减速器和机器人的制作方法

文档序号:31273280发布日期:2022-08-26 23:42阅读:87来源:国知局
减速器和机器人的制作方法

1.本发明涉及减速器和机器人。


背景技术:

2.以往,在工业产品的生产线中,已知有进行部件的搬运、加工、组装等作业的工业用机器人。工业用机器人具有臂以及用于使臂进行动作的马达和减速器。马达和减速器搭载在机器人的关节上。从马达输出的旋转运动被减速器减速而向臂传递。由此,臂以减速后的速度进行转动。
3.搭载于机器人的减速器例如记载于日本公开公报特开2020-076415号公报。
4.日本公开公报特开2020-076415号公报中记载的减速器是所谓的波动齿轮减速器。波动齿轮减速器具有椭圆形状的波动发生器、薄壁状的柔性齿轮以及内齿轮。波动发生器以从马达输出的转速进行旋转。柔性齿轮通过波动发生器而变形为椭圆形状,在相当于该椭圆的长轴的两端的2个部位处与内齿轮啮合。柔性齿轮与内齿轮的啮合位置根据波动发生器的旋转而沿周向移动。而且,由于柔性齿轮与内齿轮的齿数之差,柔性齿轮或内齿轮以减速后的转速进行旋转。
5.如上所述,在波动齿轮减速器中,柔性齿轮在周向的2个部位处与内齿轮啮合。因此,由于波动发生器相对于中心轴线的极小的未对准等,有时在柔性齿轮与内齿轮之间产生相当于波动发生器的转速的2倍的频率的振动。而且,在该振动的频率与臂的固有振动频率一致的情况下,有时会因共振而产生较大的振动。即,在从马达向波动发生器输入了相当于臂的固有振动频率的1/2倍的转速的旋转运动的情况下,产生上述的共振。
6.为了抑制这样的共振,考虑使波动发生器的转速与相当于臂的固有振动频率的1/2倍的转速错开。但是,为此需要将用于使波动发生器的转速错开的机构追加到波动齿轮减速器中。于是,存在难以使减速器小型化的问题。


技术实现要素:

7.本发明的目的在于提供能够使波动发生器以比输入的转速低的转速旋转且容易小型化的减速器。
8.本发明的例示性的实施方式为减速器,其具有:输入轴,其以中心轴线为中心而以第1转速进行旋转;前级减速机构,其将所述输入轴的所述第1转速的旋转运动减速为比所述第1转速低的第2转速的旋转运动;中间旋转体,其以所述中心轴线为中心而以所述第2转速进行旋转,并且该中间旋转体包含波动发生器;柔性齿轮,其具有位于所述波动发生器的径向外侧的挠性的筒状部,并且该柔性齿轮在所述筒状部的外周面具有多个外齿;以及内齿轮,其位于所述筒状部的径向外侧,在以所述中心轴线为中心的圆环状的内周面具有多个内齿。所述内齿轮的所述内齿的数量与所述柔性齿轮的所述外齿的数量不同。所述多个外齿中的一部分的外齿通过被所述波动发生器按压而与所述内齿啮合。随着所述波动发生器的旋转,所述内齿与所述外齿的啮合位置以所述第2转速沿周向移动。由于所述内齿与所
述外齿的齿数之差,所述内齿轮和所述柔性齿轮中的任意一方以比所述第2转速低的第3转速以所述中心轴线为中心进行旋转。所述中间旋转体经由轴承而支承于所述输入轴。
9.本发明的例示性的实施方式为机器人,其具有:上述的减速器;马达,其使所述输入轴旋转;以及臂,其通过所述减速器进行动作。
10.根据本技术发明,通过设置前级减速机构,使波动发生器以比输入的第1转速低的第2转速进行旋转。由此,与没有前级减速机构的情况相比,能够使因柔性齿轮与内齿轮的啮合而产生的振动的周期错开。其结果为,能够抑制减速器使用时的共振。另外,能够抑制具有该减速器的机器人驱动时的共振。
11.另外,根据本技术发明,波动发生器不是经由轴承而支承于固定部,而是经由轴承而支承于输入轴。由此,能够在与输入轴接近的位置配置波动发生器。因此,容易实现减速器的小型化。另外,在具有该减速器的机器人中,能够使该减速器小型化。
12.由以下的本发明优选实施方式的详细说明,参照附图,可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。
附图说明
13.图1是机器人的概要图。
14.图2是第1实施方式的减速器的纵剖视图。
15.图3是前级减速机构的横剖视图(图2的a-a线剖视图)。
