TW201522812A - 諧波齒輪裝置單元 - Google Patents

Abstract

一種諧波齒輪裝置單元(1)係具備：包圍杯型形狀之外齒齒輪(3)之外周的內齒齒輪(2)、以及軸承(7)。在軸承(7)的內輪(9)與內齒齒輪(2)之間係形成有圓環狀的空隙(25)。空隙(25)係連通軸承(7)的滑動部分與兩齒輪(2、3)的嚙合部分(28)。不織布製的圓環狀過濾構件(26)係安裝在空隙(25)。含於流動在空隙(25)之潤滑劑的摩耗粉等異物，會被過濾構件(26)所捕捉。可防止在滑動部分所產生的摩耗粉透過空隙(25)，而摩耗粉侵入到嚙合部分(28)。

Description

諧波齒輪裝置單元

本發明係關於一種諧波齒輪裝置單元，其內齒齒輪與杯型形狀的外齒齒輪，係藉由軸承而被支持成可相對旋轉。更詳細而言，是一種可防止在軸承所產生之摩耗粉等異物入侵到內齒齒輪與外齒齒輪的嚙合部分，並且可防止在嚙合部分所產生之摩耗粉等異物入侵到軸承之軌道內的諧波齒輪裝置單元。

在專利文獻1中係提案一種具有杯型形狀之外齒齒輪的諧波齒輪裝置單元。該諧波齒輪裝置單元，係在杯型形狀之外齒齒輪的後側配置有交叉滾子軸承。圓筒狀的單元外殼則配置成包圍著杯型形狀之外齒齒輪外周的狀態。內齒齒輪係一體形成在單元外殼之前端側的內周部分，也就是交叉滾子軸承之相反側的內周部分。交叉滾子軸承的外輪是固定在單元外殼，其內輪則是固定在外齒齒輪的輪轂。兩齒輪藉由交叉滾子軸承而被支持成可相對旋轉的狀態。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2002-339990號公報

在上述諧波齒輪裝置單元中，其內齒齒輪與外齒齒輪的嚙合部分係位在單元中心軸線方向的前側，交叉滾子軸承的滑動部分(滾子與內外輪的軌道面之間的滑動部分)則是位在單元中心軸線方向的後側。兩齒輪的嚙合部分相對於軸承的滑動部分，是朝向單元中心軸線的方向分開。

在此，有時會須要單元中心軸線方向之尺寸較短的扁平型諧波齒輪裝置單元。為了謀求諧波齒輪裝置單元的扁平化，可考慮利用杯型形狀之外齒齒輪之外周側的空間來配置交叉滾子軸承。例如：將內齒齒輪與交叉滾子軸承並列配置成包圍杯型形狀之外齒齒輪的狀態。藉由如此，此和在單元中心軸線的方向上來配列杯型形狀之外齒齒輪與交叉滾子軸承的情形相較，即可達成諧波齒輪裝置單元的扁平化。

此時，交叉滾子軸承的滑動部分是位在兩齒輪之嚙合部分的外周側旁邊。又，交叉滾子軸承的內輪是僅以極小的空隙與內齒齒輪對向，該內齒齒輪是和外輪一體旋轉。因此，透過形成在內輪與內齒齒輪之間的圓環狀 空隙，發生在軸承之滑動部分的摩耗粉等異物會朝向兩齒輪的嚙合部分移動，入侵到該嚙合部分的危險性極高。同樣地，發生在兩齒輪之嚙合部分的摩耗粉等異物也有入侵到交叉滾子軸承之軌道內的危險性。例如：因為軸承側的素材比兩齒輪的素材硬，所以，一旦摩耗粉等入侵到兩齒輪的嚙合部分，就恐會對兩齒輪的齒面等造成損傷。

本發明的課題鑑於此點，其目的即為提供一種：可防止在軸承所產生的異物入侵到內齒齒輪與杯型形狀之外齒齒輪的嚙合部分，並且可防止在嚙合部分所產生的異物入侵到軸承之軌道內的諧波齒輪裝置單元。

