专利名称：减速器、机械手以及机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及降低所输入的旋转速度并输出的減速器。
背景技术：
从马达等动カ源而得到的动カ在直接使用时多存在旋转速度过高、转矩不足的情况。因此，通常多使用減速器而使旋转速度減速到适当的旋转速度为止，以产生需要的转速与需要的转矩。作为得到大减速比的減速器，提出有如下述那样的減速器的方案。首先，在齿圈(ring gear)的内侧设置比齿圈略小、且齿数比齿圈少的(例如齿数少ー个的)公转齿轮。在公转齿轮的中心位置设置有圆形凸轮，以使得圆形凸轮形成为能够相对于公转齿轮旋转的状态。从圆形凸轮在齿圈的中心轴线上的位置立设有第一旋转轴。在具有这样的结构的 減速器中，当利用第一旋转轴使圆形凸轮绕齿圈的中心轴线旋转时，公转齿轮ー边与齿圈啮合一边绕齿圈的中心轴线进行公转。而且，公转齿轮在绕齿圈的中心轴线进行一圈公转期间，会朝与公转的方向相反的方向自转与齿圈之间的齿数差的量。因此，通过取出公转齿轮的自转的动作，能够大幅对输入的旋转(第一旋转轴的旋转)进行减速。并且，公转齿轮的自转的动作由设置于公转齿轮的贯通孔、与插入到贯通孔的贯通销取出。在贯通孔与贯通销之间设置有间隙，利用该间隙来对公转齿轮的公转的动作进行吸收，并且利用贯通销来取出公转齿轮自转的动作。这样ー来，由贯通销取出的公转齿轮的自转的动作从贯通销所连结的第二旋转轴向外部输出(专利文献I)。专利文献I :日本特开2008-240852号公报但是，在上述专利文献I所记载的減速器存在易于产生间隙(back lash)的问题。即，在到第一旋转轴的输入从第二旋转轴被输出为止的期间，除了在齿圈与公转齿轮啮合的部分产生的通常的间隙之外，还存在在公转齿轮的贯通孔与贯通销抵接的部分产生的间隙。后者的间隙是在专利文献I的动作原理的減速器中缘于制造误差而产生的间隙。而且，由于该两种的间隙的存在，作为整体上容易产生较大的间隙。其结果是，产生了下述问题产生相对于第一旋转轴的输入而得不到输出转矩的期间、或在第二旋转轴产生旋转方向的较大的晃动。因此，在组装之后对间隙的大小进行检查，如果存在问题，则进行分解而更换为尺寸略微不同的部件，再次组装好并对间隙进行检查。重复该作业而得到规定的大小以下的间隙的減速器。或者，预先对所有的部件的尺寸进行測定而分选，在组装时由相互匹配的部件进行组装，以使得不在贯通孔与贯通销之间产生缝隙，然而这种方法在组装作业上极为费时。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所具有的上述课题的至少一部分而完成的，其目的在于提供一种减速器，该减速器即便使用包含制造误差的部件，也能够不进行部件尺寸分选、组装检查便抑制或者避免产生间隙。
为了解决上述课题的至少一部分，本发明的減速器采用以下结构。即，本发明的减速器的特征在于，具备齿圈，该齿圈在内周形成有多个齿轮齿；公转齿轮，该公转齿轮相对于上述齿圈被偏心设置，该公转齿轮在外周形成有多个齿轮齿，且与该齿圈啮合；圆形凸轮，该圆形凸轮以能够相对于该公转齿轮旋转的方式设置于上述公转齿轮的中心位置；第一旋转轴，该第一旋转轴设置于上述圆形凸轮，且位于上述齿圈的中心轴线上，该第一旋转轴使该圆形凸轮绕该中心轴线旋转，使该公转齿轮绕该中心轴线公转；贯通销，该贯通销被插入到形成于上述公转齿轮的贯通孔中；以及第ニ旋转轴，该第二旋转轴设置于上述齿圈的中心轴线上，且与上述贯通销连结，该第二旋转轴输出上述公转齿轮的基于自转的旋转，上述齿圈具有第一齿圈和第二齿圈，该第一齿圈和第二齿圈沿上述齿轮齿的厚度方向重叠，且能够以上述中心轴线为中心而朝互为相反的方向旋转，上述公转齿轮具有与上述第一齿圈啮合的第一公转齿轮和与上述第二齿圈啮合的第二公转齿轮，上述圆形凸轮具有设置为相对于上述第一公转齿轮能够旋转的第一圆形凸轮、和设置为相对于上述第二公转齿轮能够旋转的第二圆形凸轮，在上述第一齿圈与上述第二齿圈之间设置有施力部件，该施力部件朝绕所述中心轴线旋转的方向上的互为相反的方向对所述第一齿圈和所述第二齿圈施力。
