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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnradstruktur und einer Zwischenstruktur der Zahnradstruktur.
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Es wird die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-087826 , eingereicht am 12. April 2011, beansprucht, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
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Beschreibung der verwandten Technik
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In einer Leistungsübertragungseinrichtung und Ähnlichem wird eine Zahnradstruktur weithin eingesetzt, um beispielsweise das Drehzahluntersetzungsverhältnis anzupassen. In dieser Art von Zahnradstruktur werden im Allgemeinen zwei Zahnräder so an dem Außenumfang eines Wellengliedes ausgebildet, dass sie in axialer Richtung aneinander angrenzen bzw. benachbart sind. Dann greift ein Zahnrad in ein vorne liegendes Zahnrad der Zahnradstruktur ein, während ein anderes Zahnrad in ein hinten liegendes Zahnrad der Zahnradstruktur eingreift. Durch Verändern der Anzahl der Zähne jedes Zahnrades kann das Drehzahluntersetzungsverhältnis der gesamten Leistungsübertragungseinrichtung durch die Zahnradstruktur angepasst werden.
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Als ein Verfahren zur Befestigung eines Zahnrades an dem Wellenglied der Zahnradstruktur wird eine Technik der Befestigung eines Zahnrades an ein Wellenglied durch Verbinden unter Verwendung von plastischem Fließen bzw. plastischer Verformung (plastischem Verbinden) in einer Nutzungsanwendung bzw. für einen Einsatzzweck vorgeschlagen, in dem ein Leergang vermieden werden muss, beispielsweise in einer Drehzahluntersetzungseinrichtung oder Ähnlichem zum Antreiben eines Gelenks eines Industrieroboters. Bei diesem Verfahren wird eine Nut in dem Außenumfang eines Wellengliedes entlang der axialen Richtung geformt und ein Zahnradkörper wird durch Pressen auf den Außenumfang des Wellengliedes gefügt, während eine Last darauf in axialer Richtung aufgebracht wird, wodurches einer Innenumfangsfläche des Zahnradkörpers gestatten wird, plastisch in die Nut zu fließen bzw. sich in die Nut zu verformen.
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Bei diesem Verfahren besteht jedoch für den Fall einer Zahnradstruktur, bei der zwei Zahnräder an einem Wellenglied so ausgeformt werden, dass sie in axialer Richtung angrenzen, ein Bedarf, separat einen Prozess des Bildens einer Nut durchzuführen, die verwendet wird, um plastisch mit dem Wellenglied verbunden zu sein und einen Prozess des Formens bzw. Ausbildens der Zahnräder, so dass sie an die Nut angrenzen. Aus diesem Grund wird in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-167446 (Anspruch 1 und Absatz ”0005”) eine Technik offenbart, bei der eine Nut, die für plastisches Verbinden verwendet wird, und ein Zahnrad, das angrenzend an die Nut ausgebildet werden soll, geradlinig (zur gleichen Zeit) verarbeitet werden, wodurch eine effizientere Produktion realisiert wird.
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Bei der in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-167446 (Anspruch 1 und Absatz ”0005”) offenbarten Produktionstechnik wird das plastische Verbinden nach dem Ausbilden der Zahnräder durchgeführt, die notwendigerweise aneinander angrenzend ausgebildet werden. Aus diesem Grund gibt es, wenn das Wellenglied als ein hohles zylindrisches Glied ausgebildet ist, Probleme dahingehend, dass das zylindrische Glied während dem plastischen Verbinden deformiert wird und insbesondere kann die Präzision zum Ausbilden des Zahnrades (welches angrenzend an das Zahnrad vorgesehen ist, das plastisch verbunden werden soll) nicht genau eingehalten werden.
