TW201632759A - 諧波齒輪裝置 - Google Patents

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Abstract

諧波齒輪裝置(1)係具有滑脂溫度控制機構(15)，該機構係對被填充至其外齒齒輪(6)之內側的滑脂(16)當中，配置在諧波產生器(7)之外周側部分的滑脂部分(16a)的滑脂溫度進行控制。滑脂溫度控制機構(15)係具有環狀的加熱器(17)，該加熱器(17)係相對於諧波產生器(7)之外周側部分，遍及其全周地從裝置中心軸線(1a)的方向形成對峙。藉由控制外齒齒輪(6)之內部的特定部分的滑脂溫度，即使是在滑脂固化的極低溫環境下，也能確實地啟動諧波齒輪裝置。

Description

諧波齒輪裝置
本發明係關於一種具有杯型或禮帽型之可撓性外齒齒輪的諧波齒輪裝置。更詳細而言，是關於一種內藏有滑脂加熱用的加熱器，即使在不易啟動的極低溫環境下，仍可啟動的諧波齒輪裝置。
做為諧波齒輪裝置，廣為人知的有：具有杯型之可撓性外齒齒輪的杯型諧波齒輪裝置、以及具有禮帽型之可撓性外齒齒輪的禮帽型諧波齒輪裝置。杯型的外齒齒輪，係在可被彎成折非圓形之圓筒狀筒體部的前側開口端那一側的部位的外周面部分，形成有外齒；在其後端側開口端形成有朝向半徑方向內側延伸的膜片；在膜片的內周緣形成有圓盤狀或圓環狀的輪轂。膜片以及輪轂是相當於杯型形狀之底部的部分。外齒齒輪透過輪轂，而被連結固定在負荷側構件等構件。禮帽型的外齒齒輪，係在圓筒狀筒體部之前側開口端的外周面部分形成有外齒；在其後側開口端形成有朝向半徑方向外側延伸的膜片；在膜片的 外周緣形成有圓環狀的輪轂。膜片以及輪轂，是相當於禮帽型形狀之帽簷的部分。
杯型諧波齒輪裝置或禮帽型諧波齒輪裝置，其潤滑對象的各接觸部，係被填充或塗佈在其內部的滑脂所潤滑。以滑脂來潤滑各部的諧波齒輪裝置，在低溫環境下使用時，有時以低容量的馬達會無法啟動。
在專利文獻1中，係提案一種驅動方法，其係在低溫環境下，例如在-30℃的低溫下，藉由從外部對諧波齒輪裝置進行加熱，使滑脂的黏性降低而能順暢地驅動諧波齒輪裝置。在此所揭示的諧波齒輪裝置，係以高熱傳導率的素材來製造零件，將加熱器以面接觸狀態安裝在內齒齒輪的外周面，使來自加熱器的熱傳達到全部的諧波齒輪裝置。根據配置在加熱器旁邊的溫度計之測定結果，調整加熱器的溫度，將內齒齒輪與外齒齒輪之間、諧波產生器與外齒齒輪之間、以及塗佈在諧波產生器內之滑脂的溫度，維持固定(專利文獻1的段落0008~0014)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2007-255607號公報
低溫環境下的諧波齒輪裝置，雖以低溫專用 滑脂來進行潤滑，但是在-30℃以下的環境下，受到滑脂之黏性的影響，啟動時的旋轉扭矩急增，有時低容量的馬達無法進行啟動。此外，在極低溫環境下，例如在-55℃以下的環境下，受到滑脂之塑性、黏性的影響，啟動時的旋轉扭矩急增，有時低容量的馬達無法進行啟動。在此，低溫專用滑脂重視諧波齒輪裝置的啟動性，使用較小動黏度的基油，在室溫以上之環境下的高負荷運轉，無法期待能獲得充份的潤滑性能。
專利文獻1中所揭示的方法，是在低溫環境下使用加熱器，對整個諧波齒輪裝置進行加熱，將各部分之滑脂的溫度維持固定。但是，為了將各部分之滑脂的溫度維持固定，就須要較大的熱量。此外，當從內齒齒輪的外周面那一側進行加熱時，要將諧波產生器之內部的滑脂加熱到預定溫度，須要花時間。並且，一旦投入熱量變多的話，接近加熱器之部分的滑脂就會陷入室溫以上的過熱狀態，恐有不能發揮充份潤滑性能的情形發生。特別是，在極低溫環境下，更難以將諧波齒輪裝置內部之滑脂的溫度維持固定。