16.图4是后级减速机构的横剖视图(图2的b-b线剖视图)。
17.图5是第2实施方式的减速器的纵剖视图。
具体实施方式
18.以下,参照附图对本发明的例示性的实施方式进行说明。另外,在本技术的各图中,为了避免图的繁杂化,除了一部分之外,省略了表示剖面的剖面线。另外,在本技术中,“转速”是指每单位时间物体旋转的次数(旋转速度)。
19.<1.关于机器人>
20.图1是搭载有一个实施方式的减速器1的机器人100的概要图。该机器人100是在工业产品的生产线中进行部件的搬运、加工、组装等作业的、所谓的工业用机器人。如图1所示,机器人100具有基座框架101、臂102、马达103以及减速器1。如后所述,机器人100具有减速器1、使输入轴20旋转的马达103以及通过减速器1进行动作的臂102。由此,能够使机器人100小型化,并且抑制机器人100驱动时的共振。
21.臂102被支承为能够相对于基座框架101转动。马达103和减速器1组装到基座框架101与臂102之间的关节部。当向马达103提供驱动电流时,从马达103输出旋转运动。另外,从马达103输出的旋转运动被减速器减速而向臂102传递。由此,臂102相对于基座框架101以减速后的速度进行转动。
22.<2.关于减速器>
23.接着,对减速器1的详细构造进行说明。
24.另外,以下,将与减速器1的中心轴线a1平行的方向称为“轴向”,将与中心轴线a1垂直的方向称为“径向”,将沿着以中心轴线a1为中心的圆弧的方向称为“周向”。但是,上述
的“平行的方向”也包含大致平行的方向。另外,上述的“垂直的方向”也包含大致垂直的方向。
25.<2-1.第1实施方式>
26.图2是第1实施方式的减速器1的纵剖视图。减速器1位于马达103的轴向一侧。如图2所示,减速器1具有固定部10、输入轴20、前级减速机构30、中间旋转体40以及后级减速机构50。
27.固定部10是相对于基座框架101固定的部分。如图2所示,固定部10包含第1固定部件11和第2固定部件12。第1固定部件11和第2固定部件12均是以中心轴线a1为中心的圆环状的部件。第1固定部件11和第2固定部件12沿轴向排列。第2固定部件12位于比第1固定部件11靠轴向一侧的位置。第1固定部件11和第2固定部件12与后述的柔性齿轮52的安装部523一同通过螺栓而固定于基座框架101。
28.输入轴20是沿着中心轴线a1延伸的圆筒状的部件。输入轴20的轴心与减速器1的中心轴线a1一致。输入轴20固定于马达103的输出轴。因此,当向马达103提供驱动电流时,马达103使输入轴20以中心轴线a1为中心进行旋转。以下,将以中心轴线a1为中心的输入轴20的转速设为“第1转速”。即,输入轴20以中心轴线a1为中心以第1转速进行旋转。
29.前级减速机构30是将输入轴20的第1转速的旋转运动减速为比第1转速低的第2转速的旋转运动的机构。图3是前级减速机构30的横剖视图(图2的a-a线剖视图)。前级减速机构30是所谓的行星减速机构。如图2和图3所示,前级减速机构30具有太阳齿轮31、内齿齿轮32以及多个行星齿轮33。
30.太阳齿轮31是与输入轴20一同以中心轴线a1为中心以第1转速进行旋转的齿轮。在本实施方式中,输入轴20和太阳齿轮31为一个部件。由此,与输入轴20和太阳齿轮31为不同部件的情况相比,减速器1的部件数量减少。但是,也可以使输入轴20和太阳齿轮31为不同部件。在该情况下,输入轴20和太阳齿轮31只要以不能相对旋转的状态固定即可。太阳齿轮31在外周面具有多个外齿311。多个外齿311沿周向以一定的间距设置。各外齿311朝向径向外侧突出。
31.内齿齿轮32是以中心轴线a1为中心的圆环状的齿轮。内齿齿轮32位于太阳齿轮31的径向外侧。在本实施方式中,第1固定部件11和内齿齿轮32为一个部件。由此,与使第1固定部件11和内齿齿轮32为不同部件的情况相比,减速器1的部件数量减少。但是,也可以使第1固定部件11和内齿齿轮32为不同部件。在该情况下,第1固定部件11和内齿齿轮32只要以不能相对旋转的状态固定即可。内齿齿轮32在内周面具有多个内齿321。多个内齿321沿周向以一定的间距设置。各内齿321朝向径向内侧突出。