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Diese Schwierigkeiten nehmen tendenziell zu, je dünner die Dicke des zylindrischen Gliedes in Bezug zu dem Außendurchmesser wird. Mit anderen Worten können diese Probleme zu einem gewissen Umfang vermieden werden, indem die Dicke der zylindrischen Glieder erhöht wird. Eine Erhöhung der Dicke der zylindrischen Glieder führt jedoch nicht nur zu einer Erhöhung des Gewichts und der Kosten der Zahnradstruktur (und weiter der Leistungsübertragungseinrichtung, die mit der Zahnradstruktur ausgestattet werden soll), sondern auch zu einer Verringerung des zur Verfügungen stehenden Raums des hohlen Abschnittes. Diese Gegenmaßnahme hat ebenso große Nachteile.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist wünschenswert, ein Verfahren einer hochpräzisen Herstellung einer Zahnradstruktur vorzusehen, bei der mehrere Zahnräder auf dem Außenumfang eines zylindrischen Gliedes so ausgebildet werden, dass sie aneinander in axialer Richtung angrenzen und eine Zwischenstruktur einer Zahnradstruktur ausgebildet wird, die für das Durchführen des Herstellungsverfahrens geeignet ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung löst die oben beschriebenen Probleme durch Anwenden eines Herstellungsverfahrens einer Zahnradstruktur, bei der mindestens zwei Zahnräder an dem Außenumfang eine zylindrischen Gliedes so ausgeformt werden, dass sie in axialer Richtung aneinander angrenzen, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: einen ersten Schritt des Formens einer Nut in dem Außenumfang des zylindrischen Gliedes, so dass ein Zahnrad der zwei Zahnräder daran angebracht wird; einen zweiten Schritt des Formens des anderen Zahnrades der zwei Zahnräder an dem Außenumfang des zylindrischen Gliedes, so dass sich die Fußkreisdurchmesser beider Enden des anderen Zahnrades in axialer Richtung voneinander unterscheiden; und einen dritten Schritt des Formens des einen Zahnrades auf eine solche Weise, dass ein Zahnradkörper des einen Zahnrades in den Außenumfang der Nut entlang der axialen Richtung eingepresst ist und der Zahnradkörper an dem Außenumfang der Nut durch plastisches Fließen befestigt ist.
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Gemäß der Beobachtung des Erfinders gibt es in der Zahnradstruktur, in der zwei (oder mehr) Zahnräder auf dem Außenumfang des zylindrischen Gliedes geformt werden, so dass sie aneinander in axialer Richtung angrenzen, wenn mindestens ein Zahnrad durch plastisches Verbinden geformt ist, eine Tendenz dahingehend, dass insbesondere das plastisch verbundene Zahnrad und das angrenzende Zahnrad (das andere Zahnrad) in Bezug auf die Achse des zylindrischen Gliedes aufgrund des Einflusses der Deformierung des zylindrischen Gliedes geneigt sind.
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In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zumindest das angrenzende Zahnrad (das andere Zahnrad) so geformt, dass sich die Fußkreiskreisdurchmesser beider Enden in der axialen Richtung basierend auf diesem Wissen voneinander unterscheiden. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass das andere Zahnrad so geformt wird, dass sich die Teilkreise an dem einen Ende und dem anderen Ende in der axialen Richtung voneinander unterscheiden (obwohl die Referenzteilung und das Modul die gleichen sind). Das heißt, dass in dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, ein Zustand, in dem das andere Zahnrad aufgrund Deformation des zylindrischen Gliedes geneigt ist, im Voraus vorhergesagt wird und das andere Zahnrad im Voraus gegenläufig in Bezug auf das zylindrische Glied geneigt wird.
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Entsprechend kann, sogar dann, wenn ein Teil des zylindrischen Gliedes deformiert wird, wenn der Zahnradkörper in die Nut des Außenumfangs des zylindrischen Gliedes mit einer starken daran aufgebrachten Last eingepresst wird, das andere Zahnrad einen korrekten Fixierungs- bzw. Anbringungszustand (einen korrekten Ausformungszustand) beibehalten, sogar nach der ”Deformierung” und somit kann die hochgradig genaue Zahnradstruktur hergestellt werden.
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Gemäß der Erfindung kann, sogar dann, wenn ein Teil der äußeren Form des zylindrischen Gliedes deformiert wird, wenn das Zahnrad der Zahnradstruktur durch ein plastisches Fließen bzw. eine plastische Verformung befestigt wird, die Formungsgenauigkeit des Zahnrades, welches auf dem zylindrischen Glied geformt wird, in hohem Maß beibehalten werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung, die Herstellungsschritte in einem Verfahren der Herstellung einer Zahnradstruktur gemäß einem Beispiel eines Ausführungsbeispiels der Erfindung veranschaulicht, wobei 1(A) eine Querschnittsansicht ist, die einen Zahnradrohling vor einem Zahnradschneiden veranschaulicht, 1(B) eine Querschnittsansicht ist, die eine Zwischenstruktur nach dem Zahnradschneiden veranschaulicht und bevor der Zahnradkörper eingepresst wird, und 1(C) eine Querschnittsansicht ist, die die Zahnradstruktur nach dem Einpressen des Zahnradkörpers veranschaulicht.
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2 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration einer Drehzahluntersetzungseinrichtung veranschaulicht, die mit einer Zahnradstruktur ausgestattet ist, die gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt wird, wobei 2(A) eine Gesamtquerschnittsansicht ist, 2(B) eine Querschnittsansicht ist, die entlang der Linie IIB-IIB der 2(A) aufgenommen ist, 2(C) eine Querschnittsansicht ist, die entlang der Linie IIC-IIC der 2(A) aufgenommen ist, und 2(D) eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die einen Teil IID der 2(A) veranschaulicht.
