TW201510389A

TW201510389A - 將被驅動構件固定鎖緊於諧波齒輪裝置單元的固定鎖緊構造及諧波齒輪裝置單元

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Publication number: TW201510389A
Application number: TW103121883A
Authority: TW
Inventors: Sotaro Miyake; Yoshihide Kiyosawa
Original assignee: Harmonic Drive Systems
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2015-03-16
Also published as: TWI619893B; DE112013007203T5; CN105358870B; WO2015001587A1; CN105358870A; KR101774227B1; US9989141B2; KR20160010553A; JPWO2015001587A1; JP6150892B2; US20160201783A1

Abstract

本發明係將按壓板(6)暫時固定在諧波齒輪裝置單元(1)之杯型形狀的可撓性外齒齒輪(4)的輪轂(4c)。被驅動構件的第2臂部(22)係藉由固定鎖緊螺栓(24)，而被安裝在諧波齒輪裝置單元(1)之輸出凸緣(7)的外側端面(7a)。通過凸緣側螺栓插通孔(16)、以及輪轂側螺栓插通孔(15)，從第2臂部(22)的各個螺栓插入孔(23)，將固定鎖緊螺栓(24)鎖入並固定於按壓板(6)的螺絲孔(14)。可實現一種固定鎖緊構造，其係：容易進行輸出凸緣的孔加工，並且，只須要少量用來固定鎖緊輪轂、輸出凸緣、以及被驅動構件的固定鎖緊螺栓，即可將被驅動構件固定鎖緊於諧波齒輪裝置單元。

Description

將被驅動構件固定鎖緊於諧波齒輪裝置單元的固定鎖緊構造及諧波齒輪裝置單元

本發明係關於一種：將被驅動構件固定鎖緊於諧波齒輪裝置單元之減速旋轉輸出要素的杯型形狀之可撓性外齒齒輪的固定鎖緊構造、以及用於該固定鎖緊構造的諧波齒輪裝置單元。

做為一種諧波齒輪裝置單元，以專利文獻1中所記載的具有杯型形狀之可撓性外齒齒輪的單元係廣為人知。這種諧波齒輪裝置單元，係在圓筒狀外殼之內周側的部位形成剛性內齒齒輪，且在該內側配置有杯型形狀的可撓性外齒齒輪。輸出凸緣係同軸地被固定在決定可撓性外齒齒輪之杯型底面部分的輪轂。

使用者在使用諧波齒輪裝置單元時，將馬達軸安裝在其輸入側的諧波產生器，並將被驅動構件安裝在其輸出凸緣的外側端面。從馬達軸輸入到諧波產生器的高速旋轉，係當做減速旋轉輸出，從輸出凸緣被讀取。藉由減速旋轉輸出來驅動安裝在輸出凸緣的被驅動構件。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2002-339990號公報

在本構造的諧波齒輪裝置單元中，係藉由固定鎖緊螺栓，將輸出凸緣同軸地固定鎖緊在杯型形狀之可撓性外齒齒輪的輪轂。螺栓插通孔(螺栓孔)係沿著圓周方向，依預定的角度間隔形成在輪轂，第1螺絲孔(螺絲孔)則形成在輸出凸緣之對應於螺栓插通孔的位置。固定鎖緊螺栓是透過螺栓插通孔，從輪轂的那一側鎖入螺絲孔，將輸出凸緣同軸地固定鎖緊在輪轂。

此外，為了可從使用者側將被驅動構件固定鎖緊於輸出凸緣，也在輸出凸緣，沿著圓周方向，且依預定間隔形成了第2螺絲孔。螺栓插通孔係形成在被驅動構件之對應於第2螺絲孔的位置。透過螺栓插通孔，從被驅動構件的那一側將固定鎖緊螺栓鎖入第2螺絲孔，即可將被驅動構件固定鎖緊在輸出凸緣。

如此一來，就必須在輸出凸緣，沿著圓周方向且依預定的角度間隔形成2種類的螺絲孔。因為必須形成多數個螺絲孔，所以要多花孔加工的時間，並且固定鎖緊螺栓的個數也會較多。此外，又必須確保可配列多數個螺絲孔的空間，故不利於輸出凸緣的小型化。