32.多个行星齿轮33位于太阳齿轮31与内齿齿轮32之间。如图3所示,本实施方式的前级减速机构30具有2个行星齿轮33。但是,前级减速机构30所具有的行星齿轮33的数量可以为1个,也可以为3个以上。各行星齿轮33被支承为能够以与中心轴线a1平行的行星轴线a2为中心进行自转。另外,行星齿轮33具有多个外齿331。行星齿轮33的外齿331与太阳齿轮31的外齿311啮合。另外,行星齿轮33的外齿331也与内齿齿轮32的内齿321啮合。即,行星齿轮33与太阳齿轮31和内齿齿轮32啮合。
33.当太阳齿轮31以中心轴线a1为中心以第1转速进行旋转时,通过太阳齿轮31的外齿311与行星齿轮33的外齿331的啮合,行星齿轮33以行星轴线a2为中心进行自转。另外,行
星齿轮33的外齿331也与内齿齿轮32的内齿321啮合,因此行星齿轮33一边以行星轴线a2为中心进行自转,一边以中心轴线a1为中心进行公转。此时,以中心轴线a1为中心的行星齿轮33的转速为比第1转速低的第2转速。
34.中间旋转体40以中心轴线a1为中心以第2转速进行旋转,该中间旋转体40包含波动发生器51。中间旋转体40是以中心轴线a1为中心的圆环状的部件。中间旋转体40位于多个行星齿轮33的轴向一侧。如图2所示,中间旋转体40包含轮架41、圆筒部42以及波动发生器51。轮架41、圆筒部42以及波动发生器51从轴向另一侧朝向轴向一侧依次排列。在本实施方式中,中间旋转体40成为包含轮架41、圆筒部42以及波动发生器51的单一部件。但是,中间旋转体40也可以由多个部件构成。在该情况下,只要该多个部件以不能相对旋转的状态相互固定即可。
35.轮架41位于中间旋转体40的最靠轴向另一侧的位置。在轮架41的轴向另一侧的端面固定有多个轮架销44。各轮架销44沿着行星轴线a2在轴向上延伸。轮架销44插入至设置于行星齿轮33的中央的圆孔中。由此,行星齿轮33被支承为能够相对于轮架销44旋转。
36.圆筒部42从轮架41朝向轴向一侧延伸。圆筒部42呈以中心轴线a1为中心的圆筒状。圆筒部42的外径比轮架41的外径和波动发生器51的外径小。由此,与圆筒部42的外径与轮架41或波动发生器51的外径相同的情况相比,能够使中间旋转体40轻量化。
37.在输入轴20与中间旋转体40之间夹设有2个轴承60。2个轴承60沿轴向排列配置。中间旋转体40经由2个轴承60而支承于输入轴20。因此,中间旋转体40能够以与输入轴20不同的转速以中心轴线a1为中心进行旋转。轴承60例如使用球轴承。但是,也可以代替球轴承而使用滑动轴承等其他方式的轴承。
38.由此,随着行星齿轮33的自转,行星齿轮33和中间旋转体40以中心轴线a1为中心以第2转速进行旋转。更详细而言,如上所述,当行星齿轮33以中心轴线a1为中心进行公转时,轮架销44也以中心轴线a1为中心进行旋转。因此,多个行星齿轮33、多个轮架销44以及中间旋转体40以中心轴线a1为中心以第2转速进行旋转。
39.后级减速机构50是将中间旋转体40的第2转速的旋转运动减速为比第2转速低的第3转速的旋转运动的机构。图4是后级减速机构50的横剖视图(图2的b-b线剖视图)。在图4中,简化表示轴承60和后述的挠性轴承53。后级减速机构50是所谓的波动齿轮减速机构。如图2和图4所示,后级减速机构50具有波动发生器51、柔性齿轮52、挠性轴承53以及内齿轮54。
40.波动发生器51是对柔性齿轮52赋予周期性的挠曲变形的要素。本实施方式的波动发生器51是上述的中间旋转体40的一部分。但是,波动发生器51也可以是与中间旋转体40不同的部件。在该情况下,波动发生器51只要以不能相对旋转的状态固定于中间旋转体40即可。
41.如图4所示,本实施方式的波动发生器51是椭圆状的凸轮。即,波动发生器51的外周面呈以中心轴线a1为中心的椭圆形状。波动发生器51具有长轴和短轴。以中心轴线a1为中心的波动发生器51的外径在长轴的位置处最大,在短轴的位置处最小。因此,波动发生器51的外径按照以中心轴线a1为中心的180度的周期变化。