為了解決上述課題，本發明的諧波齒輪單元係具有：剛性的內齒齒輪；配置在上述內齒齒輪之內側的可撓性外齒齒輪；諧波產生器，該諧波產生器是安裝在上述外齒齒輪的內側，將該外齒齒輪朝半徑方向彎折，而部分嚙合於上述內齒齒輪；以可相對旋轉的方式，支撐著上述內齒齒輪與上述外齒齒輪的軸承；環狀的空隙，該空隙是形成在上述內齒齒輪與上述軸承的內輪之間；以及安裝在上述空隙的環狀之過濾構件， 上述空隙係連通：上述軸承的滑動部分、以及上述內齒齒輪與上述外齒齒輪之間的嚙合部分，上述過濾構件係由具有預定之空隙率的纖維質素材或多孔質素材所形成，該預定的空隙率是可捕捉含於流動在上述空隙之潤滑劑的異物。

過濾構件可由：具有潤滑劑可流過，且可捕捉異物之空隙率的素材所形成。例如：可由不織布或發泡材所形成。

再者，若以過濾構件為層合過濾構件的話，可有效捕捉尺寸不同的異物，確保必要的通液性(潤滑劑的流通性)。例如：上述層合過濾構件可為：至少是由第1空隙率的第1過濾構件、以及空隙率不同於上述第1空隙率的第2空隙率之第2過濾構件所層合而成。

本發明可適用於：具有杯型形狀之外齒齒輪的扁平型諧波齒輪裝置單元。此時，上述外齒齒輪係具備：可朝向半徑方向彎折的圓筒狀筒體部；形成在該圓筒狀筒體部之一端側的外周面部分的外齒；以及膜片，該膜片是從上述圓筒狀筒體部的另一端朝向半徑方向的內側延伸。上述軸承相對於上述內齒齒輪，是配置在單元中心軸線方向的旁邊，包圍著上述圓筒狀筒體部之上述膜片側的部分。

此時，上述空隙是為圓環狀的空隙，形成在：上述軸承之上述內輪之其中一側的內輪端面、以及從上述單元中心軸線的方向，與該內輪端面對向的上述內齒 齒輪的齒輪端面之間。上述空隙的外周側空隙部分，是透過上述軸承之上述外輪與上述內輪之間的空隙部分與上述滑動部分連通，上述空隙的內周側空隙部分是連通於上述嚙合部分。上述過濾構件是位在上述內周側空隙部分與上述外周側空隙部分之間。

在此，諧波齒輪裝置單元也可以具有輸出凸緣。此時，輸出凸緣是同軸地，固定或一體形成在上述軸承之上述內輪的上述內齒齒輪的相反側的端部，上述外齒齒輪的上述輪轂則固定在上述輸出凸緣。

本發明的諧波齒輪裝置單元，係將過濾構件安裝在：連接軸承的滑動部分(軌道內的部分)以及兩齒輪之嚙合部分雙方的空隙。在軸承之滑動部分所產生的摩耗粉等異物，隨著潤滑劑在空隙內移動時，即被過濾構件所捕捉。摩耗粉等異物就不會朝向兩齒輪的嚙合部分移動，入侵到該嚙合部分。因此，可確實防止兩齒輪的齒面等因為在軸承側所產生之異物所引起的損傷。同樣地，也可確實防止在兩齒輪之嚙合部分所產生的異物入侵到軸承的軌道內。所以，根據本發明，即可避免因為異物入侵，而導致兩齒輪的壽命減少、軸承的壽命減少等弊害。

與使用O型環等一般的密封環時相較，使用不織布製的過濾構件可將其配置在更小的空間。所以，有利於諧波齒輪裝置單元的扁平化。此外，安裝過濾構件用 的溝槽也只要淺溝即可，易於溝槽的加工。