鑑於此點，本發明的課題即為提供一種諧波齒輪裝置，其係藉由控制內部之部分的滑脂溫度，即使在難以啟動的極低溫環境下，仍可確實啟動。
為了解決上述課題，本發明的諧波齒輪裝 置，其特徵為：具有：剛性的內齒齒輪；呈杯型或禮帽型的可撓性外齒齒輪；諧波產生器，該諧波產生器是安裝在上述外齒齒輪的內側，將該外齒齒輪彎折成非圓形，局部嚙合於上述內齒齒輪，使該兩齒輪的嚙合位置朝向圓周方向移動；以及滑脂溫度控制機構，該滑脂溫度控制機構是控制：被填充至上述外齒齒輪內側的滑脂當中，覆蓋上述諧波產生器之外周側部分的滑脂之部分的溫度，上述滑脂溫度控制機構係具有加熱器，該加熱器是配置在上述外齒齒輪的內側，相對於上述諧波產生器的外周側部分，遍及其全周地從裝置中心軸線的方向形成對峙。
在低溫環境下，特別是在極低溫環境下之諧波齒輪裝置的啟動扭矩，是受到配置在外齒齒輪內側之諧波產生器之部分的滑脂量、以及該部分之滑脂溫度的極大影響。意即，一旦該部分之滑脂的塑性、抗黏性較高的話，啟動扭矩就會大幅度昇高。再者，一旦開始啟動，也就是說，一旦諧波產生器藉由馬達而開始轉動的話，諧波齒輪裝置的運行扭矩(running torque)會因為：塗佈在諧波產生器的滑脂、或是填充在其周圍的滑脂的流向(例如：滑脂朝向諧波產生器的軌道部移動)；或者是因為滑脂的黏性所引起的發熱(受到高裁斷力之諧波產生器的軸承軌道部的抗黏性所引起的發熱)等而減少，回到一般的旋轉扭矩。
因此，能否啟動成為問題點，所以只要在啟動前降低被塗佈‧填充至左右能否啟動之諧波產生器之部分的滑脂、覆蓋在其周圍之滑脂的塑性、抗黏性即可。意即，藉由對諧波齒輪裝置之內部的滑脂當中，位在諧波產生器之軸承部分的內部或是周圍之特定的滑脂部分的溫度加以控制(加熱)，則即使是在低溫環境下，特別是在極低溫環境下，也能啟動諧波齒輪裝置。
本發明的諧波齒輪裝置著眼於此點，即在配置於外齒齒輪之內側的諧波產生器的外周側部分旁，配置了加熱器。藉由如此，利用加熱器對塗佈在諧波產生器之外周側部分、或者是填充在其周圍之特定的滑脂部分進行加熱，即可控制該滑脂部分的溫度。
如此一來，可降低在低溫環境下之諧波齒輪裝置的啟動扭矩，即使是利用低容量的馬達仍可啟動諧波齒輪裝置。此外，因為只要對部分的滑脂(亦即，配置在特定部分的滑脂)進行加熱即可，所以不須要像對全部的諧波齒輪裝置內部之滑脂進行加熱時的狀況，為了維持固定的溫度而須要較大的熱量，所以位在靠近加熱器的滑脂部分不會陷入過熱狀態，也就不會發生無法得到充分之潤滑性能的問題。
在本發明的諧波齒輪裝置中，滑脂溫度控制機構以具備：檢測諧波齒輪裝置之滑脂部分之溫度的溫度檢測器；以及控制部為佳，該控制部係根據溫度檢測器的檢測溫度，驅動加熱器，對啟動時之上述滑脂部分的溫度 進行控制。如此一來，即可極精密地對滑脂溫度進行控制。
在本發明的諧波齒輪裝置中，可事先將加熱器遍及外齒齒輪之內周面的全周，以非接觸狀態與該內周面形成對峙。
再者，也可事先將加熱器遍及外齒齒輪之內周面的全周，使其與該內周面接觸。此時，只要是使用具備可和外齒齒輪之內周面一起彎折的可撓性的加熱器即可。例如，做為加熱器可使用：捲成線圈彈簧狀的發熱線、矽氧橡膠加熱器等板狀的加熱器等。
在使用矽氧橡膠加熱器等板狀的加熱器時，可將該加熱器遍及外齒齒輪之內周面的全周貼附。
在本發明的諧波齒輪裝置中，可利用與外齒齒輪一體旋轉的加熱器支撐構件來支撐加熱器。
