专利名称：马达紧固机构以及凸轮装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种马达紧固机构以及一种凸轮装置。
背景技术：
对于用于将以高精度旋转的马达例如伺服马达的输出轴紧固在从动构件的输入轴上的方法，常规采用的方法是用于通过联轴器将输出轴紧固在输入轴上的方法。如果输出轴通过联轴器被紧固在输入轴上，必须吸收未对准例如在输出轴和输入轴相互紧固的紧固部分上产生的平行度误差、角度误差以及轴向误差。因此，采用弹性联轴器例如橡胶树脂联轴器、波纹管联轴器、金属螺旋弹簧联轴器以及金属板簧联轴器，并且通过弹性联轴器的弹性变形来吸收所述未对准(参见“联轴器”，Kikai Sekkei(机械设计)，1997年1月1日，第41卷，第1册，60-64页)。
上述弹性联轴器对吸收未对准是有效的。但是，因为通过弹性联轴器的弹性变形吸收未对准，传递刚度变差并且吸收了马达的旋转角。因此产生偏转误差。进而，所引起的问题是易于产生未对准。
发明内容
根据以上和其它问题做出本发明。本发明一些方面的优点是提供一种马达紧固机构和一种凸轮装置，它们可以在保持高传递刚度的状态下通过吸收未对准来显著地抑制空动(lost motion)例如偏转误差(跳动误差，runout error)的产生。
用于解决上述问题的本发明的一方面是一种用于将马达的输出轴与从动构件的输入轴相互紧固的马达紧固机构，所述机构包括不可相对移动地紧固马达的输出轴和从动构件的输入轴的紧固部分；连接在马达上的马达连接构件；设置在马达连接构件和从动构件中的任一方上的被接合部分；以及设置在马达连接构件和从动构件中的另一方上并接合在被接合部分上而使得输出轴在其旋转方向上的位移得到调节的接合部分。
本发明的另一方面是一种凸轮装置，其包括壳体；可旋转地设置在壳体内的转台；可旋转地设置在壳体内并与转台相互啮合的滚子齿轮凸轮；以及输出轴通过马达紧固机构被紧固在滚子齿轮凸轮的输入轴上的马达，所述马达紧固机构具有不可相对移动地紧固马达的输出轴和滚子齿轮凸轮的输入轴的紧固部分、连接在马达上的马达连接构件、设置在马达连接构件和壳体中的任一方上的被接合部分、以及设置在马达连接构件和壳体中的另一方上并接合在被接合部分上而使得输出轴在其旋转方向上的位移得到调节的接合部分。
在说明书和附图中对本发明的其它特征进行了描述。
图1是根据本发明的马达紧固机构第一实施方式的正视图。
图2是图1的侧视图。
图3是沿图1所示的截面A-A的剖视图。
图4是图3所示的一部分的放大剖视图。
图5是沿图4所示的截面B-B的剖视图。
图6是表示紧固部分另一实例的放大剖视图。
图7是在图2所示的箭头C方向的视图。
图8是在图2所示的箭头D方向的视图。
图9是表示被接合部分内切圆半径和接合部分曲面的曲率半径之间的关系的说明性示意图。
图10是接合部分和接合凹部的改进实例的正视图。
图11是图10的侧视图。
图12是表示未对准得到吸收的状态的说明性示意图。
图13是表示未对准得到吸收的状态的说明性示意图。
图14是表示未对准得到吸收的状态的说明性示意图。
图15是表示未对准得到吸收的状态的说明性示意图。
图16是表示未对准得到吸收的状态的说明性示意图。
图17是表示根据本发明的马达紧固机构第二实施方式的正视图。
图18是图17的侧视图。
图19是图17的俯视图。
图20是表示根据本发明的凸轮装置的一种实施方式的正视图。
图21是图20的侧视图。
图22是图20的竖直剖视图。
具体实施例方式
本发明的一方面是一种用于将马达的输出轴与从动构件的输入轴相互紧固的马达紧固机构，所述机构包括不可以相对移动地紧固马达的输出轴和从动构件的输入轴的紧固部分；连接在马达上的马达连接构件；设置在马达连接构件和从动构件中的任一方上的被接合部分；以及设置在马达连接构件和从动构件中的另一方上并接合在被接合部分上使得输出轴在其旋转方向上的位移得到调节的接合部分。