1‧‧‧諧波齒輪裝置單元

1a‧‧‧單元中心軸線

2‧‧‧內齒齒輪

3‧‧‧外齒齒輪

3a‧‧‧筒體部

3b‧‧‧外齒

3c‧‧‧膜片

3d‧‧‧輪轂

3e‧‧‧中心貫穿孔

4‧‧‧諧波產生器

5‧‧‧凸輪板

5a‧‧‧中心貫穿孔

6‧‧‧諧波產生器軸承

7‧‧‧交叉滾子軸承

8‧‧‧外輪

8a‧‧‧外輪端面

9‧‧‧內輪

9a‧‧‧內輪端面

9b‧‧‧溝槽

10‧‧‧滾子

11‧‧‧螺栓

12‧‧‧輸出凸緣

12a‧‧‧中心貫穿孔

12b‧‧‧內周緣部分

13‧‧‧端板

14‧‧‧按壓構件

14a‧‧‧圓筒部分

21‧‧‧外周側端面

22‧‧‧圓形外周面

23‧‧‧內周側端面

24‧‧‧油封

25‧‧‧空隙

25a‧‧‧外周側空隙部分

25b‧‧‧內周側空隙部分

26‧‧‧過濾構件

27‧‧‧圓環狀空隙

28‧‧‧嚙合部分

30‧‧‧層合過濾構件

31‧‧‧第1過濾構件

32‧‧‧第2過濾構件

33‧‧‧第3過濾構件

[圖1]為適用本發明之諧波齒輪裝置單元的縱剖面圖。

[圖2]為將圖1的部分予以放大後所示的放大部分剖面圖。

[圖3]為過濾構件之其他實施例的放大部分剖面圖。

茲參照圖1、圖2來說明適用本發明之諧波齒輪裝置單元的實施形態。

諧波齒輪裝置單元1係具備：剖面呈長方形之環狀的剛性內齒齒輪2。在內齒齒輪2的內側係同軸地配置了杯型形狀的可撓性外齒齒輪3。在外齒齒輪3的內側係配置有諧波產生器4，該諧波產生器4是將該外齒齒輪3彎折成橢圓形狀，而部分嚙合於內齒齒輪2。

杯型形狀的外齒齒輪3係具備：可朝向半徑方向彎折的圓筒狀筒體部3a；形成在該圓筒狀筒體部3a之一側端的外周面部分的外齒3b；從該圓筒狀筒體部3a的另一端朝向半徑方向之內側延伸的膜片3c；以及連續形成在該膜片3c之內周緣的圓環狀輪轂3d。諧波產生器4係具備：具有中心貫穿孔5a的凸輪板5；以及安裝在 該凸輪板5之橢圓形外周面的諧波產生器軸承6。

相對於內齒齒輪2，單元軸承的交叉滾子軸承7是配置在單元中心軸線1a之方向的旁邊。在外齒齒輪3之圓筒狀筒體部3a，除了形成有外齒3b的外齒形成部分以外的部分，係被交叉滾子軸承7所包圍。

交叉滾子軸承7係具備：外輪8、內輪9、以及複數個滾子10，該滾子10是以可自由轉動的方式插入至形成在該外輪8與內輪9之間的圓環狀軌道。剖面呈長方形的外輪8係藉由複數個螺栓11，被連結固定在內齒齒輪2。也可將外輪8一體形成在內齒齒輪2。外輪8與滾子10的接觸部分、以及內輪9與滾子10的接觸部分，即為交叉滾子軸承7的滑動部分。

圓盤狀的輸出凸緣12係一體形成在交叉滾子軸承7的內輪9。亦即，在內輪9，輸出凸緣12是一體形成在單元中心軸線1a方向上的內齒齒輪2之相反側的內輪端部。也可將輸出凸緣12當做其他構件，利用螺栓等將其固定在內輪9。輸出凸緣12是朝向與單元中心軸線1a正交之方向的內側延伸。

在輸出凸緣12的中心部分形成有中心貫穿孔12a，外齒齒輪3的輪轂3d係藉由複數個螺栓13，同軸地連結固定在該中心貫穿孔12a的內周緣部分12b。亦即，輸出凸輪12的內周緣部分12b、以及圓筒狀的按壓構件14，係夾著輪轂3d，同軸地層合在單元中心軸線1a的方向上，並藉由螺栓13，將該三個構件予以連結固 定。

