TW201414938A - 中空諧波齒輪單元 - Google Patents

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Yoshikazu Yajima
Kaori Takamine
Masanori Suzuki
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Harmonic Drive Systems
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Abstract

本發明的課題係提供一種具備形成有較大內徑的中空部之中空諧波產生器的諧波齒輪單元。本發明的解決手段係：在諧波齒輪單元(1)中，藉由第1、第2輸入軸承(7、9)，將諧波產生器(16)的中空輸入軸(6)支承為雙軸支承狀態。由於不會對中空輸入軸(6)作用較大的彎曲應力等，所以能夠將中空輸入軸(6)做成薄壁，並且可以將其圓形中空部(6c)的內徑擴大。另外，在安裝有第2輸入軸承(9)的軸承外殼(8)上安裝密封構件(17)，用以將中空輸入軸(6)的軸端部(6a)與軸承外殼(8)的間隙(19)形成密封。不需在單元中空部(18)內部配置防止黃油漏出裝置，也能防止黃油從間隙(19)漏出至單元中空部(18)內部。因此，能夠實現具備有較大內徑的單元中空部(18)之諧波齒輪單元(1)。

Description

中空諧波齒輪單元
本發明係關於一種具備有較大內徑的單元中空部之中空諧波齒輪單元。
作為諧波齒輪單元，藉由輸入軸承將諧波產生器支承為雙軸支承狀態之技術為公眾所知。在專利文獻1所揭示的單元型諧波齒輪裝置中，在諧波產生器的剛性凸輪板的一端面形成有輸入軸，而在剛性凸輪板的另一方端面則形成有軸部。輸入軸，係藉由安裝在單元殼體端板的第1輸入軸承予以支承，而相反側的軸部前端，則係藉由安裝在可撓性外齒齒輪的圓環狀之凸面部的第2輸入軸承予以支承。
藉由上述一對輸入軸承，諧波產生器固定於軸方向的位置，剛性內齒齒輪與諧波產生器係定位在軸方向的狀態。當將單元型諧波齒輪裝置連結至馬達的馬達軸來構成致動器時，僅需將馬達軸連結於輸入軸予以固定即可，組裝作業十分容易。
專利文獻2中揭示有：一種中空型致動器，該中空型致動器係將具備中空部的諧波齒輪減速機、及中空馬達予以一體化之構造。該中空型致動器的諧波齒輪減速機具備有中空諧波產生器。中空諧波產生器係具備有：與馬達軸一體成形的中空旋轉軸、形成在該中空旋轉軸的外周面 之剛性插塞、及安裝在該剛性插塞的外周面之波形軸承。中空旋轉軸，係藉由安裝在用以分隔諧波齒輪減速機與馬達的分隔壁之第1輸入軸承予以支承。另外，中空旋轉軸的諧波齒輪減速機側之軸端部，係藉由配置在該諧波齒輪減速機內側的第2輸入軸承予以支承。
在中空旋轉軸內側，將中空軸配置成可旋轉的狀態。橡膠墊圈，係配置在中空軸的外周面與旋轉軸的內周面之間。藉由橡膠墊圈形成有黃油阻隔層。藉由黃油阻隔層，能夠防止從諧波齒輪減速機的第2輸入軸承部分朝中空部側漏出的黃油侵入至馬達的旋轉編碼器側。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2002-21948號公報
[專利文獻2]特開2006-144971號公報