这种马达紧固机构能够获得高传递刚度，因为紧固部分能够不可以相对移动地使马达的输出轴和从动构件的输入轴相互紧固。此外，吸收了在输出轴和输入轴被紧固在一起的紧固部分上产生的未对准，因为设置在马达连接构件或从动构件中任一方上的被接合部分与设置在马达连接构件或从动构件中的另一方上的接合部分相互接合，使得输出轴在其旋转方向上的位移得到调节。
此外，在上述马达紧固机构中，优选的是与被接合部分接触的接合部分的接触面和与接合部分接触的被接合部分的接触面中的任一方被形成为具有曲率半径的曲面，所述曲率半径根据在马达的输出轴和从动构件的输入轴被相互紧固的紧固部分上产生的未对准而确定；并且与被接合部分接触的接合部分的接触面和与接合部分接触的被接合部分的接触面中的另一方被形成为平面。
这种马达紧固机构能够吸收在输出轴和输入轴被紧固在一起的紧固部分上产生的未对准，因为设置在马达连接构件或从动构件中任一方上的被接合部分与设置在马达连接构件或从动构件中的另一方上的接合部分相互接合，使得输出轴在其旋转方向上的位移得到调节。
在这种情况下，与被接合部分接触的接合部分的接触面和与接合部分接触的被接合部分的接触面中的任一方被形成为具有曲率半径的曲面，所述曲率半径根据在马达的输出轴和从动构件的输入轴被紧固在一起的紧固部分上产生的未对准而确定，并且与被接合部分接触的接合部分的接触面和与接合部分接触的被接合部分的接触面中的另一方被形成为平面。这种构造能够在保持高传递刚度的状态下吸收未对准。
此外，在上述马达紧固机构中，优选的是与被接合部分接触的接合部分的接触面和与接合部分接触的被接合部分的接触面中所述被形成为曲面的一方被形成为使得曲面具有根据未对准确定的曲率半径并在沿马达的输出轴的轴线的方向上以及在垂直于轴线的方向上弯曲。
这种马达紧固机构能够允许接合部分在被接合部分内的曲面的切线方向上位移并且能够限制在曲面的法线方向上的位移。这样，可以可靠地吸收在马达的输出轴和从动构件的输入轴被紧固在一起的紧固部分上产生的未对准。
此外，在上述马达紧固机构中，优选的是当接合部分的曲面的曲率半径被定义为R1并且被接合部分中内切圆的曲率半径被定义为R2时，接合部分和被接合部分中任一方的曲面的曲率半径被设定成满足关系R1＞＞R2。
这种马达紧固机构能够获得高传递刚度，因为接合部分的曲面的曲率半径可以被增加到最大并且因此在例如对接触应力做出验证时可以显著减小由应力导致的变形。
此外，在上述马达紧固机构中，优选的是在接合部分和被接合部分之间设置间隙，所述间隙根据在马达的输出轴和从动构件的输入轴被相互紧固的紧固部分上产生的未对准而确定。
这种马达紧固机构能够明显降低空动的产生，因为接合部分和被接合部分之间的间隙可以被降至最小。
此外，在上述马达紧固机构中，优选的是接合部分由能够根据在马达的输出轴和从动构件的输入轴被相互紧固的紧固部分上产生的未对准而弹性变形的弹性构件构成。
这种马达紧固机构能够明显降低空动的产生，因为接合部分可以由用聚合材料等制成并具有刚度和最小弹性的构件构成。
此外，在上述马达紧固机构中，优选的是通过将马达的输出轴与装配孔摩擦紧固而使输入轴和输出轴被相互紧固，所述装配孔在输入轴的末端部分与马达的输出轴同轴设置，通过将马达的输出轴装配在装配孔内而实现所述摩擦紧固。
这种马达紧固机构能够明显降低在输出轴和输入轴被紧固在一起的紧固部分上产生的未对准。
本发明的另一方面是一种凸轮装置，其包括壳体；可旋转地设置在壳体内的转台；可旋转地设置在壳体内并与转台相互啮合的滚子齿轮凸轮；以及输出轴通过马达紧固机构被紧固在滚子齿轮凸轮的输入轴上的马达，所述马达紧固机构具有不可以相对移动地紧固马达的输出轴和滚子齿轮凸轮的输入轴的紧固部分、连接在马达上的马达连接构件、设置在马达连接构件和壳体中的任一方上的被接合部分、以及设置在马达连接构件和壳体中的另一方上并接合在被接合部分上使得输出轴在其旋转方向上的移动得到调节的接合部分。