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3 ist ein Diagramm, das die Herstellungsschritte eines Herstellungsverfahrens einer existierenden Zahnradstruktur veranschaulicht, wobei 3(A) eine Querschnittsansicht nach dem Zahnradschneiden und vor dem Einpressen des Zahnradkörpers ist und 3(B) eine Querschnittsansicht nach dem Einpressen des Zahnradkörpers ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden wird ein Beispiel eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen speziell beschrieben.
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2 veranschaulicht eine Drehzahluntersetzungseinrichtung zum Antreiben eines Gelenks eines Industrieroboters, der mit einer Zahnradstruktur ausgestattet ist, die durch ein Herstellungsverfahren einer Zahnradstruktur gemäß einem Beispiel eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hergestellt wird.
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2(A) ist eine Gesamtquerschnittsansicht davon, 2(B) ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie IIB-IIB der 2(A) aufgenommen ist, 2(C) ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie IIC-IIC der 2(A) aufgenommen ist und 2(D) ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Teil IID der 2(A) veranschaulicht.
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Die Drehzahluntersetzungseinrichtung G1 beinhaltet eine Eingangseinheit 12, eine Drehzahluntersetzungsverhältnis-Einstellungseinheit 14 und einen Hauptdrehzahluntersetzungsmechanismus 16.
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Die Eingangseinheit 12 ist ein Teil, an den eine Rotation von einem (nicht gezeigten) Motor übertragen wird, und beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel eine Eingangswelle 18 und ein mit der Eingangswelle 18 integriertes Ritzel 20.
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Die Drehzahluntersetzungsverhältnis-Einstellungseinheit 14 wird durch die Zahnradstruktur 22 gebildet.
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In der Zahnradstruktur 22 sind ein erstes Zahnrad 26 und ein zweites Zahnrad 28, was insgesamt zwei Zahnräder sind, auf dem Außenumfang einer hohlen Welle (eines zylindrischen Gliedes) 24 so ausgebildet, dass sie aneinander in axialer Richtung angrenzen bzw. benachbart angeordnet sind. Die genauere Konfiguration der Zahnradstruktur 22 wird im Detail dann beschrieben, wenn das Herstellungsverfahren der Zahnradstruktur 22 beschrieben wird.
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Der Hauptdrehzahluntersetzungsmechanismus 16 ist als ein oszillierender, innen eingreifender Planetengetriebemechanismus ausgebildet. Der Hauptdrehzahlreduktions- bzw. -untersetzungsmechanismus 16 beinhaltet ein drittes Zahnrad 30, das als ein Eingangszahnrad dient und mit dem ersten Zahnrad 26 der Zahnradstruktur 22 in Eingriff steht. Das dritte Zahnrad 30 ist an einer Exzenterwelle 32 befestigt. In 2 ist nur ein Satz des dritten Zahnrades 30 und der Exzenterwelle 32 abgebildet, aber tatsächlich sind drei Sätze des dritten Zahnrades 30 und der Exzenterwelle 32 angeordnet. Die Exzenterwelle 32 ist integral mit zwei Exzenterkörpern 34 vorgesehen und ein außen verzahntes Zahnrad 38 ist daran durch einen Roll- bzw. Wälzkörper 36 so angebracht, dass es sich exzentrisch (oszillierend) drehen kann. Das außen verzahnte Zahnrad 38 steht innen mit einem innen verzahnten Zahnrad 40 in Eingriff. Das innen verzahnte Zahnrad 40 ist in ein Gehäuse 42 integriert und die Anzahl der Zähne ist geringfügig höher (zum Beispiel um einen Zahn) als die Anzahl der Zähne des außen verzahnten Zahnrades 38. Die Exzenterwelle 32 wird von einem Paar von ersten und zweiten Trägern 43 und 44 durch Kegelrollenlager 46 und 47 getragen, so dass sie sich drehen kann. Die ersten und zweiten Träger 43 und 44 sind miteinander durch eine Schraube bzw. einen Bolzen 48 verbunden, und werden von dem Gehäuse 42 durch ein Paar von Schrägkugellagern 50 und 51 getragen, so dass sie sich drehen können.
