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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Exzentervorrichtung mit Umlaufrad und ein Verfahren zur Aufrechterhaltung einer Positioniergenauigkeit.
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Technischer Hintergrund
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Es ist eine Exzentervorrichtung mit Umlaufrad zum Reduzieren einer Drehzahl zwischen zwei zusammenwirkenden Elementen mit einem vorgegebenen Untersetzungsverhältnis bekannt, wie sie im weiter unten folgenden Patentdokument 1 offenbart ist. Diese Exzentervorrichtung mit Umlaufrad umfasst einen äußeren Zylinder, der an einem der zusammenwirkenden Elemente befestigt werden kann, sowie einen Träger, der im Inneren des äußeren Zylinders angeordnet ist und an dem anderen der zusammenwirkenden Elemente befestigt werden kann. Der Träger ist so eingerichtet, dass er entsprechend einer umlaufenden Drehung eines Umlaufrades, das an einem Exzenterabschnitt der Kurbelwelle angeordnet ist, relativ zu dem äußeren Zylinder gedreht wird.
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Im weiter unten folgenden Patentdokument 2 wird eine radinterne Motorantriebsvorrichtung offenbart, die Folgendes umfasst: einen Motorabschnitt; einen Drehzahlreduzierungsabschnitt, der eine Drehzahl des Motorabschnitts reduziert, um die Drehung mit der reduzierten Drehzahl an eine Ausgangswelle auszugeben; und eine mit der Ausgangswelle gekoppelte Radnabe. Der Drehzahlreduzierungsabschnitt ist als Exzentervorrichtung mit einer Kurvenplatte ausgebildet, die eine Umdrehungsbewegung gemäß einer Drehung eines mit einer Eingangswelle gekoppelten Exzenters ausführt. Des Weiteren wird im Patentdokument 2 das Problem angesprochen, dass in Drehzahlreduzierungsmechanismen verschiedene Arten von Metallelementen mit unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizienten kombiniert sein können.
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Liste der Anführungen
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Patentdokumente
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In den letzten Jahren geht die Entwicklung in Zusammenhang mit Veränderungen auf dem Einsatzgebiet von Robotern dahin, die Kapazität (operating rate) von Robotern zu erhöhen, und daher ist ein Untersetzungsgetriebe erforderlich, um Betrieb mit höherer Geschwindigkeit zu realisieren. Wenn die Exzentervorrichtung mit Umlaufrad betrieben wird, wird eine Temperatur im Inneren des Trägers höher als eine Temperatur des äußeren Zylinders. Daher erfährt das Umlaufrad im Betrieb Wärmeausdehnung. Diese Wärmeausdehnung bewirkt eine Verkleinerung eines Zwischenraums zwischen einem Außenzahn des Umlaufrades und einem Innenzahn des äußeren Zylinders sowie eine Zunahme des Flanken-Kontaktdrucks des Umlaufrades. Dadurch verkürzt sich die Betriebslebensdauer des Umlaufrades.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zunahme des Flanken-Kontaktdrucks des Umlaufrades zu verhindern und damit eine Verkürzung der Betriebslebensdauer des Umlaufrades zu verhindern.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung einer Exzentervorrichtung mit Umlaufrad gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Aufrechterhaltung einer Positioniergenauigkeit einer Exzentervorrichtung mit Umlaufrad gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 3.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Exzentervorrichtung mit Umlaufrad zum Übertragen von Antriebskraft bei gleichzeitigem Ändern einer Drehzahl bei einem vorgegebenen Drehzahlverhältnis zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element geschaffen. Diese Exzentervorrichtung mit Umlaufrad umfasst einen Exzenterabschnitt, ein Umlaufrad, das einen Zahnabschnitt und ein Einführloch aufweist, in das der Exzenterabschnitt eingeführt ist, einen äußeren Zylinder, der an dem ersten oder dem zweiten Element angebracht werden kann, und einen Träger, der an dem verbleibenden von dem ersten und dem zweiten Element angebracht werden kann, wobei der äußere Zylinder Innenzähne aufweist, die mit dem Zahnabschnitt des Umlaufrades in Eingriff sind. Der Träger ist radial innerhalb des äußeren Zylinders angeordnet und hält dabei das Umlaufrad. Der äußere Zylinder und der Träger sind entsprechend einer umlaufenden Bewegung des Umlaufrades bei einer Drehung des Exzenterabschnitts konzentrisch und relativ zueinander drehbar. Ein Spiel (backlash angle) des Trägers in Bezug auf den äußeren Zylinder ist auf den Bereich von 2 bis 3 Winkelminuten eingestellt, sodass das Spiel aufgrund von Wärmeausdehnung des Umlaufrades in einem Einsatzzustand der Exzentervorrichtung ungefähr 1 Winkelminute beträgt.