这种凸轮装置能够获得高传递刚度，因为马达的输出轴和滚子齿轮凸轮的输入轴通过紧固部分不可以相对移动地被相互紧固。此外，吸收了在输出轴和输入轴被紧固在一起的紧固部分上产生的未对准，因为设置在马达连接构件或滚子齿轮凸轮中任一方上的被接合部分与设置在马达连接构件或滚子齿轮凸轮中的另一方上的接合部分相互接合，使得输出轴在其旋转方向上的位移得到调节。
如上所述，这种马达紧固机构能够获得高传递刚度，因为马达的输出轴和从动构件的输入轴通过紧固部分不可以相对移动地被相互紧固。此外，吸收了在马达的输出轴和从动构件的输入轴被紧固在一起的紧固部分上产生的未对准，因为设置在马达连接构件或从动构件中任一方上的被接合部分与设置在马达连接构件或从动构件中的另一方上的接合部分相互接合，使得输出轴在其旋转方向上的位移得到调节。因此，可以在保持高传递刚度的状态下吸收在输出轴和输入轴被紧固在一起的紧固部分上产生的未对准。这样，可以在不产生偏移(backlash)的情况下以高的刚度且几乎无空动例如偏转误差地传递旋转。
此外，由于接合部分的曲面的曲率半径可以被增加到最大，因此可以在例如对接触应力做出验证时显著减小由应力导致的变形并获得高传递刚度。
此外，这样能够显著减小在马达的输出轴和从动构件的输入轴被紧固在一起的紧固部分上产生的未对准。
此外，这种凸轮装置能够获得高传递刚度，因为马达的输出轴和滚子齿轮凸轮的输入轴通过紧固部分不可相对移动地被相互紧固。
此外，吸收了在马达的输出轴和滚子齿轮凸轮的输入轴被紧固在一起的紧固部分上产生的未对准，因为设置在马达连接构件或滚子齿轮凸轮中任一方上的被接合部分与设置在马达连接构件或滚子齿轮凸轮中的另一方上的接合部分相互接合，使得输出轴在其旋转方向上的位移得到调节。因此，可以在保持高传递刚度的状态下吸收输出轴和输入轴被紧固在一起的紧固部分上产生的未对准。这样，可以在不产生偏移的情况下以高的刚度且几乎无空动例如偏转误差地传递旋转。
以下这一部分对在附图中示出的本发明的实施方式进行描述。
图1到图9表示根据本发明的马达紧固机构的一种实施方式。图1是表示总体构造的正视图，图2是图1的左侧视图，图3是沿图1所示的截面A-A的剖视图，图4是图3所示的一部分的放大剖视图，图5是沿图4所示的截面B-B的剖视图，图6是表示紧固部分另一实例的放大剖视图，图7是在图2所示的箭头C方向的视图，图8是在图2所示的箭头D方向的视图，以及图9是表示被接合部分内切圆半径和接合部分曲面的曲率半径之间的关系的说明性示意图。
该实施方式的马达紧固机构1是一种用于将以高精度旋转的马达例如伺服马达的输出轴紧固在从动构件的输入轴上的有效措施。如图1到3所示，马达紧固机构1具有将马达2的输出轴4和从动构件11的输入轴13相互紧固的紧固部分6、连接在马达2上的马达连接构件36、设置在马达连接构件36上的被接合部分37、以及设置在从动构件11的壳体12上的接合部分20。
马达连接构件36具有矩形板形状。马达连接构件36设有通孔38，其在马达连接构件36的前表面和后表面之间穿过该马达连接构件36并位于纵向的一端附近的中心部分。马达连接构件36还设有接合凹部37，其作为具有预定宽度和深度的被接合部分并位于纵向的另一端附近的中心部分。马达2在马达连接构件36的前表面一侧连接在马达连接构件36上，使得在所述一端附近的中心部分的通孔38由此被封闭。
马达2具有马达主体3和从马达主体3向外延伸的输出轴4。将输出轴4插入马达连接构件36的通孔38内并用螺栓5将马达主体3固定在马达连接构件36的通孔38的外周，由此将马达2固定在马达连接构件36的前表面一侧。