本發明的課題即為提供一種：容易進行輸出凸緣的孔加工，並且，只須要少量用來固定鎖緊可撓性外齒齒輪的輪轂、輸出凸緣、以及被驅動構件的固定鎖緊螺栓，即可將被驅動構件固定鎖緊於諧波齒輪裝置單元的固定鎖緊構造、以及用於該固定鎖緊構造的諧波齒輪裝置單元。

為了解決上述課題，在本發明之將被驅動構件固定鎖緊於諧波齒輪裝置單元的固定鎖緊構造中，諧波齒輪裝置單元係具有：形成於杯型形狀之可撓性外齒齒輪之杯型底面部分的輪轂；被定位固定在上述輪轂之第1端面的輸出凸緣；按壓構件，該按壓構件是暫時固定在上述輪轂之上述第1端面的相反側的第2端面；複數個輪轂側螺栓插通孔，該輪轂側螺栓插通孔係依預定的角度間隔形成在：上述輪轂的單元中心軸線周圍；複數個凸緣側螺栓插通孔，該凸緣側螺栓插通孔係形成在：上述輸出凸緣之對應於各個上述輪轂側螺栓插通孔的位置；以及複數個螺絲孔，該螺絲孔係形成在：上述按壓構件之對應於各個上述凸緣側螺栓插通孔的位置。

此外，上述被驅動構件係具有：複數個被驅動構件側螺栓插通孔，該被驅動構件側螺栓插通孔是形成在：對應於各個上述凸緣側螺栓插通孔的位置。

再者，上述被驅動構件係安裝在：上述輸出凸緣之上述輪轂的相反側的端面，固定鎖緊螺栓在各個上述被驅動構件側螺栓插通孔，係透過上述凸緣側螺栓插通孔以及上述輪轂側螺栓插通孔，鎖入並固定於上述螺絲孔，上述被驅動構件、上述輸出凸緣、上述輪轂以及上述按壓構件，係藉由上述固定鎖緊螺栓而被固定鎖緊。

使用固定鎖緊螺栓將被驅動構件、輸出凸緣、輪轂以及按壓板固定鎖緊，該固定鎖緊螺栓是用來將被驅動構件固定鎖緊在輸出凸緣。因此，這和以往的固定鎖緊方法相較，可減少必要之固定鎖緊螺栓的個數，以往的固定鎖緊方法係須要：將輸出凸緣固定鎖緊在輪轂的固定鎖緊螺栓、以及將被驅動構件固定鎖緊在輸出凸緣的固定鎖緊螺栓。

再者，也不須要在輸出凸緣形成螺絲孔，只要形成螺栓插通孔即可。並且，螺栓插通孔的個數和以往必須形成2種螺絲孔的情形相較，只要更少數即可完成。因此，可使輸出凸緣的孔加工更為容易，並且可謀求其小型．輕量化。

又，按壓構件係暫時固定在輪轂。所以，用來暫時固定，例如在使用螺栓的情形下，暫時固定用的螺栓個數只要少數即可，並且也只要小尺寸即可。

所以，根據本發明，即可以少量的零件數、並且較小的設置空間來實現諧波齒輪裝置單元、與被驅動構件的固定鎖緊構造。因此，有利於諧波齒輪裝置單元的小型．輕量化、以及組裝有該諧波齒輪裝置單元之機構的小型．輕量化。