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Figurenliste
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- 1 eine Schnittansicht, die einen Aufbau einer Exzentervorrichtung mit Umlaufrad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 2A ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1, und 2B ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 2A.
- 3 ist ein Schema zur Erläuterung eines Spiels.
- 4 ist eine der Erläuterung dienende graphische Darstellung, die eine Änderung des Spiels bei einer Änderung der Temperatur eines äußeren Zylinders darstellt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird eine Exzentervorrichtung mit Umlaufrädern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Folgenden ausführlich beschrieben.
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Die Exzentervorrichtung 1 mit Umlaufrädern (im Folgenden kurz als „Getriebevorrichtung“ bezeichnet) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist für den Einsatz als ein Untersetzungsgetriebe, beispielsweise an Drehabschnitten in einem Drehkörper, einem Armgelenk und dergleichen, eines Roboters sowie an Drehabschnitten verschiedener Werkzeugmaschinen bestimmt. Diese Getriebevorrichtung 1 wird beispielsweise in einem Drehzahlbereich von 80 bis 200 U/min (in einem Bereich einer Drehzahl, die 80 Umdrehungen pro Minute oder mehr und 200 Umdrehungen pro Minute oder weniger beträgt) eingesetzt.
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Die Getriebevorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist so eingerichtet, dass eine Kurbelwelle 10 entsprechend einer Drehung einer Antriebswelle 8 gedreht wird und Umlaufräder 14, 16 in Eingriffsbeziehung mit Exzenterabschnitten 10a, 10b der Kurbelwelle 10 umlaufend gedreht werden, um so eine Abtriebsdrehung mit geringerer Drehzahl als der einer Antriebsdrehung zu erreichen. Die Getriebevorrichtung 1 kann eine relative Drehung, beispielsweise einer Basis (eines von zwei zusammenwirkenden Elementen) und eines Drehkörpers (des anderen der zusammenwirkenden Elemente) eines Roboters zueinander erzeugen.
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Die Getriebevorrichtung 1 umfasst, wie in 1 und 2A dargestellt, einen äußeren Zylinder 2, einen Träger 4, eine Eingangswelle 8, eine Vielzahl (zum Beispiel drei) Kurbelwellen 10, ein Umlaufrad (ein erstes Umlaufrad 14 und ein zweites Umlaufrad 16) sowie eine Vielzahl (beispielsweise drei) übertragender Räder 20.
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Der äußere Zylinder 2 bildet eine Außenfläche der Getriebevorrichtung 1 und hat eine annähernd kreiszylindrische Form. Der äußere Zylinder 2 ist so eingerichtet, dass er beispielsweise an einer Basis eines Roboters befestigt wird (Darstellung weggelassen, ein erstes Element). Der äußere Zylinder 2 weist eine Vielzahl von Bolzen-Nuten 2b auf, die in seiner Innenumfangsfläche ausgebildet sind. Jede der Bolzen-Nuten 2b ist so angeordnet, dass sie sich in einer axialen Richtung des äußeren Zylinders 2 erstreckt, und so ausgebildet, dass sie in einem Abschnitt senkrecht zu der axialen Richtung die Form eines Halbkreises hat. Die Bolzen-Nuten 2b sind in der Innenumfangsfläche des äußeren Zylinders 2 nebeneinander in in Umfangsrichtung gleichen Abständen angeordnet.
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Der äußere Zylinder 2 ist mit einer großen Anzahl von Innenzahn-Bolzen 3 versehen. Jeder der Innenzahn-Bolzen 3 ist mit einer entsprechenden der Bolzen-Nuten 2b verbunden. Das heißt, jeder der Innenzahn-Bolzen 3 ist in eine entsprechende der Bolzen-Nuten 2b eingesetzt und befindet sich in einer Position, in der er sich in der axialen Richtung des äußeren Zylinders 2 erstreckt. So ist die große Anzahl von Innenzahn-Bolzen 3 in der Umfangsrichtung des äußeren Zylinders 2 in gleichmäßigen Abständen nebeneinander angeordnet. Erste Außenzähne 14a des ersten Umlaufrades 14 und zweite Außenzähne 16a des zweiten Umlaufrades 16 sind mit den Innenzahn-Bolzen 3 in Eingriff.
