CN1601141A - 正交动力传递装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的正交变换齿轮头，它与原有、新设置无关，通过使旋转轴的方向的容易改变，能够确保设置的高自由度，且在极力抑制成本上升的同时，能实现低噪音。其中，将正交变换机构(104)收置于独立的壳体(102)中，作为正交齿轮头(100)。该正交变换机构(104)由旋转轴互相垂直地被配置的一对第1、第2锥齿轮(110)、(112)组成。与马达(400)的马达轴(402)一体旋转的小齿轮(410)，作为正交齿轮头(100)的输入轴，具有可内啮合的内齿轮(106)，与该内齿轮(106)和上述第1锥齿轮(110)的一端侧(110b)相连接。

Description

正交动力传递装置
技术领域
本发明涉及正交动力传递装置，该正交动力传递装置用于在动力传递路径上将旋转轴的方向变换为其垂直的方向。
背景技术
驱动产业用机械手和输送机等的被驱动装置的情况下，从马达等驱动源开始到该被驱动装置为止的动力传递路径上，介设有正交变换机构(例如参照专利文献1)。
一般、马达在其轴向较长。因此，经常发生以下的情况，例如，就这样一直不变的话，马达的存在变成障碍而不能设置，但是通过将马达的轴向变换成其垂直方向就使设置可能。如果在动力传递路径上夹设着正交变换机构，对于该马达的被驱动装置可以将其设置方向(朝向)改变90°，因此这种状况也能很好地对应。而且，设置效率更高(浪费的空间小)的设置也变得可能。
这样的状况，并不局限于新设置被驱动装置的情况，对原有的被驱动装置进行更换配置时，也同样会发生。
作为正交变换机构的具体的齿轮构成，众所周知的是锥(ベベル)齿轮机构、双曲线齿轮机构、或者涡轮机构等。锥齿轮机构价格低廉，但是噪音大。即使是锥齿轮机构，在齿形形成曲线齿的情况下，噪音会减小但是制造成本会提高。涡轮机构噪音小，但是传递效率低、电力消耗大。双曲线齿轮机构，关于噪音和效率具有相当于锥齿轮机构和涡轮机构中间的特性，但是由于齿形特殊因而制造成本高。
与近年的改善劳动环境或者工作环境的动态等相对应，对于这种正交变换机构也能追求低噪音化，但是从成本或者效率等的观点来看，现状是作为使用正交变换机构的齿轮机构，实际情况是无需经常采用低噪音的齿轮机构。
【专利文献1】日本专利公开公报平10-299840号
发明内容
本发明为了解决这样的问题而提出，其课题是提供正交动力传递装置。与原有、新设置无关，通过使旋转轴方向改变的容易来确保高的设置自由度，且极力抑制成本上升的同时，实现低噪音。
本发明通过发明以下结构来解决上述课题，在动力传递路径上正交变换机构能将旋转轴方向变换成其垂直方向，在具有该正交变换机构的正交动力传递装置上，上述正交变换机构作为齿轮头被收置于独立的壳体中，作为该正交变换机构，具有旋转轴互相垂直配置的一对齿轮，并且，作为上述齿轮头的输入轴，具有驱动源一侧的小齿轮可内啮合的内齿轮，该内齿轮与上述一对齿轮中的输入侧的齿轮的一端侧相连接。
在本发明中，为了将正交变换机构作为所谓的齿轮头被收置于独立的壳体中，不仅新设立(竣工)的情况，例如，即使通过原有设备的配置转换等，而产生没有以往问题而被设置的马达等无法保持原样地设置的情况时，通过将本发明的“齿轮头”介于以往的马达(驱动源)和减速机之间，就能容易地对被驱动装置进行马达的轴向改变。
而且，在本发明中，减小正交变换机构的噪音(并不通过变换正交变换机构的种类来实现)通过降低其转速的方法来实现。因此，在抑制成本的上升的同时能够谋求确实的噪音减小。
即，在正交变换机构中产生的噪音与当时的转速有很大的关系，如果转速高，噪音就会急速地增大。本发明着眼于这一点，作为齿轮头的输入轴为了具备内齿轮，而使马达一侧的小齿轮与该内齿轮内接。其结果，内齿轮以比小齿轮的转速(即驱动源的转速)也低得多的转速旋转。因此，通过该内齿轮与构成正交变换机构的一对齿轮中的输入侧的齿轮相连接，能使正交变换机构的转速降低到1/2～n分之1，从而减小产生的噪音。