在按壓構件14係形成有圓筒部分14a，該圓筒部分14a是嵌入到輪轂3d的中心貫穿孔3e與輸出凸緣12的中心貫穿孔12a。藉由圓筒部分14a，將輸出凸緣12與外齒齒輪3定位成同軸。

主要參照圖2來加以說明的話，面向內齒齒輪2之交叉滾子軸承7那一側的內齒端面形狀，是由外周側端面21、圓形外周面22、以及內周側端面23所決定。外周側端面21是從內齒齒輪2之外周面的端部，沿著與單元中心軸線1a正交的方向，朝向內側延伸。圓形外周面22是從外周側端面21的內周緣，朝向交叉滾子軸承7的那一側，朝向與單元中心軸線1a平行的方向延伸。內周側端面23是從圓形外周面22的端部，沿著與單元中心軸線1a正交的方向，一直延伸到內齒齒輪2的內周緣為止。

外周側端面21係接觸到交叉滾子軸承7的外輪端面8a。在這些外周側端面21與外輪端面8a之間，係被安裝在這些之間的O型環等的油封24所密封。

內周側端面23係隔著微小寬度的圓環狀空隙25，與交叉滾子軸承7的內輪端面9a對向。在內輪端面9a之半徑方向中間的部位，係形成有大約長方形剖面之圓環狀的溝槽9b。圓環狀的過濾構件26係安裝在該溝槽9b。過濾構件26是由纖維質素材或多孔質素材所形成。例如，可以是由不織布、發泡材所形成。在本實施例中， 是使用不織布製的過濾構件26。再者，過濾構件26是被安裝成將空隙25之形成有溝槽9b之部分封鎖的狀態。

外周側的外周側空隙部分25a是比空隙25的過濾構件26，更加連通於外輪內周面與內輪外周面之間的圓環狀空隙27。該空隙27是形成在外輪8與內輪9之間的圓環狀軌道，因此是連接於滑動部分。內側的內周側空隙部分25b是比空隙25的過濾構件26，更加連通於內齒齒輪2的內齒2a與可撓性外齒齒輪3之外齒3b的嚙合部分28。

圓環狀的過濾構件26係安裝在空隙25的內周側空隙部分25b、與外周側空隙部分25a之間的位置。過濾構件26是由具有預定之空隙率的纖維狀素材或多孔質素材所形成，具有可讓在空隙中流通的潤滑劑通過的通液性，並且可捕捉含於潤滑劑的摩耗粉等異物。過濾構件26，例如可由：聚酯、PPS、PTEF、聚醯亞胺、聚丙烯、尼龍等的合成樹脂纖維所形成的不織布所形成。此外，過濾構件26亦可由合成樹脂的發泡材所形成。

此外，參照圖1、圖2來加以說明的話，諧波齒輪裝置單元1，例如，其內齒齒輪2是連結固定在無圖示的固定側構件，諧波產生器4的凸輪板5是連結於無圖示之馬達軸等的高速旋轉軸，固定在外齒齒輪3的輸出凸緣12則是連結於無圖示的被驅動側構件。

一旦轉動諧波產生器4，外齒齒輪3的外齒3b對於內齒齒輪2的內齒2a之嚙合位置就會朝向周方向 移動。一般而言，外齒齒輪3是被諧波產生器4彎折成橢圓形，位在該橢圓形之長軸兩端的外齒3b的部分就會嚙合於內齒2a的部分。此時，外齒齒輪3的齒數相對於內齒齒輪2的齒數，是少了2n齒(n：正整數)。通常是少了2齒(n=1)。因此，一旦嚙合位置朝向周方向移動了一圈，外齒齒輪3相對於內齒齒輪2，就只轉動了齒數差的部份。因應齒數差之減速比而被減速的旋轉即透過輸出凸緣12，從外齒齒輪3朝向無圖示的被驅動側構件輸出。