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Der äußere Zylinder 2 ist mit einem Flansch versehen, an dem ein Einführloch 2c ausgebildet ist, so dass eine Befestigungsvorrichtung (Schraube) durchgehend darin eingeführt werden kann, um beispielsweise den äußeren Zylinder 2 an der Basis des Roboters zu befestigen.
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Der Träger 4 ist in dem äußeren Zylinder 2 in koaxialer Beziehung zu dem äußeren Zylinder 2 aufgenommen. Der Träger 4 ist so eingerichtet, dass er beispielsweise an einem Drehkörper des Roboters (Darstellung weggelassen, ein zweites Element) befestigt wird. Der Träger 4 ist so eingerichtet, dass er relativ zu dem äußeren Zylinder 2 um die gleiche Achse wie die des äußeren Zylinders 2 gedreht wird. Das heißt, der Träger 4 ist radial innerhalb des äußeren Zylinders 2 angeordnet. In diesem Zustand ist der Träger 4 relativ zu dem äußeren Zylinder 2 drehbar über ein Paar Hauptlager 6 gelagert, die sich in axial beabstandeter Beziehung zueinander befinden.
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Der Träger 4 umfasst einen Träger-Sockel, der einen Sockel-Plattenabschnitt 4a und eine Vielzahl (beispielsweise drei) Schaftabschnitte 4c sowie einen Endplatten-Abschnitt 4b aufweist.
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Der Sockel-Plattenabschnitt 4a ist im Inneren des äußeren Zylinders 2 an einer Position angeordnet, die an eines von axial einander gegenüberliegenden Enden des äußeren Zylinders 2 angrenzt. In einem radial mittigen Bereich des Sockel-Plattenabschnitts 4a befindet sich ein kreisförmiges Durchgangsloch 4d. Um das Durchgangsloch 4d herum sind eine Vielzahl (zum Beispiel drei) Kurbelwellen-Anbringungslöcher 4e (im Folgenden kurz als „Anbringungslöcher 4e“ bezeichnet) in in Umfangsrichtung gleichmäßigen Abständen vorhanden.
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Der Sockel-Plattenabschnitt 4a ist mit einem Befestigungsloch 4e versehen, das zulässt, dass eine nicht dargestellte Befestigungsvorrichtung (Schraube) daran befestigt wird, um beispielsweise den Träger 4 an dem Drehkörper des Roboters zu befestigen.
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Der Endplatten-Abschnitt 4b befindet sich in axial beabstandeter Beziehung zu dem Sockel-Plattenabschnitt 4a und ist im Inneren des äußeren Zylinders 2 an einer Position angeordnet, die an das anderen Ende einander axial gegenüberliegender Enden des äußeren Zylinders 2 angrenzt. In einem radial mittigen Bereich des Endplatten-Abschnitts 4b befindet sich ein Durchgangsloch 4f. Um das Durchgangsloch 4f herum ist eine Vielzahl von (zum Beispiel drei) von Kurbelwellen-Anbringungslöchern 4g (im Folgenden kurz als „Anbringungslöcher 4g“ bezeichnet) vorhanden. Jedes der Anbringungslöcher 4g ist an einer Position angeordnet, die einem jeweiligen der Anbringungslöcher 4e des Sockel-Plattenabschnitts 4a entspricht. Im Inneren des äußeren Zylinders 2 ist so ein geschlossener Raum ausgebildet, der von einander gegenüberliegenden Innenflächen des Endplatten-Abschnitts 4b und des Sockel-Plattenabschnitts 4a sowie der Innenumfangsfläche des äußeren Zylinders 2 umschlossen ist.
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Jeder der Vielzahl von Schaftabschnitten 4c befindet sich integraler Beziehung zu dem Sockel-Plattenabschnitt 4a und erstreckt sich linear von einer (einer inneren) einander gegenüberliegender Hauptflächen des Sockel-Plattenabschnitts 4a auf den Endplatten-Abschnitt 4b zu. Die Vielzahl von Schaftabschnitten 4c ist in in Umfangsrichtung gleichmäßigen Abständen (siehe 2(A)) angeordnet. Jeder der Schaftabschnitte 4c ist mit einer Schraube 4h (siehe 1) an dem Endplatten-Abschnitt 4b befestigt. So sind der Sockel-Plattenabschnitt 4a, die Schaftabschnitte 4c und der Endplatten-Abschnitt 4b integral miteinander verbunden.
