轴的连结结构的制作方法

轴的连结结构的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种轴的连结结构，其能够一并使用基于键的连结和基于夹紧的连结，并且以较低成本适用于各种轴与轴的连结中。该轴的连结结构将马达轴（16）即第2轴插入设置于输入轴（12）即第1轴的中空部即筒状部（18）而进行连结，其中，输入轴与马达轴通过使衬套（52）夹在输入轴的内周（12A）与马达轴的外周（16A）之间，在此基础上一并使用基于键（54）的连结和基于夹紧的连结而进行连结。输入轴具有键卡合的键槽（62K）和沿轴向切开中空部而形成的轴狭缝（62S），且在该例子中62K=62S，在第1轴的形成有该轴狭缝的部分的外周上安装有用于基于夹紧的连结的紧固件（58），在衬套上形成有与键槽对应的衬套狭缝（64）。
【专利说明】轴的连结结构
【技术领域】
[0001]本申请主张基于2012年12月4日申请的日本专利申请第2012-265852号的优先权。该申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
[0002]本发明涉及一种轴的连结结构。
【背景技术】
[0003]专利文献I中公开有将马达轴插入设置于输入轴的中空部而进行连结的轴的连
结结构。
[0004]该轴的连结结构中，在该输入轴及马达轴形成键槽，并且在输入轴形成狭缝，一并使用基于键的连结和基于夹紧的连结来连结输入轴和马达轴。动力的传递经由键来进行，夹紧则通过填补键与键槽的间隙而有助于减轻振动和噪音。
[0005]专利文献1:日本特开2009-257543号公报(0013、0041段落)
[0006]然而，由于上述轴的连结结构例如需要根据马达轴的种类来准备输入轴，因此存在成本易变高的问题。

【发明内容】

[0007]本发明是为了解决这种以往的问题而提出的，其目的在于提供一种能够一并使用基于键的连结和基于夹紧的连结，并且以较低成本适用于各种轴与轴的连结的轴的连结结构。
[0008]本发明通过设为如下结构来解决上述课题，即一种轴的连结结构，其将第2轴插入设置于第I轴的筒状部而进行连结，其中，所述第I轴与第2轴通过使衬套夹在该第I轴的内周与第2轴的外周之间，在此基础上一并使用基于键的连结和基于夹紧的连结而进行连结；所述第I轴具有所述键卡合的键槽和沿轴向切开筒状部而形成的轴狭缝；在该轴狭缝的外周上安装有用于基于所述夹紧的连结的紧固件；在所述衬套上形成有与所述键槽对应的衬套狭缝。
[0009]本发明中将如下情况作为基础，即将第2轴连结于第I轴的内周时，使衬套夹在该第I轴的内周与第2轴的外周之间，在此基础上一并使用基于键的连结和基于夹紧的连结而进行连结。
[0010]此时，在第I轴上形成有键槽和沿轴向切开筒状部而形成的轴狭缝，在该轴狭缝的外周上安装有用于基于夹紧的连结的紧固件。另一方面，在衬套上形成有与第I轴的键槽对应的衬套狭缝。
[0011]由此，能够享受基于键的连结和基于夹紧的连结这二者的好处，同时仅通过夹持对应的衬套就能够以较低成本连结各种形状或大小的第I轴和第2轴。
[0012]根据本发明得到一种能够一并使用基于键的连结和基于夹紧的连结，并且以较低成本适用于各种轴与轴的连结的轴的连结结构。【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1表示本发明的实施方式的一例所涉及的轴的连结结构的主要部分，且为沿图2的向视1-1线的放大剖视图。
[0014]图2是表示将本发明的实施方式的一例所涉及的轴的连结结构适用于马达的马达轴与减速装置的输入轴的连结中的结构例的剖视图。
[0015]图3是示意表示衬套狭缝、键槽及键的宽度的大小关系的说明图。