在具有此类结构的本发明的減速器中，当利用第一旋转轴使圆形凸轮(第一圆形凸轮以及第ニ圆形凸轮)绕齿圈的中心轴线旋转时，公转齿轮(第一公转齿轮以及第ニ公转齿轮)ー边与齿圈(第一齿圈以及第ニ齿圈)啮合一边绕中心轴线公转。并且，虽然详细内容将在后面叙述，但公转齿轮(第一公转齿轮以及第ニ公转齿轮)一边公转一边朝与公转方向相反的方向略作(相当于齿圈与公转齿轮的齿数差的角度)自转。进而，公转齿轮自转的动作传递至插入到公转齿轮的贯通孔的贯通销。如此传递至贯通销的公转齿轮的自转相对于输入的旋转被减速，减速后的旋转从与贯通销连结的第二旋转轴输出。在此，在本发明的减速器中，由施力部件向相反的方向对第一齿圈和第二齿圈施力。如此ー来,第一齿圈的齿轮齿被压靠在第一公转齿轮的齿轮齿,第一公转齿轮旋转，成为第一公转齿轮的贯通孔被压靠在贯通销的状态。并且，对于第二齿圈，由于被朝与第一齿圈相反的方向施力，因此，第二齿圈的齿轮齿被压靠在第二公转齿轮的齿轮齿，第二公转齿轮向与第一公转齿轮相反的方向旋转，成为第二公转齿轮的贯通孔被压靠在贯通销的状态。在这种状态下，当使第一旋转轴旋转进而使第一公转齿轮以及第ニ公转齿轮公转时，无论使第一旋转轴朝哪一方向旋转，都形成第一公转齿轮或者第二公转齿轮中的任意一方被压靠在第一齿圈以及贯通销、或者第二齿圈以及贯通销的状态。其结果是，能够立即将第一旋转轴的旋转传递至第二旋转轴，能够抑制或者避免间隙的产生。并且，在上述本发明的減速器中，也可以将螺旋弹簧的一端安装于第一齿圈，将螺旋弹簧的另一端安装于第二齿圈，使用螺旋弹簧对第一齿圈以及第ニ齿圈施力。如此ー来,能够简单地朝相反的方向对第一齿圈和第二齿圈施力。并且，第一齿圈和第二齿圈因螺旋弹簧的カ而彼此拉近。因此，能够抑制或者避免第一齿圈与第二齿圈分离。其结果是，能够使减速器的结构变简单。并且，在上述本发明的減速器中，第一公转齿轮和第二公转齿轮相对于中心轴线以相等的距离朝互为相反的方向偏心设置。如此ー来，第一公转齿轮和第二公转齿轮这两个齿轮的重心能够来到中心轴线上。其结果是，即便在使第一旋转轴快速旋转的情况下，也能够避免重心摆动而产生振动。并且，上述本发明的減速器能够实现较大的減速比，此外，还能够抑制或者避免齿圈与公转齿轮之间的间隙、和公转齿轮的贯通孔与贯通销之间的间隙的产生。因此，作为安装于机械手、机器人而使用的減速器特别优秀。
图I是本实施例的减速器的外观图。图2是示出本实施例的减速器的内部结构的分解立体图。
图3是示出本实施例的減速器的动作原理的说明图。图4是示出能够利用贯通销取出公转齿轮的自转的理由的说明图。图5是示出本实施例的減速器抑制或者避免间隙的产生的机理的说明图。图6是示出本实施例的減速器抑制或者避免间隙的产生的机理的说明图。图7示出第一公转齿轮和第二公转齿轮设置为相反相位的变形例中的減速器的主要部分的说明图。图8是示出将本实施例的減速器组装于机械手的关节部分等的状态的说明图。
具体实施例方式以下，为了明确上述本申请发明的内容，按照以下顺序对实施例进行说明。A、本实施例的减速器的结构B、减速器的动作原理C、抑制或者避免间隙的机理D、变形例E、应用例A、本实施例的减速器的结构图I是本实施例的减速器10的外观图。如图所示，在本实施例的减速器10、且是在圆柱形的主体部40的底面侧，设置有输入轴20 (第一旋转轴)，在主体部40的上表面侧设置有输出轴30 (第二旋转轴)。如后所述，主体部40被分成上下两个(输入轴20侧和输出轴30侧这两个)部分。如果在固定任意一方主体部40的状态下使输入轴20旋转，则该旋转被主体部40内的机构减速，从固定于上盖板104的中心的输出轴30输出。图2是示出本实施例的减速器10的内部结构的分解立体图。如图所示，在本实施例的减速器10中，在构成主体部40的外周的圆筒形部件的内周侧形成有多个齿轮齿,构成齿圈100。并且，与主体部40被分成上下两部分相对应，齿圈100也由输入轴20 (第一旋转轴)侧的第一齿圈IOOa和输出轴30 (第二旋转轴)侧的第二齿圈IOOb构成。换而言之，在本实施例的减速器10中，一个齿圈100被分割为各占约一半厚度的两个齿圈(第一齿圈IOOa以及第ニ齿圈100b)。另外，以下在仅表述为齿圈100的情况下,是指第一齿圈IOOa以及第ニ齿圈100b。并且,对于第一齿圈IOOa与第二齿圈IOOb的对接面而言,一方(例如第一齿圈100a)相对于另一方(例如第二齿圈100b)形成为凹凸。进而，如图2所示，形成为下述结构当使第一齿圈IOOa与第二齿圈IOOb重叠时,第一齿圈IOOa与第二齿圈IOOb能够相互滑动地旋转。所谓“凹凸”是指相互抵接的一组对接面中，一方的对接面形成为凸形状，另一方的对接面形成为凹形状，在使上述两个对接面相互组合时，凸形状的部分完全(几乎没有间隙)与凹形状的部分嵌合的状态。在齿圈100的内侧，设置有比齿圈100略小且在外周侧形成有多个齿轮齿的公转齿轮110。该公转齿轮110也被分割成具有大约一半厚度的两个齿轮，输入轴20 (第一旋转轴)侧的第一公转齿轮IlOa与第一齿圈IOOa啮合，输出轴30 (第二旋转轴)侧的第二公转齿轮IlOb与第二齿圈IOOb啮合。