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Eine Eingangswelle 8 dient als ein Eingangsabschnitt, in den eine Antriebskraft eines nicht dargestellten Antriebsmotors eingeleitet wird. Die Eingangswelle 8 ist in das Durchgangsloch 4f des Endplatten-Abschnitts 4b und das Durchgangsloch 4d des Sockel-Plattenabschnitts 4a eingeführt. Die Eingangswelle 8 ist so angeordnet, dass eine Achse derselben mit der Achse des Trägers 4 übereinstimmen kann, das heißt, sie ist so eingerichtet, dass sie um die Achse des Trägers 4 herum gedreht werden kann. Die Eingangswelle 8 weist ein Eingangsrad 8a auf, das sich an einer Außenumfangsfläche eines vorderen Endes derselben befindet.
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Die Vielzahl von Kurbelwellen 10 befinden sich im Inneren des äußeren Zylinders 2 und sind in gleichmäßigen Abständen (siehe 2(A)) um die Eingangswelle 8 herum angeordnet. Jede der Kurbelwellen 10 ist in Bezug auf den Träger 4 um ihre Achse herum drehbar mit paarigen Kurbelwellen-Lagern 12a, 12b (siehe 1) gelagert. Das heißt, das erste Kurbelwellen-Lager 12a ist an einer Position angebracht, die gegenüber einem von axial einander gegenüberliegenden Enden jeder der Kurbelwellen 10 um eine vorgegebene Distanz nach innen versetzt ist. Das erste Kurbelwellen-Lager 12a ist in einem entsprechenden der Anbringungslöcher 4e des Sockel-Plattenabschnitts 4a angebracht. Das zweite Kurbelwellen-Lager 12b hingegen ist an dem anderen Ende jeder der Kurbelwellen 10 angebracht. Das zweite Kurbelwellen-Lager 12b ist in einem der Anbringungslöcher 4g des Endplatten-Abschnitts 4b angebracht. So sind die Kurbelwellen 10 über den Sockel-Plattenabschnitt 4a und den Endplatten-Abschnitt 4b drehbar gelagert.
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Jede der Kurbelwellen 10 weist einen Wellenkörper 10c sowie Exzenterabschnitte 10a, 10b auf, die integral an dem Wellenkörper 10c ausgebildet sind. Der erste und der zweite Exzenterabschnitt 10a, 10b sind zwischen den über die zwei Kurbelwellen-Lager 12a, 12b gelagerten Positionen axial nebeneinander angeordnet. Der erste und der zweite Exzenterabschnitt 10a, 10b sind jeweils säulenförmig und stehen von dem Wellenkörper 10c exzentrisch zu einer Achse des Wellenkörpers 10c radial nach außen vor. Der erste und der zweite Exzenterabschnitt 10a, 10b sind in Bezug auf eine Achse des Wellenkörpers 10c jeweils um ein vorgegebenes Maß der Exzentrizität exzentrisch angeordnet, so dass eine Phasendifferenz eines bestimmten Winkels zwischen ihnen vorliegt.
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Jede der Kurbelwellen 10 ist mit einem Passabschnitt 10d, an dem ein entsprechendes der übertragenden Räder 20 angebracht ist, an dem einen Ende der Kurbelwelle 10 versehen, das heißt, an einer Position axial außerhalb eines Abschnitts der Kurbelwelle 10, der in einem entsprechenden der Anbringungslöcher 4e des Endplatten-Abschnitts 4a angebracht ist.
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Das erste Umlaufrad 14 ist in dem geschlossenen Raum im Inneren des äußeren Zylinders 2 installiert und über ein erstes Wälzlager 18a an dem ersten Exzenterabschnitt 10a jeder der Kurbelwellen 10 angebracht. Wenn jede der Kurbelwellen 10 gedreht wird und der erste Exzenterabschnitt 10a exzentrisch gedreht wird, wird das erste Umlaufrad 14 in Eingriffsbeziehung mit der exzentrischen Drehung umlaufend gedreht und ist dabei in Eingriff mit den Innenzahn-Bolzen 3.
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Das erste Umlaufrad 14 hat eine Abmessung, die geringfügig kleiner ist als ein Innendurchmesser des äußeren Zylinders 2. Das erste Umlaufrad 14 umfasst die ersten Außenzähne 14a, ein mittiges Durchgangsloch 14b, eine Vielzahl (zum Beispiel drei) von Einführlöchern 14c für den ersten Exzenterabschnitt sowie eine Vielzahl (zum Beispiel drei) von Einführlöchern 14d für die Schaftabschnitte. Die ersten Außenzähne 14a haben eine Wellenform, die gleichmäßig über den gesamte Umfang des ersten Umlaufrades 14 verläuft.