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Der Betrieb des Hauptdrehzahluntersetzungsmechanismus 16 wird auf einfache Weise beschrieben. Wenn zum Beispiel das Gehäuse 42 (das innen verzahnte Zahnrad 40) festgelegt ist, dann dreht sich das außen verzahnte Zahnrad 38 langsam während es innen mit dem innen verzahnten Zahnrad 40 in Eingriff steht, und zwar durch die Rotation der Exzenterwelle 32, und diese Rotation wird hinausgeführt als Umlaufen um die Achse O1 der Exzenterwelle 32, d. h. die Drehung (Rotation) des ersten Trägers 43 (und des zweiten Trägers 44). Auf der anderen Seite wird (kann) sich, wenn der erste Träger 43 (und der zweite Träger 44) festgelegt sind, das außen verzahnte Zahnrad 38 nicht drehen bzw. rotieren, da das Umlaufen der Exzenterwelle 32 verhindert wird. Aus diesem Grund oszilliert das außen verzahnte Zahnrad 38 nur, wenn es innen mit dem innen verzahnten Zahnrad 40 in Eingriff steht, und zwar aufgrund der Drehung (Rotation) der Exzenterwelle 32, deren Umlaufen verhindert wird. Während dieser Oszillation drehen sich das innen verzahnten Zahnrad 40 und das Gehäuse 42, das mit dem innen verzahnten Zahnrad 40 integriert bzw. verbunden ist (was eine sogenannte Rahmendrehung ist).
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Die Drehzahluntersetzungseinrichtung G1 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist in einen Industrieroboter eingebaut, um ein Gelenk davon anzutreiben, wobei das Gehäuse 42 oder der erste Träger 43 an einem Glied in der Nähe eines Arms der vorderen Stufe befestig ist und das jeweils andere Element an einem Glied in der Nähe eines Arms der hinteren Stufe befestigt ist (all diese Elemente sind nicht gezeigt). Entsprechend kann der Arm der hinteren Stufe relativ in Bezug auf den Arm der vorderen Stufe gedreht bzw. rotiert werden.
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Weiter ist in der Erfindung die spezifische Konfiguration der Einrichtung, die mit der Zahnradstruktur ausgestattet ist (in diesem Ausführungsbeispiel die Drehzahluntersetzungseinrichtung G2, die mit der Zahnradstruktur 22 ausgestattet ist) nicht auf besondere Weise eingeschränkt.
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Als nächstes wird die spezifische Konfiguration der Zahnradstruktur 22 beschrieben.
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Wie oben beschrieben hat die Zahnradstruktur 22 eine Konfiguration, in der das erste Zahnrad 26 und das zweite Zahnrad 28 auf dem Außenumfang der hohlen Welle (des zylindrischen Gliedes) 24 ausgebildet sind, so dass sie aneinander in axialer Richtung angrenzen. Unter diesen Zahnrädern wird das erste Zahnrad 26 durch plastisches Verbinden eines Zahnradkörpers 26B mit einem Grund- bzw. Basiszahn (einer Nut) 26A geformt bzw. gebildet. Hier in diesem Ausführungsbeispiel wird, da die ”Nut”, an die das erste Zahnrad 26 angebracht wird, geformt wird durch Ausführen eines Zahnradschneidens unter Verwendung eines Werkzeuges, welches gleich ist wie das zweite Zahnrad 28, die Nut als der ”Grund- bzw. Basiszahn 26A” bezeichnet. Der Grund- bzw. Basiszahn 26A muss jedoch nicht ein sogenannter Zahn eines Zahnrades sein, und kann eine Nut sein, in die der Innenumfang des ersten Zahnrades 26 plastisch fließen bzw. sich verformen kann. Der Zahnradkörper 26B ist ein ringförmiges Glied, das einen verzahnten Teil 26B1 hat, der am Außenumfang davon ausgebildet ist und einen hohlen Teil 26B2, der am Mittelteil davon in radialer Richtung ausgebildet ist. Das zweite Zahnrad 28 ist integral mit der hohlen Welle 24 ausgebildet. Die hohle Welle 24 wird von dem zweiten Träger 44 und einem (nicht gezeigten) Glied auf der Seite der vorderen Stufe durch ein Paar von Lagern 25 und 27 getragen, so dass sie sich drehen kann.
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In der Zahnradstruktur 22 gemäß dem Ausführungsbeispiel steht das zweite Zahnrad 28 mit dem Ritzel 20 der Eingangseinheit 12 in Eingriff, und das erste Zahnrad 26 steht mit dem dritten Zahnrad 30 in Eingriff, welches die Eingangswelle des Hauptdrehzahluntersetzungsmechanismus 16 ist. Wenn das Ritzel 20 und das zweite Zahnrad 28 miteinander in Eingriff stehen, wird eine ”Drehzahlverminderung” bzw. ”Verlangsamung” ausgeführt. Wenn das erste Zahnrad 26 und das dritte Zahnrad 30 miteinander in Eingriff stehen, wird eine ”Drehzahlerhöhung” bzw. ”Beschleunigung” ausgeführt. Durch Einstellen bzw. Anpassen jedes Zahnrades und insbesondere der Anzahl der Zähne des ersten Zahnrades 26 (und der Anzahl der Zähne des dritten Zahnrades 30, das mit dem ersten Zahnrad 26 in Eingriff steht), kann das Drehzahluntersetzungsverhältnis der gesamten Drehzahluntersetzungseinrichtung G1 eingestellt bzw. angepasst werden.
