CN1443954A - 摆动内接啮合行星齿轮装置及其外齿齿轮的装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可实现装置小型化和传递容量增加的同时，通过力矩的合理的相抵，可降低装置的振动和脉动的摆动内接啮合行星齿轮装置。该摆动内接啮合行星齿轮装置具有进行行星运动的外齿齿轮，并且装置的中心轴位于所述外齿齿轮的周围内侧，其中，将2n(n为2以上的整数)件外齿齿轮以其一个一个地在所述中心轴的圆周方向具有360/2n(度)的相位差、并且在该2n件外齿齿轮中具有180度相位差的2件外齿齿轮在所述中心轴的轴线方向以邻接方式配置。

Description

摆动内接啮合行星齿轮装置 及其外齿齿轮的装配方法

技术领域

本发明涉及一种摆动内接啮合行星齿轮装置，非常适用于作为产业用机器人的关节等控制装置使用的减速机。

背景技术

以往，作为有关摆动内接啮合行星齿轮装置的技术例如已知图6、图7所示的技术内容。在图示例中，进行行星运动的外齿齿轮具有多个(在本例中为3个)，并且，装置的中心轴存在于前述外齿齿轮周围内侧的摆动内接啮合行星齿轮装置适用于减速机。

在图中，在壳体101内的中心部设有通过图中未示出的电机而转动的输入轴103。输入轴103的轴心与装置全体的中心轴01相一致。

在壳体101内，沿轴向的厚壁圆板状的第1支承块(在图6中左侧)104与第2支承块(在图6中右侧)105相互对置设置。在固定壳体101时，这些第1、第2支承块104、105相当于输出轴。

两个支承块104、105通过与平输入轴103设置的3根承载螺栓150，经承载隔板154以一定的间隔连接固定成一体，从而全体构成承载件。

在第1支承块104、第2支承块105上分别形成中心孔114、115，这些中心孔114、115的内周通过轴承109a、109b可自由旋转地支承着输入轴103。输入轴103由具有贯通孔103a的中空轴构成，在输入轴103的在轴承109a、109b间的外周上形成具有规定相位差(在本例中为120°)的成一体的偏心体117a、117b、117c。在各偏心体117a、117b、117c上经轴承120a、120b、120c装有3个外齿齿轮118a、118b、118c。

另外，外齿齿轮118a、118b、118c上设有多个内滚子孔128a、128b、128c，内销107和内滚子108穿过内滚子孔128a、128b、128c。这些穿过外齿齿轮118a、118b、118c的内销107与承载螺栓150设置在同一节圆上，各内销107的两端嵌合式固定在第1、第2支承块104、105的内销保持孔110中。

此外，前述外齿齿轮118a、118b、118c的外周具有次摆线齿形或圆弧齿形等的外齿124，在该外齿齿轮118a、118b、118c的外周侧设有与外齿齿轮118a、118b、118c啮合的内齿齿轮125。内齿齿轮125在壳体101的内周与壳体101形成为一体，并具有由外销126构成的内齿。

每当输入轴103转一转，偏心体117a、117b、117c就转一转。通过该偏心体117a、117b、117c转一转，外齿齿轮118a、118b、118c也围绕着输入轴103进行摆动式旋转，因内齿齿轮125限制了其自转，外齿齿轮118a、118b、118c在与内齿齿轮125内接的同时几乎只摆动。

在例如外齿齿轮118a、118b、118c的齿数为N，内齿齿轮的齿数为N+1时，其齿数差为1。为此，每当输入轴103转一转，外齿齿轮118a、118b、118c就相对固定在壳体101上的内齿齿轮125只错开1齿(自转)。这意味着输入轴103转一转，外齿齿轮就减速-1/N转。

该外齿齿轮118a、118b、118c的旋转由内滚子孔128a、128b、128c和内销127的间隙吸收其摆动成分，只是自转经该内销107向输出轴传送。

结果，实现最终减速比为-1/N的减速。

此外，通过如以往例那样使外齿齿轮为3个，与外齿齿轮为1个的情况相比，可得到约3倍的传送容量。

该摆动内接啮合行星齿轮装置具有进行行星运动的外齿齿轮118a、118b、118c，另外，因装置的中心轴01位于外齿齿轮118a、118b、118c周围的内侧，属于国际分类F16H1/32。这种装置不可避免地会发生因输入轴103转一转时外齿齿轮118a、118b、118c的摆动引起的偏心负载(径向负载)。