具有杯型之可撓性外齒齒輪的諧波齒輪裝置，有時是具有：輸出凸緣；按壓構件；以及連結螺栓，該連結螺栓是在按壓構件與輸出凸緣之間，以夾著外齒齒輪之輪轂的狀態下，將該三個構件連結固定。此時，只要將支撐加熱器的加熱器支撐構件固定在按壓構件即可。或者是，按壓構件與加熱器支撐構件也可以是由單一構件所形成。
1‧‧‧諧波齒輪裝置
1a‧‧‧裝置中心軸線
2‧‧‧裝置外殼
3‧‧‧交叉滾子軸承
4‧‧‧輸出凸緣
5‧‧‧內齒齒輪
6‧‧‧外齒齒輪
6a‧‧‧圓筒狀筒體部
6c‧‧‧外齒
6f‧‧‧膜片
6g‧‧‧輪轂
7‧‧‧諧波產生器
8‧‧‧插塞
9‧‧‧波形軸承
12‧‧‧按壓構件
13‧‧‧連結螺栓
15、15A、15B、15C‧‧‧滑脂溫度控制機構
16‧‧‧滑脂(grease)
16a‧‧‧滑脂部分
17、17A、17B、17C‧‧‧加熱器
18‧‧‧溫度檢測器
19‧‧‧控制部
21‧‧‧加熱器支撐構件
[圖1]係有關本發明之實施形態的杯型諧波齒輪裝置的縱剖面圖。
[圖2]係為顯示圖1之滑脂溫度控制機構之變形例1的半縱剖面圖。
[圖3]係為顯示圖1之滑脂溫度控制機構之變形例2的半縱剖面圖。
[圖4]係為顯示圖1之滑脂溫度控制機構之變形例3的半縱剖面圖。
以下茲參照圖面，說明適用本發明之諧波齒輪裝置的實施形態。
(全體構成)
圖1係為有關本實施形態之杯型諧波齒輪裝置的縱剖面圖。諧波齒輪裝置1具有筒形的裝置外殼2。圓盤狀的輸出凸緣4，係隔著交叉滾子軸承3，以可自由旋轉的狀態被安裝在裝置外殼2的後端部(在圖面下側的部位)。
在裝置外殼2的外周部係形成有安裝凸緣2a，並在此又形成有：朝向圓周方向，依預定間距所形成的螺栓孔2b。在裝置外殼2之前端部的圓形內周面形成有內齒5a。該前端部是具有做為剛性內齒齒輪5的功能。換言之，內齒齒輪5是一體形成在裝置外殼2。杯型的可撓性外齒齒輪6係同軸地配置在裝置外殼2的內部。 諧波產生器7則是同軸地安裝在外齒齒輪6的內側。諧波產生器7係將外齒齒輪6彎折成非圓形，例如為橢圓形，並使其局部嚙合於內齒齒輪5。
諧波產生器7係具備：具有輸入軸連結用之軸孔8a的剛性插塞8；以及安裝在該插塞8之橢圓形外周面的波形軸承9。波形軸承9係為：具有可朝向半徑方向彎折之軌道輪的軸承，在安裝於插塞8的狀態下，其外輪外周面是被彎折成橢圓形。插入到插塞8之軸孔8a的輸入軸10，是利用連結螺栓11等，同軸地被連結固定在插塞8。透過輸入軸10，將來自馬達等的輸出旋轉輸入到諧波產生器7。
外齒齒輪6係具有可彎折成非圓形的圓筒狀筒體部6a。在該圓筒狀筒體部6a之前側開口端那一側的外周面部分，係形成有外齒6c。圓筒狀筒體部6a之形成有外齒6c的部分，係稱之為外齒形成部分。膜片6f係從圓筒狀筒體部6a的後端朝向半徑方向內側延伸。圓環狀的輪轂6g係連續於膜片6f的內周緣而形成。
諧波產生器7係安裝在外齒齒輪6之圓筒狀筒體部6a之外齒形成部分的內側。外齒形成部分係被諧波產生器7彎折成橢圓形，位在橢圓形之長軸兩端的外齒6c，係嚙合於內齒齒輪5的內齒5a。
外齒齒輪6的輪轂6g在被夾持於按壓構件12與輸出凸緣4之間的狀態下，藉由複數個連結螺栓13，同軸地被連結固定在輸出凸緣4。在按壓構件12係形成 有：圓筒部分12a；以及從該圓筒部分12a的前側開口端，朝向半徑方向外側伸展的圓盤狀部分12b。圓筒部分12a係從輪轂6g的前側，被嵌入到該中空孔以及輸出凸緣4的中空孔，被定位成與輪轂6g和輸出凸緣4同軸。在輪轂6g被夾在圓盤狀部分12b與輸出凸緣4之間的狀態下，藉由連結螺栓13將此三個構件予以連結固定。