[0016]图4是本发明的另一实施方式的一例所涉及的与图1相应的放大剖视图。
[0017]图5是本发明的又一实施方式的一例所涉及的衬套的(A)轴直角剖视图，(B)从其向视VB方向观察的剖视图。
[0018]图中:10_减速装置，12-输入轴，12A-内周，12B-外周，14-马达，16-马达轴，18-中空部(筒状部)，52-衬套，54-键，56-马达轴的键槽，58-紧固件，62-轴槽，62K-键槽，62S-轴狭缝，64-衬套狭缝。
【具体实施方式】
[0019]以下，根据附图对本发明的实施方式的一例进行详细说明。
[0020]图2是表示将本发明的实施方式的一例所涉及的轴的连结结构适用于马达的马达轴与减速装置的输入轴的连结中的结构例的剖视图。
[0021]关于减速装置10的输入轴12 (第I轴)与马达14的马达轴16 (第2轴)的连结结构，之后会进行详述，首先利用图2对减速装置10的动力传递系统的概略结构进行简单说明。
[0022]该减速装置10为在机器人的关节驱动和机床的驱动系统中广泛使用的被称为偏心摆动型的减速装置。减速装置10的输入轴12配置于内齿轮22的轴心O I的位置。在输入轴12上一体形成有偏心体26。在偏心体26的外周上经由滚子28组装有外齿轮20。外齿轮20内啮合于内齿轮22。内齿轮22与外壳30被一体化。外齿轮20的齿数比内齿轮22的齿数略少(该例子中仅少I)。
[0023]销状部件32贯穿各外齿轮20。在外齿轮20的轴向两侧，一对轮架经由轴承即第I轮架34经由轴承38、第2轮架36经由轴承40以旋转自如的方式支承于外壳30。第I轮架34、第2轮架36经由销状部件32及螺栓42被连结。在第I轮架34上经由螺纹孔34A连结有未图示的被驱动部件。
[0024]对该减速装置10的动力传递系统的作用进行简单说明。
[0025]若输入轴12旋转，则与该输入轴12 —体化的偏心体26旋转，且外齿轮20经由滚子28摆动。其结果，产生外齿轮20相对于内齿轮22的啮合位置依次偏移的现象。外齿轮20的齿数仅比内齿轮22的齿数少I个，因此输入轴12每旋转I次，外齿轮20相对于内齿轮22相位仅偏移I齿量(进行自转)。该自转分量经由销状部件32传递于第I轮架34、第2轮架36，且驱动经由螺纹孔34A连结于该第I轮架34的被驱动部件。
[0026]接着，参考图1?图3，对本实施方式所涉及的减速装置10的输入轴12 (第I轴)与马达14的马达轴16 (第2轴)的连结结构进行详细说明。另外，为了便于理解本发明，间隙等未必一定与实际尺寸一致。
[0027]该连结结构中，将马达轴16的前端插入设置于输入轴12的中空部(筒状部)18，由此进行该输入轴12与马达轴16的连结。在输入轴12的内周12A与马达轴16的外周16A之间夹有衬套52，输入轴12与马达轴16 —并使用基于键54的连结和基于紧固件58的夹紧的连结而被连结。
[0028]马达14的马达轴16在其外周16A上，沿轴向形成有键槽56。本实施方式中，马达14使用通用的马达，马达轴16、键槽56均直接应用该通用的马达14原有的结构。
[0029]减速装置10的输入轴12经由球轴承44被支承于所述第I轮架34、经由球轴承46被支承于所述第2轮架36。输入轴12在轴向负载相反侧(马达14侧)具备中空部18。输入轴12的马达14侧从中空部18的大致轴向中央位置经2个阶梯12K1U2K2而进一步被薄壁化。
[0030]从输入轴12的马达14侧的端面12E直至略微超过所述阶梯12K1U2K2的轴向位置上，形成有键54卡合的键槽62K和沿轴向切开中空部18而形成的(夹紧用的)轴狭缝62S。其中，该实施方式中，该键槽62K与轴狭缝62S兼用单一的轴槽62(轴槽62=键槽62K=轴狭缝62S)。S卩，在输入轴12上，外观上仅形成有I个兼有键槽62K与轴狭缝62S的功能的轴槽62。
