内圈51的外径大,因此在偏心体外圈52的内周面与偏心体内圈51的外周面之间产生间隙。
多个滚动体53配置于偏心体外圈52与偏心体内圈51之间的间隙。多个滚动体53沿偏心体外圈52的圆周方向并列配置。多个滚动体53全部为同一形状的金属部件,并等间距地配置于偏心体外圈52的圆周方向的整个区域。在本基本结构中,作为一例,偏心体轴承5由使用滚珠作为滚动体53的深沟球轴承构成。
此处,偏心体内圈51的内径与偏心轴7中的偏心部72的外径一致。偏心体轴承5以在偏心体内圈51插入有偏心轴7的偏心部72的状态与偏 心轴7组合。另外,偏心体外圈52的外径与行星齿轮3中的开口部33的内径(直径)一致。偏心体轴承5以在行星齿轮3的开口部33嵌入有偏心体外圈52的状态与行星齿轮3组合。换言之,在行星齿轮3的开口部33收容有装配于偏心轴7的偏心部72的状态的偏心体轴承5。
另外,在本基本结构中,作为一例,偏心体轴承5中的偏心体内圈51的宽度方向(与旋转轴Ax1平行的方向)的尺寸与偏心轴7的偏心部72的厚度大体相同。偏心体外圈52的宽度方向(与旋转轴Ax1平行的方向)的尺寸比偏心体内圈51的宽度方向的尺寸稍小。进一步,偏心体外圈52的宽度方向的尺寸比行星齿轮3的厚度大。因此,在与旋转轴Ax1平行的方向上,在偏心体轴承5的范围内收有行星齿轮3。另一方面,偏心体外圈52的宽度方向的尺寸比内齿21的齿向方向(与旋转轴Ax1平行的方向)的尺寸小。因此,在与旋转轴Ax1平行的方向上,偏心体轴承5收于内齿齿轮2的范围内。
以偏心体轴承5及偏心轴7组合于行星齿轮3的状态,当偏心轴7旋转时,在偏心体轴承5中,偏心体内圈51绕着从偏心体内圈51的中心C1偏离的旋转轴Ax1旋转(偏心运动)。此时,偏心轴7的自转分量由偏心体轴承5吸收。因此,通过偏心体轴承5仅将除了偏心轴7的自转分量之外的偏心轴7的旋转、也就是说偏心轴7的摆动分量(公转分量)向行星齿轮3传递。由此,当偏心轴7以在行星齿轮3组合有偏心体轴承5及偏心轴7的状态进行旋转时行星齿轮3绕着旋转轴Ax1摆动。
如图8A及图8B所示,支承体8是形成为环状并支承多个内销4的部件。支承体8具有供多个内销4分别插入的多个支承孔82。支承孔82设置与内销4相同的个数,在本基本结构中作为一例,支承孔82设置18个。如图8A及图8B所示,多个支承孔82各自是呈圆形状地开口并沿着厚度方向贯通支承体8的孔。多个(此处为18个)支承孔82在与支承体8的外周面81同心的虚拟圆上沿圆周方向等间隔地配置。支承孔82的直径为内 销4的直径以上,且比内销孔32的直径小。在本基本结构中,作为一例,支承孔82的直径与形成于内圈61的保持孔611的直径相等。
如图3所示,支承体8以从旋转轴Ax1的一方侧(输入侧)与行星齿轮3相对的方式配置。并且,通过向多个支承孔82插入多个内销4,支承体8以捆束多个内销4的方式发挥功能。进一步,支承体8通过使外周面81与多个销23接触而被进行位置限制。由此,通过多个销23来进行支承体8的定芯,结果是,关于被支承体8支承多个内销4,也利用多个销23进行定芯。关于支承体8,在“(3.3)支承体”一栏中进行详细说明。
第一轴承91及第二轴承92分别装配于偏心轴7的轴心部71。具体而言,如图3所示,第一轴承91及第二轴承92以在与旋转轴Ax1平行的方向上夹着偏心部72的方式装配于轴心部71中的偏心部72的两侧。从偏心部72观察时,第一轴承91配置于旋转轴Ax1的输入侧。从偏心部72观察时,第二轴承92配置于旋转轴Ax1的输出侧。第一轴承91将偏心轴7保持为相对于壳体10能够旋转。第二轴承92将偏心轴7保持为相对于轴承构件6的内圈61能够旋转。由此,偏心轴7的轴心部71在与旋转轴Ax1平行的方向上的偏心部72的两侧的两个部位处被保持为能够旋转。
壳体10为圆筒状,并在旋转轴Ax1的输出侧具有凸缘部11。在凸缘部11形成有用于将壳体10自身固定的多个设置孔111。另外,在壳体10中的旋转轴Ax1的输出侧的端面形成有轴承孔12。轴承孔12呈圆形状地开口。通过向轴承孔12内嵌入第一轴承91,从而将第一轴承91安装于壳体10。
另外,在壳体10的旋转轴Ax1的输出侧的端面且在轴承孔12的周围形成有多个螺纹孔13。多个螺纹孔13用于将内齿齿轮2的齿轮主体22及轴承构件6的外圈62固定于壳体10而使用。具体而言,固定用的螺钉60穿过外圈62的透孔621及齿轮主体22的固定孔222而拧紧到螺纹孔13,由此将齿轮主体22及外圈62固定于壳体10。
另外,如图3所示,本基本结构的齿轮装置1还包括多个油封14、15、16等。油封14装配于偏心轴7的旋转轴Ax1的输入侧的端部,并填塞壳体10与偏心轴7(轴心部71)之间的间隙。油封15装配于偏心轴7的旋转轴Ax1的输出侧的端部,并填塞内圈61与偏心轴7(轴心部71)之间的间隙。油封16装配于轴承构件6的旋转轴Ax1的输出侧的端面,并填塞内圈61与外圈62之间的间隙。由这些多个油封14、15、16密闭的空间构成润滑剂保持空间17(参照图9)。润滑剂保持空间17包含轴承构件6的内圈61与外圈62之间的空间。进一步,在润滑剂保持空间17内收容有多个销23、行星齿轮3、偏心体轴承5、支承体8、第一轴承91及第二轴承92等。
并且,在润滑剂保持空间17封入有润滑剂。润滑剂为液体,能够在润滑剂保持空间17内流动。因此,在齿轮装置1的使用时,例如润滑剂进入由多个销23构成的内齿21与行星齿轮3的外齿31的啮合部位。在本公开实施例所说的“液体”是指含有液态或凝胶态的物质。此处所说的“凝胶态”是指具有液体与固体的中间性质的状态,含有由液相与固相这两个相构成的胶体(colloid)的状态。例如,分散剂为液相且分散质为液相的乳剂(emulsion),分散质为固相的悬浮液(suspension)等称为凝胶(gel)或溶胶(sol)的状态包含于“凝胶状”。另外,分散剂为固相且分散质为液相的状态也包含于“凝胶状”。在本基本结构中,作为一例,润滑剂是液状的润滑油(油液)。
在上述的结构的齿轮装置1中,向偏心轴7施加作为输入的旋转力,从而偏心轴7以旋转轴Ax1为中心进行旋转,由此行星齿轮3绕着旋转轴Ax1摆动(公转)。此时,行星齿轮3以在内齿齿轮2的内侧内切于内齿齿轮2且外齿31的一部分啮合于内齿21的一部分的状态摆动,因此内齿21与外齿31的啮合位置沿内齿齿轮2的圆周方向移动。由此,在两齿轮(内齿齿轮2及行星齿轮3)之间产生与行星齿轮3与内齿齿轮2的齿数差对应 的相对旋转。并且,通过多个内销4,将除了行星齿轮3的摆动分量(公转分量)之外的、行星齿轮3的旋转(自转分量)向轴承构件6的内圈61传递。其结果是,从一体化于内圈61的输出轴,可得到与两齿轮的齿数差相应地以比较高的减速比被减速了的旋转输出。
然而,如上所述,在本实施方式的齿轮装置1中,内齿齿轮2与行星齿轮3的齿数差规定了齿轮装置1中的输出旋转相对于输入旋转的减速比。也就是说,在将内齿齿轮2的齿数设为“V1”并将行星齿轮3的齿数设为“V2”的情况下,减速比R1由下述式1表示。
R1=V2/(V1-V2)……(式1)
总之,内齿齿轮2与行星齿轮3的齿数差(V1-V2)越小,则减速比R1越大。作为一例,内齿齿轮2的齿数V1为“52”,行星齿轮3的齿数V2为“51”,其齿数差(V1-V2)为“1”,因此根据上述式1,减速比R1为“51”。在这样的情况下,从旋转轴Ax1的输入侧观察时,当偏心轴7以旋转轴Ax1为中心顺时针旋转一周(360度),则内圈61以旋转轴Ax1为中心逆时针旋转齿数差”1”的量(也就是说约7.06度)。
根据本基本结构的齿轮装置1,这样高的减速比R1能够通过一级齿轮(内齿齿轮2及行星齿轮3)的组合来实现。
另外,齿轮装置1只要至少包括内齿齿轮2、行星齿轮3、多个内销4、轴承构件6和支承体8即可,例如,还可以包括花键衬套等作为结构要素。
然而,在如本基本结构的齿轮装置1那样成为高速旋转侧的输入旋转伴有偏心运动的情况下,如果未取得进行高速旋转的旋转体的平衡,则可能会导致振动等,因此有时使用平衡配重等来取得重量平衡。即,由偏心体内圈51及偏心体内圈51一起旋转的构件(偏心轴7)中的至少一者构成的旋转体以高速进行偏心运动,因此优选取得该旋转体的相对于旋转轴Ax1的重量平衡。在本基本结构中,如图3及图4所示,通过在偏心轴7的偏心部72的一部分设置空隙75来取得旋转体相对于旋转轴Ax1的重量平衡。
总之,在本基本结构中,不附加平衡配重等而通过减薄旋转体(此处为偏心轴7)的一部分进行轻量化,由此取得旋转体相对于旋转轴Ax1的重量平衡。即,本基本结构的齿轮装置1包括收容于形成在行星齿轮3的开口部33并使行星齿轮3摆动的偏心体轴承5。偏心体轴承5具有偏心体外圈52及配置于偏心体外圈52的内侧的偏心体内圈51。从偏心体内圈51的旋转轴Ax1观察,由偏心体内圈51及偏心体内圈51一起旋转的构件的至少一者构成的旋转体在偏心体外圈52的中心C1侧的一部具有空隙75。在本基本结构中,偏心轴7是“与偏心体内圈51一起旋转的构件”,相当于“旋转体”。因此,在偏心轴7的偏心部72形成的空隙75相当于旋转体的空隙75。如图3及图4所示,该空隙75在从旋转轴Ax1观察下处于中心C1侧的位置,因此发挥作用以使偏心轴7的重量平衡从旋转轴Ax1至周向接近均等。
更详细而言,空隙75包含形成在沿着偏心体内圈51的旋转轴Ax1贯通旋转体的贯通孔73的内周面上的凹部。也就是说,在本基本结构中,旋转体为偏心轴7,因此在沿着旋转轴Ax1贯通偏心轴7的贯通孔73的内周面上形成的凹部作为空隙75发挥功能。如此,通过将形成于贯通孔73的内周面的凹部作为空隙75来利用,能够在不伴有外观上的变更的情况下取得旋转体的重量平衡。
(3.2)内销的自转结构
接下来,关于本基本结构的齿轮装置1的内销4的自转结构,参照图9更详细地进行说明。图9是图3的区域Z1的放大图。
首先作为前提,如上所述,多个内销4是将行星齿轮3与轴承构件6的内圈61连结的部件。具体而言,内销4的长度方向的一端部(在本基本结构中为旋转轴Ax1的输入侧的端部)插入于行星齿轮3的内销孔32,内销4的长度方向的另一端部(在本基本结构中为旋转轴Ax1的输出侧的端部)插入于内圈61的保持孔611。