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Die Zahnradstruktur 22 wird hergestellt, wie unten beschrieben.
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Zuerst wird, wie in 1(A) gezeigt ist, ein Zahnradrohling (ein Material vor dem Zahnradschneiden) 58 vorbereitet, in dem ersten und zweite Vorsprünge 54 und 56 integral miteinander ausgebildet sind. Der erste Vorsprung 54 hat eine Höhe 54h entsprechend einer Zahnhöhe 26h des Grund- bzw. Basiszahns 26A des ersten Zahnrades 26, und hat eine axiale Breite 54w entsprechend einer Zahnbreite 26w des Grund- bzw. Basiszahns 26A. Hier entspricht die ”Zahnhöhe des Basiszahns 26A” der Höhe des aufragenden Abschnittes bzw. Bergabschnittes des Basiszahns (der Nut) 26A, und bedeutet insbesondere die Distanz zwischen dem Innenumfang der hohlen Welle 24 und der Zahnspitze des Basiszahns 26A (dem Gipfel des aufragenden Abschnittes bzw. Bergabschnittes der Nut). Weiter kann die ”Zahnhöhe des Basiszahns 26A” definiert sein als die Distanz von der Achse der hohlen Welle 24 zur Zahnspitze. Weiter hat der zweite Vorsprung 56 eine Höhe 65h entsprechend einer Zahnhöhe 28h des zweiten Zahnrades 28, und hat eine axiale Breite 56w entsprechend der Zahnbreite 28w des zweiten Zahnrades 28. Weiter entspricht, wie in dem oben beschriebenen Fall, die ”Zahnhöhe des zweiten Zahnrades 28” der Höhe des Bergabschnittes des zweiten Zahnrades 28, und bedeutet insbesondere die Distanz zwischen dem Innenumfang der hohlen Welle und der Zahnspitze des zweiten Zahnrades 28. Auch kann weiter die ”Zahnhöhe des zweiten Zahnrades 28” definiert sein als die Distanz von der Achse der hohlen Welle 24 zur Zahnspitze. Ein Spalt bzw. eine Lücke 51 ist zwischen dem ersten Vorsprung 54 und dem zweiten Vorsprung 56 vorgesehen. Der Spalt 51 zwischen den ersten und zweiten Vorsprüngen 54 und 56 bleibt als ein Spalt 52 zwischen dem Basiszahn 26A des ersten Zahnrades und des zweiten Zahnrades 28 nach dem Zahnradschneiden erhalten.
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Wie aus 1(A) ersichtlich, sind in diesem Ausführungsbeispiel die Höhen 54h und 56h der ersten und zweiten Vorsprünge 54 und 56 nicht so ausgelegt, dass sie in axialer Richtung gleich sind, weil eine Seite, von der der Zahnradkörper 26B eingefügt wird, so eingestellt ist, dass sie höher ist als die andere Seite. Folglich ist, in Bezug auf die Zahnhöhen 26h und 28h der ersten und zweiten Zahnräder 26 und 28 eine Seite, von der der Zahnradkörper 26B eingefügt bzw. eingesetzt wird, so eingestellt, dass sie höher ist als die andere Seite. Jedoch sind die Neigungswinkel der Höhen 54h und 56h der ersten und zweiten Vorsprünge 54 und 56 nicht direkt davon betroffen, dass der ”Fußkreisdurchmesser in axialer Richtung nicht gleich ist”.
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Als nächstes wird, wie in 1(B) gezeigt ist, der Basiszahn 26A des ersten Zahnrades 26 in dem ersten Vorsprung 54 geformt bzw. ausgebildet (ein erster Schritt), und nachfolgend wird der Zahnabschnitt des zweiten Zahnrades 28 in dem zweiten Vorsprung 56 durch das gleiche Werkzeug geformt (ein zweiter Schritt).
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Zu diesem Zeitpunkt wird mindestens ein Zahnabschnitt des zweiten Zahnrades 28 so geformt, dass die Fußkreisdurchmesser 28d beider Enden in axialer Richtung voneinander unterschiedlich sind. Das heißt, dass unter der Annahme, dass der Fußkreisdurchmesser des zweiten Zahnrades 28 auf der Seite des ersten Zahnrades mit 28d1 bezeichnet wird und der Fußkreisdurchmesser gegenüberliegend der Seite des ersten Zahnrades mit 28d2 bezeichnet wird, der Fußkreisdurchmesser 28d1 auf der Seite des ersten Zahnrades größer ist als der andere (28d1 > 28d2). Dies bedeutet, dass die Referenzteilung und das Modul gleich sind, aber ein Teilkreis 28p größer wird, wenn er sich näher zum ersten Zahnrad bewegt.