另外，以下，在仅表述为公转齿轮110的情况下，是指第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮110b。并且，所谓“公转”是指物体绕某个点转圈的动作。并且，所谓公转齿轮是指绕某个点公转的齿轮。在本实施例的情况下，公转齿轮110绕齿圈100的中心轴线旋转。在公转齿轮110 (第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮IlOb)的中心位置，设置有轴孔112 (第一公转齿轮IlOa的轴孔112a以及第二公转齿轮IlOb的轴孔112b)。进而，设置于输入轴20的圆形的第一偏心凸轮130a经由轴承116以旋转自如的方式嵌入第一公 转齿轮IlOa的轴孔112a。同样，设置于输入轴20的圆形的第二偏心凸轮130b经由轴承116也嵌入第二公转齿轮IlOb的轴孔112b。另外，在图2中，由于第一公转齿轮IlOa的轴孔112a被第二公转齿轮IlOb遮住，因此，仅示出第二公转齿轮IlOb的轴孔112b。以下，在仅表述为偏心凸轮130的情况下，是指第一偏心凸轮130a以及第二偏心凸轮130b。并且，在本实施例中，为了方便说明，将第一偏心凸轮130a以及第二偏心凸轮130b设为向相同的方向偏心。并且，在公转齿轮110 (第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮110b)，在相对于公转齿轮Iio的中心位置位于同心圆上的四个位置，设置有贯通孔114(第一公转齿轮IlOa的贯通孔114a以及第二公转齿轮IlOb的贯通孔114b)。另外，在图2中，由于第一公转齿轮IlOa的贯通孔114a被第二公转齿轮IlOb遮住，因此，仅示出第二公转齿轮IlOb的贯通孔114b。进而，在各个贯通孔114a、114a b插入有用于取出公转齿轮110的自转动作的贯通销120。对于利用贯通销120取出公转齿轮110的自转动作的方法将在后面叙述。上述贯通销120的下端部安装于构成主体部40的底面的下盖板102，并且上端部利用螺母106固定于构成主体部40的上表面的上盖板104。并且，在第一齿圈IOOa的外周与第二齿圈IOOb的外周之间，倾斜地张设有螺旋弹簧140。因此，在第一齿圈IOOa与第二齿圈IOOb之间作用有使彼此的对接面相互拉近而不致分离、且欲使第一齿圈IOOa与第二齿圈IOOb朝互为相反的方向旋转的力。另外，在图2中，虽然仅在跟前侧的ー个位置显示螺旋弹簧140，但在相反的位置(相对于齿圈100的中心轴线旋转对称的位置)也设置有螺旋弹簧140。B、减速器的动作原理图3是示出本实施例的减速器10的动作原理的说明图。另外，如之前使用图2所述，在本实施例的减速器10中，齿圈100虽然由第一齿圈IOOa以及第二齿圈IOOb构成，但第一齿圈IOOa以及第ニ齿圈IOOb以同样的方式动作。因此,为了便于理解，在图3中，对第一齿圈IOOa以及第ニ齿圈IOOb为一体的齿圈100的情况进行说明。并且，对于公转齿轮110也相同，虽然公转齿轮110由第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮IlOb构成，但第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮IlOb以同样的方式动作。因此，为了便于理解，在图3中，对第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮IlOb为一体的公转齿轮110的情况进行说明。
如上所述，在齿圈100的内侧设置有比齿圈100小的公转齿轮110，齿圈100与公转齿轮110在ー处啮合。因此，公转齿轮110形成为相对于齿圈100的中心位置偏心的状态。另外，在公转齿轮Iio的中心设置有轴孔112，在该轴孔112经由轴承116 (參照图2)而嵌入有偏心凸轮130。因此，当使输入轴20旋转时，偏心凸轮130进行旋转，公转齿轮110进行以输入轴20 (以及齿圈100的中心轴线)为中心的公转运动。另外，虽然公转齿轮110与偏心凸轮之间是通过轴承116而自如旋转的，但公转齿轮110与齿圈100通过齿轮齿而啮合。因此公转齿轮110—边因与齿圈100的齿轮齿间的啮合而自转，一边以输入轴20 (以及齿圈100的中心轴线)为中心进行公转。此外，“自转”是表示以通过某个物体的内部的点(例如中心、重心)的轴为中心轴线而进行旋转的动作。