从动构件11的输入轴13从马达连接构件36的后表面一侧被插入马达连接构件36的通孔38内。该输入轴13和马达2的输出轴4被相互紧固并且通过紧固部分6被紧固而同轴结合。因此，输入轴13和输出轴4被构造成不可以在竖直方向上和在水平方向上相对移动。
如图4和5所示，紧固部分6被构造如下具有预定内径和深度的装配孔14被设置在从动构件11的输入轴13的末端；马达2的输出轴4被装配在所述装配孔14内；紧固构件16的两个半部被装配在输入轴13的外部；以及紧固构件16的两个半部利用螺栓17被紧固在一起，由此对输入轴13的呈圆柱形的薄壁部分15进行压缩。其结果是，紧固部分6使输入轴13和输出轴4相互牢固地摩擦紧固。而且，如图6所示，可以将紧固部分6构造成使得可以通过用收缩配合等方式将输出轴4装配在装配孔14内而使马达2的输出轴4被摩擦紧固，所述装配孔14具有预定的内径和深度并被设置在从动构件11的输入轴13的末端。紧固部分6并不局限于此，并且仅需要的是紧固部分6能够将输出轴4和输入轴13不可相对移动地相互紧固。以上所述的紧固部分6可以抑制偏转误差的产生并且适用于以高响应性、高速以及高精度进行定位。
如图1到3所是那样，马达连接构件36的接合凹部37具有矩形形状，其底面39是在水平方向上延伸的平面并且其两个侧面40、40是在垂直于底面39的竖直方向上延伸的平面。在从动构件11一侧的固定构件20作为接合部分被接合在接合凹部37上。
固定构件20被设置在从动构件11的壳体12上作为它的一部分并且仅在预定方向上可以相对移动地被接合在马达连接构件36的接合凹部37内。固定构件20的相对位移能够吸收在马达2的输出轴4与从动构件11的输入轴13被紧固在一起的紧固部分上产生的未对准。
固定构件20具有大致的矩形平行六面体形状。固定构件20可以如图1到3所示被形成为从动构件11的壳体12的一部分，或者可以如图10和11所示与从动构件11的壳体12分开形成并利用螺栓21被固定在壳体12上作为它的一部分。
如图7所示，固定构件20的侧面22、22被定位成分别与接合凹部37的每个侧面40、40相对而且各自被形成为具有预定的曲率半径的曲面23并在竖直方向上(与马达2的输出轴4的轴线垂直的方向)延伸。此外，如图8所示，每个侧面22、22被形成为具有预定的曲率半径的曲面24并在前后方向上(沿马达2的输出轴4的轴线的方向)延伸。
更具体地说，如图9所示，固定构件20的两个侧面22、22被构成为使得侧面22、22被形成为在竖直方向上的曲面23和在前后方向上的曲面24，所述曲面具有根据在马达2的输出轴4和从动构件11的输入轴13被紧固在一起的紧固部分上产生的未对准量确定的曲率半径R1。在这种情况下，当曲面23和曲面24的曲率半径被定义为R1并且接合凹部37内切圆的曲率半径被定义为R2时，固定构件20的曲面23和24的曲率R1被设定成满足关系R1＞＞R2。
因此，如果固定构件20的两个侧面22、22被形成为具有如上所述的预定的曲率半径R1的曲面23和曲面24，则在马达2的输出轴4和从动构件11的输入轴13被紧固在一起的紧固部分上产生的未对准被吸收，因为在壳体12一侧的固定构件20在马达连接构件36的接合凹部37内沿由图7中箭头所表示的方向(曲面23的切线方向)并沿由图8中箭头所表示的方向(曲面24的切线方向)相对位移。
换句话说，通过马达连接构件36的接合凹部37和从动构件11的壳体12的固定构件20的配合，可以限制马达主体3相对于输出轴4的旋转方向也就是相对于接合凹部37与固定构件20的接触点处的法线方向的位移，并且还可以允许相对于接触点处的切线方向的位移(旋转)。其结果是，可以允许马达主体3的旋转与克服同马达2的输出轴4的旋转相关联的反作用力的运行同时产生。这样，可以获得高传递刚度，因为在例如对接触应力做出验证时可以显著减小由应力导致的变形。