(滑脂溫度控制機構)
滑脂溫度控制機構15係被裝設在諧波齒輪裝置1。滑脂溫度控制機構15係控制：被填充至外齒齒輪6之內側的滑脂16當中，覆蓋諧波產生器7之外周側部分的滑脂部分16a的溫度。意即，如圖中單點虛線的框所示般，對塗佈、填充至諧波產生器7之波形軸承9內部的滑脂、以及位在波形軸承9之側方的滑脂的溫度進行控制。
滑脂溫度控制機構15係具有圓環狀的加熱器17，該加熱器17是相對於諧波產生器7的外周側部分，遍及其全周地從裝置中心軸線1a的方向形成對峙。此外，又具備：檢測滑脂部分之溫度的熱電對等的溫度檢測器18；以及控制部19，該控制部19是根據溫度檢測器18的檢測溫度，驅動加熱器17，對諧波齒輪裝置1啟動時之滑脂部分16a的溫度進行控制。
在此，加熱器17係為：將長方形剖面的板狀加熱具形成圓環狀者，並安裝在圓筒狀的加熱器支撐構件21。加熱器支撐構件21，在本例中是一體形成在：固定 於輪轂6g的按壓構件12。意即，在按壓構件12之圓盤狀部分12b的外周緣部，形成有：沿著裝置中心軸線1a的方向，一直延伸到諧波產生器7旁邊位置為止的圓筒狀加熱器支撐構件21。在加熱器支撐構件21的前端開口部21a，安裝有圓環狀的加熱器17，加熱器17係依預定的間距，從裝置中心軸線1a的方向，與諧波產生器7的外周側部分(波形軸承9的部分)對峙。
具有滑脂溫度控制機構15的諧波齒輪裝置1，在外齒齒輪6內部的諧波產生器7之外周部分旁邊，係配置有加熱器17。藉由加熱器17來控制外齒齒輪6之內部的滑脂16當中，部分之滑脂的溫度。
即使是在使用可取得之諧波齒輪裝置用的低溫專用滑脂的情形下，當是在-55℃以下的極低溫狀態時，滑脂會凝固，若在-65℃時，一般的馬達是無法啟動諧波齒輪裝置1。本例的諧波齒輪裝置1，係使用滑脂溫度控制機構15，對外齒齒輪6之內部的滑脂16當中，諧波產生器7之外周側部分的滑脂部分進行加熱，將其控制在高於-55℃的溫度狀態。如此一來，即使是在極低溫環境下，也能確實地啟動諧波齒輪裝置1。
(滑脂溫度控制機構的變形例1)
圖2係為適用本發明之諧波齒輪裝置的半縱剖面圖，顯示滑脂溫度控制機構15的變形例1。本例的滑脂溫度控制機構15A係具有：面向諧波產生器7，朝向半徑方向 外側伸展的圓錐台狀加熱器17A。除此之外，其他的構成都和圖1所示的情形相同，故省略該說明。
(滑脂溫度控制機構的變形例2)
圖3係為適用本發明之諧波齒輪裝置的半縱剖面圖，顯示滑脂溫度控制機構15的變形例2。本例的滑脂溫度控制機構15B係具有：將發熱線捲繞成線圈彈簧狀之構成的圓環狀加熱器17B。除此之外，其他的構成都和圖1所示的情形相同。
加熱器17B係安裝在圓環狀之安裝凸緣21b的外周面，該安裝凸緣21b是從加熱器支撐構件21的前端開口部21a，朝向半徑方向外側伸展。此外，藉由該安裝凸緣21b的外周緣部，遍及全周地與外齒齒輪6之圓筒狀筒體部6a的內周面接觸。圓筒狀筒體部6a隨著橢圓形輪廓之諧波產生器7的旋轉，各部分是朝向半徑方向反覆彎折。圓環狀的加熱器17B因為具有可跟隨圓筒狀筒體6a一起彎折的可撓性，所以可維持著遍及全周地與圓筒狀筒體部6a之內周面接觸的狀態。
(滑脂溫度控制機構的變形例3)
圖4為適用本發明之諧波齒輪裝置的半縱剖面圖，顯示滑脂溫度控制機構15的變形例3。本例之滑脂溫度控制機構15C的加熱器17C係為：將具有矽氧橡膠加熱器等彈性特性(彎折性)的板狀加熱器做成圓筒狀者。又，加 熱器17C是利用黏著劑等，直接貼附在遍及外齒齒輪6之圓筒狀筒體部6a之內周面的全周。因此，不須要上述各例中的加熱器支撐構件21。除此之外的構成是同於圖1所示的情況。