[0031]本说明书中为了方便说明，对于物理上的“轴槽62”，着眼于作为键槽的功能时适宜地称为键槽62K，且着眼于作为轴狭缝的功能时适宜地称为轴狭缝62S。
[0032]另一方面，衬套52形成为带有凸缘52P的圆筒形状，且沿轴向贯穿而形成有与输入轴12的键槽62K (轴槽62)对应的衬套狭缝64。衬套狭缝64用于能够使键54沿径向穿过衬套52而与马达轴16的键槽56及输入轴12的键槽62K这二者卡合。另外，衬套52通过使凸缘52P挟持于输入轴12的端面12E与被卡止于马达轴16的定位环68之间而完成轴向的定位。
[0033]在输入轴12的形成有轴狭缝62S的部分的外周12B上安装有用于基于夹紧的连结的紧固件58。紧固件58具备用于缩径的狭缝部70、71，通过螺栓72的紧固而从径向外侧紧固输入轴12，从而缩短输入轴12的直径。该实施方式中，以紧固件58的狭缝部70、71分别位于相对于兼用为键槽62K与轴狭缝62S的轴槽62所在的位置Pl呈大致90度的位置P2、P3的状态进行紧固。
[0034]另外，衬套52的轴向长度(=衬套狭缝64的轴向长度)LI比紧固件58的轴向长度L2更长(参考图2)。
[0035]接着，利用图3对本实施方式中各部的大小关系进行说明。
[0036]在此，如下定义符号。
[0037]Bfl衬套52的衬套狭缝64的未夹紧时(夹紧前)的宽度
[0038]Bcl衬套52的衬套狭缝64的夹紧后的宽度
[0039]Sfl输入轴12的轴槽62 (=键槽62K=轴狭缝62S)的未夹紧时的宽度
[0040]Scl输入轴12的轴槽62 (=键槽62K=轴狭缝62S)的夹紧后的宽度
[0041]Kl键的宽度
[0042]Ml马达轴16的键槽56的宽度
[0043]与未夹紧时(夹紧前)相比，在夹紧后，输入轴12的轴槽62因该输入轴12的缩径而变小，因此轴槽62的夹紧后的宽度Scl小于轴槽62的未夹紧时的宽度Sfl (Scl < Sfl)。同样地，衬套狭缝64的夹紧后的宽度Bcl小于衬套狭缝64的未夹紧时的宽度BH (Bcl< BfDo
[0044]该实施方式中，在基于夹紧的连结之后，衬套52的衬套狭缝64的宽度Bcl大于输入轴12的键槽62K的宽度Scl (Bel > Scl)。
[0045]并且，在基于夹紧的连结之后，输入轴12的键槽62K的宽度Scl也大于键54的宽度 Kl (Scl > KDo
[0046]另外，衬套狭缝64的夹紧后的宽度Bcl大于输入轴12的轴槽62的未夹紧时的宽度 Sfl (Bcl > Si!)。
[0047]因此，也可从图3 (A)确认以下关系成立，即Bfl > Bcl > Sfl > Scl > K1。
[0048]另外，该实施方式中，轴槽62的夹紧后的宽度Scl设定为与马达轴16的键槽56的宽度Ml相等(Scl~Ml)。但是，轴槽62的夹紧后的宽度Scl未必一定要与马达轴16的键槽56的宽度Ml相等，例如，也可以设定为维持得大于马达轴16的键槽56的宽度Ml。
[0049]接着，对该轴的连结结构的作用进行说明。
[0050]该实施方式所涉及的轴的连结结构中，在该输入轴12的内周12A与马达轴16的外周16A之间夹有衬套52及键54。将衬套52及键54预先组装在输入轴12或马达轴16的任意侧，在此状态下，将马达轴16嵌入输入轴12的中空部18内。
[0051]例如，首先，使衬套52的衬套狭缝64的位置(图1中位置Pl)与输入轴12的(作为键槽62K的)轴槽62 —致 ，并将衬套52组装于输入轴12的内周12A。该状态下，将键54组装于马达轴16的键槽56，并将键54的位置对准输入轴12的轴槽62的位置Pl，将马达轴16与键54—同插入于输入轴12的中空部18内。