此外，在本说明书中，“公转”是表示物体绕某点转圈的动作。在本实施例的情况下，公转齿轮110自转意味着以通过公转齿轮110的中心(未图示)的轴作为中心轴线进行旋转。图3(a)中，偏心凸轮130在附图上朝上侧偏心，因此示出公转齿轮110在附图上的上侧与齿圈100啮合的状态。此外，在图3中，在公转齿轮110的侧面表示有箭头，以便 能够把握公转齿轮110旋转的状态。该箭头在图3(a)的状态下指向附图上的正上方向。当从图3(a)所示的状态起使输入轴20朝顺时针方向旋转45度的量时，根据偏心凸轮130的动作，公转齿轮110也朝顺时针方向公转45度的量。另外，公转齿轮110因为与齿圈100啮合而朝逆时针方向自转与齿轮齿的数量相当的角度的量。其结果是，公转齿轮110形成为图3(b)所示的状态。如果比较图3(a)与图3(b)则明显可知，随着偏心凸轮130朝顺时针方向旋转45度，公转齿轮110也朝顺时针方向公转45度，在附图上移动到向右上侧偏心的位置。另外，公转齿轮Iio所描绘的箭头的方向与图3(a)几乎相同地指向附图上的正上方向。这能够被认为是基于下述原因当使公转齿轮110朝顺时针方向公转时，因与齿圈100之间的啮合而在公转齿轮110产生的朝逆时针方向的自转能够几乎抵消朝顺时针方向的公转。当从图3(b)所示出的状态起使输入轴20进ー步朝顺时针方向旋转45度时，公转齿轮Iio移动直到图3(c)所示出的位置。该状态相对于图3(a)所示出的状态，是公转齿轮110朝顺时针方向公转了 90度的量的状态。另外，随着公转齿轮110 —边与齿圈100啮合一边公转直到该位置，公转齿轮110朝逆时针方向自转与齿轮齿的数量相当的角度。另夕卜，在公转齿轮110设置的箭头的方向与图3(b)相同地，形成为仍旧几乎指向附图上的正上方向的状态。当从图3(c)所示出的状态起使输入轴20进ー步朝顺时针方向旋转时，公转齿轮110向图3(d)所示出状态、图3(e)所示出的状态、图3(f)所示出的状态、以及图3 (h)所示出的状态移动，当正好使输入轴20旋转ー圈时，形成为图3(i)所示出的状态。另外，当与图3 (a)比较时，公转齿轮110所显示的箭头的方向刚好向逆时针方向旋转齿轮齿的ー个齿的量。即，虽然公转齿轮110所产生的顺时针方向的公转与逆时针方向的自转呈大体抵消的大小，但严格来说，每公转ー圏，自转角度増大相当于ー个齿轮齿的量。其原因如下:公转齿轮110的齿轮齿的数量形成为比齿圈100的齿轮齿的数量少ー个齿，结果公转齿轮110为了ー边与齿圈100啮合一边朝顺时针方向进行ー圈公转，公转齿轮110将不得不朝逆时针方向进行ー圈自转，并且多转ー个齿的量。这样，在本实施例的减速器10中，当使输入轴20旋转ー圈时，公转齿轮110朝相反方向自转相当干与齿圈100之间的齿轮齿的数量之差的齿数量。例如，当将齿圈100的齿数设为50个、将公转齿轮110的齿数设为49个时，每当使输入轴20旋转ー圈，公转齿轮110会朝相反方向自转五十分之ー圈的旋转(因此360度/50 = 7. 2度)的量。另外，也可以如下述那样考虑使输入轴20旋转时的公转齿轮110的动作。首先，当使输入轴20旋转吋，公转齿轮110因偏心凸轮130而进行以输入轴20 (以及齿圈100的中心轴线)为中心的公转。另ー方面，由于公转齿轮110与齿圈100啮合，公转齿轮110形成为ー边在齿圈100之上滚转ー边进行自转。此处，公转齿轮110形成为比齿圈100略小。因此，即使公转齿轮110实际上几乎不旋转(正确地说是自转)，也只需要略微平行移动就能够在齿圈100之上滚转。例如，在图3 (a)所示的状态与图3(b)所示的状态下，公转齿轮110几乎不进行旋转，只不过略微朝右下方向移动。尽管如此，公转齿轮110与齿圈100啮合的位置从齿圈100的中心位置移动45度的量。S卩，公转齿轮110在齿圈100之上滚转。另外，对于图3(b)所示的状态也与图3(c)所示的状态，也同样是公转齿轮110几乎不进行旋转，只不过是朝大致下方向的稍 微靠右方移动。尽管如此，公转齿轮110与齿圈100啮合的位置进ー步移动45度的量。SP，公转齿轮110在齿圈100之上滚转。这样，如果将公转齿轮110形成为相对于齿圈100略小，则仅通过使公转齿轮110以振摆回转的方式移动(摆动)，就能够使公转齿轮110几乎不进行自转地在齿圈100之上滚转。而且，在公转齿轮Iio返回到原来的位置为止(例如到图3(a)或者图3(i)所示的位置为止)的期间，只产生相当于齿圈100与公转齿轮110之间的齿数差的角度的自转。如上所述，即便使本实施例的公转齿轮110公转，实际上公转齿轮110不过是ー边略作自转ー边在齿圈100的内侧略微摆动。