TW201517467A

TW201517467A - 齒輪傳動裝置

Info

Publication number: TW201517467A
Application number: TW103127348A
Authority: TW
Inventors: Hiroki Mizuhashi; Kazuma Oishi; Takahito Azuma
Original assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2015-05-01
Also published as: JP2015034624A; EP3032140B1; JP6147607B2; TWI644504B; KR20160042934A; CN105452717A; CN105452717B; US20160186836A1; WO2015019924A1; US9856946B2; EP3032140A4; EP3032140A1

Abstract

本發明之齒輪傳動裝置具備齒輪構造體、及複數個馬達。齒輪構造體具備複數個曲軸、偏心旋轉齒輪、及自轉齒輪。於各個曲軸中，安裝有馬達。複數個馬達中之至少1個為第1馬達，複數個馬達中之至少1個為第2馬達。第2馬達之軸方向之長度較第1馬達短。

Description

齒輪傳動裝置

本申請案係基於2013年8月9日申請之日本專利申請案第2013-166927號而主張優先權。該申請案之全部內容以引用之方式併入本說明書中。本說明書揭示一種關於齒輪傳動裝置之技術。尤其是關於具備複數個曲軸之齒輪傳動裝置。

使用偏心旋轉齒輪之齒輪傳動裝置為已知。偏心旋轉齒輪係相對於齒輪傳動裝置之輸出軸進行偏心旋轉。於此種齒輪傳動裝置中，有使複數個曲軸扣合於偏心旋轉齒輪之狀況。於日本特開2011-147223號公報中，揭示有全部曲軸均安裝有馬達之齒輪傳動裝置。以下，將日本特開2011-147223號公報稱為專利文獻1。又，專利文獻1之齒輪傳動裝置係於複數個曲軸之中之1個安裝編碼器。

於專利文獻1之技術中，藉由以馬達驅動全部曲軸，可防止於外齒齒輪與曲軸之間產生齒隙。具體而言，可防止於曲軸彼此之間產生相位差。然而，由於將馬達安裝於全部曲軸，故因將編碼器安裝於曲軸，而無法避免使齒輪傳動裝置之軸方向長度變長。本說明書係提供一種技術，其係於具備複數個曲軸之齒輪傳動裝置中，防止於曲軸彼此之間產生相位差，且可使齒輪傳動裝置之尺寸小型化。

本說明書中揭示之齒輪傳動裝置具備齒輪構造體、及驅動該齒輪構造體之複數個馬達。齒輪構造體具備複數個曲軸、偏心旋轉齒輪、及相對於偏心旋轉齒輪相對地旋轉之自轉齒輪。曲軸具備偏心體。於各個曲軸中，安裝有上述馬達。偏心旋轉齒輪係扣合至設置於曲軸之偏心體。自轉齒輪具有與偏心旋轉齒輪不同之齒數且與偏心旋轉齒輪咬合。於本說明書中揭示之齒輪傳動裝置中，複數個馬達中之至少1個為第1馬達，複數個馬達中之至少1個為第2馬達。第2馬達之軸方向之長度較第1馬達短。

根據上述齒輪傳動裝置，由於馬達連結至全部曲軸，故可防止於曲軸彼此之間產生相位差。又，由於第2馬達軸方向之長度較第1馬達軸方向之長度短，故第2馬達與曲軸合計之長度較第1馬達與曲軸合計之長度短。藉由將編碼器等安裝至安裝有第2馬達之曲軸，較將編碼器等安裝至安裝有第1馬達之曲軸，可縮短齒輪傳動裝置軸方向之長度。

另，本說明書中揭示之技術係並非簡單使用軸方向長度較短之馬達。一般軸方向長度較短之馬達係輸出轉矩較小。因此，若縮短全部馬達之軸方向長度，則齒輪傳動裝置之輸出轉矩降低。本說明書中揭示之技術係於1個齒輪傳動裝置中，可使用軸方向長度不同之複數種馬達(至少第1馬達、第2馬達)。藉此，抑制了齒輪傳動裝置之輸出轉矩降低，且可縮小齒輪傳動裝置之尺寸。

4‧‧‧托架

4(a)‧‧‧第1構件

4(b)‧‧‧柱狀部

4(c)‧‧‧第2構件

6‧‧‧筒體

8‧‧‧貫通孔

10‧‧‧偏心體

12‧‧‧軸承蓋

14‧‧‧曲軸

14(a)‧‧‧曲軸

14(b)‧‧‧曲軸

14(c)‧‧‧曲軸

16‧‧‧軸承

18‧‧‧內齒銷

20‧‧‧遮護板

22‧‧‧自轉齒輪(內齒齒輪)