42.柔性齿轮52是能够挠曲变形的薄壁状的齿轮。如图2所示,柔性齿轮52具有筒状部521、隔膜部522以及安装部523。筒状部521位于波动发生器51的径向外侧且内齿轮54的径
向内侧。筒状部521呈沿轴向延伸的筒状。另外,由于筒状部521呈薄壁状,因此具有挠性。柔性齿轮52在筒状部521的外周面具有多个外齿524。多个外齿524沿周向以一定的间距设置。各外齿524朝向径向外侧突出。即,柔性齿轮52具有位于波动发生器51的径向外侧的挠性的筒状部521,并且该柔性齿轮52在筒状部521的外周面具有多个外齿524。
43.隔膜部522从筒状部521的轴向另一侧的端部朝向径向外侧扩展。即,柔性齿轮52还具有从筒状部521的轴向的端部朝向径向外侧扩展的隔膜部522。隔膜部522呈以中心轴线a1为中心的大致圆板状。安装部523位于隔膜部522的径向外侧。安装部523呈以中心轴线a1为中心的圆环状。安装部523的轴向的厚度比隔膜部522的轴向的厚度和筒状部521的径向的厚度厚。安装部523被夹在第1固定部件11与第2固定部件12之间。第1固定部件11、安装部523以及第2固定部件12通过螺栓14而相互固定。因此,柔性齿轮52相对于固定部10不能旋转。
44.挠性轴承53位于波动发生器51的径向外侧且柔性齿轮52的筒状部521的径向内侧。通过夹设有挠性轴承53,柔性齿轮52为非旋转的,与此相对,波动发生器51能够以中心轴线a1为中心进行旋转。另外,挠性轴承53能够柔软地挠曲变形。因此,通过波动发生器51的旋转,筒状部521经由挠性轴承53而在径向上挠曲。
45.内齿轮54位于筒状部521的径向外侧。内齿轮54呈以中心轴线a1为中心的圆环状。内齿轮54在以中心轴线a1为中心的圆环状的内周面具有多个内齿541。多个内齿541沿周向以一定的间距设置。各内齿541朝向径向内侧突出。
46.另外,本实施方式的减速器1具有连接部件55。连接部件55位于内齿轮54的轴向另一侧。内齿轮54和连接部件55通过螺栓56而相互固定。连接部件55位于第2固定部件12的径向内侧。在第2固定部件12与连接部件55之间夹设有交替改变朝向而配置的多个辊70。即,第2固定部件12、连接部件55以及多个辊70构成将第2固定部件12作为外圈、将连接部件55作为内圈的交叉滚子轴承。内齿轮54经由该交叉滚子轴承而被支承为能够相对于固定部10旋转。
47.挠性轴承53变形为沿着波动发生器51的外周面的椭圆形状。因此,柔性齿轮52的筒状部521也变形为沿着波动发生器51的外周面的椭圆形状。其结果为,在相当于该椭圆的长轴的两端的2个部位处,柔性齿轮52的一部分的外齿524经由挠性轴承53被波动发生器51按压,由此与内齿轮54的内齿541啮合。即,多个外齿524中的一部分的外齿524通过被波动发生器51按压而与内齿541啮合。在周向的其他位置处,外齿524与内齿541不啮合。
48.当波动发生器51以第2转速进行旋转时,柔性齿轮52的上述椭圆的长轴也以第2转速进行旋转。于是,外齿524与内齿541的啮合位置也以第2转速沿周向移动。另外,柔性齿轮52所具有的外齿524的数量与内齿轮54所具有的内齿541的数量稍有不同。由于该齿数之差,在波动发生器51每旋转1周时,外齿524与内齿541的啮合位置沿周向移动。因此,随着波动发生器51的旋转,内齿541与外齿524的啮合位置以第2转速沿周向移动。其结果为,内齿轮54相对于柔性齿轮52以中心轴线a1为中心以比第2转速低的第3转速进行旋转。另外,只要是由于内齿541与外齿524的齿数之差,内齿轮54和柔性齿轮52中的任意一方以比第2转速低的第3转速以中心轴线a1为中心进行旋转即可。
49.另外,内齿轮54固定于臂102。因此,臂102与内齿轮54一同以第3转速进行转动。
50.如上所述,柔性齿轮52和内齿轮54在相当于波动发生器51的长轴的两端的2个部