如果这样考虑，也能够理解利用贯通销120取出公转齿轮110的自转。即，如图2所示，在本实施例的公转齿轮110设置有四个贯通孔114，在上述贯通孔114分别插入有贯通销120。在此，如果将贯通孔114的大小设定为比贯通销120的直径大ー些，则能够利用贯通孔114与贯通销120之间的缝隙(间隙)吸收公转齿轮110在齿圈100内摆动的动作，能够仅取出公转齿轮110的自转。以下对这一点进行说明。图4是示出利用贯通销120取出公转齿轮110的自转的状态的说明图。另外，为了便于理解，在图4中，以如下方式进行说明，即第一齿圈IOOa以及第ニ齿圈IOOb为一体的齿圈100，第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮IlOb为一体的公转齿轮110。首先，对设置于公转齿轮110的贯通孔114的大小进行说明。如图4(a)所示，在使公转齿轮110的中心位置与齿圈100的中心位置一致时，贯通孔114与贯通销120的位置重叠，且形成为比贯通销120的半径大a的孔。在此，所谓“a”是相对于齿圈100的中心位置的公转齿轮110的偏心量。利用偏心凸轮130使这样形成有贯通孔114的公转齿轮110在附图上向上侧偏心。于是，公转齿轮110向上方偏心长度a，因此如图4(b)所示，成为贯通孔114的下侧与贯通销120的外周面抵接的状态。并且，当公转齿轮110因偏心凸轮130而在附图上向右侧偏心时，如图4(c)所示，贯通孔114的左侧与贯通销120抵接。同样，当公转齿轮110在附图上向下侧偏心时，如图4(d)所示，贯通孔114的上侧与贯通销120抵接，当公转齿轮110在附图上向左侧偏心时，如图4(e)所示，在贯通孔114的右侧，贯通孔114与贯通销120抵接。
如此，在本实施例的减速器10中，通过将贯通孔114的大小设为比贯通销120大相当于偏心量a的量，能够吸收公转齿轮110在齿圈100内摆动的动作。在此，所谓“将贯通孔114的大小设为比贯通销120大相当于偏心量a的量”是指将贯通孔114的半径形成为比贯通销120的半径大偏心量a，或者将贯通孔114的直径形成为比贯通销120的直径大偏心量a的2倍(2a)。另ー方面，当公转齿轮110自转时贯通孔114的位置移动，因此，该动作传递至贯通销120。因此，能够仅取出公转齿轮110的自转动作。如此取出的公转齿轮110的自转传递至安装于贯通销120的主体部40的上盖板104以及下盖板102 (參照图2)。其结果是，公转齿轮110的自转从固定于上盖板104的输出轴30向减速器10的外部输出。按照以上原理动作的本实施例的减速器10中，如果使输入轴20旋转，则公转齿轮110因公转齿轮110与齿圈100的啮合而公转，此时的公转齿轮110的自转利用贯通公转齿轮Iio的贯通孔114的贯通销120取出，并输出至输出轴30。因此，在到输入轴20的旋转从输出轴30输出为止的期间，不仅产生公转齿轮110与齿圈100之间的间隙，在贯通孔114与贯通销120之间也产生间隙。因此，作为减速器10整体，容易产生较大的间隙，其结果是，即便使输入轴20旋转，也容易产生无法得到输出轴30的输出转矩的期间，或者容易 产生输入轴20停止而输出轴30却晃动等缺陷。然而，在本实施例的减速器10中，如之前使用图2所述，由第一齿圈IOOa以及第ニ齿圈IOOb这两个齿轮构成齿圈100，由第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮IlOb这两个齿轮构成公转齿轮110，并利用螺旋弹簧140以使第一齿圈IOOa与第二齿圈IOOb向相反方向旋转的方式对第一齿圈IOOa与第二齿圈IOOb施力，因此，能够抑制或者避免间隙的产生。以下，对本实施例的減速器10抑制或者避免间隙的产生的机理进行说明。C、抑制或者避免间隙的机理图5以及图6是示出本实施例的減速器10抑制或避免间隙的产生的机理的说明图。另外，在本实施例的減速器10中，为了抑制或者避免间隙的产生，螺旋弹簧140向相反方向对第一齿圈IOOa以及第ニ齿圈IOOb施力。因此，图5示出被螺旋弹簧140施力后的第二齿圈IOOb的动作，图6不出第一齿圈IOOa的动作。另外,在图2所不的例子中，由于上侧的第二齿圈IOOb被朝顺时针方向施力，下侧的第一齿圈IOOa被朝逆时针方向施力，因此，在图5以及图6中，也以第二齿圈IOOb以及第ー齿圈IOOa在此方向被施力的方式进行说明。