而且，由于采用了与内齿轮的内接结构，所以能使对于小齿轮的正交变换机构的偏置量小，也可维持与驱动源一侧连接时的紧凑性。
另外，本发明涉及的“正交变换机构”的“正交”，如锥齿轮机构那样的，不仅有两个旋转轴的轴心完全交叉的情况，而且包含如双曲线齿轮、或者涡轮齿轮那样旋转轴的轴心方向偏离直角的该轴心自体是不交叉的情况。
根据本发明，与原有、新设置的无关，能确保马达等设置的高自由度，且极力抑制成本上升的同时，能实现低噪音。
附图说明
图1是本发明实施例中涉及的正交齿轮头被适用的齿轮传动马达的剖面图。
图2是图1的主要部分的扩大图。
图3是沿图2的箭头所示III-III线的部分剖面图。
具体实施方式
以下，参照图来说明本发明的实施例。
图1是本发明涉及的正交齿轮头(正交动力传递装置)100被适用的齿轮传动马达500的剖面图，图2是图1的主要部分扩大图，图3是沿图2的箭头所示III-III线的部分剖面图。
齿轮传动马达500具有马达(驱动源)400和该正交齿轮头100。而且，根据需要也可在正交齿轮头100的后级附设平行齿轮头200。首先，从整体的概要结构来加以说明。
上述马达400，在其马达轴402的前端一体形成(螺旋形的)小齿轮410。
上述正交齿轮头100，具有独立的壳体102，在与该壳体102上的马达(电动机)400的定位面F1上，形成4个与马达400一侧的壳体406的连接孔103。该4个连接孔103形成在自身对角线的交点O1与上述小齿轮410的轴心L1相一致那样的虚拟正方形的顶点相当的位置。因此对于马达400的壳体406，正交齿轮头100以该马达400的马达轴402为中心，沿该马达轴402的圆周方向每旋转90°即可连接。马达400和正交齿轮头100通过该连接孔103由螺栓105连接。
另一方面，在正交齿轮头100对上述平行齿轮头200的定位面F2上，与相对马达400的正交齿轮头100的定位面F3上以相同的形态形成连接孔(图中略)。即，马达400和平行齿轮头100具有可相互连接的协调尺寸，平行齿轮头200是可将正交齿轮头100旁通(バィパス)、而直接连接马达400的。这种情况下，马达400的马达轴402与平行齿轮头200的输出轴202被平行地配置。
包含正交齿轮头100的输入输出轴线L1、L2的壳体102的截面的形状成为L字形，平行齿轮头200的壳体204的大部分被收置在由与壳体102的该L字形相对应的两个面102a、102b限定的空间里。
在此对正交齿轮头100本身的结构进行详细说明。
正交齿轮头100具有：在马达轴402上形成的(螺旋形的)小齿轮410内啮合的(螺旋形的)内齿轮106；正交变换机构104，它与该内齿轮106相连接、将内齿轮106的旋转方向变换为与该内齿轮106的轴心L2正交的方向L3；将该正交变换机构104的输出旋转增速的平行轴齿轮机构105。而且，将这些正交变换机构104和平行轴齿轮机构105收置于独立的壳体102中。内齿轮106通过轴承109被支撑在正交齿轮头100的分壳体102s里。内齿轮的轴心L2，与小齿轮410的轴心L1距离，从连接孔103的虚拟正方形的对角线的交点O1处仅偏离ΔL。
正交变化机构104由具有直齿110a的第1锥齿轮(输入侧的齿轮)110和具有直齿112a的第2锥齿轮(输出侧的齿轮)112构成。
第1锥齿轮110，其一端侧110b从小齿轮410的相反侧被插入到内齿轮106的内侧，并在该一端侧110b，通过开关108与该内齿轮106可一体旋转地被连接。而且，第1锥齿轮110通过第1中央旋转轴130由壳体102被旋转自由的支撑，可以在轴心L2的周围旋转。凹部110c形成在第1锥齿轮110的前端部，壳体102的凸部102c与该凹部110c相接触。其结果，该第1锥齿轮110的轴向一侧被定位。另外，该第1锥齿轮110的轴向相反侧的定位通过内齿轮106由轴承109进行。