此处,内销4的直径比内销孔32的直径小一圈,因此能够在内销4与内销孔32的内周面321之间确保间隙,内销4能够在内销孔32内移动、也就是说内销4能够相对于内销孔32的中心相对地移动。另一方面,保持孔611的直径虽然为内销4的直径以上,但是比内销孔32的直径小。在本基本结构中,保持孔611的直径与内销4的直径大致相同,比内销4的直径稍大。因此,内销4在保持孔611内的移动被限制,也就是说内销4相对于保持孔611的中心的相对的移动被禁止。因此,对于内销4而言,在行星齿轮3中以在内销孔32内能够公转的状态被保持,且相对于内圈61以在保持孔611内不能公转的状态被保持。由此,行星齿轮3的摆动分量、也就是说行星齿轮3的公转分量被内销孔32与内销4的游嵌吸收,并通过多个内销4将除了行星齿轮3的摆动分量(公转分量)之外的、行星齿轮3的旋转(自转分量)向内圈61传递。
然而,在本基本结构中,内销4的直径比保持孔611稍大,由此内销4在插入于保持孔611的状态下,虽然在保持孔611内的公转被禁止,但是能够进行在保持孔611内的自转。也就是说,内销4即使是插入于保持孔611的状态,也因为不是被压入于保持孔611而能够在保持孔611内自转。这样,在本基本结构的齿轮装置1中,多个内销4各自以能够自转的状态由内圈61保持,因此在内销4在内销孔32内公转之际,内销4自身能够自转。
总之,在本基本结构中,内销4相对于行星齿轮3以能够进行在内销孔32内的公转及自转这两者的状态被保持,且相对于内圈61以仅能够进行在保持孔611内的自转的状态被保持。也就是说,多个内销4以各自的自转未被约束的状态(能够自转的状态),能够以旋转轴Ax1为中心旋转(公转),并且能够在多个内销孔32内公转。因此,在利用多个内销4将行星齿轮3的旋转(自转分量)向内圈61传递之际,内销4能够在内销孔32内进行公转及自转,且能够在保持孔611内进行自转。因此,内销4在内 销孔32内公转之际,内销4处于能够自转的状态,因此相对于内销孔32的内周面321进行滚动。换言之,内销4以在内销孔32的内周面321上滚动的方式在内销孔32内公转,因此难以产生因内销孔32的内周面321与内销4之间的摩擦阻力而引起的损失。
这样,在本基本结构的结构中,由于原本就难以产生因内销孔32的内周面321与内销4之间的摩擦阻力而引起的损失,因此能够省略内滚子。因此,在本基本结构中,多个内销4各自采用直接与内销孔32的内周面321接触的结构。也就是说,在本基本结构中,成为将未装配内滚子的状态的内销4插入于内销孔32从而使得内销4直接与内销孔32的内周面321接触的结构。由此,能够省略内滚子,能够将内销孔32的直径抑制得比较小,因此能够进行行星齿轮3的小型化(特别是小径化),且作为齿轮装置1整体也容易实现小型化。如果将行星齿轮3的尺寸设为固定,则与上述第一关联技术相比,例如,还可以增加内销4的个数(根数)来使旋转的传递顺畅,或者使内销4变粗而提高强度。进一步,能够根据内滚子相应的量将部件个数抑制得少,从而也有助于齿轮装置1的低成本化。
另外,在本基本结构的齿轮装置1中,多个内销4各自的至少一部分在轴承构件6的轴向上配置于与轴承构件6相同的位置。也就是说,如图9所示,在与旋转轴Ax1平行的方向上,内销4将其至少一部分配置于与轴承构件6相同的位置。换言之,内销4的至少一部分位于与旋转轴Ax1平行的方向上的轴承构件6的两端面之间。再换言之,多个内销4各自将至少一部分配置在轴承构件6的外圈62的内侧。在本基本结构中,内销4中的旋转轴Ax1的输出侧的端部在与旋转轴Ax1平行的方向上处于与轴承构件6相同的位置。总之,内销4中的旋转轴Ax1的输出侧的端部插入于在轴承构件6的内圈61形成的保持孔611,因此至少该端部在轴承构件6的轴向上配置于与轴承构件6相同的位置。
这样,多个内销4各自的至少一部分在轴承构件6的轴向上配置与轴 承构件6相同的位置,由此能够将与旋转轴Ax1平行的方向上的齿轮装置1的尺寸抑制得小。也就是说,与轴承构件6和内销4沿轴承构件6的轴向并列(相对)的结构相比,在本基本结构的齿轮装置1中,能够减小与旋转轴Ax1平行的方向上的齿轮装置1的尺寸,并能够对齿轮装置1的进一步的小型化(薄型化)做出贡献。
此处,保持孔611中的旋转轴Ax1的输出侧的开口面例如由与内圈61一体化的输出轴等闭塞。由此,关于内销4向旋转轴Ax1的输出侧(图9的右侧)的移动,被与内圈61一体化的输出轴等限制。
另外,在本基本结构中,为了使得内销4相对于内圈61的自转顺畅地进行而采用以下的结构。即,通过使润滑剂(润滑油)介于在内圈61形成的保持孔611的内周面与内销4之间而使内销4的自转顺畅。特别是在本基本结构中,在内圈61与外圈62之间存在供润滑剂注入的润滑剂保持空间17,因此利用润滑剂保持空间17内的润滑剂实现内销4的自转的顺畅化。
如图9所示,在本基本结构中,内圈61具有:供多个内销4分别插入的多个保持孔611;和多个连结路64。多个连结路64使内圈61和外圈62之间的润滑剂保持空间17与多个保持孔611之间相连。具体而言,在内圈61形成有从保持孔611的内周面的一部分即与滚动体63对应的部位沿径向延伸的连结路64。连结路64是将内圈61的与外圈62相对的相对面中的收容滚动体63的凹部(槽)的底面与保持孔611的内周面之间贯通的孔。换言之,连结路64的润滑剂保持空间17侧的开口面配置于与轴承构件6的滚动体63面对(相对)的位置。润滑剂保持空间17与保持孔611经由这样的连结路64而在空间上相连。
根据上述结构,由于利用连结路64将润滑剂保持空间17与保持孔611连结,因此润滑剂保持空间17内的润滑剂穿过连结路64而被供给至保持孔611。也就是说,当轴承构件6动作而滚动滚动体63时,滚动体63作为泵发挥功能,能够将润滑剂保持空间17内的润滑剂经由连结路64送入至 保持孔611。特别是连结路64的润滑剂保持空间17侧的开口面处于与轴承构件6的滚动体63面对(相对)的位置,由此在滚动体63旋转时滚动体63作为泵有效地发挥作用。其结果是,润滑剂介于保持孔611的内周面与内销4之间,能够实现内销4相对于内圈61的自转的顺畅化。
(3.3)支承体
接下来,关于本基本结构的齿轮装置1的支承体8的结构,参照图10更详细地进行说明。图10是图3的B1-B1线剖视图。但是,在图10中,关于支承体8以外的部件,即使是剖面也省略剖面线。另外,在图10中,仅图示内齿齿轮2及支承体8,省略了其他的部件(内销4等)的图示。进一步,在图10中,省略了齿轮主体22的内周面221的图示。
首先作为前提,如上所述,支承体8是支承多个内销4的部件。也就是说,支承体8通过捆束多个内销4,从而分散将行星齿轮3的旋转(自转分量)向内圈61传递之际的、作用于多个内销4的载荷。具体而言,具有供多个内销4分别插入的多个支承孔82。在本基本结构中,作为一例,支承孔82的直径与形成于内圈61的保持孔611的直径相等。因此,支承体8以多个内销4各自能够自转的状态支承多个内销4。也就是说,多个内销4各自以相对于轴承构件6的内圈61与支承体8均能够自转的状态被保持。
这样,支承体8关于周向及径向这两个方向上,进行多个内销4的相对于支承体8的定位。也就是说,内销4通过插入于支承体8的支承孔82,从而与旋转轴Ax1正交的平面内的相对于全部方向的移动被限制。因此,内销4利用支承体8不仅在周向而且在径向(径向)也被定位。
此处,支承体8具有至少外周面81在俯视观察下为正圆的圆环状。并且,支承体8通过使外周面81与内齿齿轮2中的多个销23接触而被进行位置限制。多个销23由于构成内齿齿轮2的内齿21,所以换言之,支承体8通过使外周面81与内齿21接触而被进行位置限制。此处,支承体8的外周面81的直径与穿过内齿齿轮2的内齿21的前端的虚拟圆(齿顶圆)的 直径相同。因此,多个销23全部与支承体8的外周面81接触。由此,在支承体8由多个销23进行了位置限制的状态下,支承体8的中心以与内齿齿轮2的中心(旋转轴Ax1)重叠的方式被进行位置限制。由此,进行支承体8的定芯,结果是,关于由支承体8支承的多个内销4,也利用多个销23进行定芯。
另外,多个内销4以旋转轴Ax1为中心旋转(公转),由此将行星齿轮3的旋转(自转分量)向内圈61传递。因此,对多个内销4进行支承的支承体8与多个内销4及内圈61一起以旋转轴Ax1为中心旋转。此时,支承体8利用多个销23进行定芯,因此以支承体8的中心被维持在旋转轴Ax1上的状态,支承体8顺畅地旋转。而且,支承体8以其外周面81与多个销23接触的状态旋转,因此伴随着支承体8的旋转,多个销23各自旋转(自转)。由此,支承体8与内齿齿轮2一起构成滚针轴承(针状滚子轴承),并顺畅地旋转。
即,支承体8的外周面81以与多个销23相接的状态与多个内销4一起相对于齿轮主体22相对旋转。因此,如果将内齿齿轮2的齿轮主体22看作“外圈”,将支承体8看做“内圈”,则介于两者之间的多个销23作为“滚动体(滚子)”发挥功能。这样,支承体8与内齿齿轮2(齿轮主体22及多个销23)一起构成滚针轴承,并能够进行顺畅的旋转。
进一步,由于支承体8在齿轮主体22之间夹着多个销23,因此支承体8也作为抑制销23从齿轮主体22的内周面221分离的方向的移动的“限动件”发挥功能。也就是说,多个销23通过夹在支承体8的外周面81与齿轮主体22的内周面221之间,从而抑制多个销23从齿轮主体22的内周面221的浮起。总之,在本基本结构中,多个销23各自通过与支承体8的外周面81接触而被限制从齿轮主体22分离的方向的移动。
然而,如图9所示,在本基本结构中,支承体8隔着行星齿轮3而位于与轴承构件6的内圈61相反侧。也就是说,支承体8、行星齿轮3及内 圈61沿与旋转轴Ax1平行的方向并列配置。在本基本结构中,作为一例,支承体8在从行星齿轮3观察下位于旋转轴Ax1的输入侧,内圈61在从行星齿轮3观察下位于旋转轴Ax1的输出侧。并且,支承体8与内圈61一起支承内销4的长度方向(与旋转轴Ax1平行的方向)的两端部,内销4的长度方向的中央部贯通插入行星齿轮3的内销孔32。总之,本基本结构的齿轮装置1包括轴承构件6,该轴承构件6具有外圈62及配置于外圈62的内侧的内圈61,且内圈61被支承为能够相对于外圈62相对旋转。并且,齿轮主体22固定于外圈62。此处,行星齿轮3在支承体8的轴向上位于支承体8与内圈61之间。
