TWI595174B - Eccentric swing gear device - Google Patents

Description

偏心擺動型齒輪裝置

本發明係關於一種偏心擺動型齒輪裝置。

先前，如開示於下述專利文獻1所示，眾所周知有在兩個對手構件間，以既定減速比將轉速減速之偏心擺動型齒輪裝置。此偏心擺動型齒輪裝置具有：外筒，被固定在一者之對手構件；以及承載件，被配置在外筒內，同時被固定在另一者之對手構件。承載件藉被安裝在曲柄軸的偏心部上之擺動齒輪的擺動旋轉，相對於外筒而言相對性旋轉。

近年來，因為機械手臂使用環境之變化，有機械手臂的運轉率提高之傾向，伴隨於此，減速機被要求需高速化。偏心擺動型齒輪裝置於使用時，承載件內之溫度比外筒之溫度還要高。因此，在使用時，擺動齒輪會熱膨脹。藉擺動齒輪之熱膨脹，擺動齒輪的外齒與外筒的內齒間的間隙變窄。伴隨於此，擺動齒輪齒面的面壓變高，結果，產生擺動齒輪的使用壽命降低之問題。

【先前技術文獻】 【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2006-77980號公報

本發明之目的在於藉抑制擺動齒輪齒面的面壓變高，抑制擺動齒輪使用壽命之變短。

為達成上述目的，遵照本發明一局面之偏心擺動型齒輪裝置，係在第1構件與第2構件之間，以既定轉速比轉換轉速，以傳遞驅動力，其特徵在於其具有：偏心部；擺動齒輪，具有插入有前述偏心部之插入孔，同時具有齒部；第1筒部，其構成係可安裝在前述第1構件及前述第2構件之一者；以及第2筒部，其構成係可安裝在前述第1構件及前述第2構件之另一者；前述第1筒部係以線膨脹係數比前述擺動齒輪的材質還要大之材質構成，前述第1筒部具有與前述擺動齒輪的前述齒部相咬合之內齒，前述第2筒部係在保持有前述擺動齒輪之狀態下，被配置在前述第1筒部的徑向內側，前述第1筒部與前述第2筒部，藉伴隨著前述偏心部旋轉之前述擺動齒輪的擺動，可彼此相對同心狀地旋轉。

1‧‧‧偏心擺動型齒輪裝置

2‧‧‧外筒

3‧‧‧內齒插銷

4‧‧‧承載件

6‧‧‧主軸承

10‧‧‧曲柄軸

10a‧‧‧第1偏心部

10b‧‧‧第2偏心部

12a‧‧‧第1曲柄軸承

12b‧‧‧第2曲柄軸承

12c‧‧‧軸本體

14‧‧‧第1擺動齒輪

14a‧‧‧外齒

16‧‧‧第2擺動齒輪

16a‧‧‧外齒

第1圖係表示本發明實施形態之偏心擺動型齒輪裝置的構成之剖面圖。

第2圖係表示第1圖II-II線之剖面圖。

以下，參照圖面詳細說明本發明實施形態之偏心擺動型齒輪裝置。本實施形態之偏心擺動型齒輪裝置(以下，稱做齒輪裝置)1，係做為減速機而適用在例如機械手臂的旋 轉胴體或腕關節等的回旋部、各種工作母機的回旋部等。此齒輪裝置1係被使用在例如80rpm~200rpm。

在本實施形態之齒輪裝置1中，當藉輸入軸8之旋轉而曲柄軸10旋轉時，擺動齒輪14，16與曲柄軸10的偏心部10a，10b連動，而擺動齒輪14，16擺動旋轉，所以，藉擺動齒輪14，16的旋轉而旋轉外筒2或承載件4，藉此，可獲得自輸入旋轉減速後之輸出旋轉。