在此，諧波齒輪單元中，形成有朝軸線方向貫穿而延伸的單元中空部，並且有將單元中空部作為配線等的空間來利用的情況。該構造的中空諧波齒輪單元，例如，係藉由將專利文獻2所揭示的具備有中空部的諧波齒輪減速機與中空馬達分離能夠獲得。
該情況，在使用者側，將中空諧波齒輪單元組裝於馬 達來使用。另外，在使用者側，有必要配置防止黃油漏出裝置，來防止黃油從諧波齒輪減速機的第2輸入軸承側朝中空部內漏出而侵入至馬達側。
在後安裝馬達的情況時，專利文獻2所揭示的中空軸、及由橡膠墊圈製成的黃油阻隔層，其組裝作業較為繁雜，因此不適用。另外，在中空旋轉軸的中空部內進一步地配置中空軸的話，由於會造成中空部內徑變小，所以不適用於具備有較大內徑的中空部之諧波齒輪單元。
本發明的課題，係有鑑於上述問題點，所以提供一種具有較大內徑的單元中空部之中空諧波齒輪單元。
為了解決上述課題，本發明的中空諧波齒輪單元，其特徵為具有：筒狀殼體；端板，固定於該筒狀殼體的輸入側開口端；輸出用圓盤，以可自由旋轉的狀態安裝在前述筒狀殼體的輸出側開口端；諧波齒輪裝置，組入在前述筒狀殼體內側；中空輸入軸，貫穿形成在前述端板的端板貫通孔而延伸；第1輸入軸承，安裝在形成於前述端板的端板貫通孔內周面，用以支承前述中空輸入軸；軸承外殼，安裝在前述諧波齒輪裝置的杯狀之可撓性 外齒齒輪的圓環狀凸面部；以及第2輸入軸承，安裝在前述軸承外殼，用以支承前述中空輸入軸；前述諧波齒輪裝置的諧波產生器，係具備有：前述中空輸入軸、形成在該中空輸入軸外周面的剛性插塞、以及安裝在該剛性插塞外周面的波形軸承之中空諧波產生器，前述可撓性外齒齒輪的前述圓環狀凸面部，相對於形成在前述輸出用圓盤的圓盤貫通孔，係沿著單元軸線方向從前述端板側固定於同軸，前述軸承外殼，具備：圓筒部，相對於形成在前述圓環狀凸面部的凸面部貫通孔，係沿著前述單元軸線方向從前述端板側固定於同軸；圓環部，從該圓筒部的端部朝半徑方向外側擴大；以及軸承安裝用圓筒部，從該圓環部的外周緣朝前述端板側突出，前述軸承外殼的前述軸承安裝用圓筒部與前述中空輸入軸的前述輸出用圓盤側的軸端部的外周面之間，係藉由相鄰配置於前述輸出用圓盤側的密封構件對前述第2輸入軸承進行密封。
在上述構造的諧波齒輪單元中，係藉由中空輸入軸的中空部、軸承外殼的中空部、凸面部貫通孔、及端板貫通孔，形成有朝單元軸線方向貫穿的單元中空部。諧波產生器的中空輸入軸，係藉由第1、第2輸入軸承以雙支承的狀態予以支承。因此，與以單軸支承狀態對中空輸入軸進行支承的情況不相同，並不會對中空輸入軸作用較大的彎 曲應力等。能夠將中空輸入軸做成薄壁，並且將其中空部內徑擴大。所以，能夠實現具備有較大內徑的中空部之諧波齒輪單元。
中空輸入軸的軸端部與軸承外殼的間隙，係藉由安裝在軸承外殼的密封構件予以密封。用以防止黃油從第2輸入軸承側，通過該間隙，朝中空部內側漏出。因此，組裝有馬達的諧波齒輪單元的情況，能夠防止由該間隙朝中空部內漏出的黃油，流至中空部內周面等來侵入馬達側，而弄髒馬達內建的旋轉編碼器等。
作為防止黃油漏出裝置，係與在中空部內側配置中空軸、橡膠墊圈等所構成之防止黃油漏出裝置不同，由於不需要在中空部內部配置防止黃油漏出裝置的構成構件。因此，能夠獲得具備有可有效利用作為配線用的空間等的較大徑之中空部的諧波齒輪單元。
以下，參照圖式來說明本發明的實施方式之諧波齒輪單元。第1圖(a)，係表示本實施方式的諧波齒輪單元之縱剖面圖，第1圖(b)係其輸入側的端面圖，而第1圖(c)則係其輸出側的端面圖。