24‧‧‧偏心轉齒輪(外齒齒輪)

26‧‧‧圓筒滾軸軸承

28‧‧‧油封

30‧‧‧定子

32‧‧‧永久磁鐵

34‧‧‧轉子

36‧‧‧第1馬達

36(a)‧‧‧馬達

36(c)‧‧‧馬達

40‧‧‧軸線

40(a)‧‧‧軸線

40(b)‧‧‧軸線

40(c)‧‧‧軸線

42‧‧‧軸線

44‧‧‧油封

46‧‧‧軸承

48‧‧‧錐形銷

50‧‧‧油封

52‧‧‧齒輪構造體

60‧‧‧第2馬達

62‧‧‧定子

64‧‧‧永久磁鐵

66‧‧‧轉子

70‧‧‧編碼器

100‧‧‧齒輪傳動裝置

120°‧‧‧角度

L36‧‧‧第1馬達長度

L60‧‧‧第2馬達長度

圖1係顯示實施例之齒輪傳動裝置之剖面圖。

圖2係顯示實施例之齒輪傳動裝置之另一角度之剖面圖。

圖3係顯示說明曲軸及馬達之配置狀態之圖。

以下，記述幾個本說明書中揭示之實施例之技術特徵。另，以下所記述之事項具有各種單獨技術之有用性。

可使複數個馬達中之1個為第2馬達(軸方向長度較第1馬達短之馬達)，其他馬達為第1馬達。一般，第1馬達之輸出轉矩大於第2馬達。藉由將第2馬達之數量局限於最小限度，與具備複數個第2馬達之齒輪傳動裝置比較，可將齒輪傳動裝置之輸出轉矩進一步增大。

全部馬達可電性串列地連接。藉由串列地連接全部馬達，於任一個馬達之配線(捲線)斷線時，全部馬達停止。故可防止於任一個馬達斷線且輸入轉矩(馬達之輸出轉矩)降低之狀態下繼續驅動齒輪傳動裝置。另，於馬達為多相馬達之情形時，所謂「電性串列地連接馬達」，係指串列地連接各相之捲線。例如，於串列地連接3個具有U相、V相及W相之3相馬達之情形時，以3個馬達串列地連接U相之捲線；以3個馬達串列地連接V相之捲線；以3個馬達串列地連接W相之捲線。於此情形時，第1個及第2個馬達未接線U相、V相及W相，而第3個馬達接線U相、V相及W相。

[實施例]

於實施例中，就複數個曲軸扣合於外齒齒輪，且外齒齒輪進行偏心旋轉之齒輪傳動裝置進行說明。於實施例之齒輪傳動裝置中，內齒齒輪與外齒齒輪咬合且相對於外齒齒輪相對地旋轉。本說明書中揭示之技術係亦可應用於複數個曲軸扣合至內齒齒輪，且內齒齒輪進行偏心旋轉之類型之齒輪傳動裝置。於此情形時，外齒齒輪與偏心旋轉之內齒齒輪咬合，且相對於內齒齒輪相對地旋轉。又，於實施例中，說明將3個曲軸扣合至外齒齒輪之例。然而，曲軸之數量係可為2個，亦可為4個以上。

就齒輪傳動裝置100進行說明。齒輪傳動裝置100具備3個曲軸14a、14b及14c。圖1係顯示曲軸14a之剖面顯現，曲軸14b及14c之剖面未顯現之情形。圖2係顯示14a及14b之剖面顯現，曲軸14c之剖面未顯現之情形。另，於圖2中，為圖式之明確化，省略幾個圖1標註之參照編號。曲軸14a、14b及14c之軸線40a、40b及40c係於自齒輪傳動裝置100之軸線42偏移之位置，與軸線42平行地延伸。

如圖3所示，曲軸14a、14b及14c係等間隔地配置於軸線42之周圍。意即，連結軸線40a-軸線42-軸線40b之角度，連結軸線40b-軸線42-軸線40c之角度及連結軸線40c-軸線42-軸線40a之角度係各為120°。於曲軸14a安裝有馬達36a，曲軸14b安裝有馬達60，曲軸14c安裝有馬達36c。馬達36a、36c係第1馬達之一例，馬達60係第2馬達之一例。另外，馬達36a、36c係相同之構造。

於曲軸14b上安裝編碼器70。另外，編碼器70未安裝於曲軸14a及14c。於以下之說明中，有將馬達36a、36c簡單稱為馬達36之狀況。又，有將曲軸14a、14b及14c簡單稱為曲軸14之狀況。