前述3个外齿齿轮118a、118b、118c以相位差120°配置时，可尽可能抵销各外齿齿轮118a、118b、118c的偏心重量的影响，可实现振动更少的顺畅的动力传递。

近年来，在这种减速机中，越发要求小型化和高输出，减速机也考虑使用具有4个以上外齿齿轮的摆动内接啮合行星齿轮装置，但迄今为止，4个以上的齿轮装置还没有成制品。

4个以上的齿轮装置在构造上、各齿轮的制造误差或装配误差较大时，装置全体的顺畅旋转就困难，另外，降低误差可提高加工精度来实现，但存在着成本非常高的问题。

此外，在4个以上的齿轮装置中，架设各外齿齿轮的轴向跨距变大，不能无视因前述各外齿齿轮的偏心运动产生的偏心负载的影响，特别是不能无视具有距离轴承的距离要素的力矩的影响。

本发明考虑到上述事实，其目的在于提供一种对于具有4个以上外齿齿轮的摆动内接啮合行星齿轮装置，实现装置小型化和传递容量增大的同时，通过力矩的合理的相抵，可降低装置的振动和脉动的装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的摆动内接啮合行星齿轮装置，具有进行行星运动的外齿齿轮，并且装置的中心轴位于所述外齿齿轮的周围内侧，其中，将前述2n(n为2以上的整数)件外齿齿轮以其一个一个地在所述中心轴的圆周方向具有360/2n(度)的相位差、并且在该2n件外齿齿轮中具有180度相位差的2件外齿齿轮在所述中心轴的轴线方向以邻接方式配置。

根据本发明，通过将2n件(偶数件)外齿齿轮以在前述中心轴的圆周方向具有360/2n(度)的相位差的方式配置，首先，相对中心轴周围产生的负载可在装置内对其相抵，使之平衡。

另外，对其平衡的方法，例如在具有4件外齿齿轮的场合，也可考虑2对具有180°的相位差(如果只考虑单单平衡负载的话)，但正如后述，试图使误差或误差引起的转矩变动正常化，在本发明中还可采用其他形态。

此外，对于因各负载在轴向的作用点不同所产生的力矩，是在该2n件外齿齿轮中，将具有180度相位差的2件外齿齿轮在前述中心轴的轴线方向邻接配置，从而可提高各外齿齿轮的偏心所产生的力矩的相抵效果。

再有，对于具有这种结构的关系，在该结构中，外齿齿轮的个数设定为偶数。

另外，由改变视点使本发明更一般化出发，也可考虑下面的装配方法。即，一种摆动内接啮合行星齿轮装置的外齿齿轮的装配方法，其中，摆动内接啮合行星齿轮装置具有进行行星运动的外齿齿轮，并且装置的中心轴位于所述外齿齿轮的周围内侧，将前述m(m为4以上的整数)件外齿齿轮以其一个一个地在所述中心轴的圆周方向具有360/m(度)的相位差、并且从刚刚装配的外齿齿轮的偏心位置看去，顺序地选择相位差成为最大的偏心位置，将外齿齿轮顺序地配置在该选择的偏心位置上。

在这种结构中，外齿齿轮的件数并不必是偶数，可以是5以上的奇数。外齿齿轮为奇数的场合，以在奇数中心轴的圆周方向具有360/m(度)相位差的方式配置时，不存在具有180度相位差的2件外齿齿轮，但通过通常与刚刚装配的(邻接的)外齿齿轮的相位差成为最大的状态下将外齿齿轮配置在中心轴的轴线方向，可提高各外齿齿轮的偏心所产生的力矩的相抵效果。