諧波齒輪單元1，係具備：圓筒狀殼體2；端板3，固定在該圓筒狀殼體2的輸入側開口端2a；以及輸出用圓盤4，以可自由旋轉的狀態安裝在圓筒狀殼體2的相反側的輸出側開口端2b。
上述圓筒狀殼體2，在端板3及輸出用圓盤4的內部，組入有杯型的諧波齒輪裝置5。在端板3上，以同心狀之方式形成有端板貫通孔3a，而中空輸入軸6以同軸狀態貫穿於該端板貫通孔3a。
中空輸入軸6，係藉由安裝在端板貫通孔3a內周面的第1輸入軸承7以自由旋轉的狀態予以支承。另外，中空輸入軸6係藉由第2輸入軸承9以自由旋轉的狀態予以支承。第2輸入軸承9，係在諧波齒輪裝置5內部，安裝於軸承外殼8。中空輸入軸6，係具備有從端板貫通孔3a朝輸入側突出的軸端部6a。該軸端部6a的外周面與端板貫通孔3a的內周面之間，係藉由密封環10予以密封。另外，軸端部6a，係與未圖示的馬達之馬達軸連結固定於同軸。
若藉由馬達使中空輸入軸6旋轉的話，該中空輸入軸6的旋轉會因為諧波齒輪裝置5而減速，減速旋轉係由輸出用圓盤4提取。藉由進行減速旋轉的輸出用圓盤4，使連結固定於該輸出用圓盤4的負荷側之構件(未圖示)旋轉驅動。
對諧波齒輪單元1的各部位之構造詳細地進行說明。圓筒狀殼體2，其輸入側開口端2a的部位係形成為大徑凸緣部，並且在該圓環狀端面上，藉由緊固螺栓11將圓盤形狀的端板3外周側的部位予以固定。圓筒狀殼體2的輸出側開口端2b上，藉由交叉滾子軸承(Cross Roller Bearings)12，以自由旋轉的狀態安裝有輸出用圓盤4。交 叉滾子軸承12的外輪12a，係藉由緊固螺栓13固定在圓筒狀殼體2的輸出側開口端2b的圓環狀端面。配置在與外輪12a內側同軸的輸出用圓盤4之外周緣部分，係作為交叉滾子軸承12的內輪來發揮機能。亦即，輸出用圓盤4的圓形外周面上形成有滾子12b的內輪側的軌道面12c。
諧波齒輪裝置5，係具備有：圓環狀的剛性內齒齒輪14、杯狀的可撓性外齒齒輪15、以及中空諧波產生器16。剛性內齒齒輪14，係固定在圓筒狀殼體2的輸入側開口端2a之內周面部分。可撓性外齒齒輪15，係具備有：圓筒狀軀體部15a；圓環狀隔膜15b，從該圓筒狀軀體部15a的一端朝半徑方向內側延伸；以及圓環狀凸面部15c，在該隔膜15b的內周緣連續並且朝內側延伸。圓筒狀軀體部15a的另一端部係形成為開口端，而該開口端的外周面部分則形成有外齒15d。
可撓性外齒齒輪15，係將形成有外齒15d的開口端側配置成朝輸入側(馬達組裝側)的狀態。外齒15d，係位在與剛性內齒齒輪14的內齒14a呈對立的位置，並且可與內齒14a相咬合。
中空諧波產生器16，係具備有：中空輸入軸6；剛性插塞16a，與該中空輸入軸6的圓形外周面一體成形；以及波形軸承16b，安裝在該剛性插塞16a的外周面。波形軸承16b，係具備有可朝半徑方向撓曲的外輪及內輪之滾珠軸承。本實施例的剛性插塞16a係做成橢圓形輪廓，而 波形軸承16b，係安裝在剛性插塞16a與位在可撓性外齒齒輪15的圓筒狀軀體部15a的外齒形成部分的內周面之間。因此，可撓性外齒齒輪15的外齒形成部分係撓曲成橢圓狀，而位在橢圓形狀的長軸方向之兩端的外齒15s部分，則係部分地與剛性內齒齒輪14的內齒14a部分相咬合。
可撓性外齒齒輪15係固定成與輸出用圓盤4同軸。可撓性外齒齒輪15的圓環狀凸面部15c的圓形外周面上形成有公螺紋部，而輸出用圓盤4的圓盤貫通孔4a的內周面則形成有母螺紋部。圓環狀凸面部15c，相對於輸出用圓盤4的圓盤貫通孔4a，係沿著單元軸線1a的方向，由端板3側予以螺旋固定。圓環狀凸面部15c的凸面部貫通孔15e，係將輸出用圓盤4側的部位，做成比中空輸入軸6的圓形中空部6c更大尺寸的正六角形。使工具接合於該正六角形的凸面部貫通孔15e，能夠簡單地進行將圓環狀凸面部15c螺旋固定於輸出用圓盤4之作業。