位处啮合。因此,由于波动发生器51相对于中心轴线a1的极小的未对准等,有时会产生由柔性齿轮52与内齿轮54的啮合引起的振动。该振动成为相当于波动发生器51的转速的2倍的频率。而且,在该振动的频率与臂102的固有振动频率一致的情况下,有时会因共振而产生较大的振动。如果如以往那样没有前级减速机构30,则波动发生器会以从马达向输入轴提供的转速进行旋转。因此,在从马达向输入轴输入了臂的固有振动频率的1/2倍的转速的旋转运动的情况下,产生上述的共振。
51.但是,本实施方式的减速器1在作为波动齿轮减速机构的后级减速机构50的输入侧具有前级减速机构30。因此,能够使波动发生器51以比输入轴20低的第2转速进行旋转。由此,与没有前级减速机构30的情况相比,能够使因柔性齿轮52与内齿轮54的啮合而产生的振动的频率错开。因此,即使在从马达103向输入轴20输入了臂102的固有振动频率的1/2倍的转速的旋转运动的情况下,在本实施方式的减速器1中,也能够抑制共振。
52.另外,中间旋转体40经由轴承60而支承于输入轴20。即,在本实施方式的减速器1的构造中,包含波动发生器51的中间旋转体40不是经由轴承支承于固定部10,而是经由轴承60支承于输入轴20。由此,能够使用小径的轴承60。另外,能够在与输入轴20接近的位置配置波动发生器51。因此,减速器1的小型化变得容易。
53.另外,前级减速机构30的至少一部分位于筒状部521的径向内侧。在本实施方式的减速器1的构造中,前级减速机构30位于柔性齿轮52的筒状部521的径向内侧。即,在柔性齿轮52的筒状部521的径向内侧的空间中收纳有前级减速机构30。这样,与将前级减速机构30配置于与柔性齿轮52不同的轴向的位置的情况相比,能够抑制减速器1整体的轴向的尺寸。因此,减速器1的小型化变得更容易。
54.另外,也可以是仅前级减速机构30的一部分配置在柔性齿轮52的筒状部521的径向内侧,而前级减速机构30的其他部分从柔性齿轮52沿轴向伸出。
55.另外,在本实施方式的减速器1的构造中,柔性齿轮52的隔膜部522从筒状部521的轴向另一侧的端部向径向外侧扩展,而不是向径向内侧扩展。因此,能够在不被隔膜部522限制的情况下在柔性齿轮52的径向内侧配置前级减速机构30。由此,减速器1的小型化变得更加容易。
56.另外,假设若将前级减速机构30和波动发生器51配置在轴向的相同位置,在前级减速机构30的径向外侧配置波动发生器51,则波动发生器51的径向的尺寸变大。然而,在本实施方式的减速器1的构造中,前级减速机构30和波动发生器51配置在轴向的不同位置。而且,波动发生器51配置在与前级减速机构30的一部分相同的径向位置。由此,波动发生器51的径向的尺寸得到抑制。因此,能够使减速器1整体在径向上小型化。另外,在本实施方式中,波动发生器51配置在与行星齿轮33相同的径向位置。
57.<2-2.第2实施方式>
58.图5是第2实施方式的减速器1的纵剖视图。减速器1位于马达103的轴向一侧。如图5所示,减速器1具有固定部10、输入轴20、前级减速机构30、中间旋转体40、后级减速机构50以及输出部件80。
59.固定部10是相对于基座框架101固定的部分。如图5所示,固定部10包含第1固定部件11、第2固定部件12以及第3固定部件13。第1固定部件11、第2固定部件12以及第3固定部件13均是以中心轴线a1为中心的圆环状的部件。第1固定部件11、第2固定部件12以及第3固
定部件13沿轴向排列。第2固定部件12位于比第1固定部件11靠轴向一侧的位置。第3固定部件13位于比第2固定部件12靠轴向一侧的位置。第1固定部件11、第2固定部件12以及第3固定部件13通过螺栓而固定于基座框架101。
60.输入轴20是沿着中心轴线a1延伸的圆筒状的部件。输入轴20的轴心与减速器1的中心轴线a1一致。输入轴20固定于马达103的输出轴。因此,当向马达103提供驱动电流时,马达103使输入轴20以中心轴线a1为中心进行旋转。以下,将以中心轴线a1为中心的输入轴20的转速设为“第1转速”。