附图简要说明

图1为适用本发明实施例的摆动内接啮合行星齿轮构造的减速机的侧剖视图。

图2为上述摆动内接啮合行星齿轮构造的外齿齿轮与输入轴的模式图。

图3为示出上述摆动内接啮合行星齿轮构造中的各外齿齿轮的偏心方向、轴线方向的配置和力矩及轴承反作用力的关系的说明图。

图4为6件式齿轮装置的外齿齿轮与输入轴的模式图。

图5为5件式齿轮装置的外齿齿轮与输入轴的模式图。

图6为具有以往的摆动内接啮合行星齿轮构造的减速机的侧剖视图。

图7为沿着图6中的V-V线的剖视图。

符号说明

101、壳体         103、输入轴       103a、贯通孔

104、第1支承块    105、第2支承块    107、内销

108、内滚子       109a、109b、轴承  114、115、中心孔

117a、117b、117c、117d、偏心体

118a、118b、118c、118d、外齿齿轮

120a、120b、120c、120d、轴承

124、外齿         125、内齿齿轮     126、外销

128a、128b、128c、128d、内滚子孔

150、承载螺栓     154、承载隔板

发明的实施例

下面，根据附图说明本发明的实施例。

图1示出适用本发明的摆动内接啮合行星齿轮装置(减速机)的实施例，为相当于前述图6的侧剖视图。

图1所示的减速机除了使用4件(n＝2)外齿齿轮118a～118d的构造(以下称作4件式齿轮装置)外，实质上与前述图6所示的3件式齿轮装置是相同的。因此，相同或类似部分被标以相同的符号，在此，省略对其详细说明。

在输入轴103的在轴承109a、109b间的外周形成成一体的具有规定相位差的偏心体117a～117d。4件外齿齿轮118a～118d通过轴承120a～120d装到这些偏心体117a～117d上。

此外，图2为示意地示出4件式齿轮装置的外齿齿轮118a～118d以及摆动内接啮合行星齿轮装置的中心轴01(与输入轴103的中心一致)附近的模式性视图。

4件外齿齿轮118a～118d通过图中未示出的偏心体在输入轴103的圆周方向R以具有90度(360/(2×2)(度))相位差的方式配置。此外，在4件外齿齿轮118a～118d中，具有180度相位差的118a与118b及118c与118d在输入轴103的轴线方向V邻接布置。

输入轴103旋转时，外齿齿轮118a～118d围绕着输入轴103以保持90度相位差地方式摆动旋转，以在各外齿齿轮118a～118d上分别施加偏心负载F(F1～F4)。

下面，考虑各外齿齿轮118a、118b、118c、118d相对于从输入轴103的轴线方向所见的轴承109a所生成的力矩M118a、M118b、M118c、M118d。

首先，关注以输入轴103的在图中左侧的轴承109a为中心的力矩的x分量Mx，由于力矩M118a的x分量Mx118a是在施加到外齿齿轮118a上的偏心重量F的x分量中添加从轴承109a到外齿齿轮118a的设置位置间的距离1，从而成为

Mx118a＝F×1＝F·1

以下同样，成为

Mx118b＝-F×21＝-2F·1

Mx118c＝0×31＝0

Mx118d＝0×41＝0

施加到轴承109a上的力矩的x分量Mx为，

Mx＝Mx118a+Mx118b+Mx118c+Mx118d

  ＝F·1+-2F·1+0+0

  ＝-F·1

此外，同样考虑与轴承109a为中心的力矩y分量My时，成为

My118a＝0×1＝0

My118b＝0×21＝0

My118c＝F×31＝3F·1

My118d＝-F×41＝-4F·1

施加到轴承109a上的力矩的y分量My为，

My＝My118a+My118b+My118c+My118d

  ＝0+0+3F·1-4 F·1

  ＝-F·1

即，在本发明实施例的4件式齿轮装置的输入轴103一侧的轴承109a上，在该状态下(瞬间)，存在着以该轴承109a为中心使输入轴103在水平方向旋转的力矩F·1(x)与在垂直方向旋转的力矩F·1(y)，同时，在接下来的瞬间，该力矩方向随着啮合位置的旋转而旋转。

图3示出在以往的3件式齿轮装置及各种4件式齿轮装置中，各外齿齿轮的偏心方向、轴线方向的配置变化时，以轴承109a为中心的力矩及相反侧的轴承109b的轴承反作用力的理论值。