其次，安裝有第2輸入軸承9的軸承外殼8，係具備有：壓入用圓筒部8a；圓環部8b，從位於該壓入用圓筒部8a的端板3側的端部朝半徑方向外側擴大；以及軸承安裝用圓筒部8c，從該圓環部8b的外周緣朝端板3側突出。形成在位於圓環狀凸面部15c的凸面部貫通孔15e的端板3側之圓形內周面，係作為壓入用圓筒部8a的壓入部。壓入用圓筒部8a，相對於該壓入部，係沿著單元軸線1a的方向，從端板3側壓入於同軸後藉由接著劑進行 固定。
第2輸入軸承9，係安裝在軸承安裝用圓筒部8c與中空輸入軸6的輸出用圓盤4側的軸端部6b的圓形外周面之間。軸承安裝用圓筒部8c與軸端部6b的圓形外周面之間，係藉由圓環狀的密封構件17予以密封。密封構件17，相對於第2輸入軸承9，係相鄰配置於輸出用圓盤4側。
上述構造的諧波齒輪單元1中，藉由中空輸入軸6的圓形中空部6c、軸承外殼8的壓入用圓筒部8a的圓形中空部8d、圓環狀凸面部15c的凸面部貫通孔15e、及圓盤貫通孔4a，形成有朝單元軸線1a的方向貫穿的單元中空部18。
在此，中空諧波產生器16的中空輸入軸6，係藉由第1、第2輸入軸承7、9以雙軸支承狀態予以支承。由於不會對中空輸入軸6作用較大的彎曲應力等，所以能夠將中空輸入軸6做成薄壁，並且將其圓形中空部的內徑擴大。因此，能夠獲得具備有內徑較大的單元中空部18之諧波齒輪單元1。
另外，中空輸入軸6的軸端部6b與軸承外殼8的間隙19，係藉由安裝在軸承外殼8的密封構件17予以密封。因此，能夠防止黃油從第2輸入軸承9側，通過該間隙19，漏出至單元中空部18內側。另外，由於圓環狀凸面部15c上接著固定有軸承外殼8的壓入用圓筒部8a，所以能夠防止黃油通過上述構件之間，漏出至單元中空部 18。例如，將馬達組裝至諧波齒輪單元1的情況時，能夠防止從諧波齒輪裝置5側通過間隙19等，再漏出至單元中空部18內的黃油，流至中空部內周面等來侵入馬達側、而弄髒馬達內建的旋轉編碼器等。
單元中空部18的內部中，未配置有用以防止從間隙19漏出的黃油之防止裝置的構成構件。因此，能夠有效地利用作為配線用的空間等來獲得具備有大徑的單元中空部18之諧波齒輪單元1。
1‧‧‧諧波齒輪單元
1a‧‧‧單元軸線
2‧‧‧圓筒狀殼體
2a‧‧‧輸入側開口端
2b‧‧‧輸出側開口端
3‧‧‧端板
3a‧‧‧端板貫通孔
4‧‧‧輸出用圓盤
4a‧‧‧圓盤貫通孔
5‧‧‧諧波齒輪裝置
6‧‧‧中空輸入軸
6a，6b‧‧‧軸端部
6c‧‧‧圓形中空部
7‧‧‧第1輸入軸承
8‧‧‧軸承外殼
8a‧‧‧壓入用圓筒部
8b‧‧‧圓環部
8c‧‧‧軸承安裝用圓筒部
8d‧‧‧圓形中空部
9‧‧‧第2輸入軸承
10‧‧‧密封環
11‧‧‧緊固螺栓
12‧‧‧交叉滾子軸承
12a‧‧‧外輪
12b‧‧‧滾子
12c‧‧‧內輪側的軌道面
13‧‧‧緊固螺栓
14‧‧‧剛性內齒齒輪
14a‧‧‧內齒
15‧‧‧可撓性外齒齒輪
15a‧‧‧圓筒狀軀體部
15b‧‧‧隔膜
15c‧‧‧圓環狀凸面部
15d‧‧‧外齒
15e‧‧‧凸面部貫通孔
16‧‧‧中空諧波產生器
16a‧‧‧剛性插塞
16b‧‧‧波形軸承
17‧‧‧密封構件
18‧‧‧單元中空部