如圖1及圖2所示，齒輪傳動裝置100具備齒輪構造體52及複數個馬達(第1馬達36a、36c，第2馬達60)。齒輪構造體52具備曲軸14、2個外齒齒輪24、及內齒齒輪22。於曲軸14a上安裝第1馬達36、於曲軸14b上安裝第2馬達60，於曲軸14c上安裝第1馬達36(參照圖3)。外齒齒輪24係偏心旋轉齒輪之一例，內齒齒輪22係自轉齒輪之一例。

參照圖1，就齒輪傳動裝置100之具體構造進行說明。曲軸14具備2個偏心體10。2個偏心體10係相對於曲軸14之軸線40於互相相反方向偏心。將外齒齒輪24經由圓筒滾軸軸承26扣合至各個偏心體10。因此，曲軸14旋轉時，偏心體10繞著軸線40偏心旋轉，外齒齒輪24與內齒齒輪22咬合且繞著軸線42偏心旋轉。

曲軸14係藉由一對軸承16可旋轉地支撐於托架4。於齒輪構造體52中，使用圓錐滾軸軸承作為一對軸承16。且藉由一對軸承16，限制曲軸14相對於托架4朝軸向方向及徑向方向之移動。又，托架4係藉由一對軸承46支撐於遮護板20。於齒輪構造體52中，使用角接觸球軸承作為一對軸承46。且藉由一對軸承46，限制托架4相對於遮護板20朝軸向及徑向方向之移動。

於遮護板20之內周面，配置有複數個內齒銷18。各個內齒銷18係等間隔地配置於軸線42周圍。藉由遮護板20與內齒銷18形成內齒齒輪22。於內齒齒輪22咬合外齒齒輪24。內齒齒輪22之齒數(內齒銷18之數量)與外齒齒輪24之齒數不同。於齒輪構造體52中，內齒齒輪22之齒數比外齒齒輪24之齒數多1個。

外齒齒輪24與內齒齒輪22咬合且偏心旋轉。外齒齒輪24偏心旋轉時，根據外齒齒輪24與內齒齒輪22之齒數差，外齒齒輪24相對於內齒齒輪22相對地旋轉。托架4係介隔曲軸14支撐外齒齒輪24，遮護板20係構成內齒齒輪22之一部分。因此，於外齒齒輪24相對於內齒齒輪22相對地旋轉時，托架4相對於遮護板20相對地旋轉。於齒輪構造體52中，將托架4固定於基底(省略圖示)，將被旋轉構件2固定於遮護板20。因此，外齒齒輪24偏心旋轉(曲軸14旋轉)時，被旋轉構件2相對於基底旋轉。另，軸線42係亦可為遮護板20(內齒齒輪22)之旋轉軸。

托架4具備第1構件4a與第2構件4c。第1構件4a具備柱狀部4b。柱狀部4b係自第1構件4a朝第2構件4c延伸，且通通形成於外齒齒輪24之貫通孔。柱狀部4b係藉由螺栓固定於第2構件4c。藉由錐形銷48使第1構件4a與第2構件4c定位。

於托架4(第1構件4a，第2構件4c)之中央部，形成有沿著軸線42延伸之貫通孔。於托架4之通孔內，配置有筒體6。筒體6之一端固定於第1構件4a，另一端固定於第2構件4c。形成於筒體6之貫通孔8連通至托架4之貫通孔。意即，於齒輪傳動裝置100之中央部，設置有沿著軸線42延伸之貫通孔。

於第2構件4c上固定馬達36、60(亦參照圖2)。第1馬達36具備轉子34與定子30。轉子34固定於曲軸14。於轉子34表面，安裝有永久磁鐵32。定子30固定於托架4之第2構件4c。定子30具備捲線，捲線上有來自電源(省略圖示)之電流流通。第2馬達60具備轉子66與定子62。轉子66固定於曲軸14。於轉子66之表面，安裝有永久磁鐵64。定子62固定於托架4之第2構件4c。定子62具備捲線，且使來自電源之電流於捲線流通。

於齒輪傳動裝置100中，串列地連接第1馬達36與第2馬達60。具體而言，第1馬達36之捲線與第2馬達60之捲線相連。因此，自1個電源供給之電流流通於第1馬達36及第2馬達60。

如圖2及圖3所示，於3個曲軸14(14a、14b及14c)中，第2馬達60僅安裝於曲軸14b。於其他曲軸14(14a及14c)安裝第1馬達36。又，於曲軸14b安裝編碼器70，於曲軸14a及14c則未安裝編碼器70。

如圖2所示，於軸線42方向上，第2馬達60之長度L60短於第1馬達36之長度L36。因此，藉由將編碼器70安裝於曲軸14b，可較將編碼器70安裝於曲軸14a(或曲軸14c)，更能縮短齒輪傳動裝置100之軸線42方向之長度。意即，藉由選擇性將編碼器70安裝於第2馬達60所安裝之曲軸14b上，可防止齒輪傳動裝置100之軸線42方向之長度變長。