[0052]并且，将紧固件58安装于输入轴12的形成有(作为轴狭缝62S的)轴槽62的部分的外周，通过拧入该紧固件58的螺栓72来进行输入轴12的紧固(缩径)。
[0053]此时，输入轴12的轴槽62的宽度从Sfl缩小至Scl,(不仅在未夹紧时)即使在基于夹紧的连结之后，轴槽62的宽度Scl也被设定成大于键54的宽度Kl的大小，因此不会产生在夹紧途中输入轴12的轴槽62与键54相抵而阻碍输入轴12继续缩径之类的状况。
[0054]并且，由于衬套52的衬套狭缝64的夹紧后的宽度Bcl始终大于轴槽62的宽度Scl,因此也不会产生衬套52的衬套狭缝64在输入轴12的轴槽62被缩径的途中与键54相抵而使得输入轴12无法继续顺畅地缩径之类的状况。
[0055]即，即使夹有衬套52，输入轴12仍能够不受键54的存在及衬套52的存在的影响而通过紧固件58可靠地进行缩径。
[0056]从以上的连结作用可明显看出，本实施方式中，在夹紧后，在键54与键槽62K之间、及键54与衬套狭缝64之间存在间隙。因此，动力的传递依赖于基于夹紧的连结而进行。具体而言，通过马达轴16的外周16A-衬套52的内周的摩擦紧固力、及衬套52的外周-输入轴12的内周12A的摩擦紧固力来进行动力的传递。键54在马达轴16与输入轴12的动力传递中(通常情况下)不起作用。
[0057]在这一点上，连结的技术思想例如与前述的专利文献I中的一并使用键与夹紧的结构有较大差异。即，专利文献I的轴的连结结构为“动力的传递基本上经由键来进行，通过一并使用夹紧来填补键与键槽的间隙，由此防止振动和噪音的产生”，由键来担负动力的传递。但是，若欲将该结构适用于夹有衬套的结构中，则不仅易导致输入轴的缩小与衬套的缩小经由键而相互干涉，(因马达轴的键槽与输入轴的键槽之间存在衬套)还易导致任意一部分的间隙未填补完而残留。即，上述专利文献I所涉及的结构基本不易适用于夹有衬套的结构中。
[0058]相对于此，本实施方式中，在未夹紧时、夹紧时及夹紧后的任一情况下基本构成为键54与轴槽62、及键54与衬套狭缝64互不干涉，因此即使夹有衬套52，也能够无阻地对输入轴12进行夹紧(缩径)。并且，动力的传递基本依赖于基于夹紧的连结来进行，因此，能够直接享受无间隙且振动和噪音较小的夹紧连结的好处。
[0059]并且，倘若出于某种原因而丧失了摩擦传递力，基于键54的连结也可以作为备用发挥作用，因此能够防止被连结的被驱动机械发生意想不到的举动。
[0060]并且，将一并使用这种基于键的连结与基于夹紧的连结的结构，仅通过适当地设计衬套，就能够以较低成本适用于各种轴与轴的连结中。更具体而言，若以减速装置10的输入轴12 (第I轴)与马达轴16 (第2轴)的连结为例进行说明，在马达轴16中存在各种各样的直径，但只要准备多种具有与该马达轴16的直径对应的内径的衬套52，就能够利用I种输入轴12应对这种各种各样的直径的马达轴16。并且，马达轴中既有圆柱形状也有锥形状。在这种情况下，也通过准备内周为锥形状的衬套，就能够利用具有圆筒形状中空部的输入轴12应对任意形状的马达轴。
[0061]接着，对本发明的另一实施方式进行说明。另外，对与之前的实施方式相同或类似的部位附加相同符号。
[0062]图4中示出在输入轴(第I轴)12上追加有轴狭缝62S1，结果上，加上与之前的实施方式相同的(兼用为键槽的)轴狭缝62S共形成有多个(2个)轴狭缝的例子。被追加的轴狭缝62S1形成在与兼用为键槽的轴狭缝62S相对的位置(180度相反侧的位置)上。