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Weiter ist, in diesem Ausführungsbeispiel, auch der Basiszahn 26A des ersten Zahnrades 26 so ausgelegt, dass die Fußkreisdurchmesser (der Durchmesser des unteren Abschnittes der Nut: d. h. die Distanz zwischen der Achse der hohlen Welle 24 und dem unteren Abschnitt der Nut) 26d an beiden Enden in axialer Richtung unterschiedlich sind. Das heißt, dass in diesem Ausführungsbeispiel, unter der Annahme, dass Fußkreisdurchmesser des Basiszahns 26A des ersten Zahnrades auf der Seite entgegengesetzt zum zweiten Zahnrad mit 26d1 bezeichnet wird und der auf der Seite des zweiten Zahnrades liegende Fußkreisdurchmesser mit 26d2 bezeichnet wird, der auf der Seite gegenüber des zweiten Zahnrades liegende Fußkreisdurchmesser 26d1 größer ist als der andere (26d1 > 26d2).
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Weiter sind, wie oben beschrieben, in diesem Ausführungsbeispiel, da die Höhen 54h und 56h der ersten und zweiten Vorsprünge 54 und 56 in axialer Richtung nicht gleich sind, die Zahnhöhe 26h des Basiszahns 26A des ersten Zahnrades 26 und die Zahnhöhe 28h des zweiten Zahnrades 28 auch nicht gleich in axialer Richtung, und haben jeweils Neigungswinkel entsprechend den Neigungen der Fußkreisdurchmesser 26d und 28d.
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Weiter ist, in diesem Ausführungsbeispiel, die Zahnhöhe 26h des Basiszahns 26A des ersten Zahnrades 26 in der Nähe des zweiten Zahnrades 28 so ausgebildet, dass sie niedriger ist als die Zahnhöhe 28h des zweiten Zahnrades 28 in der Nähe des ersten Zahnrades 26, und zwar um Δh. Ein Stufenabschnitt 60, der durch die Zahnhöhendifferenz Δh gebildet wird, dient als ein ”Fixierungsabschnitt”, wenn der Zahnradkörper 26B des ersten Zahnrades 26 in den Basiszahn 26A eingepresst wird.
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Eine ”Zwischenstruktur 62” der Zahnradstruktur 22 im Zustand der 1(B) kann als ein lagerndes Ersatzteil (oder einer Vorratsteil), und zwar als ein Zwischenprodukt der Zahnradstruktur 22, behandelt werden. Dies ist der Fall, da die Zahnradstrukturen 22, die verschiedene Drehzahluntersetzungsverhältnisse haben, leicht hergestellt werden können auf eine Weise, so dass die Zwischenstruktur 62 als eine Basis verwendet wird und der Zahnradkörper (26B), der dorthinein eingepresst werden soll, in geeigneter Weise ausgewählt wird.
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Schließlich, wie in 1(C) gezeigt, wird der Zahnradkörper 26B des ersten Zahnrades 26 in den Außenumfang des Basiszahnes 26A des ersten Zahnrades 26 mit einer darauf entlang der axialen Richtung aufgebrachten Last eingepresst, bis er in Kontakt mit dem Stufenabschnitt 60 des zweiten Zahnrades 28 kommt (ein dritter Schritt). Entsprechend kann der Zahnradkörper 26B an dem Außenumfang des Basiszahns 26A durch plastisches Verbinden Leergang bzw. Spiel fixiert werden, wodurch das erste Zahnrad 26 durch plastisches Verbinden vollständig ausgebildet wird.
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In diesem Ausführungsbeispiel können, da die Zahnradstruktur 22 mit einer solchen Konfiguration durch ein derartiges Herstellungsverfahren hergestellt wird, die folgenden Effekte erhalten werden. Weiter wird, vor dieser Beschreibung, zum einfachen Verständnis, zunächst ein Problem beschrieben, das in einer existierenden Zahnradstruktur auftritt, und zwar als ein Vergleichsbeispiel, oder ein Herstellungsverfahren davon wird durch Bezugnahme auf 3 beschrieben. In 3 wird, zur Erleichterung der Beschreibung, ein Bezugszeichen verwendet, bei dem am Ende des gleichen Bezugszeichens wie dem der 1 ein r angefügt ist.