61.前级减速机构30是将输入轴20的第1转速的旋转运动减速为比第1转速低的第2转速的旋转运动的机构。前级减速机构30是所谓的行星减速机构。如图5所示,前级减速机构30具有太阳齿轮31、内齿齿轮32以及多个行星齿轮33。
62.太阳齿轮31是与输入轴20一同以中心轴线a1为中心以第1转速进行旋转的齿轮。在本实施方式中,输入轴20和太阳齿轮31为一个部件。由此,与使输入轴20和太阳齿轮31为不同部件的情况相比,减速器1的部件数量减少。但是,也可以使输入轴20和太阳齿轮31为不同部件。在该情况下,输入轴20和太阳齿轮31只要以不能相对旋转的状态固定即可。太阳齿轮31在外周面具有多个外齿311。多个外齿311沿周向以一定的间距设置。各外齿311朝向径向外侧突出。
63.内齿齿轮32是以中心轴线a1为中心的圆环状的齿轮。内齿齿轮32位于太阳齿轮31的径向外侧。在本实施方式中,内齿齿轮32不是固定于固定部10,而是固定于后述的输出部件80。内齿齿轮32在内周面具有多个内齿321。多个内齿321沿周向以一定的间距设置。各内齿321朝向径向内侧突出。
64.多个行星齿轮33位于太阳齿轮31与内齿齿轮32之间。各行星齿轮33被支承为能够以与中心轴线a1平行的行星轴线a2为中心进行自转。另外,行星齿轮33具有多个外齿331。行星齿轮33的外齿331与太阳齿轮31的外齿311啮合。另外,行星齿轮33的外齿331也与内齿齿轮32的内齿321啮合。
65.当太阳齿轮31以中心轴线a1为中心以第1转速进行旋转时,通过太阳齿轮31的外齿311与行星齿轮33的外齿331的啮合,行星齿轮33以行星轴线a2为中心进行自转。另外,行星齿轮33的外齿331也与内齿齿轮32的内齿321啮合,因此行星齿轮33一边以行星轴线a2为中心进行自转,一边以中心轴线a1为中心进行公转。此时,以中心轴线a1为中心的行星齿轮33的转速成为比第1转速低的第2转速。
66.中间旋转体40是以中心轴线a1为中心的圆环状的部件。中间旋转体40位于多个行星齿轮33的轴向另一侧。如图5所示,中间旋转体40包含轮架41和波动发生器51。波动发生器51位于轮架41的轴向另一侧。在本实施方式中,中间旋转体40成为包含轮架41和波动发生器51的单一部件。但是,中间旋转体40也可以由多个部件构成。在该情况下,只要该多个部件以不能相对旋转的状态相互固定即可。
67.轮架41位于中间旋转体40的最靠轴向一侧的位置。在轮架41的轴向一侧的端面固定有多个轮架销44。各轮架销44沿着行星轴线a2在轴向上延伸。轮架销44插入至设置于行星齿轮33的中央的圆孔中。由此,行星齿轮33被支承为能够相对于轮架销44旋转。
68.在输入轴20与中间旋转体40之间夹设有2个轴承60。2个轴承60沿轴向排列配置。中间旋转体40经由2个轴承60支承于输入轴20。因此,中间旋转体40能够以与输入轴20不同
的转速以中心轴线a1为中心进行旋转。轴承60例如使用球轴承。但是,也可以代替球轴承而使用滑动轴承等其他方式的轴承。
69.如上所述,当行星齿轮33以中心轴线a1为中心进行公转时,轮架销44也以中心轴线a1为中心进行旋转。因此,多个行星齿轮33、多个轮架销44以及中间旋转体40以中心轴线a1为中心以第2转速进行旋转。
70.后级减速机构50是将中间旋转体40的第2转速的旋转运动减速为比第2转速低的第3转速的旋转运动的机构。后级减速机构50是所谓的波动齿轮减速机构。如图2和图4所示,后级减速机构50具有波动发生器51、柔性齿轮52、挠性轴承53以及内齿轮54。
71.波动发生器51是对柔性齿轮52赋予周期性的挠曲变形的要素。本实施方式的波动发生器51是上述的中间旋转体40的一部分。但是,波动发生器51也可以是与中间旋转体40不同的部件。在该情况下,波动发生器51只要以不能相对旋转的状态固定于中间旋转体40即可。
72.本实施方式的波动发生器51是椭圆状的凸轮。即,波动发生器51的外周面呈以中心轴线a1为中心的椭圆形状。波动发生器51具有长轴和短轴。以中心轴线a1为中心的波动发生器51的外径在长轴的位置处最大,在短轴的位置处最小。因此,波动发生器51的外径按照以中心轴线a1为中心的180度的周期变化。