根据该结构,支承体8及内圈61支承内销4的长度方向的两端部,因此难以产生内销4的倾斜。特别是也容易承受作用于多个内销4的对于旋转轴Ax1的弯曲力(弯曲力矩载荷)。另外,在本基本结构中,在与旋转轴Ax1平行的方向上,支承体8被夹在行星齿轮3与壳体10之间。由此,支承体8向旋转轴Ax1的输入侧(图9的左侧)的移动被壳体10限制。关于贯通支承体8的支承孔82而从支承体8向旋转轴Ax1的输入侧突出的内销4,向旋转轴Ax1的输入侧(图9的左侧)的移动也被壳体10限制。
在本基本结构中,支承体8及内圈61还与多个销23的两端部接触。也就是说,如图9所示,支承体8与销23的长度方向(与旋转轴Ax1平行的方向)的一端部(旋转轴Ax1的输入侧的端部)接触。内圈61与销23的长度方向(与旋转轴Ax1平行的方向)的另一端部(旋转轴Ax1的输出侧的端部)接触。根据该结构,支承体8及内圈61在销23的长度方向的两端部被定芯,因此难以产生内销4的倾斜。特别是也容易承受作用于多个内销4的对于旋转轴Ax1的弯曲力(弯曲力矩载荷)。
另外,多个销23具有支承体8的厚度以上的长度。换言之,在与旋转轴Ax1平行的方向上,支承体8收于内齿21的齿向的范围内。由此,支承体8的外周面81遍及内齿21的齿向方向(与旋转轴Ax1平行的方向)的 全长地与多个销23接触。因此,难以产生支承体8的外周面81局部性地磨损的“单边磨损”那样的不良状况。
另外,在本基本结构中,支承体8的外周面81比支承体8的与外周面81相邻的一表面表面粗糙度小。也就是说,外周面81的表面粗糙度比支承体8的轴向(厚度方向)的两端面小。本公开实施例所说的“表面粗糙度”是指物体的表面的粗糙程度,值越小则表面的凹凸越小(越少)越光滑。在本基本结构中,作为一例,将表面粗糙度设为算数平衡粗糙度(Ra)。例如,通过研磨等处理,外周面81比支承体8的外周面81以外的面的表面粗糙度小。在该结构中,支承体8的旋转变得更加顺畅。
另外,在本基本结构中,支承体8的外周面81的硬度比多个销23的周面低且比齿轮主体22的内周面221高。本公开实施例所说的“硬度”是指物体的坚硬程度,金属的硬度例如由以一定的压力推压钢球而形成的压痕的大小来表示。具体而言,作为金属的硬度的一例,有洛氏硬度(HRC)、布氏硬度(HB)、维氏硬度(HV)或肖氏硬度(Hs)等。作为提高金属部件的硬度(变硬)的手段,例如有合金化或热处理等。在本基本结构中,作为一例,通过渗碳淬火等处理来提高支承体8的外周面81的硬度。在该结构中,即使由于支承体8的旋转也难以产生磨损粉等,容易长期地维持支承体8的顺畅的旋转。
(4)适用例
接下来,说明本基本结构的齿轮装置1及执行器100的适用例。
本基本结构的齿轮装置1及执行器100例如适用于水平多关节机器人、即所谓的选择柔性组合机器人臂(SCARA:Selective Compliance Assembly Robot Arm)型机器人那样的机器人。
另外,本基本结构的齿轮装置1及执行器100的适用例并不局限于上述那样的水平多关节机器人,例如,也可以是除了水平多关节机器人以外的产业用机器人或产业以外的机器人等。在水平多关节机器人以外的产业 用机器人中,作为一例,存在垂直多关节型机器人或平行连杆型机器人等。在产业用以外的机器人中,作为一例,有家庭用机器人、护理用机器人或医疗用机器人等。
(实施方式一)
<概要>
如图11~图17等所示,本实施方式的内啮合行星齿轮装置1A(以下,也简称为”齿轮装置1A”)主要是主内销4周边的结构及输入轴(偏心轴7)周边的结构与基本结构的齿轮装置1不同。以下,关于与基本结构同样结构,标注相同的附图标记而适当省略说明。
图11是齿轮装置1A的概略剖视图。图12是在齿轮装置1A中,拆卸后述的衬套70的状态的概略剖视图。图13是从旋转轴Ax1的输入侧(图11的左侧)观察到的齿轮装置1A的侧视图。图11相当于图13的A1-A1线剖视图,图12相当于图13的B1-A1线剖视图。图14是齿轮装置1A的从旋转轴Ax1的输出侧(图11的右侧)观察到的侧视图。在图13及图14中,将各自的Z1-Z1线剖面的放大图示出于对白框内。图15是在与图12同样的剖视图(相当于图13的B1-A1线剖视图)中,拆卸了后述的罩体163、164及油封14、15的状态的概略剖视图。图16是拆卸了罩体163、164及油封14、15的状态的齿轮装置1A的从旋转轴Ax1的输入侧(图15的左侧)观察到的侧视图。图17是拆卸了罩体163、164及油封14、15的状态的齿轮装置1A的从旋转轴Ax1的输出侧(图15的右侧)观察到的侧视图。
作为与基本结构第一个主要的不同点,本实施方式的齿轮装置1A构成为以至少轴承构件6A、内齿齿轮2与行星齿轮3组合的状态,能够拆卸多个内销4的各个内销。也就是说,齿轮装置1A包括内销用路径Sp1(参照图15)。内销用路径Sp1相对于多个内销4位于与旋转轴Ax1平行的方向的至少一侧,且能够以轴承构件6A、内齿齿轮2与行星齿轮3组合的状态 拆卸多个内销4的各个内销。此处,多个内销4在分别插入到在行星齿轮3形成的多个内销孔32的状态下,一边在内销孔32内公转一边相对于内齿齿轮2以旋转轴Ax1为中心相对旋转。进一步,多个内销4从与旋转轴Ax1平行的方向观察配置于(轴承构件6A的)内圈61的内侧。
另外,作为本实施方式的齿轮装置1A的与基本结构的第二个主要的不同点,支承多个内销4的结构(支承结构40)是由滚动轴承41、42保持内销4的两端部的结构。也就是说,齿轮装置1A包括相对于行星齿轮3在与旋转轴Ax1平行的方向的两侧处保持多个内销4各自的多组滚动轴承41、42。多个内销4各自以能够自转的状态由各组滚动轴承41、42保持。并且,关于滚动轴承41、42的滚动体402(参照图20),也与内销4同样地构成为能够以至少轴承构件6A、内齿齿轮2与行星齿轮3组合的状态被拆卸。具体而言,滚动轴承41、42的滚动体402(参照图20)在与旋转轴Ax1平行的方向上,能够相对于(轴承构件6A的)外圈62向与行星齿轮3相反的一侧进行拆卸。
另外,作为本实施方式的齿轮装置1A的与基本结构的第三个主要的不同点,在衬套70设置有将对象构件固定于作为输入轴的偏心轴7的固定结构701。也就是说,齿轮装置1A包括使行星齿轮3偏心摆动的输入轴(偏心轴7)和衬套70。衬套70具有用于固定对象构件的固定结构701,且衬套70与输入轴(偏心轴7)结合并与输入轴(偏心轴7)一起旋转。
总之,作为与基本结构主要的不同点,本实施方式的齿轮装置1A新采用了内销4周边的结构特别是能够拆卸内销4的研究和关于内销4的支承结构40(滚动轴承41、42)的结构。进一步,作为与基本结构主要的不同点,齿轮装置1A新采用了关于输入轴(偏心轴7)周边的结构、特别是衬套70的研究。此处,滚动轴承41、42固定于轴承构件6A的内圈61,内销4经由滚动轴承41、42由轴承构件6A的内圈61保持。因此,在本实施方式的齿轮装置1A中,关于多个内销4各自以能够自转的状态由内圈61 保持这点也与基本结构一样。
<其他的不同点>
在本实施方式的齿轮装置1A中,除了上述主要的不同点上(内销4周边的结构及输入轴周边的结构)之外,还如下所述,相对于基本结构有多个不同点。
作为其他的第一个不同点,本实施方式的齿轮装置1A的轴承构件6A包含第一轴承构件601A及第二轴承构件602A。第一轴承构件601A及第二轴承构件602A分别由角接触球轴承构成,并具有内圈61、外圈62及多个滚动体63。第一轴承构件601A的内圈61及第二轴承构件602A的内圈61均具有外周面在俯视观察下以旋转轴Ax1为中心的正圆的圆环状。具体而言,如图11所示,从行星齿轮3观察在旋转轴Ax1的输入侧(图11的左侧)配置有第一轴承构件601A,从行星齿轮3观察在旋转轴Ax1的输出侧(图11的右侧)配置有第二轴承构件602A。轴承构件6A利用第一轴承构件601A及第二轴承构件602A构成为径向的载荷、推力方向(沿着旋转轴Ax1的方向)的载荷、及对于旋转轴Ax1的弯曲力(弯曲力矩载荷)都能耐受。
此处,第一轴承构件601A及第二轴承构件602A相对于行星齿轮3在与旋转轴Ax1平行的方向的两侧,在与旋转轴Ax1平行的方向上配置为相互相反的朝向。也就是输,轴承构件6A是组合了多个(此处为两个)角接触球轴承的“组合角接触球轴承”。此处,作为一例,第一轴承构件601A及第二轴承构件602A是承受各自的内圈61相互靠近的朝向的推力方向(沿着旋转轴Ax1的方向)的负载的“背面组合型”。进一步,在齿轮装置1A中,第一轴承构件601A及第二轴承构件602A通过将各自的内圈61向相互靠近的方向紧固,从而对内圈61以作用适当的预压力的状态组合。本公开实施例所说的“预压力”是指通过作用预先压力而处于始终作用有内部应力的状态,是所谓的预负载(preload)。即,在本实施方式的齿轮装置1A 中,在第一轴承构件601A及第二轴承构件602A的各个轴承构件中,滚动体63从与旋转轴Ax1平行的方向的外侧向外圈62靠压。
作为其他的第二个不同点,如图11所示,本实施方式的齿轮装置1A包括支架凸缘18及输出凸缘19。支架凸缘18及输出凸缘19相对于行星齿轮3配置于与旋转轴Ax1平行的方向两侧,并穿过行星齿轮3的支架孔34(参照图12)相互结合。具体而言,如图11所示,从行星齿轮3观察在旋转轴Ax1的输入侧(图11的左侧)配置有支架凸缘18,从行星齿轮3观察在旋转轴Ax1的输出侧(图11的右侧)配置有输出凸缘19。轴承构件6A(第一轴承构件601A及第二轴承构件602A各自)的内圈61固定于支架凸缘18及输出凸缘19。在本实施方式中,作为一例,第一轴承构件601A的内圈61与支架凸缘18无缝地一体化。同样,第二轴承构件602A的内圈61与输出凸缘19无缝地一体化。
输出凸缘19具有从输出凸缘19的一表面朝向旋转轴Ax1的输入侧突出的多个(作为一例为6个)的支架销191(参照图12)。这些多个支架销191分别贯通在行星齿轮3形成的多个(作为一例为6个)支架孔34,多个支架销191的前端相对于支架凸缘18利用支架螺栓181(参照图12)来固定。此处,支架销191的直径比支架孔34的直径小一圈,且在支架销191与支架孔34的内周面之间确保间隙,支架销191能够在支架孔34内移动,也就是说能够相对于支架孔34的中心相对地移动。而且,支架销191与支架孔34的内周面的间隙比内销4与内销孔32的内周面321的间隙大,在内销4在内销孔32内公转之际,支架销191不与支架孔34的内周面接触。另外,在输出凸缘19中的与支架销191相反侧的表面形成有用对固定输出凸缘19自体的多个凸缘螺栓孔192(参照图17)。