1‧‧‧諧波齒輪裝置單元

1a‧‧‧單元中心軸線

2‧‧‧單元外殼

2a‧‧‧圓環狀凸緣

3‧‧‧內齒齒輪

3a‧‧‧內齒

4‧‧‧外齒齒輪

4a‧‧‧筒體部

4b‧‧‧膜片

4c‧‧‧輪轂

4d‧‧‧外齒

4e‧‧‧端面

5‧‧‧諧波產生器

5a‧‧‧中空輸入軸

5b‧‧‧插塞

5c‧‧‧波形軸承

6‧‧‧按壓板

6a‧‧‧圓環部

7‧‧‧輸出凸緣

7a‧‧‧端面

8‧‧‧螺絲

9、10‧‧‧螺絲插通孔

12、13‧‧‧銷孔

14‧‧‧螺絲孔

15‧‧‧輪轂側螺栓插通孔

16‧‧‧凸輪側螺栓插通孔

17‧‧‧交叉滾子軸承

17a‧‧‧內輪

17b‧‧‧外輪

20‧‧‧驅動馬達

20a‧‧‧驅動馬達軸

21‧‧‧第1臂部

22‧‧‧第2臂部

22a‧‧‧圓形端面

22b‧‧‧外端部

23‧‧‧螺栓插入孔

24‧‧‧固定鎖緊螺栓

[圖1](a)(b)係為適用本發明之諧波齒輪裝置單元之輸出側的端面圖以及縱剖面圖。

[圖2]係顯示將被驅動構件固定鎖緊在圖1之諧波齒輪裝置單元之方法的說明圖。

以下茲參照圖面來說明將被驅動構件固定鎖緊在適用本發明之諧波齒輪裝置單元的固定鎖緊構造的實施形態。

圖1(a)以及圖1(b)係為用於本實施形態之固定鎖緊構造的諧波齒輪裝置單元之輸出側的端面圖以及縱剖面圖。諧波齒輪裝置單元1具有圓筒狀的單元外殼2。在單元外殼2之單元中心軸線1a之一側的輸入側IN的端部，係形成有固定寬度之大直徑的圓環狀凸緣2a。剛性內齒齒輪3係一體形成在圓環狀凸緣2a，且在其圓形內周面係形成有內齒3a。可將剛性內齒齒輪3當做不同於單元外殼2的其他構件，將其固定鎖緊在單元外殼2。

在一體形成了剛性內齒齒輪3之單元外殼2的內側，係同軸地配置了呈杯型形狀的可撓性外齒齒輪4。可撓性外齒齒輪4是配置成：開口端面向輸入側IN的狀態。可撓性外齒齒輪4係具備：可朝向半徑方向彎曲的圓筒狀筒體部4a；膜片4b，膜片4b是連接於圓筒狀筒體部4a之輸出側OUT的那一端，並朝向半徑方向內側延伸；形成在該膜片4b之內周緣的圓環狀輪轂4c；以及形成在圓筒狀筒體部4a之開口端側的外周面部分的外齒4d。杯型形狀的底面部分是由膜片4b以及輪轂4c所決定。

橢圓形輪廓的諧波產生器5係嵌入於：圓筒狀筒體部4a之形成有外齒4d之部分的內側。諧波產生器5係具備：中空輸入軸5a；安裝在該外周面之橢圓形輪廓的剛性插塞5b；以及安裝在該外周面的波形軸承5c。波形軸承5c為具備可朝向半徑方向彎曲的內輪以及外輪的滾珠軸承。可撓性外齒齒輪4是被諧波產生器5彎折成橢圓形，位在該長軸之兩端部分的外齒4d，是嚙合於剛性內齒齒輪3的內齒3a。

圓環狀的按壓板6是同軸地安裝在可撓性外齒齒輪之輪轂4c的輸入側IN的端面4e。在按壓板6的內周緣部分係形成有朝向輸出側OUT突出的圓環部6a。圓環部6a是嵌入於輪轂4c的中空部。圓環狀的輸出凸緣 7係同軸地安裝在輪轂4c的輸出側OUT的端面4f。按壓板6是暫時固定在輪轂4c。用來將按壓板6暫時固定於輪轂4c的手段，係可使用螺絲、螺栓、銷、接著劑等。

例如：利用複數個暫時固定用的螺絲8來暫時固定於輪轂4c。在本實施例中，4個螺絲插通孔9係以每個間隔90度的方式形成在按壓板6。在輪轂4c也形成了4個螺絲插通孔10，在輸出凸緣7形成4個螺絲孔11。藉由將螺絲8從按壓板6的那一側鎖入，即可將按壓板6暫時固定在輪轂4c的那一側。