73.柔性齿轮52是能够挠曲变形的薄壁状的齿轮。如图5所示,柔性齿轮52具有筒状部521、隔膜部522以及安装部523。筒状部521位于波动发生器51的径向外侧且内齿轮54的径向内侧。筒状部521呈沿轴向延伸的筒状。另外,由于筒状部521为薄壁状,因此具有挠性。柔性齿轮52在筒状部521的外周面具有多个外齿524。多个外齿524沿周向以一定的间距设置。各外齿524朝向径向外侧突出。
74.隔膜部522从筒状部521的轴向另一侧的端部朝向径向内侧扩展。隔膜部522呈以中心轴线a1为中心的大致圆板状。安装部523位于隔膜部522的径向内侧。安装部523呈以中心轴线a1为中心的圆环状。安装部523的轴向的厚度比隔膜部522的轴向的厚度和筒状部521的径向的厚度厚。安装部523被夹在内齿齿轮32与输出部件80之间。内齿齿轮32、安装部523以及输出部件80通过螺栓56而相互固定。
75.挠性轴承53位于波动发生器51的径向外侧且柔性齿轮52的筒状部521的径向内侧。通过夹设有挠性轴承53,柔性齿轮52能够以与波动发生器51不同的转速以中心轴线a1为中心进行旋转。另外,挠性轴承53能够柔软地挠曲变形。因此,通过波动发生器51的旋转,筒状部521经由挠性轴承53而在径向上挠曲。
76.内齿轮54位于筒状部521的径向外侧。内齿轮54呈以中心轴线a1为中心的圆环状。内齿轮54相对于固定部10不能旋转。在本实施方式中,第2固定部件12和内齿轮54为一个部件。由此,与使第2固定部件12和内齿轮54为不同部件的情况相比,减速器1的部件数量减少。但是,也可以使第2固定部件12和内齿轮54为不同部件。在该情况下,只要第2固定部件12和内齿轮54以不能相对旋转的状态固定即可。
77.内齿轮54在以中心轴线a1为中心的圆环状的内周面具有多个内齿541。多个内齿541沿周向以一定的间距设置。各内齿541朝向径向内侧突出。
78.挠性轴承53变形为沿着波动发生器51的外周面的椭圆形状。因此,柔性齿轮52的筒状部521也变形为沿着波动发生器51的外周面的椭圆形状。其结果为,在相当于该椭圆的
长轴的两端的2个部位处,柔性齿轮52的一部分的外齿524经由挠性轴承53被波动发生器51按压,由此与内齿轮54的内齿541啮合。在周向的其他位置,外齿524与内齿541不啮合。
79.当波动发生器51以第2转速进行旋转时,柔性齿轮52的上述椭圆的长轴也以第2转速进行旋转。于是,外齿524与内齿541的啮合位置也以第2转速沿周向移动。另外,柔性齿轮52所具有的外齿524的数量与内齿轮54所具有的内齿541的数量稍有不同。由于该齿数之差,在波动发生器51每旋转1周时,外齿524与内齿541的啮合位置沿周向移动。其结果为,柔性齿轮52相对于内齿轮54以中心轴线a1为中心以比第2转速低的第3转速进行旋转。
80.输出部件80是以中心轴线a1为中心的圆环状的部件。输出部件80位于柔性齿轮52的轴向一侧。另外,输出部件80位于第3固定部件13的径向内侧。在第3固定部件13与输出部件80之间,夹设有交替改变朝向而配置的多个辊70。即,第3固定部件13、输出部件80以及多个辊70构成将第3固定部件13作为外圈、将输出部件80作为内圈的交叉滚子轴承。输出部件80经由该交叉滚子轴承而被支承为能够相对于固定部10旋转。
81.如上所述,输出部件80、柔性齿轮52的安装部523以及内齿齿轮32通过螺栓56而相互固定。因此,当柔性齿轮52以中心轴线a1为中心以第3转速进行旋转时,内齿齿轮32和输出部件80也以中心轴线a1为中心以第3转速进行旋转。
82.另外,输出部件80固定于臂102。因此,臂102与输出部件80一同以第3转速进行转动。