[0063]然而，该实施方式中，虽然在输入轴12上形成有多个轴狭缝62S、62S1，但在衬套52上仅形成I个与之前的实施方式相同的兼用为轴狭缝的衬套狭缝64，并未形成多个。
[0064]该结构的宗旨如下。即，若在输入轴12上形成多个轴狭缝62S、62S1，则能够得到更易实现与其相应的输入轴12的均等的缩径这种好处。由此，能够抑制输入轴12与轴槽62的错位，并且还能够缓和轴槽62周边的应力集中。并且，形成于输入轴12 (第I轴)的轴狭缝62S、62S1通过夹紧输入轴12的轴向马达相反侧部分，能够较容易地进行加工。另一方面，关于衬套52，若要形成多个衬套狭缝，则由于大多情况下加工时的夹紧较难，因此衬套狭缝的形成(加工)未必容易。并且，衬套52经由输入轴12接收来自紧固件58的缩径力，因此只要输入轴12的缩径力基本上均等，就能够较均等地进行缩径。因此，如此在输入轴12 (第I轴)上形成多个轴狭缝62S、62S1，且在衬套52上仅形成I个衬套狭缝64的结构可以说是兼顾了现实加工性与夹紧的均等性的结构。
[0065]另外，形成的轴狭缝的数量(只要确保动力传递中必要的强度)也可以为3个以上。在定性方面，轴狭缝的数量越多，越能够均等地进行缩径。
[0066]并且，在图4的例子中与之前的实施方式相同地形成有I个兼作键槽62K与轴狭缝62S的轴槽62，并且追加形成有I个比(未必是键槽)62K的宽度更窄的轴狭缝62S1，但是，例如在图4中，追加的轴狭缝也可以形成为能够兼用与轴槽62相同的键槽的宽度(未夹紧时的宽度Sfl、夹紧后的宽度Scl)。这种情况下，由于能够以相同的工具连续进行加工，因此制造更容易。
[0067]图5中示出衬套的变形例。[0068]如前述，对于衬套，形成沿轴向贯穿该衬套的衬套狭缝，或者形成多个长度较长的衬套狭缝这种情况，由于夹紧的难度等理由，实际上未必容易。
[0069]并且，图5所示的衬套52中，使多个衬套狭缝64、64A的轴向长度L4、L5改变。即，衬套狭缝64沿轴向贯穿衬套52，因此该衬套狭缝64的轴向长度L4与衬套52的轴向长度LI相同。但是，衬套狭缝64A沿轴向不贯穿衬套52，其轴向长度L5小于衬套狭缝64的轴向长度 L4 (L4 > L5)。
[0070]由此，能够确保加工衬套52时的夹紧的刚性，因此能够兼顾加工的容易性与夹紧的均匀性。
[0071]另外，关于该实施方式中的衬套52，贯穿的(较长的)衬套狭缝64被设为键54 (图5中省略图示)能够卡合的(较宽的)衬套狭缝，且未贯穿的(较短的)衬套狭缝64被设为键54不能卡合的(较细的)衬套狭缝，但也可以与之前的变形例相同地将追加的衬套狭缝也设为键54能够卡合的(较宽的)衬套狭缝。形成数量也可以为3以上。
[0072]另外，如此在多个衬套狭缝中设置不贯穿的衬套狭缝时，其轴向长度(此时为L5)也优选大于紧固件58 (图5中省略图示；参考图2)的轴向长度L2。由此，能够防止夹紧时与紧固件58的一端接触。
[0073]另外，在此，再次一并参考图3 (A)与图3 (B)，对衬套狭缝、键槽及键的宽度的大小关系进行补充。
[0074]如已进行的说明，图3 (A)中，衬套狭缝64的夹紧后的宽度Bcl被设定为大于输入轴12的轴槽62的未夹紧时的宽度Sfl (Bel > Sfl)。然而，例如如图3 (B)所示，该大小关系不是必须的，总之，只要维持“在基于夹紧的连结之后，衬套狭缝64的宽度Bc2大于输入轴12的键槽62K的宽度Sc2”这种关系，事实上几乎不会产生问题。即，即使未夹紧时的衬套狭缝64的宽度Bf2小于未夹紧时的键槽62K的宽度Sf2，只要夹紧后的衬套狭缝64的宽度Bc2大于夹紧后的键槽62K的宽度Sc2即可。
[0075]另外，在图3 (A),(B)的任一情况下为了能够可靠地将夹紧进行至最后，需要维持在夹紧后输入轴12的键槽62K的宽度Scl、Sc2也大于键54的宽度Kl这种结构(Scl >K1、或 Sc2 > Κ1)ο