就齒輪傳動裝置100之優點進行說明。如上述般，於齒輪傳動裝置100中，準備軸方向長度不同之2種馬達(第1馬達36、第2馬達60)，將編碼器70安裝於安裝有軸方向長度較短之馬達(第2馬達60)之曲軸(曲軸14b)上。因此，可實現小型化之齒輪傳動裝置。又，於齒輪傳動裝置100中，於全部曲軸14安裝馬達(第1馬達36、第2馬達60)。因此，於驅動齒輪傳動裝置100時，可防止於曲軸14與外齒齒輪24之間產生齒隙。換言之，可使全部曲軸14之相位一致。

於齒輪傳動裝置100中，使用2個第1馬達36與1個第2馬達60。如上述般，第1馬達36之軸方向長度L36長於第2馬達60之軸方向長度L60。意即，第1馬達36尺寸大於第2馬達60。典型上，尺寸較大之馬達之輸出轉矩較大。於齒輪傳動裝置100中，使用比輸出轉矩較小之馬達(第2馬達60)更多之輸出轉矩較大之馬達(第1馬達36)。更具體而言，於齒輪傳動裝置100中，將輸出轉矩較小之馬達(第2馬達60)之數量設為最小(1個)。藉此，實現小型化且輸出轉矩較大之齒輪傳動裝置。

於齒輪傳動裝置100中，第1馬達36及第2馬達60係串列地連接於1個電源。因此，可防止於馬達36、60之間產生相位差。又，齒輪傳動裝置100可藉1個控制器驅動複數個馬達。另，由於可使全部曲軸14之相位一致，故僅將編碼器70安裝於1個曲軸14(曲軸14b)，即可檢測全部曲軸14之旋轉角。

將油封44、50配置於軸線42方向上之一對軸承46外側、遮護板20與托架4之間。將油封44配置於遮護板20與第1構件4a之間，油封50配置於遮護板20與第2構件4c之間。又，將油封28及軸承蓋12配置於軸線40方向之一對軸承16之外側、曲軸14與托架之間。將油封28配置於曲軸14與第2構件4c之間，軸承蓋12安裝於設置於第1構件4a之孔(用以配置支撐曲軸14之軸承16之孔)。藉由油封44、50、28及軸承蓋12，防止齒輪傳動裝置100之內部之潤滑劑漏出至齒輪傳動裝置100之外部。另，於第1構件4a與筒體6、及第2構件4c與筒體6之間配置有O環，防止齒輪傳動裝置100之內部之潤滑劑漏出至齒輪傳動裝置100之中央之貫通孔。

於上述實施例中，就具備3個曲軸14與3個馬達(第1馬達36、第2馬達60)之齒輪傳動裝置100進行說明。曲軸及馬達數量不限定於上述實施例。本說明書中揭示之技術係可應用於具備複數個曲軸，且於各個曲軸安裝有馬達之所有齒輪傳動裝置。重要的是作為複數個馬達之中至少1個馬達係使用較其他馬達軸方向長度短之馬達。

上述實施例中就將編碼器安裝於安裝有軸方向長度較短之馬達(第2馬達)之曲軸之例進行說明。然而，亦可將其他零件(例如，制動器)安裝於藉由使用第2馬達產生之空間中。又，除第1馬達與第2馬達之外，亦可使用軸方向長度與第1馬達及第2馬達不同之第3馬達。例如亦可使用較第1馬達軸方向長度短、較第2馬達軸方向長度長之第3馬達。於此情形時，亦可將與編碼器不同之零件安裝於安裝有第3馬達之曲軸。

於上述實施例中，第1馬達及第2馬達雙方為徑向間隙馬達。然而，亦可使用軸向間隙馬達作為第1馬達及第2馬達。或，亦可將第1馬達設為徑向間隙馬達，將第2馬達設為軸向間隙馬達。軸向間隙馬達之軸方向長度比徑向間隙馬達更易於縮短。可進一步抑制齒輪傳動裝置之軸方向長度變長。

以上，詳細地說明本發明之具體例，但該等只不過係表示例示，並非限定申請專利範圍者。於申請專利範圍記載之技術中，包含將以上例示之具體例進行各種變化、變更者。本說明書或圖式說明之技術要素係單獨或藉由各種組合發揮技術有用性者，並非限定於申請案時申請專利範圍記載之組合者。又，本說明書或圖式中例示之技術係同時達成複數個目的者，且係具有自身達成其中之一個目的之技術之有用性者。