如第1圖及第2圖所示，齒輪裝置1具有：外筒2，做為第1筒部之一例；承載件4，做為第2筒部之一例；輸入軸8；複數個(例如三個)曲柄軸10；第1擺動齒輪14；第2擺動齒輪16；以及複數個(例如三個)傳動齒輪20。

外筒2係構成齒輪裝置1的外表面者，略呈圓筒狀。在外筒2的內周面，形成有多數個插銷凹槽2b。各插銷凹槽2b係被配置使得在外筒2的軸向延伸，同時在直交軸向之剖面中，具有半圓形之剖面形狀。這些插銷凹槽2b係在外筒2的內周面，於圓周方向上等間隔並列。

外筒2具有多數個內齒插銷3。各內齒插銷3分別被安裝在插銷凹槽2b。具體說來，各內齒插銷3分別被嵌入對應之插銷凹槽2b，以在外筒2軸向延伸之姿勢被配置。藉此，多數個內齒插銷3係沿著外筒2圓周方向等間隔並列。在這些內齒插銷3處，咬合有第1擺動齒輪14的第1外齒14a及第2擺動齒輪16的第2外齒16a。

承載件4係在被配置成與外筒2同軸之狀態下，被收容在外筒2內。承載件4相對於外筒2而言，繞相同軸體 相對旋轉。具體說來，承載件4係被配置於外筒2的徑向內側，在此狀態下，藉在軸向彼此分離設置之一對主軸承6，相對於外筒2而言，可相對旋轉地被支撐。

承載件4具有：基部，具備基板部4a及複數個(例如三個)轉軸部4c；以及端板部4b。

基板部4a係在外筒2內，被配置於軸向的一端部附近。在基板部4a的徑向中央部，設有圓形的穿孔4d。在穿孔4d的周圍，複數個(例如三個)曲柄軸安裝孔4e(以下，單稱「安裝孔4e」)係等間隔設於圓周方向上。

端板部4b係相對於基板部4a而言，在軸向間隔設置，同時在外筒2內，被配置於軸向的另一端部附近。在端板部4b的徑向中央部設有穿孔4f。在穿孔4f的周圍，設有複數個(例如三個)曲柄軸安裝孔4g(以下，單稱「安裝孔4g」)。各安裝孔4g分別設於與基板部4a的安裝孔4e相對應之位置。在外筒2內，形成有關閉空間，前述關閉空間由端板部4b及基板部4a的彼此相向之兩者內面與外筒2的內周面圍成。

複數個轉軸部4c係與基板部4a一體設置，自基板部4a的一主面(內側面)，往端板部4b側直線性延伸。此三個轉軸部4c係在圓周方向上，被等間隔配置(參照第2圖)。各轉軸部4c係藉螺栓4h被鎖固在端板部4b上(參照第1圖)。藉此，基板部4a、轉軸部4c及端板部4b被一體化。

輸入軸8係發揮做為省略圖示之驅動馬達的驅動力被輸入之輸入部之功能。輸入軸8被插入端板部4b的穿孔4f及基板部4a的穿孔4d。輸入軸8係被配置，使得其軸心與 外筒2及承載件4的軸心一致，藉驅動馬達的驅動力而繞軸旋轉。在輸入軸8尖端部的外周面，設有輸入齒輪8a。

複數個曲柄軸10在外筒2內，等間隔被配置於輸入軸8的周圍(參照第2圖)。各曲柄軸10藉一對曲柄軸承12a，12b，相對於承載件4而言，可繞軸旋轉地被支撐(參照第1圖)。具體說來，在自各曲柄軸10軸向的一端，僅既定長度之軸向內側部分，安裝有第1曲柄軸承12a。第1曲柄軸承12a組裝在基板部4a的安裝孔4e。另外，在各曲柄軸10軸向的另一端部，安裝有第2曲柄軸承12b。第2曲柄軸承12b被組裝在端板部4b的安裝孔4g。藉此，曲柄軸10可旋轉地被基板部4a及端板部4b支撐。