83.如上所述,柔性齿轮52和内齿轮54在相当于波动发生器51的长轴的两端的2个部位处啮合。因此,由于波动发生器51相对于中心轴线a1的极小的未对准等,有时会产生由柔性齿轮52与内齿轮54的啮合引起的振动。该振动成为相当于波动发生器51的转速的2倍的频率。而且,在该振动的频率与臂102的固有振动频率一致的情况下,有时会因共振而产生较大的振动。如果如以往那样没有前级减速机构30,则波动发生器以从马达向输入轴提供的转速进行旋转。因此,如果没有前级减速机构30,则在从马达向输入轴输入了臂的固有振动频率的1/2倍的转速的旋转运动的情况下,产生上述的共振。
84.但是,本实施方式的减速器1在作为波动齿轮减速机构的后级减速机构50的输入侧具有前级减速机构30。因此,能够使波动发生器51以比输入轴20低的第2转速进行旋转。由此,与没有前级减速机构30的情况相比,能够使因柔性齿轮52与内齿轮54的啮合而产生的振动的频率错开。因此,即使在从马达103向输入轴20输入了臂102的固有振动频率的1/2倍的转速的旋转运动的情况下,在本实施方式的减速器1中,也能够抑制共振。
85.另外,在本实施方式的减速器1的构造中,包含波动发生器51的中间旋转体40不是经由轴承支承于固定部10,而是经由轴承60支承于输入轴20。由此,能够使用小径的轴承60。另外,能够在与输入轴20接近的位置配置波动发生器51。因此,减速器1的小型化变得容易。
86.另外,在本实施方式的减速器1的构造中,前级减速机构30位于柔性齿轮52的筒状部521的径向内侧。即,在柔性齿轮52的筒状部521的径向内侧的空间中收纳有前级减速机构30。这样,与将前级减速机构30配置于与柔性齿轮52不同的轴向的位置的情况相比,能够抑制减速器1整体的轴向的尺寸。因此,减速器1的小型化变得更加容易。
87.另外,也可以是仅前级减速机构30的一部分配置在柔性齿轮52的筒状部521的径向内侧,前级减速机构30的其他部分从柔性齿轮52沿轴向伸出。
88.另外,假设若将前级减速机构30和波动发生器51配置在轴向的相同位置,在前级减速机构30的径向外侧配置波动发生器51,则波动发生器51的径向的尺寸变大。然而,在本实施方式的减速器1的构造中,前级减速机构30和波动发生器51配置于轴向的不同位置。而且,波动发生器51配置在与前级减速机构30的一部分(在本实施方式中为内齿齿轮32)相同的径向位置。由此,波动发生器51的径向的尺寸得到抑制。因此,能够使减速器1整体在径向上小型化。
89.<3.变形例>
90.以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述的实施方式。
91.在上述实施方式中,波动发生器51是椭圆形状的凸轮。但是,波动发生器51也可以是其他形状的凸轮。例如,也可以使波动发生器51为大致三角形状的凸轮,在周向的3处,将柔性齿轮52的筒状部521朝向内齿轮54按压。在该情况下,如果没有前级减速机构30,则在从马达向输入轴输入了臂的固有振动频率的1/3倍的转速的旋转运动的情况下,产生上述的共振。但是,通过设置前级减速机构30,使波动发生器的转速错开,因此能够抑制共振。
92.另外,波动发生器51也可以不是凸轮,而是通过多个辊将柔性齿轮52的筒状部521朝向内齿轮54按压。
93.另外,在上述实施方式中,在输入轴20与中间旋转体40之间设置有2个轴承60。但是,设置于输入轴20与中间旋转体40之间的轴承60的数量可以为1个,也可以为3个以上。
94.另外,在上述的实施方式中,在机器人100的基座框架101与臂102之间的关节部搭载有马达103和减速器1。然而,机器人100也可以为具有多个臂的多关节型。在该情况下,也可以在臂彼此之间的关节部设置马达103和减速器1。
95.另外,在上述的实施方式中,对搭载于机器人100的减速器1进行了说明。但是,本发明的减速器也可以搭载于机器人以外的设备。
96.此外,关于减速器的细部的构造和形状,也可以与本技术的各图所示的构造和形状不同。另外,也可以在不产生矛盾的范围内适当取舍地选择在上述的实施方式或变形例中出现的各要素。
97.本发明例如能够利用于减速器和机器人。
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