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Mit Bezug auf 3(A) sind in einem Herstellungsverfahren eine existierende Zahnradstruktur 22r, Zahnhöhen 26Ahr und 28hr, Teilkreise 26Apr und 28pr, Fuß kreisdurchmesser 26Adr und 28dr und Ähnliches des Basiszahns 26Ar des ersten Zahnrades 26r und des zweiten Zahnrades 28r an den jeweiligen Positionen in der axialen Richtung gleich. Aus diesem Grund wird in diesem Zustand, wenn der Zahnradkörper 26B des ersten Zahnrades 26r in den Außenumfang des Basiszahnes 26Ar des ersten Zahnrades 26r mit einer Last, die entlang der axialen Richtung darauf aufgebracht wird, eingepresst wird, der Zustand gebildet, der in 3(B) übertrieben gezeigt ist.
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Das heißt, insbesondere das benachbart ausgebildete zweite Zahnrad 28r (auf der Seite, die nicht plastisch verbunden ist) wird direkt durch die Deformierung der hohlen Welle 24r betroffen und die Teilkreise 26Apr und 28pr und so weiter, die in axialer Richtung gleich sein müssen, sind in Bezug auf die Achse O1 geneigt. Dieser Zustand führt letztlich zu einem sogenannten Teilkontakt zwischen dem zweiten Zahnrad 28r und dem Gegenrad (in dem oben beschriebenen Beispiel das Ritzel 20), wenn sie miteinander eingreifen, was die gleichmäßige Leistungsübertragung stört.
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Auf der anderen Seite wird, gemäß dem Herstellungsverfahren der Zahnradstruktur 22 des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels, wie in den 1(A) und 1(B) gezeigt ist, die Deformierung der hohlen Welle 24 während dem plastischen Verbinden im Voraus angenommen, und das zweite Zahnrad 28 wird so geformt, dass die Fußkreisdurchmesser 28d1 und 28d2 beider Enden des zweiten Zahnrades 28 in der axialen Richtung zueinander unterschiedlich sind (28d1 > 28d2) in der Zwischenstruktur der Zahnradstruktur 22. Aus diesem Grund können, wie in 1(C) gezeigt, der Fußkreisdurchmesser 28d, die Zahnhöhe 28h und Ähnliches so gestaltet werden, dass sie an jeder Position in axialer Richtung gleichförmig sind, zusätzlich zum Teilkreis 28p des zweiten Zahnrades 28 nach dem plastischen Verbinden, wodurch ein partieller Kontakt bzw. Teilkontakt verhindert wird.
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Weiter kann, in dem ersten Zahnrad 26, der Teilkreis 26Bp an jeder Position in axialer Richtung aufgrund der Steifigkeit des Zahnradkörpers 26B (sogar dann, wenn die hohle Welle 24 leicht deformiert ist) gleichförmig beibehalten werden. Als eine Folge können sowohl das erste als auch das zweite Zahnrad 26 und 28 eine genaue Formgebungspräzision in Bezug auf (die Achse O1 der) hohle(n) Welle 24 beibehalten.
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Wie aus diesem Effekt offensichtlich wird, soll dadurch, dass man die ”Fußkreisdurchmesser von beiden Enden des anderen Zahnrades (in dem Ausführungsbeispiel des zweiten Zahnrades 28) in axialer Richtung im zweiten Schritt der Erfindung so formt, dass sie sich voneinander unterscheiden” insbesondere der Teilungskreis des zweiten Zahnrades an jeder Position in axialer Richtung gleich gemacht werden, nachdem der Zahnradkörper des ersten Zahnrades plastisch verbunden bzw. aufgepresst wurde.
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Da die Zahnradstruktur 22, die auf diese Weise herstellt ist, verwendet wird, kann das Drehzahluntersetzungsverhältnis der Drehzahluntersetzungseinrichtung G1 beliebig (innerhalb eines bestimmten Bereichs) eingestellt werden durch geeignetes Auswählen der Anzahl von Zähne des Zahnradkörpers 26B des ersten Zahnrades 26 und des dritten Zahnrades 30 des Hauptdrehzahluntersetzungsmechanismus 16, der mit dem Zahnradkörper 26B in Eingriff steht. Da sowohl das erste Zahnrad 26 als auch das zweite Zahnrad 28 vollständig mit der hohlen Welle 24 ohne jeglichen Leergang integriert sind, ist die Zahnradstruktur 22 für einen Verwendungszweck geeignet, bei dem ein Leergang vermieden werden muss, zum Beispiel bei der Drehzahluntersetzungseinrichtung G1 des Industrieroboters, der in dem Ausführungsbeispiel als Beispiel dient.
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Weiter gibt es in der Erfindung in Bezug auf die ”Nut”, die verwendet wird, um ”ein Zahnrad (in dem Ausführungsbeispiel das erste Zahnrad 26)” zu montieren, mit dem der Zahnradkörper plastisch verbunden wird, keinen Bedarf, die Nut so herzustellen, dass sich die Fußkreisdurchmesser beider Enden in axialer Richtung vor der Stufe der Zwischenstruktur voneinander unterscheiden.