在諧波齒輪裝置單元1的旋轉驅動狀態下，交叉滾子軸承7的滾子10是沿著外輪8以及內輪9之間的軌道面轉動。從滾子10與軌道面之間的滑動部分就會產生摩耗粉等異物。同樣地，從兩齒輪2、3的嚙合部分28也會產生摩耗粉等異物。

在諧波齒輪裝置單元1中，交叉滾子軸承7是在內齒齒輪2的旁邊，包圍著外齒齒輪3之圓筒狀筒體部3a的膜片3c那一側的外周面部分。所以，即為單元中心軸線1a方向的尺寸較短的扁平型諧波齒輪裝置單元。因此，相對於兩齒輪2、3的嚙合部分28，交叉滾子軸承7的滑動部分是位在較近的位置。在這些之間，即形成沿著半徑方向延伸的空隙25，過濾構件26係安裝在該空隙25。

在交叉滾子軸承7側所產生的異物，通過外輪8與內輪9的空隙27，朝向內輪9與剛性內齒齒輪2 之間的空隙25的外周側空隙部分25a移動。在空隙25係安裝有將該空隙25封鎖的過濾構件26。摩耗粉等異物會被過濾構件26所捕捉，只有潤滑劑可以流通。因此，在交叉滾子軸承7側所產生的摩耗粉等異物就不會通過空隙25，入侵到兩齒輪2、3的嚙合部分28。同樣地，在嚙合部分28側所產生的異物也不會通過空隙25，入侵到交叉滾子軸承7的軌道內。

所以，可確實防止兩齒輪2、3的齒面等因為在交叉滾子軸承7側所產生的異物所引起的損傷。同樣地，也可確實防止在兩齒輪2、3之嚙合部分28所產生的異物入侵到交叉滾子軸承7的軌道內。因此，可避免因為異物入侵所引起之兩齒輪2、3的壽命減少、以及交叉滾子軸承7的壽命減少等弊害。

此外，不織布製的過濾構件26與使用一般O型環等密封環的情形相較，可將其配置在更小的空間。因此，即使配置了過濾構件26也不會不利於諧波齒輪裝置單元1的扁平化。再者，形成在過濾構件26之設置場所的溝槽9b和配置有密封環的情形相較，也只要淺淺的即可，溝槽加工作業極為容易。

接下來，圖3係顯示可用來取代過濾構件26之層合過濾構件的放大部分剖面圖。層合過濾構件30是由：具有潤滑劑可流通，且可捕捉異物之空隙率的纖維質素材或多孔質素材所形成。本實施例的層合過濾構件30為不織布製的圓環狀層合過濾構件，由第1過濾構件 31、第2過濾構件32以及第3過濾構件33所層合而成。

第1過濾構件31是由第1空隙率的不織布所形成。第2過濾構件32是由小於第1空隙率之第2空隙率的不織布所形成，第3過濾構件33是由空隙率同於第1空隙率的不織布所形成。第1~第3過濾構件31~33是沿著潤滑劑的流通方向來層合。

使用層合過濾構件30的話，尺寸較大的異物即可被兩側的第1、第3過濾構件31、33所捕捉，尺寸較小的異物則由中央的第2過濾構件32所捕捉。因此，可有效捕捉不同尺寸的異物。再者，在層合過濾構件30不易發生阻塞，故可確保必要的通液性(潤滑劑的流通性)。

層合過濾構件也可以是層合了由不同素材所形成的過濾構件。例如：可以使用層合了由不織布製的過濾構件與發泡材所形成之過濾構件的層合過濾構件。此外，也可使用2層或4層以上的層合過濾構件。

1‧‧‧諧波齒輪單元裝置

1a‧‧‧單元中心軸線

2‧‧‧內齒齒輪

3‧‧‧外齒齒輪

3a‧‧‧筒體部

3b‧‧‧外齒

3c‧‧‧膜片

3d‧‧‧輪轂

3e‧‧‧中心貫穿孔

4‧‧‧諧波產生器

5‧‧‧凸輪板

5a‧‧‧貫穿孔

6‧‧‧諧波產生器軸承

7‧‧‧交叉滾子軸承(軸承)