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Das mittige Durchgangsloch 14b befindet sich in einem radial mittigen Bereich des ersten Umlaufrades 14. Die Eingangswelle 8 ist mit einem Zwischenraum durchgehend in das mittige Durchgangsloch 14b eingeführt.
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Die Vielzahl von Einführlöchern 14c für die ersten Exzenterabschnitte sind um das mittige Durchgangsloch 14b des ersten Umlaufrades 14 in in Umfangsrichtung gleichmäßigen Abständen herum vorhanden. Jeder der ersten Exzenterabschnitte 10a der Kurbelwellen 10 wird in ein entsprechendes der Einführlöcher 14c für die ersten Exzenterabschnitte durchgehend eingeführt, wobei sich das erste Wälzlager 18a dazwischen befindet.
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Die Vielzahl von Einführlöchern 14d für die Schaftabschnitte sind um das mittige Durchgangsloch 14b des ersten Umlaufrades 14 herum in in Umfangsrichtung gleichmäßigen Abständen vorhanden. Jedes der Einführlöcher 14d für die Schaftabschnitte befindet sich an einer Position zwischen in Umfangsrichtung benachbarten der Einführlöcher 14c für die ersten Exzenterabschnitte. Jeder der Schaftabschnitte 4c wird in ein entsprechendes der Einführlöcher 14d für die Schaftabschnitte vorstehend mit einem Zwischenraum eingeführt.
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Das zweite Umlaufrad 16 ist in dem geschlossenen Raum im Inneren des äußeren Zylinders 2 installiert und dabei über ein zweites Wälzlager 18b mit dem zweiten Exzenterabschnitt 10b jeder Kurbelwellen 10 verbunden. Das erste Umlaufrad 14 und das zweite Umlaufrad 16 befinden sich in der Anordnung des ersten Exzenterabschnitts 10a und des zweiten Exzenterabschnitts 10b in axialer Beziehung nebeneinander. Wenn jede der Kurbelwellen 10 gedreht wird und der zweite Exzenterabschnitt 10b exzentrisch gedreht wird, wird das zweite Umlaufrad 16 in Eingriff mit der exzentrischen Drehung umlaufend gedreht und ist dabei in Eingriff mit den Innenzahn-Bolzen 3.
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Das zweite OUmlaufrad 16 hat eine Abmessung, die geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des äußeren Zylinders 2, und umfasst Elemente, die den gleichen Aufbau haben wie die des ersten Umlaufrades 14. Das heißt, das zweite Umlaufrad 16 umfasst die zweiten Außenzähne 16a, ein mittiges Durchgangsloch 16b, eine Vielzahl (zum Beispiel drei) von Einführlöchern 16c für die zweiten Exzenterabschnitte sowie eine Vielzahl (zum Beispiel drei) von Einführlöchern 16d für die Schaftabschnitte. Jedes dieser Elemente hat den gleichen Aufbau wie ein entsprechender der ersten Außenzähne 14a, das mittige Durchgangsloch 14b, die Vielzahl von Einführlöchern 14c für die ersten Exzenterabschnitte sowie die Vielzahl von Einführlöchern 14d für die Schaftabschnitte des ersten Umlaufrades 14. Jeder der zweiten Exzenterabschnitte 10b der Kurbelwellen 10 wird in ein entsprechendes der Einführlöcher 16c für die zweiten Exzenterabschnitte durchgehend eingeführt, wobei sich das zweite Wälzlager 18b dazwischen befindet.
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Jedes der übertragenden Räder 20 dient dazu, eine Drehung des Eingangsrades 8a auf eine entsprechende der Kurbelwellen 10 zu übertragen. Jedes der übertragenden Räder 20 ist auf einen jeweiligen der Passabschnitte 10d aufgepasst, die sich jeweils an dem einen Ende des Wellenkörpers 10c einer entsprechenden der Kurbelwellen 10 befinden. Jedes der übertragenden Räder 20 ist so eingerichtet, dass es integral mit einer entsprechenden der Kurbelwellen 20 um die gleiche Drehachse wie die der Kurbelwelle 10 herum gedreht wird. Jedes der übertragenden Räder 20 weist Außenzähne 20a auf, die mit dem Eingangsrad 8a in Eingriff sind.