另一方面，第2锥齿轮112通过第2中央旋转轴132由壳体102被旋转自由的支撑，与第1锥齿轮110啮合的同时、在轴心L3的周围旋转。在第2锥齿轮112的前端部也形成凹部112b，壳体102的凸部102d与该凹部112b相接触。其结果，该第2锥齿轮112的轴向一侧被定位。而且，该第2锥齿轮112的轴向相对侧的定位由壳体102的盖部102e进行。
平行轴齿轮机构105的第1螺旋齿轮(ヘリカルギャ)120通过压入在第2锥齿轮112被一体连接。该第1螺旋齿轮120与第2螺旋齿轮122啮合，第2螺旋齿轮122的旋转作为正交齿轮头100的输出轴125的旋转被取出。第1、第2螺旋齿轮120、122中，第2螺旋齿轮122的齿数少、构成增速机构。增速比与小齿轮410和内齿轮106所构成的减速机构的减速比相对应。即，正交齿轮头100作为整体既不减速也不增速。与马达轴402的小齿轮410同形的斜齿小齿轮(ヘリカルピニオン)125a被形成在输出轴125的前端。
另外，如果对于各轴心进行整理的话，马达轴402的小齿轮410的轴心L1和内齿轮106的轴心L2相平行，只偏离(偏移)ΔL。内齿轮106的轴心L2和正交齿轮机构104的第1锥齿轮110的轴心L2是共用(同轴)的。正交齿轮机构104的第2锥齿轮112的轴心L3与轴心L2被垂直地配置且相交叉。而且，其结果正交齿轮头100的输出轴108的轴心L4与马达轴402的轴心L1正交。
接下来，对于齿轮传动马达500的作用加以说明。
对马达400进行通电时，马达轴402上形成的小齿轮410绕轴心L1旋转。其结果，该小齿轮410内啮合的内齿轮106绕轴心L2减速旋转。被减速的内齿轮106的旋转，通过开关108传递给第1锥齿轮110，还传递给第2锥齿轮112。在该阶段旋转的轴心被从L2直角变换到L3。第1锥齿轮110和第2锥齿轮112的旋转，比马达轴402的旋转仅迟了相当于小齿轮410和内齿轮106所构成的减速机构的减速比的部分，因此在该部分的啮合噪音被减小。另外，在小齿轮410和内齿轮106的啮合部分产生的啮合噪音是平行轴齿轮彼此间的啮合噪音，原本也比正交齿轮彼此间的啮合噪音小，特别是在本实施例中，小齿轮410和内齿轮106的齿形是螺旋形的，基本上不会产生问题。
第2锥齿轮112旋转时，第1螺旋齿轮120做一体的旋转，与该第1螺旋齿轮120啮合的第2螺旋齿轮122做增速旋转。由于该增速比被设为与由马达轴402的小齿轮410和内齿轮106所形成的减速机构的减速比相对应的，最终正交齿轮头100的输出轴125以与马达轴402的小齿轮410完全相同的旋转速度旋转。被形成在输出轴125上的小齿轮125a，其齿形与马达轴402的小齿轮410相同，而且与马达400的定位面F3相同状态的安装孔被形成在定位面F2上，因此更后段的平行齿轮头200、或者从对方机械侧来看定位面F2上的输出轴125的小齿轮125a的情况下，形成宛如与定位面F3上的马达轴402的小齿轮410完全相同的状态。
因此，该正交齿轮头100，正如其自身构成单独的壳体102，根据是否需要正交变换，可自由的进行向马达400和平形齿轮头200之间的插入和拆卸。
内齿轮106的追加，并不会伴有很大的噪音增大，与该噪音的增大相比较，由第1、第2锥齿轮110、112的旋转速度的降低而带来的齿轮头整体的噪音减小效果则非常大。因此，与原有、新设置的如何无关，几乎不会产生伴有噪音增大的问题，与设置状态上的要求相符合、而可以自由的改变马达400的设置方向。而且，内齿轮106由通常的齿轮制造装置能够简单而且低价的制造，因此也几乎不会出现成本上升的问题。