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Das ist der Fall, da der Fußkreis mit einem hohen Grad an Präzision an jeder Position in axialer Richtung beibehalten werden kann, sogar nach dem plastischen Verbinden bzw. Aufpressen, da das plastisch verbundene Zahnrad die Steifigkeit des Zahnradkörpers nutzen kann. Jedoch ist es, wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, in der Erfindung sogar der Nut des plastisch verbundenen Zahnrades nicht verwehrt, eine solche Konfiguration anzunehmen, welche unter Berücksichtigung der Deformation konstruiert ist. In diesem Fall gibt es, wie aus der Zeichnung der 3(B) und 1(C) offensichtlich ist, einen Effekt, dass die Nut und der Zahnradkörper auf zufriedenstellendere Weise plastisch miteinander verbunden werden können.
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Weiter wird, in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Zahnhöhe des Endes des Basiszahns (der Nut) des ersten Zahnrades in der Nähe des zweiten Zahnrades so geformt, dass sie geringer ist als die Zahnhöhe des Endes des zweiten Zahnrades in der Nähe des ersten Zahnrades, und der Stufenabschnitt, der durch die Differenz der Höhen gebildet wird, dient als der Fixierungsabschnitt des Zahnradkörpers während dem plastischen Verbinden bzw. Aufpressen in dem dritten Schritt. In der Erfindung wird diese Konfiguration jedoch nicht notwendigerweise benötigt, wenn ein separates Glied, das beispielsweise als ein Fixierungsabschnitt dient, verwendet werden kann.
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Weiter werden, in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, der Basiszahn (die Nut) des ersten Schrittes und der Zahnabschnitt des zweiten Zahnrades des zweiten Schrittes kontinuierlich durch das gleiche Werkzeug geformt. Jedoch müssen in dieser Erfindung die Nut der ersten Stufe und der Zahnabschnitt des zweiten Zahnrades der zweiten Stufe nicht notwendiger Weise kontinuierlich durch das gleiche Werkzeug bearbeitet werden. Zum Beispiel können beide separat durch unabhängige Schritte unter Verwendung verschiedener Werkzeuge bearbeitet werden. Auf diese Weise ist es, wenn der Zahnabschnitt separat durch den unabhängigen Schritt geformt wird, möglich, den Mechanismus der Deformierung des zylindrischen Gliedes genauer widerzuspiegeln und daher die Zahnradstruktur mit höherer Ausformungspräzision zu erhalten.
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Weiter wird, mit Bezug auf das zweite Zahnrad, in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel das Zahnrad, das auf dem zylindrischen Glied ausgeformt ist, als das zweite Zahnrad verwendet. In der Erfindung kann das zweite Zahnrad jedoch auf solche Weise ausgeformt sein, dass der Zahnradkörper plastisch mit dem zweiten Zahnrad als Nut verbunden ist, und der Zahnradkörper kann gemäß den anderen Verfahren fixiert werden. Das heißt, das ”Formen bzw. Bilden des Zahnrades” in der Erfindung beinhaltet nicht nur den Fall, in dem das Zahnrad direkt in dem zylindrischen Glied geformt bzw. gebildet wird, sondern auch den Fall, in dem der separate Zahnradkörper an dem zylindrischen Glied fixiert wird. Sogar in diesem Fall, nachdem das zweite Zahnrad geformt bzw. gebildet (fixiert) ist, kann der gleiche Effekt erhalten werden wie in dem Fall, in dem die Neigung des zweiten Zahnrades reduziert werden kann nachdem der Zahnradkörper des ersten Zahnrades plastisch verbunden bzw. aufgepresst ist. Weiter ist, auch in Bezug auf die Nut (den Basiszahn 26A), die Erfindung nicht auf den Fall beschränkt, in dem die Nut direkt in dem zylindrischen Glied ausgebildet ist, sondern ein ringförmiges Glied mit einer Nut kann an dem zylindrischen Glied fixiert sein.
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Weiter ist, in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, ein Beispiel gezeigt, in dem nur zwei Zahnräder, die ersten und zweiten Zahnräder, in dem zylindrischen Glied gebildet bzw. geformt sind. Die Erfindung kann jedoch auf einen Fall angewandt werden, in dem ein weiteres Zahnrad in dem zylindrischen Glied geformt ist, so dass es zu den Zahnrädern in axialer Richtung angrenzt bzw. benachbart ist. In diesem Fall kann ein weiteres Zahnrad aus der Kategorie der Erfindung konstruiert werden. Weiterhin kann ein anderes Zahnrad als das ”zweite Zahnrad der Erfindung” in der Konstruktion geformt werden, welche unter Berücksichtigung des Fußkreisdurchmessers ausgeführt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2011-087826 [0002]
- JP 2010-167446 [0005, 0006]