1‧‧‧諧波齒輪裝置
1a‧‧‧裝置中心軸線
2‧‧‧裝置外殼
2a‧‧‧安裝凸緣
2b‧‧‧螺栓孔
3‧‧‧交叉滾子軸承
4‧‧‧輸出凸緣
5‧‧‧內齒齒輪
5a‧‧‧內齒
6‧‧‧外齒齒輪
6a‧‧‧圓筒狀筒體部
6c‧‧‧外齒
6f‧‧‧膜片
6g‧‧‧輪轂
7‧‧‧諧波產生器
8‧‧‧插塞
8a‧‧‧軸孔
9‧‧‧波形軸承
10‧‧‧輸入軸
11‧‧‧連結螺栓
12‧‧‧按壓構件
12a‧‧‧圓筒部分
12b‧‧‧圓盤狀部分
13‧‧‧連結螺栓
15‧‧‧滑脂溫度控制機構
16‧‧‧滑脂
16a‧‧‧滑脂部分
17‧‧‧加熱器
18‧‧‧溫度檢測器
19‧‧‧控制部
21‧‧‧加熱器支撐構件
21a‧‧‧前端開口部

Claims (7)

  1. 一種諧波齒輪裝置，係具有：剛性的內齒齒輪；呈杯型或禮帽型的可撓性外齒齒輪；諧波產生器，該諧波產生器是安裝在上述外齒齒輪的內側，將該外齒齒輪彎折成非圓形，使其局部嚙合於上述內齒齒輪，並使該兩齒輪的嚙合位置朝向圓周方向移動；以及滑脂溫度控制機構，該滑脂溫度控制機構是控制：被填充至上述外齒齒輪之內側的滑脂當中，覆蓋上述諧波產生器之外周側部分的滑脂部分的溫度，上述滑脂溫度控制機構係具有加熱器，上述加熱器是配置在上述外齒齒輪的內側，且相對於上述諧波產生器之外周側部分，遍及其全周地從裝置中心軸線的方向形成對峙。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的諧波齒輪裝置，其中，上述滑脂溫度控制機構係具備：檢測上述滑脂部分之溫度的溫度檢測器；以及控制部，該控制部係根據上述溫度檢測器的檢測溫度，驅動上述加熱器，控制啟動時之上述滑脂部分的溫度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的諧波齒輪裝置，其中，上述加熱器係遍及上述外齒齒輪之內周面的全周，以非接觸狀態與該內周面形成對峙。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的諧波齒輪裝置，其中，上述加熱器係遍及上述外齒齒輪之內周面的全周，與該內周面接觸，並具備可和上述圓筒狀筒體部的上述內周面一起彎折的可撓性。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的諧波齒輪裝置，其中，上述加熱器係遍及上述外齒齒輪之內周面的全周貼附，並具備可和上述外齒齒輪一起彎折的可撓性。
  6. 如申請專利範圍第1、2、3或4項所述的諧波齒輪裝置，其中，上述外齒齒輪係具備：可被彎折成非圓形的圓筒狀筒體部；從上述圓筒狀筒體部的後端朝向半徑方向內側或外側延伸的膜片；形成在上述膜片之內周緣或外周緣的圓盤狀或圓環狀的輪轂；以及形成在上述圓筒狀筒體部之外周面部分的外齒，上述加熱器是被：和上述外齒齒輪一體旋轉的加熱器支撐構件所支撐。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的諧波齒輪裝置，其中，係具有：輸出凸緣；按壓構件；以及連結螺栓，該連結螺栓是以將上述輪轂夾在上述按壓構件與上述輸出凸緣之間的狀態，將該三個構件連結固定，上述外齒齒輪係為杯型的外齒齒輪， 上述加熱器支撐構件是被固定在上述按壓構件，或者上述按壓構件與上述加熱器支撐構件，是由單一構件所形成。
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