图中的a～d的符号分别表示为各外齿齿轮，箭头分别为(某瞬间的)该外齿齿轮a～d的偏心方向。

图中的A表示为，外齿齿轮a和b在轴的圆周方向相对外齿齿轮c和d具有180度的相位差配置，同样，相同偏心方向的(无相位差)外齿齿轮a和b及c和d分别在轴线方向邻接配置。

图中的B表示为，将外齿齿轮a～d以每个在轴的圆周方向以具有90度(360/(2×2)(度))的相位差顺序配置。

图中的C表示为，相当于本发明实施例的4件式齿轮装置，将外齿齿轮a～d以每个在轴的圆周方向以具有90度(360/(2×2)(度))的相位差并且具有180度相位差的外齿齿轮a和b与c和d分别在轴线方向上邻接配置。

图中的D表示为，将外齿齿轮a和c在轴的圆周方向相对外齿齿轮b和d具有180度相位差的方式配置，并且，具有180度相位差的外齿齿轮a和b及c和d分别在轴线方向上邻接配置。

图中的E表示为，将外齿齿轮a和d在轴的圆周方向相对外齿齿轮b和c以具有180度相位差的方式配置，并且，具有180度相位差的外齿齿轮a和b及c和d分别在轴线方向上邻接配置。

图中的F表示为，相当于以往例中的3件式齿轮装置，各外齿齿轮以在轴的圆周方向以具有120度相位差的方式配置。

正如图3所示，具有如A、B所示的外齿齿轮配置情况的4件式齿轮装置与以往的3件式齿轮装置相比，增大了力矩及轴承反作用力，不用说，与以往的3件式齿轮装置相比起振力变大。另外，与以往的3件式齿轮装置中的F相比，力矩(或者相反侧的轴承反作用力)降低的是，具有C、D、E所示的外齿齿轮配置情况的4件式齿轮装置。

其中的E配置情况下，力矩和偏心负载这两者均为“0”，作为数值可获得最佳结果。

但是，根据发明人随后试验得出，作为整体评价优的并不是E，而是C情形。

其原由并不明了，但推测如下。

包含E的例中，具有图3的A和D所示的外齿齿轮配置情形的4件式齿轮装置，2件齿轮装置装配成在偏心方向同向配置，而另2件外齿齿轮装配成以180度的相位差配置。

因此，在运转时刻，相对圆周方向的同一方向，成为每2件外齿齿轮边受到力矩影响边旋转。即，从轴断面观看时，这种装配只是在通常的圆周方向的2处，外齿齿轮与内齿齿轮接触。

目前，在各外齿齿轮中，因加工误差，旋转时产生的偏心负载可在F±ΔF的范围内变化。此时，考虑到在一侧偏心的2件外齿齿轮一共错位F+ΔF，而相反侧偏心的2件外齿齿轮一共错位F-ΔF时，装置作为整体受到的性能影响相当于4·ΔF。

这是最大的影响，结果，图3的A、D、E成为，在误差的影响相抵较好从而使性能恶化成为“零”的状态，与增幅直到相当于4·ΔF的误差影响的状态之间运转。

此外，对于具有图3的B和C所示的外齿齿轮配置情形的4件式齿轮装置，外齿齿轮1件1件配置成在圆周方向具有90度的相位差。

因此，运转时，4件外齿齿轮分别在圆周方向的均等方向(分散的方向)边受到力矩影响边旋转。即，从轴断面观看时，这种装配情形下，通常在圆周方向的4处，外齿齿轮与内齿齿轮接触。

进行与前述同样的考察，在各外齿齿轮中，因加工误差，旋转时产生的偏心负载可在F±ΔF的范围内变化时，即使最坏也只受到相当于2·ΔF的影响。即，在图3的B和C中，为在误差的影响相抵较好从而使性能恶化成为“零”的状态，与直到相当于2·ΔF的误差影响增幅的状态之间运转。不用说，影响被减半，换言之，图3的B、C情况下与A、D、E相比，误差的正常化功能要好。