如果在第二齿圈IOOb与第二公转齿轮IlOb之间存在间隙，则第二齿圈IOOb被螺旋弹簧140朝顺时针方向施力，第二齿圈IOOb的齿轮齿与第二公转齿轮IlOb的齿轮齿抵接。图5(a)示出由于第二齿圈IOOb被朝顺时针施力使得第二齿圈IOOb的齿轮齿与第二公转齿轮IlOb的齿轮齿抵接的状态。并且，如果在第二公转齿轮IlOb的贯通孔114b与贯通销120之间存在间隙，则第ニ齿圈IOOb被按压，第二公转齿轮IlOb朝顺时针方向旋转，第二公转齿轮IlOb的贯通孔114b与贯通销120抵接。图5(b)示出第二公转齿轮IlOb的贯通孔114b与贯通销120抵接的状态。此时的第二齿圈IOOb的旋转角度Θ b是与第二齿圈IOOb和第二公转齿轮IlOb之间的间隙对应的旋转角度、以及与第二公转齿轮IlOb的贯通孔114b和贯通销120之间的间隙对应的旋转角度相加得出的旋转角度。另外，在图5中，第二齿圈IOOb以及第二公转齿轮IlOb的旋转角度Qb表示为比实际大。对于设置于第二齿圈IOOb的下侧的第一齿圈IOOa也同样成立。即，第一齿圈IOOa被螺旋弹簧140朝逆时针方向施力，如图6(a)所不,第一齿圈IOOa的齿轮齿与第一公转齿轮IlOa的齿轮齿抵接。进而，第一齿圈IOOa被按压，第一公转齿轮IlOa朝逆时针方向旋转，如图6(b)所示，第一公转齿轮IlOa的贯通孔114a与贯通销120抵接。此时的第一齿圈IOOa的旋转角度Θ a是与第一齿圈IOOa和第一公转齿轮IlOa之间的间隙对应的旋转角度、以及与第一公转齿轮IlOa的贯通孔114a和贯通销120之间的间隙对应的旋转角度相加得出的旋转角度。另外，在图6中，第一齿圈IOOa以及第一公转齿轮IlOa的旋转角度Θ a也表示为比实际大。以上，分别对因第二齿圈IOOb朝顺时针方向旋转而产生的第二公转齿轮IlOb的动作(參照图5)、和因第一齿圈IOOa朝逆时针方向旋转而产生的第一公转齿轮IlOa的动作(參照图6)进行了说明。然而实际上，由于第二齿圈IOOb和第一齿圈IOOa向相互拉近的方向被施力，因此，上述动作同时产生。其结果是，贯通销120成为被第二公转齿轮IlOb的贯通孔114b和第一公转齿轮IlOa的贯通孔114a正好从两侧被夹持的状态。进而，在该 状态下，如以下所说明，成为齿圈100与公转齿轮110之间的间隙、公转齿轮110与贯通销120之间的间隙都被消除的状态。例如，假设输入轴20旋转，从而使公转齿轮110 (第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮IlOb)朝顺时针方向旋转。在该情况下，如图6所不,第一齿圈IOOa与第一公转齿轮IlOa抵接，所以，第一公转齿轮IlOa的朝顺时针方向的公转因该齿轮的啮合而立即变换为第一公转齿轮IlOa的朝逆时针方向的自转。进而，由于第一公转齿轮IlOa的贯通孔114a与贯通销120也发生抵接，因此，第一公转齿轮IlOa的朝逆时针方向的自转立即传递至贯通销120。并且，设定公转齿轮110 (第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮IlOb)在朝顺时针方向旋转时，其旋转方向突然反转。如图5所示，在公转齿轮110朝顺时针方向旋转期间，第二公转齿轮IIOb与第二齿圈IOOb也发生抵接。因此，当公转齿轮110的旋转方向反转而朝逆时针方向旋转时，第二公转齿轮IlOb的逆时针的公转因第二公转齿轮IlOb与第二齿圈IOOb的啮合而立即变换为第二公转齿轮IlOb的朝顺时针方向的自转。进而，由于第ニ公转齿轮IlOb的贯通孔114b与贯通销120也发生抵接，因此，第二公转齿轮IlOb的朝顺时针方向的自转立即传递至贯通销120。如此,在使输入轴20朝任意方向旋转的情况下，因第一齿圈IOOa与第一公转齿轮IlOa的啮合、或者第二齿圈IOOb与第二公转齿轮IlOb的啮合的某种情况的啮合，都立即变换为第一公转齿轮IlOa或者第二公转齿轮IlOb自转的动作。进而，第一公转齿轮IlOa或者第二公转齿轮IlOb自转的动作因第一公转齿轮IlOa的贯通孔114a或者第二公转齿轮IlOb的贯通孔114b而立即传递至贯通销120。因此，在本实施例的減速器10中，完全不产生间隙。并且，根据本实施例的减速器10,即使在齿圈100 (第一齿圈100a、第二齿圈100b)、公转齿轮110 (第一公转齿轮110a、第二公转齿轮110b)、或者贯通销120的尺寸精度较差的情况下，只要第一齿圈IOOa以及第ニ齿圈IOOb的合计旋转角度(=Θ a+ Θ b)增大，減速器10就不会产生间隙。