此外，可以在不产生偏移的情况下以高的刚度和少的空动例如偏转误差实现传递旋转的作用，因为可以在保持高传递刚度的状态下吸收未对准。值得注意的是，可以根据固定构件20的每个侧面22、22和接合凹部37的每个侧面40、40之间的未对准来设置间隙。
图12到16表示未对准得到吸收的状态。图12、13和15表示输出轴4和输入轴13之间的角度误差得到吸收的状态。图14表示输出轴4和输入轴13的轴向误差得到吸收的状态。图16表示输出轴4和输入轴13的平行误差得到吸收的状态。马达连接构件36以这些方式相对于壳体12的相对位移能够吸收在输出轴4和输入轴13被紧固在一起的紧固部分上产生的未对准(角度误差、轴向误差以及平行误差)。
如图10和11所示，值得注意的是以下构造也是可以接受的，即，具有预定宽度的狭缝41被设置在马达连接构件36的接合凹部37的底面39上，调节螺栓43从马达连接构件36侧面的一侧被拧入穿过狭缝41的螺纹孔42内，狭缝41的宽度根据调节螺栓43的螺纹连接量(screwing amount)得到调节，以及固定构件20和接合凹部37之间的接触力得到调节。在这种情况下，对接触力的调节能够根据固定构件20和接合凹部37之间的未对准提供间隙。
图17到19表示根据本发明的马达紧固机构的第二实施方式。该马达紧固机构1在马达连接构件36一侧设有作为接合部分的固定构件44，并且还在从动构件11的壳体12一侧设有作为被接合部分的接合凹部25。在第二实施方式中的马达紧固机构1的保持部件以与第一实施方式所示相同的方式被构成。
在这种情况下，固定构件44可以如图18和19所示被形成为马达连接构件36的一部分，或者还可以与马达连接构件36分开地被形成并被构造成使得其利用螺栓(未示出)被固定在马达连接构件36上。
按照与第一实施方式所示相同的方式，在本实施方式中所示的马达紧固机构1能够在不产生偏移的情况下以高的刚度和少的空动例如偏转误差实现传递旋转的作用，因为马达紧固机构1可以在保持高传递刚度的状态下吸收未对准。
图20到22表示根据本发明的凸轮装置的一种实施方式，该凸轮装置26是一个采用第一实施方式的马达紧固机构1以对马达2的输出轴4和凸轮装置26的输入轴32进行紧固的实例。
凸轮装置26具有壳体27、可旋转地设置在壳体27内的转台28、可旋转地设置在壳体27内并具有与转台28的凸轮随动件29相互啮合的凸轮31的滚子齿轮凸轮30、使滚子齿轮凸轮30得到旋转支承的轴承34、34、以及对滚子齿轮凸轮30和壳体27之间的部分进行密封的密封构件35。装配孔33以与第一实施方式相同的方式被设置在滚子齿轮凸轮30的输入轴32的末端。
在如上所述构造的凸轮装置26中，马达2的输出轴4被装配在滚子齿轮凸轮30的输入轴32的装配孔33内，并且随后紧固构件16通过被装配在输入轴32的外部而得到紧固。以这种方式，输入轴32和输出轴4被相互紧固并且同轴地牢固结合。设置在凸轮装置26的壳体27一侧的固定构件20与连接在马达2上的马达连接构件36的接合凹部37接合。
这样，将马达2连接在凸轮装置26上可以使凸轮装置26的滚子齿轮凸轮30随着马达2的输出轴4的旋转而旋转，并且随后使转台28随着滚子齿轮凸轮30的旋转而旋转。
由于如上所述构造的本实施方式的凸轮装置26设置有在第一实施方式中示出的马达紧固机构1，因此可以在保持高传递刚度的状态下吸收未对准并且还可以在不产生偏移的情况下以高的刚度和少的空动例如偏转误差实现传递旋转的作用。此外，可以将相对于马达2的输出在最远的输出端产生的误差降至最小，以提供良好的响应性，并通过凸轮装置26以高速和高精度实现定位。