而且，发明人经过随后的试验发现，与其功能效果大并且计算上无论是偏心负载还是力矩均为零的E时相比，C时较佳，而且，其定性的倾向是可获得再现性。

在本实施例中，根据其发现，以图3中的C配置状态来装配外齿齿轮。

下面，考虑具有6件(n＝3)的外齿齿轮的摆动内接啮合行星齿轮装置，如图4所示，可将6件外齿齿轮118a～118f在输入轴103的圆周方向以每个具有60度(360/(2×3)(度))的相位差配置，并且，6件外齿齿轮118a～118f中，具有180度相位差的118a与118b、118c与118d、118e与118f自可在输入轴103的轴线方向V邻接配置。

结果，具有180度相位差的外齿齿轮118a与118b、118c与118d、118e与118f的偏心所致的力矩各自抵销，可提高6件外齿齿轮的偏心产生的相抵效果，同时还可实现传递容量的增加。

此外，在上述实施例中，外齿齿轮的件数为4件或6件，即为2n件(n＝2以上的整数)，但如果将本发明作为更一般的摆动内接啮合行星齿轮装置中的外齿齿轮的装配方法，也可考虑有m件外齿齿轮，其一个一个在前述中心轴的圆周方向具有360/m(度)的相位差，并且从刚刚装配的外齿齿轮的偏心位置看去，顺序地选择相位差为最大的偏心位置，以将外齿齿轮顺序地配置在该选择的偏心位置上的方法。

例如，考虑具有5件(m＝5)外齿齿轮的摆动内接啮合行星齿轮装置时，如图5所示，在输入轴1 03的圆周方向上，将5件外齿齿轮118a～118e以各自具有72度(360/5(度))的相位差配置。

此外，在输入轴103的轴线方向V上，首先配置外齿齿轮118a后，从装配外齿齿轮118b前的外齿齿轮118a的偏心位置E1看去，选择成为最大的偏心位置E2或E5(在本例中选择E2)，以将外齿齿轮118b配置在该偏心方向E2上。其他的外齿齿轮118c、118d、118e也同样，从各自装配前的外齿齿轮的偏心位置看去，将其配置在成为最大相位差的偏心方向E3、E4、E5上。

通过如此配置，由邻接配置的外齿齿轮的偏心所致的力矩产生抵销作用，可提高5件外齿齿轮的偏心产生的力矩的相抵效果，同时，也可实现传递容量的增加。

发明效果

正如上述，根据本发明，在具有4件以上外齿齿轮的摆动内接啮合行星齿轮装置中，可实现装置小型化和增大传递容量，同时，可通过力矩的合理的相抵，实现装置的振动和脉动的降低。

Claims (3)

1、一种摆动内接啮合行星齿轮装置，具有进行行星运动的外齿齿轮，并且装置的中心轴位于所述外齿齿轮的周围内侧，其特征在于：将2n(n为2以上的整数)件外齿齿轮以其一个一个地在所述中心轴的圆周方向具有360/2n(度)的相位差、并且在该2n件外齿齿轮中具有180度相位差的2件外齿齿轮在所述中心轴的轴线方向以邻接方式配置。

2、一种摆动内接啮合行星齿轮装置的外齿齿轮的装配方法，其中，摆动内接啮合行星齿轮装置具有进行行星运动的外齿齿轮，并且装置的中心轴位于所述外齿齿轮的周围内侧，其特征在于：将m(m为4以上的整数)件外齿齿轮以其一个一个地在所述中心轴的圆周方向具有360/m(度)的相位差、并且从刚刚装配的外齿齿轮的偏心位置看去顺次选择相位差成为最大的偏心位置，将外齿齿轮顺序地配置在该选择的偏心位置上。

3、一种摆动内接啮合行星齿轮装置，具有进行行星运动的外齿齿轮，并且装置的中心轴位于所述外齿齿轮的周围内侧，其特征在于：将m(m为4以上的整数)件外齿齿轮，在其一个一个地在所述中心轴的圆周方向具有360/m(度)的相位差的位置上，配置成与邻接的外齿齿轮之间的相位差为最大的样式。

Images