此处,内销4的两端部不是直接由轴承构件6A的内圈61保持,而是由与内圈61一体化的支架凸缘18及输出凸缘19(经由滚动轴承41、42)保持。也就是说,多个内销4因由支架凸缘18及输出凸缘19保持而间接 地由轴承构件6A的内圈61保持。
由此,齿轮装置1A以下述方式使用:将行星齿轮3的相当于自转分量的旋转作为与轴承构件6A的内圈61一体化的支架凸缘18及输出凸缘19的旋转而取出。即,在基本结构中,行星齿轮3与内齿齿轮2之间的相对的旋转从利用内销4连结于行星齿轮3的内圈61作为行星齿轮3的自转分量取出。对此,在本实施方式中,行星齿轮3与内齿齿轮2之间的相对的旋转从与内圈61一体化的支架凸缘18及输出凸缘19取出。在本实施方式中,作为一例,齿轮装置1A以轴承构件6A的外圈62固定于作为固定构件的壳体的状态进行使用。即,行星齿轮3利用多个内销4与作为旋转构件的支架凸缘18及输出凸缘19连结,齿轮主体22固定于固定构件,因此行星齿轮3与内齿齿轮2之间的相对的旋转从旋转构件(支架凸缘18及输出凸缘19)取出。换言之,在本实施方式中,构成为多个内销4相对于齿轮主体22进行相对旋转之际,将支架凸缘18及输出凸缘19的旋转力作为输出取出。
作为其他的第三个不同点,在本实施方式中,壳体10与内齿齿轮2的齿轮主体22无缝地一体化。也就是说,在基本结构中,内齿齿轮2的齿轮主体22与轴承构件6的外圈62一起以固定于壳体10的状态使用。对此,在本实施方式中,在与旋转轴Ax1平行的方向上,作为固定构件的齿轮主体22与壳体10无缝地连续设置。
更详细而言,壳体10为圆筒状,且构成齿轮装置1A的外轮廓。在本实施方式中,圆筒状的壳体10的中心轴构成为与旋转轴Ax1一致。也就是说,壳体10的至少外周面在俯视观察下(从旋转轴Ax1方向的一方观察)是以旋转轴Ax1为中心的正圆。壳体10形成为在旋转轴Ax1方向的两端面开口的圆筒状。此处,壳体10与内齿齿轮2的齿轮主体22无缝地一体化,从而壳体10及齿轮主体22作为一个部件来处理。因此,壳体10的内周面包含齿轮主体22的内周面221。进一步,在壳体10固定有轴承构件 6A的外圈62。也就是说,从壳体10的内周面中的齿轮主体22观察,第一轴承构件601A的外圈62通过嵌入而固定于旋转轴Ax1的输入侧(图11的左侧)。另一方面,从壳体10的内周面的齿轮主体22观察,第二轴承构件602A的外圈62通过嵌入而固定于旋转轴Ax1的输出侧(图11的右侧)。
进一步,壳体10的旋转轴Ax1的输入侧(图11的左侧)的端面由支架凸缘18来闭塞,壳体10的旋转轴Ax1的输出侧(图11的右侧)的端面由输出凸缘19来闭塞。因此,如图11及图12所示,在被壳体10、支架凸缘18及输出凸缘19包围的空间内,收容有行星齿轮3、多个内销4、多个销23、及偏心体轴承5等部件。此处,油封161填塞支架凸缘18与壳体10之间的间隙,油封162填塞输出凸缘19与壳体10之间的间隙。由多个油封14、15、161、162密闭的空间与基本结构同样地构成润滑剂保持空间17(参照图11)。在壳体10中的与旋转轴Ax1平行的方向的两端面形成有用于将壳体10自身固定的多个设置孔111。
作为其他的第四个不同点,本实施方式的齿轮装置1A包括多个行星齿轮3。具体而言,齿轮装置1A包括第一行星齿轮301和第二行星齿轮302这两个行星齿轮3。两个行星齿轮3配置为在与旋转轴Ax1平行的方向上(夹着支承环8A)相对。也就是说,行星齿轮3包含沿与旋转轴Ax1平行的方向并列的第一行星齿轮301及第二行星齿轮302。
这些两个行星齿轮3(第一行星齿轮301及第二行星齿轮302)绕着旋转轴Ax1以180度的位相差配置。在图11的例中,第一行星齿轮301及第二行星齿轮302中的、位于旋转轴Ax1的输入侧(图11的左侧)的第一行星齿轮301的中心C1处于相对于旋转轴Ax1向图的上方偏离(偏移)的状态。另一方面,位于旋转轴Ax1的输出侧(图11的右侧)的第二行星齿轮302的中心C2处于相对于旋转轴Ax1向图的下方偏离(偏移)的状态。这样,多个行星齿轮3在以旋转轴Ax1为中心的周向上均等地配置,由此能够取得多个行星齿轮3之间的重量平衡。在本实施方式的齿轮装置1A中, 这样在多个行星齿轮3之间取得重量平衡,因此省略偏心轴7的空隙75(参照图3)。
更详细而言,偏心轴7对于一个轴心部71具有两个偏心部72。这些两个偏心部72的中心(中心轴)分别与从旋转轴Ax1偏离的中心C1、C2一致。另外,第一行星齿轮301及第二行星齿轮302的形状自身相同。并且,在第一行星齿轮301的开口部33收容有装配于以中心C1为中心的偏心部72的状态的偏心体轴承5。在第二行星齿轮302的开口部33收容有装配于以中心C2为中心的偏心部72的状态的偏心体轴承5。此处,旋转轴Ax1与中心C1之间的距离ΔL1为第一行星齿轮301相对于旋转轴Ax1的偏心量,旋转轴Ax1与中心C2之间的距离ΔL2为第二行星齿轮302相对于旋转轴Ax1的偏心量。
在图18及图19中,示出某时刻的第一行星齿轮301及第二行星齿轮302的状态。图18是图11的A1-A1线剖视图,示出第一行星齿轮301。图19是图11的B1-B1线剖视图,示出第二行星齿轮302。其中,在图18及图19中,省略保持器54的图示,并且即使是剖面也省略剖面线。如图18及图19所示,在第一行星齿轮301与第二行星齿轮302中,它们的中心C1、C2相对于旋转轴Ax1位于180度旋转对称。在本实施方式中,对于偏心量ΔL1和偏心量ΔL2而言,从旋转轴Ax1观察到的朝向虽然相反,但是它们的绝对值相同。根据上述的结构,轴心部71以旋转轴Ax1为中心旋转(自转),由此第一行星齿轮301及第二行星齿轮302绕着旋转轴Ax1以180度的位相差地绕着旋转轴Ax1旋转(偏心运动)。
作为其他的第五个不同点,如图11所示,在本实施方式中,偏心体轴承5由滚子轴承构成来代替基本结构所说明的那样的深沟球轴承。也就是说,在本实施方式的齿轮装置1A中,偏心体轴承5使用圆柱状(圆筒状)的滚子作为滚动体53。进一步,在本实施方式中,省略了偏心体内圈51(参照图3)及偏心体外圈52(参照图3)。因此,行星齿轮3(的开口部33) 的内周面代替偏心体外圈52成为多个滚动体53的滚动面,偏心部72的外周面代替偏心体内圈51成为多个滚动体53的滚动面。在本实施方式中,偏心体轴承5具有保持器(retainer)54,多个滚动体53各自以能够自转的状态保持于保持器54。保持器54在偏心部72的圆周方向上等间距地保持多个滚动体53。进一步,保持器54相对于行星齿轮3及偏心轴7不固定,而是能够相对于行星齿轮3及偏心轴7各自进行相对旋转。由此,伴随着保持器54的旋转,由保持器54保持的多个滚动体53向偏心部72的圆周方向移动。
作为其他的第六个不同点,如图11所示,本实施方式的齿轮装置1A包括支承环8A来代替支承体8。支承环8A配置于第一行星齿轮301和第二行星齿轮302这两个行星齿轮3之间。支承环8A具有至少外周面在俯视观察下为正圆的圆环状。并且,支承环8A通过使外周面与内齿齿轮2的多个销23接触而被进行位置限制。多个销23由于构成内齿齿轮2的内齿21,所以换言之,支承环8A通过使外周面与内齿21接触而被进行位置限制。此处,支承环8A的外周面的直径与穿过内齿齿轮2的内齿21的前端的虚拟圆(齿顶圆)的直径相同。因此,多个销23全部与支承环8A的外周面接触。由此,在支承环8A由多个销23进行了位置限制的状态下,支承环8A的中心以与内齿齿轮2的中心(旋转轴Ax1)重叠的方式被进行位置限制。
此处,支承环8A被第一行星齿轮301与第二行星齿轮302夹持,且伴随着行星齿轮3的旋转(自转)以旋转轴Ax1为中心旋转。此时,支承环8A以其外周面与多个销23接触的状态旋转,因此伴随着支承环8A的旋转,多个销23各自旋转(自转)。由此,支承环8A与内齿齿轮2一起构成滚针轴承(针状滚子轴承),并顺畅地旋转。即,如果将内齿齿轮2的齿轮主体22看做“外圈”,将支承环8A看做“内圈”,则介于两者之间的多个销23作为“滚动体(滚子)”发挥功能。这样,支承环8A与内齿齿轮2(齿轮 主体22及多个销23)一起构成滚针轴承,并能够进行顺畅的旋转。进一步,由于支承环8A在齿轮主体22之间夹着多个销23,因此支承环8A也作为抑制销23从齿轮主体22的内周面221分离的方向的移动的“限动件”发挥功能。
作为其他的第七个不同点,如图11所示,本实施方式的齿轮装置1A包括间隔件55。间隔件55配置于作为内侧轴承构件的第一轴承91及第二轴承92与偏心体轴承5之间。具体而言,间隔件55分别配置于第一轴承91与第一行星齿轮301侧的偏心体轴承5之间,及第二轴承92与第二行星齿轮302侧的偏心体轴承5之间。间隔件55具有至少内周面在俯视观察下为正圆的圆环状。间隔件55作为偏心体轴承5的“按压件”发挥功能,并限制偏心体轴承5(特别是保持器54)向与旋转轴Ax1平行的方向的移动。
此处,间隔件55相对于第一轴承91及第二轴承92在与它们的外圈之间确保间隙。因此,在第一轴承91及第二轴承92中,它们的外圈不与间隔件55相接,而仅是它们的内圈与间隔件55接触。另一方面,作为轴承构件6A的第一轴承构件601A及第二轴承构件602A在与行星齿轮3之间确保间隙。因此,第一轴承构件601A及第二轴承构件602A不与行星齿轮3相接。
作为其他的第八个不同点,本实施方式的齿轮装置1A构成为在多个内销4相对于内齿齿轮2为非旋转时,从行星齿轮3向各内销4作用预压力。也就是说,在齿轮装置1A中,在多个内销4相对于内齿齿轮2为非旋转时,多个内销孔32各自的内周面321向多个内销4的各个内销靠压,由此预压力作用于多个内销4的各个内销。此处,齿轮装置1A利用支承结构40(滚动轴承41、42)支承多个内销4的各个内销,以维持作用有预压力的状态。支承结构40支承多个内销4的各个内销,以抵消因预压力而产生于多个内销4的各个内销的力矩。