本实施方式的凸轮装置26的构造能够通过由调节螺栓43的螺纹连接量调节被设置在马达连接构件36的接合凹部37的底面中的狭缝41的宽度来调节固定构件20和接合凹部37之间的接触力。
在本实施方式中，尽管接合部分20的两个侧面22、22被形成为具有预定的曲率半径的曲面23和曲面24，但被接合部分37的两个侧面40、40也可以具有预定的曲率半径。在这种情况下，可以获得相同的操作效果。
值得注意的是，在本实施方式中描述的接合部分可以由能够根据未对准而弹性变形的弹性构件构成，也就是由例如以聚合材料等制成并具有刚度和明显较小的弹性的构件构成。
权利要求
1.一种用于将马达的输出轴与从动构件的输入轴相互紧固的马达紧固机构，所述马达紧固机构包括将马达的输出轴和从动构件的输入轴不可相对移动地紧固的紧固部分；连接在马达上的马达连接构件；设置在马达连接构件和从动构件中的任一方上的被接合部分；以及设置在马达连接构件和从动构件中的另一方上并接合在被接合部分上而使得输出轴在其旋转方向上的位移得到调节的接合部分。
2.如权利要求1所述的马达紧固机构，其特征在于与被接合部分接触的接合部分的接触面和与接合部分接触的被接合部分的接触面中的任一方被形成为具有曲率半径的曲面，所述曲率半径根据在马达的输出轴和从动构件的输入轴被相互紧固的紧固部分上产生的未对准而确定；与被接合部分接触的接合部分的接触面和与接合部分接触的被接合部分的接触面中的另一方被形成为平面。
3.如权利要求2所述的马达紧固机构，其特征在于所述的与被接合部分接触的接合部分的接触面和与接合部分接触的被接合部分的接触面中被形成为曲面的一方被形成为，使得曲面具有根据未对准确定的曲率半径并在沿马达的输出轴的轴线的方向上以及在垂直于轴线的方向上弯曲。
4.如权利要求2所述的马达紧固机构，其特征在于当接合部分的曲面的曲率半径被定义为R1并且被接合部分中的内切圆的曲率半径被定义为R2时，接合部分和被接合部分中任一方的曲面的曲率半径被设定成满足关系R1＞＞R2。
5.如权利要求1所述的马达紧固机构，其特征在于在接合部分和被接合部分之间设置间隙，所述间隙根据在马达的输出轴和从动构件的输入轴被相互紧固的紧固部分上产生的未对准而确定。
6.如权利要求1所述的马达紧固机构，其特征在于接合部分由能够根据在马达的输出轴和从动构件的输入轴被相互紧固的紧固部分上产生的未对准而进行弹性变形的弹性构件构成。
7.如权利要求1所述的马达紧固机构，其特征在于通过将马达的输出轴与装配孔摩擦紧固而使输入轴和输出轴被相互紧固，所述装配孔在输入轴的末端部分与马达的输出轴同轴设置，通过将马达的输出轴装配在装配孔内而实现所述摩擦紧固。
8.一种凸轮装置，其包括壳体；可旋转地设置在壳体内的转台；可旋转地设置在壳体内并与转台相互啮合的滚子齿轮凸轮；以及输出轴通过马达紧固机构被紧固在滚子齿轮凸轮的输入轴上的马达；所述马达紧固机构具有将马达的输出轴和滚子齿轮凸轮的输入轴不可相对移动地紧固的紧固部分、连接在马达上的马达连接构件、设置在马达连接构件和壳体中的任一方上的被接合部分、以及设置在马达连接构件和壳体中的另一方上并接合在被接合部分上而使得输出轴在其旋转方向上的位移得到调节的接合部分。
全文摘要
本发明的马达紧固机构将马达的输出轴与从动构件的输入轴相互紧固。马达紧固机构具有不可以相对移动地紧固马达的输出轴和从动构件的输入轴的紧固部分、连接在马达上的马达连接构件、设置在马达连接构件和从动构件中的任一方上的被接合部分、以及设置在马达连接构件和从动构件中的另一方上并接合在被接合部分上使得输出轴在其旋转方向上的位移得到调节的接合部分。
文档编号F16H1/04GK1945933SQ20061015394
公开日2007年4月11日 申请日期2006年9月12日 优先权日2005年9月12日
发明者加藤平三郎, 保高秀树 申请人:株式会社三共制作所