此外，如之前使用图4所述，贯通销120与贯通孔114抵接的位置随着公转齿轮110的公转而移动。因此，在贯通孔114(或者贯通销120)未形成为完全的圆形的情况下，间隙量因公转中的公转齿轮110的位置而变化。但是，即使在此类情况下，在本实施例的减速器10中，只要伴随着公转齿轮110的公转，第一齿圈IOOa以及第ニ齿圈IOOb的合计旋转角度(=Θ a+ Θ b)变动，就不会产生间隙。D、变形例在上述实施例中，以如下方式进行了说明设置于输入轴20的第一偏心凸轮130a以及第二偏心凸轮130b向相同的方向偏心，因此，第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮IlOb也相对于第一齿圈IOOa以及第ニ齿圈IOOb向相同的方向偏心。但是，第一偏心凸轮130a以及第二偏心凸轮130b (因此为第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮IlOb)也可以向互为相反的方向偏心。图7是不出第一偏心凸轮130a和第二偏心凸轮130b以向相反方向偏心的方式安 装的变形例的減速器10的主要部分的说明图。图7(a)示出在第一齿圈IOOa以及第ニ齿 圈IOOb组装有第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮110b、输入轴20的情况的分解立体图。另外，在图7(a)中，贯通销120、下盖板102、上盖板104等省略了图示。在图7(a)中，在附图上设置于上侧的第二公转齿轮IlOb安装为向右侧偏心，因此，在第二公转齿轮IlOb的右侧与第二齿圈IOOb啮合，并且，在附图上设置于下侧的第一公转齿轮IlOa安装为向左侧偏心，在第一公转齿轮IlOa的左侧与第一齿圈IOOa卩齿合。并且，图7(b)示出在向第一齿圈IOOa以及第二齿圈IOOb安装第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮IlOb的状态下，从上方(第二公转齿轮IlOb侧)观察时的状态。另外，在图7(b)中，省略了输入轴20的图示，取而代之图示出贯通销120。如图所示，在近前侧示出的第二公转齿轮IlOb向右侧偏心，在右侧与第二齿圈IOOb啮合，在附图上的里侧示出的第一公转齿轮IlOa向左侧偏心,在左侧与第一齿圈IOOa卩齿合。如此，当以向相反方向偏心的方式安装第一公转齿轮IlOa和第二公转齿轮IlOb吋，能够得到以下优点。即，如之前使用图4所述，当使输入轴20旋转ー圈时，公转齿轮110 (第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮IlOb)绕输入轴20公转ー圏。因此，当使输入轴20快速旋转时，公转齿轮110 (第一公转齿轮IlOa以及第二公转齿轮IlOb)绕输入轴20快速公转，在減速器10产生重心摆动的动作。与此相对，如图7所示的变形例，当使第一公转齿轮IIOa和第二公转齿轮IlOb向相反方向偏心时，第一公转齿轮IIOa和第二公转齿轮IlOb重合的重心来到输入轴20的中心轴线上。因此，即使输入轴20快速旋转，第一公转齿轮IlOa和第二公转齿轮IlOb快速公转，也不会产生重心摆动的动作。其结果是，即便使输入轴20快速旋转，也能够提供振动较少的减速器10。E、应用例如上所述，本实施例的減速器10能够实现较大的減速比，并且也不会产生间隙。因此，本实施例的減速器10特别适合作为应用于机器人的关节、机械手的关节等的減速器。图8是示出将本实施例的減速器10组装于机械手的关节部分等的状态的说明图。在图8(a)所示的机械手200、且是在两个相対的手指202的三个位置设置有关节，在该关节部分安装有減速器10。并且，在图8(b)所示的机器人500，在机器人的臂部分和机械手200之间的连接部、臂部分的肘部分、或者臂部分的根部等，安装有減速器10。因此，防止了安装有減速器10的关节部分的输出延迟、输出轴30的晃动，能够顺利地进行关节的动作。以上，虽然对本实施例的減速器进行了说明，但本发明不限定于上述实施例，在不脱离其宗_的范围内，能够对各种实施方式加以实施。例如，在上述实施例或者变形例中，对第一齿圈IOOa和第二齿圈IOOb因张设有螺旋弹簧140而被以相互拉近的状态被分别朝相反的方向施力的情况进行了说明。但是，第ー齿圈IOOa和第二齿圈IOOb只要被朝互为相反的方向施カ即可,无需以被相互拉近的状态施力。例如，也可以以压缩的状态安装螺旋弹簧140，使得第一齿圈IOOa与第二齿圈IOOb相互远离。附图标记说明 10...减速器；20...输入轴；30...输出轴；40...主体部；100a...第一齿圈；100b. · ·第二齿圈；102. · ·下盖板；104. · ·上盖板；106. · ·螺母；110a. · ·第一公转齿轮；110b···第二公转齿轮；112a、b. · ·轴孔；114a、b···贯通孔；116···轴承；120··.贯通销；130a...第一偏心凸轮；130b...第二偏心凸轮；140...螺旋弹簧；200...机械手；202. · ·手指；500. · ·机器人。