根据该结构,在本实施方式的齿轮装置1A中,内销4始终在内销孔 32的内周面321的一部分处与行星齿轮3接触,而难以产生内销4与行星齿轮3分离的状态。因此,如果驱动齿轮装置1A,则内销4以靠压于内销孔32的内周面321的状态在内销孔32内公转。一般来说,在考虑组装公差等来组装齿轮装置的状态下,在齿轮装置为非驱动时,在内销孔的内周面与内销之间确保间隙,但是本实施方式的齿轮装置1A敢于构成为消除该间隙。因此,根据本实施方式的齿轮装置1A,能够减少或消除至少因内销孔32的内周面321与内销4之间的间隙而产生的齿隙(Backlash),从而容易将角度传递误差抑制得小。特别是在高的减速比的齿轮装置1A中,即使是因稍稍的间隙而产生的齿隙,输出侧(输出凸缘19)的旋转相对于输入侧(偏心轴7)的旋转的误差,也就是说角度传递误差也会变大,因此减少或消除齿隙的效果大。
另外,除了上述的点以外,例如,关于内齿齿轮2及行星齿轮3的齿数、减速比、内销孔32及内销4的个数乃至各部分的具体的形状及尺寸等,在本实施方式与基本结构中也适当不同。例如,关于内销孔32及内销4,在基本结构中各设置18个,而对此,在本实施方式中,作为一例,各设置6个。
<内销周边的结构>
接下来,关于本实施方式的齿轮装置1A中的、内销4周边的结构,参照图11~图20更详细地进行说明。
首先,作为前提,在本实施方式的齿轮装置1A中,伴随着行星齿轮3的偏心运动,内销4在内销孔32内移动(公转)。此时的内销4的移动量在与旋转轴Ax1正交的直线方向(例如,图11的上下方向)上是偏心量ΔL1(=ΔL2)的两倍。也就是说,内销孔32的直径Di在理想的情况下,用内销4的直径di表示为“Di=di+2ΔL1”。因此,内销4以在与内销孔32的内周面321之间确保了空间的富余度(间隙)的状态插入于内销孔32。但是,内销4的直径di及内销孔32的直径Di均难以按照设计值(理想值)进行 设定,在公差的范围中有微小偏差。例如,若内销4的直径di小于设计值,则内销孔32的内周面321与内销4之间的间隙变大,产生因该间隙而引起的齿隙(Backlash),从而角度传递误差变大。相反,若内销4的直径di大于设计值,则内销孔32的内周面321与内销4之间的间隙变小,使偏心轴7旋转所需要的扭矩(输入扭矩)变大,从而齿轮装置1A的损失变大。
在此处,在本实施方式中,如上所述,多个内销4各自能够以至少轴承构件6A、内齿齿轮2与行星齿轮3组合的状态穿过内销用路径Sp1从而拆卸。也就是说,在齿轮装置1A中,能够拆卸多个内销4的各个内销而不拆散(分解)至少轴承构件6A、内齿齿轮2与行星齿轮3。此处,内销用通路Sp1相对于多个内销4位于与旋转轴Ax1平行的方向的至少一侧,因此内销4以沿着与旋转轴Ax1平行的方向移动的方式穿过内销用通路Sp1而被拆卸。
换言之,相对于多个内销4的与旋转轴Ax1平行的方向的至少一侧能够穿过内销用通路Sp1地敞开,因此穿过该敞开的部位(内销用通路Sp1),能够拆卸多个内销4的各个内销。并且,通过拆卸内销4,能够进行内销4的更换等。即,在拆卸内销4之后,通过对另一内销4或维护(研磨或清扫等)后的同一内销4进行重新组装,能够以至少轴承构件6A、内齿齿轮2与行星齿轮3组合的状态进行内销4的更换等。关于重新组装的内销4,也与拆卸时一样,穿过内销用通路Sp1插入。
总之,根据上述结构,在本实施方式的齿轮装置1A中,能够进行内销4的更换等而不拆散轴承构件6A、内齿齿轮2与行星齿轮3。因此,例如,在内销4的直径di小于设计值的情况下,通过更换成直径更大的内销4,能够减少或消除至少因内销孔32的内周面321与内销4之间的间隙而引起的齿隙,从而容易将角度传递误差抑制得小。相反,在内销4的直径di大于设计值的情况下,通过更换成直径更小的内销4,能够将使偏心轴7旋转所必需的输入扭矩抑制得小,从而容易将齿轮装置1A的损失抑制得小。特 别是在高的减速比的齿轮装置1A中,即使是因稍稍的间隙而产生的齿隙,输出侧(输出凸缘19)的旋转相对于输入侧(偏心轴7)的旋转的误差,也就是说角度传递误差变大,因此减少或消除齿隙的效果大。
进一步,根据本实施方式的结构,能够减小齿轮装置1A从停止的状态到开始旋转的启动时的角度传递误差,因此能够大幅地改善作为齿轮装置1A的启动特征,从而大幅地提高齿轮装置1A的启动时或者旋转方向切换时的响应性。其结果是,例如,如机器人领域那样,即使是频繁地进行停止、启动或者旋转方向的切换,并且对角度传递误差的要求严格的领域,只要是齿轮装置1A也能够发挥充分的特性。
而且,在本实施方式中,多个内销4各自以能够自转的状态由内圈61保持。但是,严格来说,各内销4不是直接由内圈61保持,而是由与内圈61一体化的支架凸缘18及输出凸缘19(经由滚动轴承41、42)保持,由此由轴承构件6A的内圈61间接地保持。这样,根据内销4被保持为能够自转的结构,即使内销孔32的内周面321与内销4之间的间隙小且内销4以靠压于内销孔32的内周面321的状态在内销孔32内公转,内销4也相对于内销孔32的内周面321滚动。换言之,内销4以在内销孔32的内周面321上滚动的方式在内销孔32内公转,因此不易产生因内销孔32的内周面321与内销4之间的摩擦阻力而引起的损失。
进一步,多个内销4从与旋转轴Ax1平行的方向观察配置于(轴承构件6A的)内圈61的内侧。也就是说,多个内销4配置于轴承构件6A(第一轴承构件601A及第二轴承构件602A)的内侧。这样在轴承构件6A的内侧配置多个内销4,因此只要在轴承构件6A的内侧处确保内销用通路Sp1,就能够进行内销4的拆卸。具体而言,在轴承构件6A的内侧的支架凸缘18及输出凸缘19形成有供多个内销4插入的孔,而通过敞开这些孔的与旋转轴Ax1平行的方向的至少一者,能够实现内销用通路Sp1。根据该结构,能够抑制径向(与旋转轴Ax1正交的方向)上的齿轮装置1A的尺寸的增 大。
另外,如图15所示,在本实施方式的齿轮装置1A中,内销用路径Sp1相对于多个内销4位于与旋转轴Ax1平行的方向的两侧。也就是说,从多个内销4观察时,旋转轴Ax1的输入侧(图15的左侧)及旋转轴Ax1的输出侧(图15的右侧)这两侧通过内销用路径Sp1而能够敞开。因此,多个内销4的各个从旋转轴Ax1的输入侧及输出侧的任一侧被自能够拆卸。进一步,也能够以从与旋转轴Ax1平行的方向的一侧推压现有的内销4的方式从与旋转轴Ax1平行的方向的另一侧拆卸内销4。因此,在更换内销4之际,例如,以用新的内销4从旋转轴Ax1的输入侧推压现有的内销4的方式,能够在从旋转轴Ax1的输出侧拆卸现有的内销4的同时插入新的内销4。
另外,在本实施方式中,内销用路径Sp1不是始终敞开,至少在齿轮装置1A使用时,被罩体163、164覆盖。罩体163、164例如以能够拆卸的方式安装于支架凸缘18及输出凸缘19。具体而言,罩体163以能够拆卸的方式安装于支架凸缘18,并在安装于支架凸缘18的状态下覆盖旋转轴Ax1的输入侧的内销用路径Sp1。罩体164以能够拆卸的方式安装于输出凸缘19,并在安装于输出凸缘19的状态下覆盖旋转轴Ax1的输出侧的内销用路径Sp1。
总之,本实施方式的齿轮装置1A还包括罩体163、164。罩体163、164能够在将内销用路径Sp1覆盖的第一位置与使内销用路径Sp1露出的第二位置之间移动。在本实施方式中,罩体163、164安装于支架凸缘18及输出凸缘19的状态(图11及图12的状态)相当于“第一位置”,从支架凸缘18及输出凸缘19拆卸的状态(图15的状态)相当于“第二位置”。罩体163、164只要能够在第一位置与第二位置之间移动即可,不是必须能够从支架凸缘18及输出凸缘19拆卸。
另外,罩体163、164在第一位置对与多个内销4对应的多个内销用路 径Sp1进行一并覆盖。也就是说,在本实施方式中,作为一例,内销4设置了6根,因此关于内销用路径Sp1,也在旋转轴Ax1的输入侧及输出侧分别各设置6个。罩体163构成为一并覆盖旋转轴Ax1的输入侧的6个内销用路径Sp1而不是逐一个别覆盖。同样,罩体164构成为一并覆盖旋转轴Ax1的输出侧的6个内销用路径Sp1而不是逐一个别覆盖。因此,当拆卸罩体163时,如图16所示,旋转轴Ax1的输入侧的6个内销用路径Sp1露出,当拆卸罩体164时,如图17所示,旋转轴Ax1的输出侧的6个内销用路径Sp1露出。
具体而言,罩体163、164均具有外周面及内周面在俯视观察下为正圆的圆环状。并且,罩体163、164通过使它们的外周面与支架凸缘18及输出凸缘19接触而被进行位置限制。也就是说,支架凸缘18及输出凸缘19分别具有朝向与旋转轴Ax1平行的方向的外侧敞开的凹坑。罩体163、164以嵌入于这些凹坑的方式安装于支架凸缘18及输出凸缘19。进一步,在罩体163、164的内侧嵌入有油封14、15。也就是说,罩体163、164以分别使它们的内周面与油封14、15的外周面接触的方式与油封14、15组合。因此,从与旋转轴Ax1平行的方向观察时的油封14、15的位置因罩体163、164而被限制。
在本实施方式中,作为一例,如图13及图14所示,罩体163、164利用多根(作为一例为6根)的安装螺钉160而安装于支架凸缘18及输出凸缘19。也就是说,罩体163以嵌入于支架凸缘18的凹坑的状态,通过6根安装螺钉160固定于支架凸缘18的螺纹孔183(参照图16),从而固定于支架凸缘18。罩体164以嵌入于输出凸缘19的凹坑的状态,通过6根安装螺钉160紧固于输出凸缘19的螺纹孔193(参照图17),从而固定于输出凸缘19。罩体163、164的材质与其他的部件同样,为不锈钢、铸铁、机械结构用碳素钢、铬钼钢、磷青铜或铝青铜等金属。
如图13所示,在罩体163形成有开口孔165。开口孔165以使罩体163 安装于支架凸缘18的状态设于与支架螺栓181对应的各位置。在本实施方式中,支架螺栓181为6根,因此开口孔165也设置6个。开口孔165作为释放支架螺栓181的头部的释放孔发挥功能。另外,如图14所示,在罩体164形成有开口孔166。开口孔166以使罩体164安装于输出凸缘19的状态设于与凸缘螺栓孔192对应的各位置。在本实施方式中,凸缘螺栓孔192为6个,因此开口孔166也设置6个。开口孔166作为使凸缘螺栓孔192露出的透孔发挥功能。