各曲柄軸10具有：軸本體12c；以及偏心部10a，10b，被一體形成在軸本體12c上。第1偏心部10a與第2偏心部10b，在被兩曲柄軸承12a，12b支撐之部分間，被配置成在軸向並列。第1偏心部10a與第2偏心部10b分別具有圓柱形狀，其皆在相對於軸本體12c的軸心而言偏心之狀態下，自軸本體12c突出到徑向外側。第1偏心部10a與第2偏心部10b，分別自軸心以既定偏心量偏心，被配置成彼此具有既定角度之相位差。

在曲柄軸10的一端部，亦即，在被安裝在基板部4a的安裝孔4e內之部分的軸向外側部位，設有安裝有傳動齒輪20之被嵌合部10c。

第1擺動齒輪14被配設在外筒2內的前述關閉空間，同時透過第1滾子軸承18a，被安裝在各曲柄軸10的第1 偏心部10a。第1擺動齒輪14當各曲柄軸10旋轉而第1偏心部10a偏心旋轉時，與該偏心部10a的偏心旋轉連動，而一邊咬合在內齒插銷3一邊擺動旋轉。

第1擺動齒輪14具有比外筒2的內徑小些許之尺寸。第1擺動齒輪14具有第1外齒14a、中央部穿孔14b、複數個(例如三個)第1偏心部插入孔14c、及複數個(例如三個)轉軸部插入孔14d。第1外齒14a橫貫擺動齒輪14的圓周方向全體，具有滑順連續之波浪形狀。

中央部穿孔14b設於第1擺動齒輪14的徑向中央部。輸入軸8在具有遊隙之狀態下，貫穿中央部穿孔14b。

複數個第1偏心部插入孔14c係在第1擺動齒輪14中，於圓周方向等間隔地設於中央部穿孔14b的周圍。在各第1偏心部插入孔14c，於中介有第1滾子軸承18a之狀態下，分別貫穿有各曲柄軸10的第1偏心部10a。

複數個轉軸部插入孔14d係在第1擺動齒輪14中，於圓周方向等間隔設於中央部穿孔14b的周圍。各轉軸部插入孔14d係在圓周方向中，分別配設於鄰接之第1偏心部插入孔14c間之位置。對應之轉軸部4c在具有遊隙之狀態下，貫穿各轉軸部插入孔14d。

第2擺動齒輪16係被配設於外筒2內的前述關閉空間，同時透過第2滾子軸承18b，安裝在各曲柄軸10的第2偏心部10b。第1擺動齒輪14與第2擺動齒輪16，對應第1偏心部10a與第2偏心部10b的配置，在軸向並列設置。第2擺動齒輪16當各曲柄軸10旋轉而第2偏心部10b偏心旋轉 時，其與此偏心旋轉連動，以一邊咬合在內齒插銷3一邊擺動旋轉。

第2擺動齒輪16具有比外筒2的內徑小些許的尺寸，其成為與第1擺動齒輪14相同之構造。亦即，第2擺動齒輪16具有第2外齒16a、中央部穿孔16b、複數個(例如三個)第2偏心部插入孔16c、及複數個(例如三個)轉軸部插入孔16d。這些具有與第1擺動齒輪14的第1外齒14a、中央部穿孔14b、複數個第1偏心部插入孔14c、及複數個轉軸部插入孔14d相同之構造。在各第2偏心部插入孔16c，於中介有第2滾子軸承18b之狀態下，貫穿有曲柄軸10的第2偏心部10b。

各傳動齒輪20係使輸入齒輪8a的旋轉，傳動到曲柄軸10者。各傳動齒輪20分別外嵌在被嵌合部10c，被嵌合部10c設於與各傳動齒輪20對應之曲柄軸10的軸本體12c中之一端部。各傳動齒輪20係與曲柄軸10的旋轉軸繞同軸地，與曲柄軸10一體旋轉。各傳動齒輪20具有與輸入齒輪8a相咬合之外齒20a。