19‧‧‧間隙
第1圖係表示本發明的實施方式之諧波齒輪單元的縱剖面圖、輸入側的端面圖及輸出側的端面圖。
1‧‧‧諧波齒輪單元
1a‧‧‧單元軸線
2‧‧‧圓筒狀殼體
2a‧‧‧輸入側開口端
2b‧‧‧輸出側開口端
3‧‧‧端板
3a‧‧‧端板貫通孔
4‧‧‧輸出用圓盤
4a‧‧‧圓盤貫通孔
5‧‧‧諧波齒輪裝置
6‧‧‧中空輸入軸
6a，6b‧‧‧軸端部
6c‧‧‧圓形中空部
7‧‧‧第1輸入軸承
8‧‧‧軸承外殼
8a‧‧‧壓入用圓筒部
8b‧‧‧圓環部
8c‧‧‧軸承安裝用圓筒部
8d‧‧‧圓形中空部
9‧‧‧第2輸入軸承
10‧‧‧密封環
11‧‧‧緊固螺栓
12‧‧‧交叉滾子軸承
12a‧‧‧外輪
12b‧‧‧滾子
12c‧‧‧內輪側的軌道面
13‧‧‧緊固螺栓
14‧‧‧剛性內齒齒輪
14a‧‧‧內齒
15‧‧‧可撓性外齒齒輪
15a‧‧‧圓筒狀軀體部
15b‧‧‧隔膜
15c‧‧‧圓環狀凸面部
15d‧‧‧外齒
15e‧‧‧凸面部貫通孔
16‧‧‧中空諧波產生器
16a‧‧‧剛性插塞
16b‧‧‧波形軸承(wave bearing)
17‧‧‧密封構件
18‧‧‧單元中空部
19‧‧‧間隙

Claims (2)

  1. 一種中空諧波齒輪單元(1)，其特徵為具有：筒狀殼體(2)；端板(3)，固定於該筒狀殼體(2)的輸入側開口端(2a)；輸出用圓盤(4)，以可自由旋轉的狀態安裝在前述筒狀殼體(2)的輸出側開口端(2b)；諧波齒輪裝置(5)，組入在前述筒狀殼體(2)內側；中空輸入軸(6)，貫穿形成在前述端板(3)的端板貫通孔(3a)而延伸；第1輸入軸承(7)，安裝在形成於前述端板(3)的端板貫通孔(3a)內周面，用以支承前述中空輸入軸(6)；軸承外殼(8)，安裝在前述諧波齒輪裝置(5)的杯狀之可撓性外齒齒輪(15)的圓環狀凸面部(15c)；以及第2輸入軸承(9)，安裝在前述軸承外殼(8)，用以支承前述中空輸入軸(6)；前述諧波齒輪裝置(5)的諧波產生器(16)，係具備有：前述中空輸入軸(6)、形成在該中空輸入軸(6)外周面的剛性插塞(16a)、以及安裝在該剛性插塞(16a)外周面的波形軸承(16b)之中空諧波產生器，前述可撓性外齒齒輪(15)的前述圓環狀凸面部( 15c)，相對於形成在前述輸出用圓盤(4)的圓盤貫通孔(4a)，係沿著單元軸線(1a)方向從前述端板(3)側固定，前述軸承外殼(8)，具備：圓筒部(8a)，相對於形成在前述圓環狀凸面部(15c)的凸面部貫通孔(15e)，係沿著前述單元軸線(1a)方向從前述端板(3)側固定；圓環部(8b)，從該圓筒部(8a)的端部朝半徑方向外側擴大；以及軸承安裝用圓筒部(8c)，從該圓環部(8b)的外周緣朝前述端板(3)側突出，前述軸承外殼(8)的前述軸承安裝用圓筒部(8c)與前述中空輸入軸(6)的前述輸出用圓盤(4)側的軸端部(6b)的外周面之間，係藉由相鄰配置於前述輸出用圓盤(4)側的密封構件(17)對前述第2輸入軸承(9)進行密封。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之中空諧波齒輪單元(1)，其中，在前述圓環狀凸面部(15c)的前述凸面部貫通孔(15e)之內周面上，將前述軸承外殼(8)的前述圓筒部(8a)壓入並且予以接著固定。
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