另外,在本实施方式中,还包括对罩体163、164与内圈61进行相对定位的定位结构。作为一例,定位结构由凸部167(参照图15)及凹部184、194(参照图16及图17)构成。具体而言,在罩体163、164的与支架凸缘18及输出凸缘19的相对面分别设置凸部167。在支架凸缘18及输出凸缘19的与罩体163、164的相对面(也就是说,凹坑的底面)且与凸部167对应的位置分别设置凹部184、194。罩体163以将凸部167嵌入于支架凸缘18的凹部184的方式与支架凸缘18组合,由此相对于与支架凸缘18一体化的第一轴承构件601A的内圈61而被进行相对定位。同样,罩体164以将凸部167嵌入于输出凸缘19的凹部194的方式与输出凸缘19组合,由此相对于与输出凸缘19一体化的第二轴承构件602A的内圈61而被进行相对定位。
通过有这样的定位结构,能够高精度地确定罩体163、164相对于内圈61的相对的位置。也就是说,在从与旋转轴Ax1平行的方向观察时,能够高精度地限制罩体163、164的位置。在本实施方式中,特别是从与旋转轴Ax1平行的方向观察时的油封14、15的位置被罩体163、164限制,因此通过提高罩体163、164的位置精度,能够抑制油封14、15的定芯不佳。其结果是,容易抑制来自被油封14、15密闭的润滑剂保持空间17的润滑剂的泄漏。
另外,定位结构优选唯一确定在以旋转轴Ax1为中心的旋转方向上的 罩体163、164与内圈61的相对位置。由此,在以旋转轴Ax1作为对称轴的情况下,罩体163、164以非旋转对称也就是说360度旋转对称地组合于轴承构件6A的内圈61。在本实施方式中,作为一例,如图16所示,从旋转轴Ax1的输入侧观察,在以旋转轴Ax1作为对称轴非旋转对称的位置设置多个(此处为2个)支架凸缘18的凹部184。同样,如图17所示,从旋转轴Ax1的输出侧观察,在以旋转轴Ax1作为对称轴非旋转对称的位置设置多个(此处为2个)输出凸缘19的凹部194。其结果是,更加提高罩体163、164相对于内圈61的相对的位置精度。
另外,在本实施方式中,多个内销4各自在与旋转轴Ax1平行的方向上,至少一部分在与轴承构件6A相同的位置由(轴承构件6A的)内圈61保持。即,如图15所示,作为保持(支承)内销4的支承结构40的多组滚动轴承41、42在与旋转轴Ax1平行的方向上,至少一部处于与第一轴承构件601A及第二轴承构件602A重复的位置。也就是说,在与旋转轴Ax1平行的方向上,滚动轴承41的至少一部分处于与第一轴承构件601A相同的位置,滚动轴承42的至少一部分处于与第二轴承构件602A相同的位置。特别是在本实施方式中,第一轴承构件601A及第二轴承构件602A各自的宽度方向(与旋转轴Ax1平行的方向)的尺寸与滚动轴承41、42各自的宽度方向的尺寸大致相同。因此,在与旋转轴Ax1平行的方向上,在滚动轴承41、42各自的范围内,大约收有第一轴承构件601A及第二轴承构件602A的各个轴承构件。换言之,在滚动轴承41、42各自的外侧设置第一轴承构件601A及第二轴承构件602A的各个轴承构件。
这样,在本实施方式中,将原本设置于齿轮装置1A的轴承构件6A(第一轴承构件601A及第二轴承构件602A)的内侧的空间用作指示内销4的支承结构40的设置空间。因此,能够抑制因设置支承结构40而引起的、与旋转轴Ax1平行的方向上的齿轮装置1A的尺寸的增大。
特别是在本实施方式中,支承结构40(滚动轴承41、42)配置于内侧 轴承构件(第一轴承91及第二轴承92)的外侧且轴承构件6A(第一轴承构件601A及第二轴承构件602A)的内侧。换言之,滚动轴承41、42利用内侧轴承构件(第一轴承91及第二轴承92)与轴承构件6A(第一轴承构件601A及第二轴承构件602A)之间的空间进行配置。因此,能够抑制因设置滚动轴承41、42而引起的、径向(与旋转轴Ax1正交的方向)上的齿轮装置1A的尺寸的增大。
另外,内销用路径Sp1与保持润滑剂的润滑剂保持空间17连通。具体而言,内销用路径Sp1穿过支架凸缘18及输出凸缘19的内销4的插入用的孔而与润滑剂保持空间17相连。根据该结构,在进行内销4的更换等之际,能够从内销用路径Sp1向润滑剂保持空间17补充润滑剂。
然而,在本实施方式中,一对滚动轴承41、42以内销4能够自转的状态保持内销4的长度方向的两端部。此处,如图20所示,各滚动轴承41、42具有保持器(retainer)401及多个滚动体402。各滚动轴承41、42的外圈403兼作支架凸缘18及输出凸缘19。具体而言,支架凸缘18及输出凸缘19的内销4的插入用的孔的内周面作为各滚动轴承41、42的外圈403发挥功能。外圈403在俯视观察为正圆状,外圈403的内径比内销4的直径(外径)大一圈,因此在外圈403与内销4的外周面之间产生间隙。多个滚动体402配置于外圈403与内销4之间的间隙。多个滚动体402沿外圈403的圆周方向并列配置。多个滚动体402全部为同一形状的金属部件,在外圈403的圆周方向的整个区域等间距地设置。保持器401在外圈403的圆周方向上等间距地保持多个滚动体402。
在本实施方式中,作为一例,各滚动轴承41、42是滚针轴承(针状滚子轴承)。也就是说,各滚动轴承41、42具有圆筒状的滚子作为滚动体402。并且,圆筒状的滚动体402的轴均配置成平行于旋转轴Ax1。在本实施方式中,各滚动轴承41、42不具有内圈,内销4作为内圈发挥功能。因此,根据各滚动轴承41、42,通过多个滚动体402进行滚动,从而内销4相对 于外圈403旋转,各滚动轴承41、42能够将内销4保持为能够自转。
根据该结构,内销4能够自转,由于原本就不易产生因内销孔32的内周面321与内销4之间的摩擦阻力而引起的损失,因此能够省略内滚子。因此,在本实施方式中,成为将未装配内滚子的状态的内销4插入于内销孔32从而内销4直接与内销孔32的内周面321接触的结构。由此,能够省略内滚子,能够将内销孔32的直径抑制得比较小,因此能够进行行星齿轮3的小型化(特别是小径化),且作为齿轮装置1A整体也容易实现小型化。而且,各内销4由一对滚动轴承41、42保持。因此,在内销4旋转之际,不易产生因内销4与支架凸缘18及输出凸缘19之间的摩擦阻力而引起的损失。
另一方面,关于从与旋转轴Ax1平行的方向观察到的多组滚动轴承41、42的配置基本上与多个内销4的配置同样。即,如图18及图19所示,在从与旋转轴Ax1平行的方向观察,设定穿过多个内销4各自的中心的虚拟圆VC1的情况下,多组滚动轴承41、42配置于虚拟圆VC1上。在本实施方式中,特别如图20所示,从与旋转轴Ax1平行的方向观察,多组滚动轴承41、42在绕着旋转轴Ax1的圆周方向上等间隔地配置。在图20中,示出滚动轴承41的配置,且滚动轴承42的配置也同样。另外,在图20中,即使是剖面也适当省略剖面线。
即,多组滚动轴承41、42在虚拟圆VC1上沿虚拟圆VC1的圆周方向等间隔地配置。也就是说,从与旋转轴Ax1平行的方向观察,虚拟圆VC1穿过多个滚动轴承41(或42)各自的中心,并且相邻的两个滚动轴承41(或42)间的在虚拟圆VC1上的距离对于多个滚动轴承41(或42)而言为均匀。根据该配置,由多组滚动轴承41、42保持多个内销4,且在齿轮装置1A驱动时,能够将施加于多个内销4的力均等地分散。
进一步,如图20所示,在本实施方式中,从与旋转轴Ax1平行的方向观察,穿过多组滚动轴承41、42的中心的虚拟圆VC1的中心与旋转轴Ax1 一致。换言之,虚拟圆VC1的中心与内齿齿轮2的齿轮主体22的中心、或者内齿21的节圆的中心等相同,处于旋转轴Ax1上。根据该结构,内齿齿轮2的齿轮主体22的中心与多个内销4相对于内齿齿轮2的旋转中心容易高精度地维持于旋转轴Ax1上。其结果,在齿轮装置1A中,有难以产生因定芯不佳而引起的振动的产生及传递效率的下降等的不良状况这样的优点。
<输入轴周边的结构>
接下来,关于本实施方式的齿轮装置1A中的、输入轴(偏心轴7)周边的结构进行详细说明。
在本实施方式中,如上所述,齿轮装置1A包括与使行星齿轮3偏心摆动的输入轴(偏心轴7)结合且与输入轴(偏心轴7)一起旋转的衬套70。衬套70具有用于固定对象构件的固定结构701。
根据上述结构,在本实施方式的齿轮装置1A中,不是将对象构件直接固定于偏心轴7等的输入轴,而是经由与输入轴结合的衬套70来固定对象构件。因此,与在输入轴的端面直接固定对象构件的情况相比,能够减小输入轴(偏心轴7的轴心部71)的外径。其结果是,能够提供容易小型化的齿轮装置1A。特别是在高减速比的齿轮装置1A中,有时从对象构件向输入轴输入的旋转为高速,要求输入轴与对象构件之间的结合比较牢固。根据本实施方式的结构,对象构件固定于衬套70的固定结构701,因此能够比较牢固地与输入轴结合而不增大输入轴的外径。
具体而言,衬套70具有至少内周面在观察下为正圆的圆环状。衬套70的中心(中心轴)与旋转轴Ax1一致。衬套70中的旋转轴Ax1的输出侧的端部构成内径被扩径了的插入口702(参照图12)。插入口702的内径与偏心轴7的轴心部71的外径大致相同。由此,以将偏心轴7的轴心部71的旋转轴Ax1的输入侧的端部嵌入于插入口702的方式能够使衬套70与偏心轴7结合。即,在本实施方式中,衬套70具有插入口702,并以输入轴 (偏心轴7)的一部分插入于插入口702插入的状态与输入轴结合。衬套70的材质与其他部件相同,为不锈钢、铸铁、机械结构用碳素钢、铬钼钢、磷青铜或铝青铜等金属。
另外,在插入口702插入(嵌入)偏心轴7的一部分的状态下,通过压入使衬套70与偏心轴7结合。进一步,衬套70至少通过粘合与输入轴结合。具体而言,衬套70通过涂敷于插入口702的内周面的粘合剂而与偏心轴7牢固地结合。总之,在本实施方式中,衬套70利用压入和粘合这两者与输入轴(偏心轴7)结合。由此,可实现衬套70与偏心轴7之间牢固的结合。