在此，說明構成外筒2及擺動齒輪14，16之材料。

外筒2係以線膨脹係數比第1擺動齒輪14及第2擺動齒輪16的材質還要大之材質構成。具體說來，外筒2係以鋁合金製成，構成外筒2之材料的線膨脹係數係20.0~23.5μ/K。相對於此，擺動齒輪14，16係以鐵系材料構成。例如擺動齒輪14，16係可以以碳含量0.7~1.0%之鋼(高碳鋼)製成，或者，以碳含量0.2%以下之鋼(低碳鋼)製成。在此 情形下，構成擺動齒輪14，16之材料的線膨脹係數係10.8~11.0μ/K，或者，11.6~11.7μ/K。而且，當淬火硬化這些鐵系材料時，在碳含量0.2%以下之情形下，線膨脹係數成為13.6μ/K，又，在碳含量0.7~1.0%之情形下，線膨脹係數成為12.0~12.5μ/K。而且，關於內齒插銷3也係以與擺動齒輪14，16相同之材料形成。

如上所述，在本實施形態之齒輪裝置1中，構成擺動齒輪14，16之材料的線膨脹係數，比構成外筒2之材料的線膨脹係數還要小。因此，在使用齒輪裝置1時，當外筒2、承載件4及擺動齒輪14，16升溫後，外筒2之膨脹比擺動齒輪14，16還要大。因此，外筒2的內齒插銷3與擺動齒輪14，16的外齒14a，16a間之間隙，亦即，外筒2的內周面與擺動齒輪14，16間之間隙，不會比使用前之狀態還要窄。因此，即使擺動齒輪14，16升溫而膨脹，也能抑制擺動齒輪14，16的齒面面壓變高，能抑制擺動齒輪14，16的使用壽命變短。

又，在本實施形態中，外筒2係鋁合金製成，擺動齒輪14，16係以鐵系材料構成，所以，可使構成外筒2之材料的線膨脹係數，與構成擺動齒輪14，16之材料的線膨脹係數之差值取較大。因此，即使在擺動齒輪14，16的溫度與外筒2的溫度之溫度差變大之使用環境中，也能抑制擺動齒輪14，16的齒面面壓變高。藉此，更能確實抑制擺動齒輪14，16的使用壽命變短。

而且，本發明並不侷限於此，在不脫逸其旨趣之範圍內，可做種種變更及改良等。例如在上述實施形態中，雖 然係設有兩個擺動齒輪14，16之構成，但是，本發明並不侷限於此。其構成也可以例如設有一個擺動齒輪，或者，設有三個以上之擺動齒輪。

在上述實施形態中，雖然輸入軸8配設於承載件4的中央部，複數個曲柄軸10配設於輸入軸8的周圍，但是，本發明並不侷限於此。也可以例如係曲柄軸10被配設於承載件4的中央部之中心曲柄式。在此情形下，只要設置使得輸入軸8咬合在被安裝在曲柄軸10上之傳動齒輪20，輸入軸8可被配設於任何位置。

在上述實施形態中，雖然例示外筒2係以鋁合金製成之情形，但是，外筒2並不侷限於以鋁合金製成。例如也可以外筒2及擺動齒輪14，16皆以鐵系材料構成。但是，在此情形下，外筒2也必須以線膨脹係數比擺動齒輪14，16的材料還要大之材料構成。例如如果使外筒2以碳含量0.2%以下之鋼製成(低碳鋼製)，而且被淬火硬化時，線膨脹係數成為13.6μ/K。在此情形下，擺動齒輪14，16可以碳含量0.7~1.0%以下之鋼製成(高碳鋼製)。在此情形下，使構成擺動齒輪14，16之材料淬火硬化後之線膨脹係數，成為12.3~12.4μ/K。在此情形下，內齒插銷3也可以以與擺動齒輪14，16相同之材料形成。