[0076]然而，本发明并不完全禁止该大小关系(Scl > K1、或Sc2> Kl)逆转的情况。即，例如在夹紧后，输入轴12的键槽62K的宽度Scl也可以设计为小于键54的宽度Kl (Scl< Kl)。此时，基于紧固件58的夹紧成为以消除键54与键槽62K的间隙的方式发挥作用。由此，能够实现包含了基于键54的动力传递的动力传递。另外，在此情况下，若完全维持基于紧固件58的摩擦紧固力本身，动力的传递始终以夹紧力来进行，则能够更简单地对各部件的适当的尺寸设定进行管理。并且，夹紧后的键槽宽度Scl (Sc2)与衬套狭缝宽度Bcl可以相等，也可以为Scl (Sc2) < Bcl0
[0077]另外，上述实施方式中设为使输入轴的键槽与狭缝兼用，但是在本发明中，键槽与轴狭缝未必一定要兼用。例如，可以在周方向的不同位置上分别形成仅具有作为键槽功能的槽和仅具有作为狭缝功能的狭缝，也可以在周方向的相同位置上形成键槽，同时在键槽的外周侧形成宽度比键槽更窄的狭缝。
[0078]并且，上述实施方式中，在马达轴与减速装置的输入轴的连结中适用了本发明，但本发明的适用对象不限定于马达轴与减速装置的输入轴的连结，当然，减速装置的结构也不限定于上述结构。例如，在从内齿轮的轴心偏移的位置具有(具备偏心体的)多个偏心体轴的、所谓被称为分配式的偏心摆动型减速装置中，例如能够适用于将其输入轴连结于马达的部分。并且，不只限定为适用于减速装置，总之，能够广泛适用于将第2轴插入设置于第I轴的筒状部而进行连结的轴的连结结构中。
【权利要求】
1.一种轴的连结结构，其将第2轴插入设置于第I轴的筒状部而进行连结，该轴的连结结构的特征在于， 所述第I轴与第2轴通过使衬套夹在该第I轴的内周与第2轴的外周之间，在此基础上一并使用基于键的连结和基于夹紧的连结而连结所述第I轴与所述第2轴； 所述第I轴具有所述键卡合的键槽和沿轴向切开筒状部而形成的轴狭缝； 在所述轴狭缝的外周上安装有基于所述夹紧的连结所用的紧固件； 在所述衬套上形成有与所述键槽对应的衬套狭缝。
2.根据权利要求1所述的轴的连结结构，其特征在于， 在基于所述夹紧的连结后，所述衬套的所述衬套狭缝的宽度大于所述第I轴的所述键槽的宽度。
3.根据权利要求1或2所述的轴的连结结构，其特征在于， 利用单一的槽来兼用作所述第I轴的所述键槽与所述轴狭缝。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的轴的连结结构，其特征在于， 在基于所述夹紧的连结后，所述第I轴的所述键槽的宽度也大于所述键的宽度。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的轴的连结结构，其特征在于， 在所述第I轴形成有多个所述轴狭缝，并且在所述衬套上仅形成有I个所述衬套狭缝。
6.根据权利要求1?4中任一项所述的轴的连结结构，其特征在于， 在所述衬套上形成有多个所述衬套狭缝，并且至少2个衬套狭缝的轴向长度不同。
7.根据权利要求6所述的轴的连结结构，其特征在于， 所述多个衬套狭缝中，I个衬套狭缝沿轴向贯穿所述衬套而形成。
8.根据权利要求7所述的轴的连结结构，其特征在于， 所述多个衬套狭缝中，未贯穿的衬套狭缝的轴向长度大于所述紧固件的轴向长度。
【文档编号】F16D1/033GK103851092SQ201310445702
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2012年12月4日
【发明者】西部慎一, 石川哲三, 光藤荣, 志津庆刚, 西谷祐一 申请人:住友重机械工业株式会社