进一步,衬套70的外径至少比偏心轴7的轴心部71的外径大。因此,在衬套70与偏心轴7结合的状态下,在偏心轴7的旋转轴Ax1的输入侧的端部处,衬套70呈凸缘状地突出。此处,衬套70从作为内侧轴承构件的第一轴承91观察,位于旋转轴Ax1的输入侧。由此,作为内侧轴承构件的第一轴承91在与旋转轴Ax1平行的方向上,位于被偏心部72与衬套70夹持的位置。由此,衬套70作为第一轴承91的“按压件”发挥功能,并限制内侧轴承构件(第一轴承91)向与旋转轴Ax1平行的方向的的移动。总之,本实施方式的齿轮装置1A包括将输入轴(偏心轴7)保持为相对于内圈61能够(间接地)旋转的内侧轴承构件(第一轴承91)。衬套70限制内侧轴承构件(第一轴承91)的向与旋转轴Ax1平行的方向的一侧的移动。
进一步,在本实施方式中,输入轴(偏心轴7)及衬套70具有沿着旋转轴Ax1贯通的贯通孔73。也就是说,贯通孔73从偏心轴7的轴心部71遍及衬套70且沿着旋转轴Ax1贯通。此处,用于固定对象构件的固定结构701设置于衬套70,因此若偏心轴7的外径相同,则与没有衬套70的情况相比,容易较大地确保贯通孔73的直径。也就是说,无需在偏心轴7自身设置固定结构,因此关于偏心轴7(的心部71),容易实现薄壁化,结果是容易增大贯通孔73。
在本实施方式中,作为一例,固定结构701由螺纹孔构成。也就是说,通过将对象构件螺纹固定于作为固定结构701的螺纹孔,能够将对象构件固定于衬套70。此处,固定结构701(螺纹孔)设置于衬套70的朝向旋转轴Ax1的输入侧的端面。作为固定结构701的螺纹孔设置有多个(此处为6个)(参照图13),利用多根螺钉能够固定对象构件。当使用这样的固定结构701来固定对象构件时,对象构件相对于衬套70固定于旋转轴Ax1的输入侧。即,固定结构701构成为能够将对象构件相对于衬套70固定在与旋转轴Ax1平行的方向的一侧。
另外,在本实施方式中,对于固定结构701而言,在与旋转轴Ax1平行的方向上,至少一部分与输入轴处于相同位置。即,如图15所示,对于用于固定对象构件的固定结构701而言,在与旋转轴Ax1平行的方向上,至少一部分处于与输入轴(偏心轴7)重复的位置。其结果是,尽管比较大地取得固定结构701,但是也能够抑制与旋转轴Ax1平行的方向上的齿轮装置1A的尺寸的增大。
进一步,在本实施方式,设置有内销用路径Sp1,但是内销用路径Sp1即使在衬套70与偏心轴7保持结合的状态下也能够拆卸内销4。也就是说,齿轮装置1A包括内销用路径Sp1,该内销用路径Sp1相对于多个内销4位于与旋转轴Ax1平行的方向的至少一侧,且在输入轴(偏心轴7)与衬套70组合的状态下能够拆卸多个内销4的各个内销。由此,在齿轮装置1A中,即使在衬套70输与入轴(偏心轴7)结合之后,也能够拆卸多个内销4的各个内销。
<内销等的更换方法>
接下来,关于本实施方式的齿轮装置1A中的、内销4及滚动轴承41、42的滚动体402的更换方法,参照图21及图22来进行说明。此处,作为一例,关于对在齿轮装置1A的制造工序中,作业者以调节齿轮装置1A的性能(齿隙及输入扭矩等)为目的来更换内销4及滚动轴承41、42等的情 况进行说明。
即使在内销4及滚动体402的任一个进行更换之际,作业者卸下安装螺钉160,从而将罩体163、164及油封14、15从支架凸缘18及输出凸缘19拆卸(参照图15)。通过拆卸罩体163、164,从而使内销用路径Sp1露出。
如图21所示,在内销4更换之际,作业者将新的内销4A例如从旋转轴Ax1的输入侧的内销用路径Sp1向支架凸缘18压入。此时,被新的内销4A推压的现有的内销4向旋转轴Ax1的输出侧推出。并且,在新的内销4A完全插入的状态下,现有的内销4被拆卸。在该方法中,新的内销4A与现有的内销4的至少一者始终插入于滚动轴承41、42的各个滚动轴承,因此滚动轴承41、42的多个滚动体402通过内销4、4A来防止脱落。
进一步,在上述方法中,内销4能够一根根更换,因此每次更换一根内销4时,都能够试验性地驱动齿轮装置1A,能够确认性能(齿隙及输入扭矩等)。由此,例如,有容易对有不良状况的内销4进行特定且容易将齿轮装置1A的性能调节至所期望的性能这样的优点。
另外,在滚动体402更换之际,如图22所示,作业者例如从旋转轴Ax1的输出侧的内销用路径Sp1拔出现有的滚动体402。此时,作为拔出滚动体402的机构,作为一例,适宜使用磁石等夹具。并且,作业者从旋转轴Ax1的输出侧的内销用路径Sp1插入新的滚动体402。
进一步,在上述方法中,滚动体402能够一根根更换,因此每次更换一根滚动体402时,都能够试验性地驱动齿轮装置1A,能够确认性能(齿隙及输入扭矩等)。由此,例如,有容易对有不良状况的滚动体402进行特定且容易将齿轮装置1A的性能调节至所期望的性能这样的优点。
在内销4及滚动体402的任一个进行更换之际,作业者在更换完成后,将罩体163、164及油封14、15安装于支架凸缘18及输出凸缘19。通过安装罩体163、164从而堵塞内销用路径Sp1。
但是,图21所例示的方法只不过是一例,作业者也可以将新的内销4A例如从旋转轴Ax1的输出侧的内销用路径Sp1向输出凸缘19压入。进一步,即使在更换内销4之际,作业者也可以与滚动体402同样,暂时拔出内销4之后更换成新的内销4A。另外,也可以同时更换内销4及滚动体402。
进一步,内销4及滚动轴承41、42等的更换作业不限于齿轮装置1A的制造工序,例如,也可以在齿轮装置1A的使用期间的维护作业等中实施。即,本实施方式的齿轮装置1A的维护方法具有:以轴承构件6A、内齿齿轮2与行星齿轮3组合的状态,相对于多个内销4从与旋转轴Ax1平行的方向的至少一侧更换至少一个多个内销4的工序。另外,本实施方式的齿轮装置1A的制造方法具有:以轴承构件6A、内齿齿轮2与行星齿轮3组合的状态,从与旋转轴Ax1平行的方向的至少一侧插入多个内销4的工序。
<适用例>
如图23所示,本实施方式的齿轮装置1A与第一构件201及第二构件202一起构成机器人用关节装置200。换言之,本实施方式的机器人用关节装置200包括齿轮装置1A、第一构件201和第二构件202。第一构件201由外圈62固定。第二构件202由内圈61固定。图23是机器人用关节装置200的概略剖视图。
在本实施方式中,作为一例,第一构件201固定于在壳体10形成的多个设置孔111,由此相对于轴承构件6A的外圈62间接地固定。第二构件202固定于支架凸缘18,由此由轴承构件6A的内圈61间接地固定。
如此构成的机器人用关节装置200通过将第一构件201与第二构件202以旋转轴Ax1为中心相对旋转,从而作为关节装置发挥功能。此处,通过利用作为驱动源101(参照图1)的第一马达203驱动齿轮装置1A的偏心轴7,从而使第一构件201与第二构件202相对旋转。此时,驱动源101所产生的旋转(输入旋转)在齿轮装置1A中以比较高的减速比被减速,而以比较高的力矩驱动第一构件201或第二构件202。也就是说,由齿轮装置 1A连结的第一构件201与第二构件202以旋转轴Ax1为中心能够进行屈伸动作。
更详细而言,在第一马达203的输出轴固定有第一带轮P1。第二带轮P2经由同步带T1与第一带轮P1连接。此处,第二带轮P2作为对象构件固定于衬套70的固定结构701。也就是说,当驱动第一马达203时,其旋转经由第一带轮P1、同步带T1及第二带轮P2向作为输入轴的偏心轴7传递。
另外,机器人用关节装置200还包括第二马达204。在第二马达204的输出轴固定有第三带轮P3。第四带轮P4经由同步带T2与第三带轮P3连接。此处,第四带轮P4固定于轴205。轴205穿过贯通孔73并贯通衬套70及偏心轴7。在轴205的与第四带轮P4相反侧的端部固定有第五带轮P5。由此,当驱动第二马达204时,其旋转经由第三带轮P3、同步带T2、第四带轮P4及轴205向第五带轮P5传递。
机器人用关节装置200例如用于水平多关节机器人(关节型机器人)这样的机器人。进一步,机器人用关节装置200并不限于水平多关节机器人,例如,也可以用于除水平多关节机器人以外的产业用机器人、或者除产业用以外的机器人等。另外,本实施方式的齿轮装置1A并不局限于机器人用关节装置200,例如,作为轮毂电机等车轮装置,也可以用于无人搬送车(AGV:Automated Guided Vehicle)等车辆。
<变形例>
实施方式一只不过是本公开实施例的各种实施方式的一个。实施方式一只要能够实现本公开实施例的目的,就可以根据设计等进行各种变更。另外,本公开实施例中所参照的附图均为示意图,图中的各结构要素的大小和厚度各自的比不一定限于反映实际的尺寸比。以下,列举实施方式一的变形例。以下所说明的变形例可适当组合应用。
在实施方式一中,例示了行星齿轮3为两个类型的齿轮装置1A,但是 齿轮装置1A可以包括三个以上行星齿轮3。例如,在齿轮装置1A包括三个行星齿轮3的情况下,优选这三个行星齿轮3绕着旋转轴Ax1以120度的位相差配置。另外,齿轮装置1A也可以仅包括一个行星齿轮3。或者,在齿轮装置1A包括三个行星齿轮3的情况下,也可以使这些三个行星齿轮3中的两个行星齿轮3为相同位相,剩余的一个行星齿轮3绕着旋转轴Ax1以180度的位相差配置。
另外,关于内销4,其两端部并不是必须由滚动轴承41、42保持,也可以仅一端部由滚动轴承41、42保持。
另外,内销用路径Sp1相对于多个内销4位于与旋转轴Ax1平行的方向的至少一侧即可,不是必须位于两侧。另外,罩体163、164不是必须的,能够适当省略。进一步,罩体163、164不是必须在第一位置对与多个内销4对应的多个内销用路径Sp1进行一并覆盖,也可以相对于各内销4单独地设置罩体163、164。另外,不是必须将内销用路径Sp1与润滑剂保持空间17连通,内销用路径Sp1也可以与润滑剂保持空间17分离。
另外,衬套70不是必须具有插入口702,插入口702能够适当省略。进一步,衬套70不是必须通过粘合与输入轴(偏心轴7)结合,例如也可以仅利用压入进行结合。另外,衬套70限制内侧轴承构件(第一轴承91)向与旋转轴Ax1平行的方向的侧的移动不是必须的结构。进一步,输入轴(偏心轴7)及衬套70的贯通孔73也不是必需的。另外,固定结构701在与旋转轴Ax1平行的方向上至少一部分处于与输入轴相同的位置也不是必需的。
另外,从与旋转轴Ax1平行的方向观察,多组滚动轴承41、42也可以不在绕着旋转轴Ax1的圆周方向上等间隔地配置。进一步,从与旋转轴Ax1平行的方向观察,穿过多组滚动轴承41、42的中心的虚拟圆VC1的中心也可以不与旋转轴Ax1一致。