8‧‧‧外輪

9‧‧‧內輪

10‧‧‧滾子

11‧‧‧螺栓

12‧‧‧輸出凸緣

12a‧‧‧中心貫穿孔

12b‧‧‧內周緣部分

13‧‧‧螺栓

14‧‧‧按壓構件

14a‧‧‧圓筒部分

24‧‧‧油封

25‧‧‧空隙

26‧‧‧過濾構件

27‧‧‧空隙

28‧‧‧嚙合部分

Claims (5)

1. 一種諧波齒輪裝置單元(1)，其特徵為：具有：剛性的內齒齒輪(2)；配置在上述內齒齒輪(2)之內側的可撓性外齒齒輪(3)；諧波產生器(4)，該諧波產生器(4)是安裝在上述外齒齒輪(3)的內側，將該外齒齒輪(3)朝半徑方向彎折，而部分嚙合於上述內齒齒輪(2)；以可相對旋轉的方式，支撐著上述內齒齒輪(2)與上述外齒齒輪(3)的軸承(7)；環狀的空隙(25)，該空隙(25)是形成在上述內齒齒輪(2)與上述軸承(7)的內輪(9)之間；以及安裝在上述空隙(25)之環狀的過濾構件(26、30)，上述空隙(25)係連通：上述軸承(7)的滑動部分、以及上述內齒齒輪(2)與上述外齒齒輪(3)之間的嚙合部分(28)，上述過濾構件(26、30)係由具有預定之空隙率的纖維質素材或多孔質素材所形成，該預定的空隙率是可捕捉含於流動在上述空隙(25)之潤滑劑的異物。
2. 如申請專利範圍第1項所述的諧波齒輪裝置單元(1)，其中，上述過濾構件(26、30)是由不織布或發泡材所形成。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的諧波齒輪裝置單 元(1)，其中，上述過濾構件為層合過濾構件(30)，上述層合過濾構件(30)至少是由：第1空隙率的第1過濾構件(31)、以及不同於上述第1空隙率之第2空隙率的第2過濾構件(32)所層合而構成。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述的諧波齒輪裝置單元(1)，其中，上述外齒齒輪(3)係具備：可朝向半徑方向彎折的可撓性圓筒狀筒體部(3a)；形成在該圓筒狀筒體部(3a)之一端側之外周面部分的外齒(3b)；以及膜片(3c)，該膜片(3c)是從上述圓筒狀筒體部(3a)的另一端，朝向半徑方向內側延伸，上述軸承(7)相對於上述內齒齒輪(2)，是配置在單元中心軸線(1a)方向的旁邊，包圍上述圓筒狀筒體部(3a)之上述膜片(3c)側的部分，上述空隙(25)為圓環狀的空隙，形成在：上述軸承(7)之上述內輪(9)之任一側的的內輪端面(9a)、與上述內齒齒輪(2)的齒輪端面(23)之間，該上述內齒齒輪(2)是從上述單元中心軸線(1a)的方向，與該內輪端面(9a)對向，上述空隙(25)的外周側空隙部分(25a)，是藉由上述軸承(7)的上述外輪(8)與上述內輪(9)之間的空隙部分(27)，而連通於上述滑動部分，上述空隙(25)的內周側空隙部分(25b)是連通於上述嚙合部分(28)，上述過濾構件(26、30)是位在：上述內周側空隙部 分(25b)與上述外周側空隙部分(25a)之間。
5. 如申請專利範圍第4項所述的諧波齒輪裝置單元(1)，其中，輸出凸緣(12)係同軸地固定或一體形成在上述軸承(7)之上述內輪(9)的上述內齒齒輪(2)之相反側的端部，上述外齒齒輪(3)的上述輪轂(3d)，係固定在上述輸出凸緣(12)。