权利要求
1.一种减速器，其特征在干， 该减速器具备 齿圈，该齿圈在内周形成有多个齿轮齿； 公转齿轮，该公转齿轮相对于所述齿圈被偏心设置，该公转齿轮在外周形成有多个齿轮齿，且与所述齿圈啮合； 圆形凸轮，该圆形凸轮以能够相对于所述公转齿轮旋转的方式设置于所述公转齿轮的中心位置； 第一旋转轴，该第一旋转轴设置于所述圆形凸轮，且位于所述齿圈的中心轴线上，该第一旋转轴使所述圆形凸轮绕所述中心轴线旋转，使所述公转齿轮绕所述中心轴线公转；贯通销，该贯通销被插入到形成于所述公转齿轮的贯通孔中；以及第二旋转轴，该第二旋转轴设置在所述齿圈的中心轴线上，且与所述贯通销连结，该第ニ旋转轴输出所述公转齿轮的基于自转的旋转， 所述齿圈具有第一齿圈和第二齿圈，该第一齿圈和第二齿圈在所述齿轮齿的厚度方向重叠、且能够以所述中心轴线为中心而朝互为相反的方向旋转， 所述公转齿轮具有与所述第一齿圈啮合的第一公转齿轮和与所述第二齿圈啮合的第ニ公转齿轮， 所述圆形凸轮具有第一圆形凸轮和第二圆形凸轮，该第一圆形凸轮被设置为能够相对于所述第一公转齿轮旋转，该第二圆形凸轮被设置为能够相对于所述第二公转齿轮旋转，在所述第一齿圈与所述第二齿圈之间设置有施力部件，该施カ部件朝绕所述中心轴线旋转的方向上的互为相反的方向对所述第一齿圈和所述第二齿圈施力。
2.根据权利要求I所述的减速器，其特征在干， 所述施カ部件是所述施力部件的一端安装于所述第一齿圈、所述施カ部件的另一端安装于所述第二齿圈的螺旋弹簧。
3.根据权利要求I或2所述的减速器，其特征在干， 所述第一公转齿轮和所述第二公转齿轮相对于所述中心轴线以相等的距离朝互为相反的方向偏心设置。
4.一种机械手，其特征在干， 该机械手具有权利要求I 3中任意一项所述的減速器。
5.—种机器人,其特征在于， 该机器人具有权利要求I 3中任意一项所述的減速器。
6.—种机器人,其特征在于， 该机器人具备 齿圈，该齿圈在内周形成有多个齿轮齿； 公转齿轮，该公转齿轮相对于所述齿圈被偏心设置，该公转齿轮在外周形成有多个齿轮齿，且与所述齿圈啮合； 圆形凸轮，该圆形凸轮以能够相对于所述公转齿轮旋转的方式设置于所述公转齿轮的中心位置； 第一旋转轴，该第一旋转轴设置于所述圆形凸轮，且位于所述齿圈的中心轴线上，该第一旋转轴使所述圆形凸轮绕所述中心轴线旋转，使所述公转齿轮绕所述中心轴线公转；贯通销，该贯通销被插入到形成于所述公转齿轮的贯通孔中；以及第二旋转轴，该第二旋转轴设置在所述齿圈的中心轴线上，且与所述贯通销连结，该第ニ旋转轴输出所述公转齿轮的基于自转的旋转， 所述齿圈具有第一齿圈和第二齿圈，该第一齿圈和第二齿圈在所述齿轮齿的厚度方向重叠、且能够以所述中心轴线为中心而朝互为相反的方向旋转， 所述公转齿轮具有与所述第一齿圈啮合的第一公转齿轮和与所述第二齿圈啮合的第ニ公转齿轮， 所述圆形凸轮具有第一圆形凸轮和第二圆形凸轮，该第一圆形凸轮被设置为能够相对于所述第一公转齿轮旋转，该第二圆形凸轮被设置为能够相对于所述第二公转齿轮旋转，在所述第一齿圈与所述第二齿圈之间设置有施力部件，该施カ部件朝绕所述中心轴线旋转的方向上的互为相反的方向对所述第一齿圈和所述第二齿圈施力。
7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在干， 所述施カ部件是所述施力部件的一端安装于所述第一齿圈、所述施カ部件的另一端安装于所述第二齿圈的螺旋弹簧。
全文摘要
本发明提供一种减速器、机械手以及机器人，该减速器在一边与齿圈啮合一边公转的公转齿轮设置有贯通孔，在贯通孔插入用于取出公转齿轮的自转的贯通销。齿圈、公转齿轮沿厚度方向分割成一半，向两个齿圈施力，以使向相互相反的方向旋转。
文档编号F16H57/023GK102691771SQ20121007268
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月19日 优先权日2011年3月23日
发明者山本宗太, 楠本浩之 申请人:精工爱普生株式会社