在輪轂4c係形成有複數個定位用的銷孔12，在輸出凸緣7也形成有相同個數的銷孔13。在本實施例中，係以每間隔90度的方式分別形成了4個銷孔12、13。將定位銷打入對應的銷孔12、13，將輪轂4c與輸出凸緣7定位固定成同軸狀態。

此外，在按壓板6係依預定的角度間隔形成了複數個螺絲孔14。在本實施例中，是依等角度間隔形成了8個螺絲孔14。在輪轂4c之對應於螺絲孔14的位置，係分別形成了輪轂側螺栓插通孔15。同樣地，在輸出凸緣7之對應於輪轂側螺栓插通孔15的位置，也分別形成了凸緣側螺栓插通孔16。

接下來，輸出凸緣7係藉由交叉滾子軸承17，以可自由旋轉的狀態被單元外殼2所支持。本實施例的交叉滾子軸承17的內輪17a係一體形成在輸出凸緣7的外周面。其外輪17b是一體形成在單元外殼2之輸出側 OUT的端部。可將內輪17a當做不同於輸出凸緣7的其他構件，將其固定鎖緊在輸出凸緣7。同樣地，也可將外輪17b當做不同於單元外殼2的其他構件，將其固定鎖緊在單元外殼2。

此種構成的諧波齒輪裝置單元1，例如是被組裝到水平多關節型機器人之臂部驅動機構來使用。此時，如圖1(b)中的虛線所示般，驅動馬達20的馬達軸20a是被連結固定在諧波產生器5的中空輸入軸5a。單元外殼2則是被固定在臂部驅動機構之固定側的第1臂部21。被驅動構件是被固定在輸出凸緣7。在圖示例中，被驅動構件的第2臂部22之後端部的圓形端面22a，是重疊在輸出凸緣7之輸出側OUT的圓形端面7a，在此狀態下，將第2臂部22固定於輸出凸緣7。

一旦諧波產生器5藉由驅動馬達20而高速旋轉時，可撓性外齒齒輪4對於剛性內齒齒輪3的嚙合位置就會朝向圓周方向移動。藉由如此，在兩齒輪3、4之間即產生對應於兩齒輪3、4之齒數差的相對旋轉。剛性內齒齒輪3是被固定在第1臂部21的那一側，不會旋轉。可撓性外齒齒輪4旋轉，藉由固定在該輪轂4c的輸出凸緣7而讀取其減速旋轉輸出。第2臂部22藉由減速旋轉輸出，而在單元中心軸線1a周圍轉動。

圖2係為將諧波齒輪裝置單元1安裝在第2臂部22之順序的說明圖。在諧波齒輪裝置單元1取下諧波產生器5的狀態下，被送往使用者側。再者，按壓板6 是呈暫時固定在輪轂4c那一側的狀態。

另一方面，在被驅動構件之第2臂部22的後端部22b，螺栓插入孔23係依固定的角度間隔，形成在其旋轉中心線周圍。在本實施例中，係對應諧波齒輪裝置單元1之輸出凸緣7的凸緣側螺栓插通孔16，形成了8個螺栓插入孔23。

將第2臂部22之後端部22b的圓形端面22a、以及諧波齒輪裝置單元1之輸出凸緣7的端面7a予以定位重疊。在此狀態下，從第2臂部22那一側，將固定鎖緊螺栓24插入到各個螺栓插入孔23。固定鎖緊螺栓24藉由螺栓插入孔23、凸緣側螺栓插通孔16、以及輪轂側螺栓插通孔15，而被鎖入到形成在按壓板6的螺絲孔14。藉由將8個固定鎖緊螺栓24鎖入固定，將輸出凸緣7固定鎖緊在被驅動構件的第2臂部22。亦即，在輸出凸緣7與輪轂4c被夾持於第2臂部22與按壓板6之間的狀態下，利用固定鎖緊螺栓24將這4個構件一起固定鎖緊。此外，呈暫時固定狀態的按壓板6則變成被正式固定鎖緊在輪轂4c的狀態。

再者，在安裝第2臂部22之前，先進行將單元外殼2安裝在第1臂部21的安作業、將諧波產生器5安裝在馬達軸20a、以及可撓性外齒齒輪之內側的安裝作業。