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Im Folgenden wird ein Spiel des Trägers 4 in der Getriebevorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Der Terminus „Spiel“ bezeichnet einen Winkel, um den der Träger 4 in einem drehmomentlosen Zustand (zero torque state) drehend um die Achse desselben herum gedreht wird, wenn ein Drehmoment in einem Zustand auf den Träger 4 wirkt, in dem die Eingangswelle stationär ist. Das heißt, es befindet sich, wie in 2B dargestellt, ein Zwischenraum zwischen entsprechenden der Außenzähne 14a, 16a der Umlaufräder 14, 16 in dem Träger 4 und den Innenzahn-Bolzen 3 in dem äußeren Zylinder 2. So wird, wenn ein Drehmoment auf den Träger 4 wirkt, der Träger 4 in einem drehmomentlosen Zustand geringfügig drehend bewegt, bis die Außenzähne 14a, 16a mit den Innenzahn-Bolzen 3 in Eingriff sind. Dieser Drehwinkel hat einen Wert, der von einer Abmessung des Zwischenraums zwischen entsprechenden der Außenzähne 14a, 16a und den Innenzahn-Bolzen 3 abhängt. Des Weiteren hat, wie in 3 dargestellt, in einem Zustand von Eingriff zwischen den Außenzähne 14a, 16a und den Innenzahn-Bolzen 3 ein Torsionswinkel des Trägers 4 einen Wert, der von einem Betrag des wirkenden Drehmomentes abhängt. Der Träger 4 kann, wie oben erwähnt, in einem drehmomentlosen Zustand um ein Spiel drehend bewegt werden, das von der Abmessung des Zwischenraums abhängt, und der Betrag dieses Spiels hat einen Einfluss auf die Positioniergenauigkeit (Stopp-Genauigkeit) eines Roboters. Daher werden im Allgemeinen Formen des äußeren Zylinders und des Umlaufrades so bestimmt, dass das Spiel auf ungefähr eine Winkelminute (ein Sechzigstel von einem Grad) festgelegt wird.
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Im Unterschied dazu wird bei der Getriebevorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Spiel in einem Zustand vor dem Einsatz auf den Bereich von 2 bis 3 Winkelminuten festgelegt. Das heißt, in dem äußeren Zylinder 2 wird Wärme an Umgebungsluft oder an ein daran befestigtes Gegenstück (zum Beispiel eine Basis eines Roboters) freigesetzt, so dass das Maß der Wärmeausdehnung des äußeren Zylinders 2 jeweils kleiner ist als das der Umlaufräder 14, 16 und der Innenzahn-Bolzen 3. Daher geht, wenn die Getriebevorrichtung 1 betrieben wird, die Tendenz dahin, dass der Spalt (Zwischenraum) zwischen entsprechenden der Außenzähne 14a, 16a der Umlaufräder 14, 16 und der Innenzahn-Bolzen 3 verkleinert wird. So beträgt bei der Getriebevorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Temperaturanstieg in einem Einsatzzustand der Getriebevorrichtung 1 eine Verkleinerung des Zwischenraums gegenüber dem Zustand vor dem Einsatz bewirkt, das Spiel ungefähr 1 Winkelminute. Ein zusätzlicher Zwischenraum, der äquivalent zu einem Zwischenraum ist, der aufgrund von erzeugter Wärme kleiner wird, kann im Voraus gewährleistet werden, indem beispielsweise ein Außendurchmesser jedes der Innenzahn-Bolzen 3 im Vergleich zu vorher verringert wird.
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4 stellt eine Änderung des Spiels gegenüber einem Zustand vor dem Einsatz aufgrund von während des Einsatzes erzeugter Wärme dar. Im Einsatzzustand der Getriebevorrichtung 1 erhöht sich eine Temperatur des äußeren Zylinders 2 auf ungefähr 70 bis 80°C. So verringert sich, wenn das Spiel in einem Zustand vor dem Einsatz (beispielsweise bei 20°C) 2 Winkelminuten beträgt, das Spiel bei 70°C auf weniger als 1 Winkelminute (ungefähr 0,6 Winkelminuten). Wenn hingegen das Spiel in dem Zustand vor dem Einsatz 3 Winkelminuten beträgt, verringert sich das Spiel bei 70°C auf ungefähr 1,2 Winkelminuten. Daher verringert sich, sofern das Spiel in dem Zustand vor dem Einsatz im Bereich von 2 bis 3 Winkelminuten liegt (in dem Bereich von 2 Winkelminuten oder mehr bis 3 Winkelminuten oder weniger) das Spiel im Einsatzzustand der Getriebevorrichtung 1 auf ungefähr 1 Winkelminute (auf den Bereich von 0,6 Winkelminuten oder mehr bis 1,2 Winkelminuten oder weniger). Das heißt, die Getriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist für den Einsatz im Bereich vom 80 bis 200 U/min bestimmt. Daher vergeht nicht viel Zeit, bevor die oben erwähnte Temperatur erreicht wird, so dass der Zeitraum, in dem die Getriebevorrichtung mit relativ großem Spiel eingesetzt wird, auf ein Minimum verringert werden kann. In 4 bestehen Daten für den Fall, in dem das Spiel in dem Zustand vor dem Einsatz 3 Winkelminuten beträgt, aus Schätzwerten.