另外,实施方式一所中说明的内销4的个数及销23的个数(内齿21 的齿数)、及外齿31的齿数等只不过为一例,可以适当变更。
另外,轴承构件6A与基本结构同样既可以是交叉滚子轴承,也可以是深沟球轴承。但是,轴承构件6A优选例如四点接触球轴承等那样对于径向的载荷、推力方向(沿着旋转轴Ax1的方向)的载荷、及对于旋转轴Ax1的弯曲力(弯曲力矩载荷)都能耐受。
另外,偏心体轴承5并不局限于滚子球轴承,例如,也可以为深沟球轴承或角接触球轴承等。
另外,齿轮装置1A的各结构要素的材质并不限于金属,例如,可以为工程塑料等树脂。
另外,齿轮装置1A只要是能够将轴承构件6的内圈61与外圈62之间的相对的旋转作为输出取出即可,并不限于将内圈61(支架凸缘18及输出凸缘19)的旋转力作为输出取出的结构。例如,也可以将相对于内圈61相对旋转的外圈62(壳体10)的旋转力作为输出取出。
另外,润滑剂并不限于润滑油(油液)等液状的物质,可以是润滑脂等凝胶状的物质。
另外,齿轮装置1A可以包括内滚子。也就是说,在齿轮装置1A中,多个内销4各自不是必须与内销孔32的内周面321直接接触,也可以在多个内销4各自与内销孔32之间夹设内滚子。在这样的情况下,内滚子装配于内销4而能够以内销4为轴进行旋转。
另外,多个内销4各自只要以能够自转的状态保持于内圈61即可,多个内销4各自由滚动轴承41、42保持的情况在齿轮装置1A中不是必须的。例如,多个内销4各自既可以由内圈61直接保持,也可以由与内圈61一体化的支架凸缘18或输出凸缘19等直接保持。
另外,支承环8A在齿轮装置1A不是必需的,既可以适当省略支承环8A,也可以使用基本结构所说明的支承体8来代替支承环8A。
另外,齿轮装置1A只要采用能够拆卸内销4的研究、关于内销4的支 承结构40(滚动轴承41、42)的研究和关于衬套70的研究的至少一者即可,不是必须采用这些全部。即,齿轮装置1A例如可以仅采用能够拆卸内销4的研究、关于衬套70的研究的任一者。
进一步,齿轮装置1A只要采用对于内销4的预压力的研究、关于内销4的支承结构40的研究的至少一者即可,因此关于其他的结构,可以根据基本结构进行适当省略或变更。例如,在齿轮装置1A中,与第一关联技术同样,内销4也可以在相对于内圈61(或与内圈61一体化的支架凸缘18或输出凸缘19)以压入的状态保持。在这样的情况下,多个内销4各自相对于内圈61以无法自转的状态被保持。另外,多个内销4各自只要在轴承构件6A的轴向上配置于与轴承构件6A相同的位置即可。
另外,结合有衬套70的输入轴为在旋转时使行星齿轮3偏心摆动的结构即可,并不限于偏心轴7那样一体地具有轴心部71及偏心部72的结构。例如,结合有衬套70的输入轴可以是与偏心部72分体构成的轴心部71,在这样的情况下,偏心部72安装于结合有衬套70的输入轴(轴心部71)。
另外,对罩体163、164与内圈61进行相对定位的定位结构不限于唯一地确定在以旋转轴Ax1为中心的旋转方向上的罩体163、164与内圈61的相对位置。定位结构例如也可以将罩体163、164相对于轴承构件6A的内圈61在旋转轴Ax1为对称轴的情况下旋转对称地定位。进一步,定位结构不限于凸部167及凹部184、194,例如也可以通过相对于支架凸缘18及输出凸缘19的嵌合公差来实现。进一步,定位结构不是必需的结构,能够适当省略。
另外,设于衬套70的固定结构701不限于螺纹孔,例如也可以是双头螺栓或粘合面等。
另外,罩体163、164与支架凸缘18及输出凸缘19之间例如可以通过O型环等封闭。由此,能够提升润滑剂保持空间17的密闭性。
(总结)
如上所述,第一形态的内啮合行星齿轮装置(1、1A)包括内齿齿轮(2)、行星齿轮(3)、多个内销(4)、输入轴和衬套(70)。内齿齿轮(2)具有内齿(21)。行星齿轮(3)具有与内齿(21)局部性地啮合的外齿(31)。多个内销(4)在分别插入到在行星齿轮(3)形成的多个内销孔(32)中的状态下,一边在内销孔(32)内公转一边相对于内齿齿轮(2)以旋转轴(Ax1)为中心相对旋转。输入轴使行星齿轮(3)偏心摆动。衬套(70)具有用于固定对象构件的固定结构,且该衬套(70)与输入轴结合并与输入轴一起旋转。
根据该形态,经由与输入轴结合的衬套(70)而将对象构件固定于输入轴,而不是直接将对象构件固定于输入轴。因此,与直接将对象构件固定于输入轴的端面的情况相比,能够减小输入轴的外径。其结果是,能够提供容易小型化的内啮合行星齿轮装置(1、1A)。
在第二形态的内啮合行星齿轮装置(1、1A)中,在第一形态的基础上,衬套(70)具有插入口(702),并在输入轴的一部分插入于插入口(702)的状态下该衬套(70)与输入轴结合。
根据该形态,尽管抑制内啮合行星齿轮装置(1、1A)的径向的尺寸的增大,但是也能够实现衬套(70)与输入轴之间的结合。
在第一或第二形态的基础上,第三形态的内啮合行星齿轮装置(1、1A)还包括轴承构件(6、6A)和内侧轴承构件。轴承构件(6、6A)具有外圈(62)及配置于外圈(62)的内侧的内圈(61),内圈(61)被支承为能够相对于外圈(62)以旋转轴(Ax1)为中心轴相对地旋转。内侧轴承构件将输入轴保持为能够相对于内圈(61)旋转。衬套(70)限制内侧轴承构件的向与旋转轴(Ax1)平行的方向的一侧的移动。
根据该形态,无需将用于限制内侧轴承构件的移动的构件与衬套(70)分开设置,从而容易将部件个数抑制得少。
在第四形态的内啮合行星齿轮装置(1、1A)中,在第一~第三任一形 态的基础上,衬套(70)至少通过粘合与输入轴结合。
根据该形态,能够实现衬套(70)与输入轴之间的牢固的结合。
在第五形态的内啮合行星齿轮装置(1、1A)中,在第一~第四任一形态的基础上,输入轴及衬套(70)具有沿着旋转轴(Ax1)贯通的贯通孔(73)。
根据该形态,穿过贯通孔(73)能够使线缆或轴等穿过。
在第六形态的内啮合行星齿轮装置(1、1A)中,在第一~第五任一形态的基础上,固定结构(701)构成为能够相对于衬套(70)而在与旋转轴(Ax1)平行的方向的一侧固定对象构件。
根据该形态,能够将输入轴的直径抑制得小,且能够相对于输入轴在与旋转轴(Ax1)平行的方向的一侧固定对象构件。
在第七形态的内啮合行星齿轮装置(1、1A)中,在第一~第六任一形态的基础上,对于固定结构(701)而言,在与旋转轴(Ax1)平行的方向上,至少一部分处于与输入轴相同的位置。
根据该形态,尽管比较大地取得固定结构(701),但是也能够抑制与旋转轴(Ax1)平行的方向上的内啮合行星齿轮装置(1、1A)的尺寸的增大。
在第一~第七任一形态的基础上,第八形态的啮合行星齿轮装置(1、1A)还包括内销用路径(Sp1)。内销用路径(Sp1)相对于多个内销(4)而位于与旋转轴(Ax1)平行的方向的至少一侧,并以输入轴与衬套(70)组合的状态能够拆卸多个内销(4)的各个内销。
根据该形态,能够进行内销(4)的更换等而至少不拆散输入轴与衬套(70)。
在第一~第八任一形态的基础上,第九形态的机器人用关节装置(200)包括:在第一~第八任一形态的内啮合行星齿轮装置(1、1A)、第一构件(201)和第二构件(202)。第一构件(201)由内啮合行星齿轮装置(1、1A)中的轴承构件(6、6A)的外圈(62)固定。第二构件(202)由轴承构件(6、 6A)的内圈(61)固定。
根据该形态,能够提供容易小型化的机器人用关节装置(200)。
关于第二~第八形态的结构,对于内啮合行星齿轮装置(1、1A)而言不是必需设置的结构,可以适当省略。
附图标记说明
1、1A内啮合行星齿轮装置
2内齿齿轮
3行星齿轮
4内销
6、6A轴承构件
7偏心轴(输入轴)
21内齿
31外齿
32内销孔
61内圈
62外圈
70衬套
73贯通孔
91第一轴承(内侧轴承构件)
200机器人用关节装置
201第一构件
202第二构件
Ax1旋转轴
701固定结构
702插入口
P2第二带轮(对象构件)
Sp1内销用路径
根据本公开实施例,能够提供容易小型化的内啮合行星齿轮装置及机器人用关节装置。
Claims (9)
- 一种内啮合行星齿轮装置,其中,包括:内齿齿轮,具有内齿;行星齿轮,具有与所述内齿局部性啮合的外齿;多个内销,在分别插入到在所述行星齿轮形成的多个内销孔中的状态下,一边在所述内销孔内公转一边相对于所述内齿齿轮以旋转轴为中心相对旋转;输入轴,使所述行星齿轮偏心摆动;和衬套,具有用于固定对象构件的固定结构,且该衬套与所述输入轴结合并与所述输入轴一起旋转。
- 根据权利要求1所述的内啮合行星齿轮装置,其中,所述衬套具有插入口,并在所述输入轴的一部分插入于所述插入口的状态下该衬套与所述输入轴结合。
- 根据权利要求1或2所述的内啮合行星齿轮装置,其中,所述内啮合行星齿轮装置还包括:轴承构件,具有外圈及配置于所述外圈的内侧的内圈,将所述内圈支承为能够相对于所述外圈以所述旋转轴为中心相对旋转;和内侧轴承构件,将所述输入轴保持为能够相对于所述内圈旋转,所述衬套限制所述内侧轴承构件的向与所述旋转轴平行的方向的一侧的移动。
- 根据权利要求1~3中任一项所述的内啮合行星齿轮装置,其中,所述衬套至少通过粘合与所述输入轴结合。
- 根据权利要求1~4中任一项所述的内啮合行星齿轮装置,其中,所述输入轴及所述衬套具有沿着所述旋转轴贯通的贯通孔。
- 根据权利要求1~5中任一项所述的内啮合行星齿轮装置,其中,所述固定结构构成为能够相对于所述衬套而将所述对象构件固定在与所述旋转轴平行的方向的一侧。
- 根据权利要求1~6中任一项所述的内啮合行星齿轮装置,其中,在与所述旋转轴平行的方向上,所述固定结构的至少一部分处于与所述输入轴相同的位置。
- 根据权利要求1~7中任一项所述的内啮合行星齿轮装置,其中,所述内啮合行星齿轮装置还包括内销用路径,该内销用路径相对于所述多个内销而位于与所述旋转轴平行的方向的至少一侧,且在所述输入轴与所述衬套组合而成的状态下能够拆卸所述多个内销的各个内销。
- 一种机器人用关节装置,其中,包括:权利要求1~8中任一项所述的内啮合行星齿轮装置;第一构件,固定于所述内啮合行星齿轮装置中的轴承构件的外圈;和第二构件,固定于所述轴承构件的内圈。
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