另外，在上述实施例中，作为正交变换机构的具体构成，虽然采用了锥齿轮机构，但在本发明中，正交变换机构的具体构成没有被特别的限制。换言之，本发明并不仅局限于正交变换机构由锥齿轮机构构成的情况，由双曲线齿轮机构或涡轮机构构成的情况也可以适用、并得到相应的效果。例如，双曲线齿轮机构是本来能实现低噪音的正交变换机构，但是根据本发明，啮合时的旋转速度降低时，能实现进一步的噪音减小。而且，涡轮机构的情况，一般如果将其减速比设高则有进一步降低效率的倾向，但是如果适用本发明，可将由小齿轮和内齿轮确保的减速比的部分、涡轮机构的减速比设成(高效率)更低的减速比，因此，也可以设计成能得到提高了效率这样优点的结构。当然即使对于噪音，也有可以进一步降低的情况。
而且，在上述实施例中，作为内齿轮虽然采用了螺旋型内齿轮106，但是在本发明中，内齿轮也不必一定是螺旋形的，平齿轮也可以。
而且，在上述实施例中，第1锥齿轮(输入侧的齿轮)110的一端侧110a，通过从小齿轮相反一侧插入到内齿轮106的内侧，并与该内齿轮106可一体旋转的被连接，虽然示例的是上述结构，但是在本发明中，对于内齿轮和正交变换齿轮机构的输入侧齿轮的连接形态并没有特别限定为该构成。例如，内侧、外侧的关系即使与上述示例相反也可以，而且也可以代替通过开关108的连接、采用压入等的连接。
而且，在上述实施例中，在壳体102内的正交齿轮机构104的后级，更具有第1、第2螺旋齿轮120、122的平行轴齿轮机构105，且该平行轴齿轮机构105的结构具有与通过小齿轮410和内齿轮106实现减速的减速比相对应的增速比，由此，作为无增减速的正交齿轮头100，然在本发明中，不必在后段设有平行轴齿轮机构，而且，即使设有的情况下也不必作为增速结构。例如，据根设计也可以使更积极的减速。
另外，在上述实施例中，将与壳体102的马达400侧的壳体406的连接孔103，形成在与对角线的交点O1和小齿轮410的轴心L1一致的虚拟正方形的顶点相当的位置，对于内齿轮106的小齿轮410的移动方向每90°可进行旋转选择，并且正交齿轮头100的输出轴125的方向是每90°可进行旋转选择的，但是这种结构也不是必须的。另外，将连接孔形成在与虚拟长方形的顶点相当的位置的情况下，可每180°的旋转选择。形成在与虚拟正六边形的顶点相当的位置的情况下，可每60°的旋转选择。
产业上的可使用性
本发明可适用于需要用于将旋转轴的方向变为直角的正交变换机构的所有动力传递系统。

Claims (6)

1、正交动力传递装置，在动力传递路径上具有可将旋转轴的方向变换为垂直方向的正交变换机构，其特征在于：上述正交变换机构被收置于作为齿轮头而独立的壳体中；该正交变换机构具有旋转轴互相垂直配置的一对齿轮，并且上述齿轮头的输入轴具有驱动源一侧的小齿轮可内啮合的内齿轮；该内齿轮与上述一对齿轮中的输入侧的齿轮的一端侧相连接。
2、如权利要求1的正交动力传递装置，其特征在于：上述内齿轮被作为斜内齿轮。
3、如权利要求1或者2的正交动力传递装置，其特征在于：上述输入侧的齿轮的一端侧，从小齿轮相反一侧被插入到上述内齿轮的内侧，并与该内齿轮可一体旋转地连接。
4、如权利要求1～3的任一项的正交动力传递装置，其特征在于：在上述齿轮头内的上述正交动力传递机构的后级中，还具有平行轴齿轮机构。
5、如权利要求4的正交动力传递装置，其特征在于：上述平行轴齿轮机构具有与由上述小齿轮和上述内齿轮实现减速的减速比相对应的增速比。
6、如权利要求1～5的任一项的正交动力传递装置，其特征在于：与上述齿轮头的壳体的上述驱动源一侧的壳体的连接孔，被形成在与对角线的交点和上述小齿轮的轴心一致的虚拟多边形的顶点相当的位置。
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