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Wie bei dem in 4 dargestellten Vergleichsbeispiel 1 ist in dem Fall, in dem das Spiel in dem Zustand vor dem Einsatz 1 Winkelminute beträgt, selbst wenn die Temperatur auf 60°C oder mehr erhöht wird, keine Verringerung des Spiels zu beobachten, das heißt, eine Tendenz zur Verringerung wird aufgehalten. Es wird angenommen, dass dies zeigt, dass der Zwischenraum bereits bei ungefähr 60°C beseitigt wird. Das Vergleichsbeispiel 2 hingegen zeigt Daten für den Fall, in dem das Spiel in dem Zustand vor dem Einsatz 6 Winkelminuten beträgt. Bei dem Vergleichsbeispiel 2 wird selbst im Einsatz, das heißt, selbst, nachdem die Temperatur des äußeren Zylinders angestiegen ist, das Spiel nach wie vor auf ungefähr 4 Winkelminuten gehalten, so dass Positioniergenauigkeit (Stopp-Genauigkeit) eines Roboters mangelhaft ist.
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Bei der Getriebevorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, das Spiel des Trägers 4 in Bezug auf den äußeren Zylinder 2 auf den Bereich von 2 bis 3 Winkelminuten eingestellt, so dass, wenn die Getriebevorrichtung 1 betrieben wird und die Umlaufräder 14, 16 erhitzt werden und sich ausdehnen, das Spiel auf ungefähr 1 Winkelminute geändert werden kann. Dies ermöglicht es, zu verhindern, dass das Spiel des Trägers 4 in Bezug auf den äußeren Zylinder 2 im Einsatz zu groß wird, so dass die Stopp-Genauigkeit der Exzentervorrichtung 1 mit unlaufenden Rädern aufrechterhalten wird. Es kann auch eine Zunahme des Flanken-Kontaktdrucks der Umlaufräder 14, 16 verhindert werden und damit eine Verkürzung der Lebensdauer der Umlaufräder 14, 16 verhindert werden. Das heißt, das Spiel während des tatsächlichen Einsatzes kann optimiert werden.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird eine relative Drehzahl des äußeren Zylinders 2 und des Trägers 4 zueinander in dem Bereich von 80 bis 200 U/min festgelegt. In diesem Fall wird die Getriebevorrichtung in einem Bereich relativ hoher Drehzahl von 80 bis 200 U/min eingesetzt, so dass eine Temperatur der Umlaufräder 14, 16 nach dem Beginn des Einsatzes schnell ansteigt. So kann eine Zeit verkürzt werden, die erforderlich ist, bis das Spiel einen normalen Wert (ungefähr 1 Winkelminute) nach dem Beginn des Einsatzes annimmt, das heißt, eine Zeit für den Warmlaufbetrieb kann verkürzt werden oder wegfallen.
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Obwohl die Getriebevorrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform so eingerichtet ist, dass sie mit den zwei Umlaufrädern 14, 16 versehen ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Getriebevorrichtung kann beispielsweise so eingerichtet sein, dass sie mit nur einem Umlaufrad versehen ist, oder kann so eingerichtet sein, dass sie mit drei oder mehr Umlaufrädern versehen ist.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform befindet sich die Eingangswelle 8 in einem Mittelbereich des Trägers 4, und die Vielzahl von Kurbelwellen 10 sind um die Eingangswelle 8 herum angeordnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Beispielsweise kann ein Typ mit mittiger Kurbelwelle eingesetzt werden, bei dem sich eine Kurbelwelle 10 in dem Mittelbereich des Trägers 4 befindet. In diesem Fall kann sich die Eingangswelle 8 an jeder beliebigen Position befinden, sofern die Eingangswelle 8 mit dem an der Kurbelwelle 10 angebrachten übertragenden Rad 20 in Eingriff ist.