在此，概說上述實施形態。

(1)在上述實施形態中，構成擺動齒輪之材料的線膨脹係數，比構成第1筒部之材料的線膨脹係數還要小。因此，當偏心擺動型齒輪裝置使用時，第1筒部、第2筒部及擺 動齒輪升溫後，第1筒部的膨脹超過擺動齒輪的膨脹。因此，第1筒部的內齒與擺動齒輪的齒部間之間隙，亦即，第1筒部的內周面與擺動齒輪間之間隙，不會比使用前之狀態還要窄。因此，即使擺動齒輪升溫而膨脹後，能抑制擺動齒輪的齒面面壓變高，能抑制擺動齒輪的使用壽命變短。

(2)前述第1筒部可以以鋁合金製成，前述擺動齒輪也可以以鐵系材料構成。

在此態樣中，可使構成第1筒部之材料的線膨脹係數，與構成擺動齒輪之材料的線膨脹係數之差值取較大。因此，即使在擺動齒輪的溫度與第1筒部的溫度之溫度差變大之使用環境中，也能抑制擺動齒輪的齒面面壓變高，藉此，更能確實抑制擺動齒輪的使用壽命變短。

(3)前述第1筒部可以係碳含量0.2%以下之鐵系材料，前述擺動齒輪也可以以碳含量0.7~1.0%之鐵系材料構成。

如上所述，當依據上述實施形態時，能抑制擺動齒輪的齒面面壓變高，所以，能抑制擺動齒輪的使用壽命變短。

1‧‧‧偏心擺動型齒輪裝置

2‧‧‧外筒

2b‧‧‧插銷凹槽

3‧‧‧內齒插銷

4‧‧‧承載件

4a‧‧‧基板部

4b‧‧‧端板部

4c‧‧‧轉軸部

4d‧‧‧穿孔

4e‧‧‧曲柄軸安裝孔

4f‧‧‧穿孔

4g‧‧‧曲柄軸安裝孔

4h‧‧‧螺栓

6‧‧‧主軸承

8‧‧‧輸入軸

8a‧‧‧輸入齒輪

10‧‧‧曲柄軸

10a‧‧‧偏心部

10b‧‧‧偏心部

10c‧‧‧被嵌合部

12a‧‧‧曲柄軸承

12b‧‧‧曲柄軸承

12c‧‧‧軸本體

14‧‧‧擺動齒輪

14a‧‧‧第1外齒

14b‧‧‧中央部穿孔

14c‧‧‧第1偏心部插入孔

14d‧‧‧轉軸部插入孔

16‧‧‧擺動齒輪

16a‧‧‧第2外齒

16b‧‧‧中央部穿孔

16c‧‧‧第2偏心部插入孔

16d‧‧‧轉軸部插入孔

18a‧‧‧第1滾子軸承

18b‧‧‧第2滾子軸承

20‧‧‧傳動齒輪

20a‧‧‧外齒

Claims (1)

1. 一種偏心擺動型齒輪裝置，在第1構件與第2構件之間，以既定轉速比轉換轉速，以傳遞驅動力，其具有：偏心部；擺動齒輪，具有插入有前述偏心部之插入孔，同時具有齒部；第1筒部，其構成係可安裝在前述第1構件及前述第2構件之一者；以及第2筒部，其構成係可安裝在前述第1構件及前述第2構件之另一者；前述第1筒部係以線膨脹係數比前述擺動齒輪的材質還要大之材質構成，前述第1筒部具有與前述擺動齒輪的前述齒部相咬合之內齒，前述第2筒部係在保持有前述擺動齒輪之狀態下，被配置在前述第1筒部的徑向內側，前述第1筒部與前述第2筒部，藉伴隨著前述偏心部旋轉之前述擺動齒輪的擺動，可彼此相對同心狀地旋轉；前述第1筒部係碳含量小於0.2%之鐵系材料，前述擺動齒輪係以碳含量0.7~1.0%之鐵系材料構成。