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Die Getriebevorrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist so eingerichtet, dass der äußere Zylinder 2 mit einer Basis eines Roboters gekoppelt ist und der Träger 4 mit einem Drehkörper des Roboters gekoppelt ist, und der Träger 4 in Bezug auf den äußeren Zylinder 2 drehend bewegt wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konstruktion beschränkt. Beispielsweise kann die Getriebevorrichtung so eingerichtet sein, dass der Träger 4 mit der Basis des Roboters gekoppelt ist und der äußere Zylinder 2 mit dem Drehkörper des Roboters gekoppelt ist, und dabei der äußere Zylinder 2 in Bezug auf den Träger 4 drehend bewegt wird.
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Die oben beschriebene Ausführungsform wird im Folgenden grob dargestellt.
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Im Allgemeinen hat beim Einsatz einer Exzentervorrichtung mit umlaufenden Rädern ein Umlaufrad aufgrund erzeugter Wärme eine höhere Temperatur als ein äußerer Zylinder. Daher besteht im Einsatz eine Tendenz dazu, dass ein Zwischenraum zwischen Innenzähnen des äußeren Zylinders und einem Zahnabschnitt des Umlaufrades gegenüber dem Zustand vor dem Einsatz kleiner wird. So erhöht sich, wenn ein Spiel eines Umlaufrades in Bezug auf einen äußeren Zylinder wie bei einer herkömmlichen Exzentervorrichtung mit umlaufenden Rädern auf ungefähr 1 Winkelminuten eingestellt wird, wenn der Spalt (Zwischenraum) aufgrund von in dem Umlaufrad erzeugter Wärme kleiner wird, ein Flanken-Kontaktdruck des Umlaufrades, so dass die Ermüdungsbeständigkeit des Umlaufrades beeinträchtigt wird. Im Unterschied dazu wird bei der Exzentervorrichtung mit Umlaufrädern gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform das Spiel des Trägers in Bezug auf den äußeren Zylinder auf den Bereich von 2 bis 3 Winkelminuten eingestellt, so dass, wenn die Exzentervorrichtung mit Umlaufrädern betrieben wird und das Umlaufrad erhitzt wird und sich ausdehnt, das Spiel auf ungefähr 1 Winkelminute geändert werden kann. Damit kann verhindert werden, dass das Spiel des Trägers in Bezug auf den äußeren Zylinder im Einsatz zu groß wird, so dass die Stopp-Genauigkeit der Exzentervorrichtung mit Umlaufrädern aufrechterhalten wird. Weiterhin kann eine Zunahme des Flanken-Kontaktdrucks des Umlaufrades verhindert werden, um so eine Verkürzung der Lebensdauer des Umlaufrades zu vermeiden.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann eine relative Drehzahl des äußeren Zylinders und des Trägers zueinander in dem Bereich von 80 bis 200 U/min liegen.
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In diesem Fall wird die Exzentervorrichtung mit umlaufenden Rädern in einem Bereich relativ hoher Drehzahl von 80 bis 200 U/min eingesetzt, so dass eine Temperatur des Umlaufrades nach dem Beginn des Einsatzes schnell ansteigt. So kann eine Zeit verkürzt werden, die erforderlich ist, bis das Spiel einen normalen Wert (ungefähr 1 Winkelminute) nach dem Beginn des Einsatzes annimmt, das heißt, eine Zeit für den Warmlaufbetrieb kann verkürzt werden oder wegfallen.
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Mit der Exzentervorrichtung mit umlaufenden Umlaufrädern gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform kann, wie oben erwähnt, eine Zunahme des Flanken-Kontaktdrucks des Umlaufrades verhindert werden und damit eine Verkürzung der Lebensdauer des Umlaufrades verhindert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Exzentervorrichtung mit Umlaufrädern
- 2
- äußerer Zylinder
- 3
- Innenzahn-Bolzen
- 4
- Träger
- 6
- Hauptlager
- 10
- Kurbelwelle
- 10a
- erster Exzenterabschnitt
- 10b
- zweiter Exzenterabschnitt
- 10c
- Wellenkörper
- 12a
- erstes Kurbelwellen-Lager
- 12b
- zweites Kurbelwellen-Lager
- 14
- erstes Umlaufrad
- 14a
- Außenzähne
- 16
- zweites Umlaufrad
- 16a
- Außenzähne
