具有波动齿轮装置的旋转传递机构
阅读：897发布：2023-03-07
专利汇可以提供具有波动齿轮装置的旋转传递机构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且借助减速机而将 马 达(2)的旋转驱动 力 传递给负荷侧部件(5)的旋转传递机构(1)使用 波动 齿轮 装置(3)作为减速机，动力传递系统的波动齿轮装置(3)以外的部件的容许负荷 扭矩 大于预先规定的上限负荷扭矩。波动齿轮装置(3)的容许负荷扭矩由设定为上限负荷扭矩以下的值的 棘轮 效应扭矩规定。波动齿轮装置(3)在过负荷状态下产生棘轮效应而作为机械式熔断器发挥功能。不增加扭矩限制器等其他部件就能够保护其他动力传递部件而不使其陷入过负荷状态。，下面是具有波动齿轮装置的旋转传递机构专利的具体信息内容。
1.一种旋转传递机构，借助减速机而将从旋转驱动源输出的旋转驱动力传递给负荷侧部件，其中，
所述旋转传递机构具有动力传递系统，该动力传递系统由包括所述减速机在内的多个动力传递部件构成，
所述减速机是波动齿轮装置，
所述动力传递部件的所述波动齿轮装置以外的部件的容许负荷扭矩大于预先规定的上限负荷扭矩，
所述波动齿轮装置的容许负荷扭矩由设定为所述上限负荷扭矩以下的值的棘轮效应扭矩规定，
所述波动齿轮装置作为机械式熔断器而发挥功能。
2.根据权利要求1所述的旋转传递机构，其中，
与波动齿轮装置的容许负荷扭矩能够获得大于所述上限负荷扭矩的值的情况相比，将所述波动齿轮装置的刚性的内齿齿轮和柔性的外齿齿轮的双方或者一方的齿中的圆周方向上的一部分齿的齿高设定为更小的齿高，由此使得所述棘轮效应扭矩变为所述上限负荷扭矩以下的值。
3.根据权利要求1所述的旋转传递机构，其中，
与所述波动齿轮装置的容许负荷扭矩为大于所述上限负荷扭矩的值的情况相比，关于将所述波动齿轮装置的刚性的内齿齿轮固定于该波动齿轮装置的固定侧部件的连结力，针对所述内齿齿轮的圆周方向上的一部分而设定为更小的连结力，由此使得所述棘轮效应扭矩变为所述上限负荷扭矩以下的值。
4.根据权利要求1所述的旋转传递机构，其中，
所述波动齿轮装置的刚性的内齿齿轮的圆周方向上的一部分是与圆周方向上的其他部分相比而半径方向上的刚性更低的低刚性部分，该低刚性部分的内齿与外齿齿轮的外齿的啮合刚性低于该低刚性部分以外的部分的啮合刚性，由此使得所述棘轮效应扭矩变为所述上限负荷扭矩以下的值。
具有波动齿轮装置的旋转传递机构
技术领域
背景技术
[0002] 关于借助减速机使从马达等旋转驱动源输出的旋转减速并传递给负荷侧部件的驱动装置，确保针对过负荷的安全性是重要的课题。为了防止对构成驱动装置的动力传递系统的各部件作用有超过它们的容许负荷扭矩的过负荷扭矩，增加扭矩限制器等之类的当传递扭矩超过上限值时产生打滑的部件，由此防止动力传递系统的构成部件的破损。专利文献1中，提出了在传递来自马达的输出旋转的动力传递路径插入有扭矩限制器的驱动机构。
[0003] 另一方面，作为用于使来自马达等旋转驱动源的输出旋转减速并传递给负荷侧部件的减速机，使用不具有齿隙且定位精度高的波动齿轮装置。专利文献2中，提出了将波动齿轮装置作为减速机而使用的减速机单元。作为典型的波动齿轮装置，如专利文献3、4中记载的那样，已知具有杯状的外齿齿轮的杯型波动齿轮装置、具有礼帽状的外齿齿轮的礼帽型波动齿轮装置、具有圆筒状的外齿齿轮的扁平式波动齿轮装置。
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1：日本特开2015-55310号公报
[0006] 专利文献2：日本特开2007-321879号公报
[0007] 专利文献3：日本特开2011-144916号公报
[0008] 专利文献4：日本特开2009-156462号公报
发明内容
[0009] 在现有的旋转传递机构中，配置扭矩限制器等部件而防止其他旋转力传递部件的破损。有可能因增加扭矩限制器等部件而导致旋转传递系统的质量、组装误差、尺寸的增加等。
[0010] 本发明的课题在于提供一种旋转传递机构，该旋转传递机构能够利用减速机而防止该减速机以外的动力传递系统的构成部件因过负荷而破损。
[0011] 为了解决上述课题，本发明的旋转传递机构借助减速机而将从旋转驱动源输出的旋转驱动力传递给负荷侧部件，该旋转传递机构具有由包括所述减速机在内的多个动力传递部件构成的动力传递系统，所述减速机是波动齿轮装置，所述波动齿轮装置以外的所述动力传递部件的容许负荷扭矩大于预先规定的上限负荷扭矩，所述波动齿轮装置的容许负荷扭矩由设定为所述上限负荷扭矩以下的值的棘轮效应扭矩(ratcheting torque)规定，所述波动齿轮装置作为机械式熔断器而发挥功能。
[0012] 本发明着眼于波动齿轮装置的一种故障模式中所存在的过负荷时的棘轮效应(跳齿)，在过负荷时，最先使波动齿轮装置产生棘轮效应。产生棘轮效应后的波动齿轮装置无法继续使用，但是，通过使该波动齿轮装置作为所谓的机械式熔断器而发挥功能，能够防止构成动力传递系统的其他部件因过负荷而破损。
[0013] 一般情况下，波动齿轮装置具有：刚性的内齿齿轮；配置于上述内齿齿轮的内侧的挠性的外齿齿轮；以及嵌入上述外齿齿轮的内侧的椭圆形轮廓的波动发生器。由波动发生器使得外齿齿轮挠曲成椭圆状而与内齿齿轮在局部啮合。波动发生器例如由马达驱动旋转，当波动发生器旋转时，两个齿轮的啮合位置沿圆周方向移动，从而与两个齿轮的齿数差(通常，齿数差为2个)相应地在两个齿轮之间产生相对旋转。
[0014] 外齿齿轮在半径方向上挠曲而与内齿齿轮在局部啮合。与通过刚性的齿轮彼此啮合而构成的普通的减速机、例如行星齿轮减速机中的内齿齿轮与行星齿轮啮合的情况相比，在波动齿轮装置中，在两个齿轮之间同时啮合的齿数较多。因此，能够不使作为减速机的功能受损地对两个齿轮的啮合状态进行调整，能够使得两个齿轮之间的棘轮效应扭矩小于其他动力传递部件的容许传递扭矩，从而能够使波动齿轮装置作为机械式熔断器而发挥功能。
[0015] 例如，与作为该波动齿轮装置的棘轮效应扭矩而能够获得比所述上限负荷扭矩大的值的情况相比，预先将所述波动齿轮装置的刚性的内齿齿轮和柔性的外齿齿轮的双方或者一方的齿中的、圆周方向上的一部分齿的齿高设定为更小的齿高。由此，在两个齿轮的齿高较小的部分啮合时能够产生棘轮效应。因此，不会使波动齿轮装置整体的功能受损，能够使该波动齿轮装置作为机械式熔断器而发挥功能，从而能够避免动力传递系统的其他部件变成过负荷状态。
[0016] 也可以取代上述方式而进行如下设定：与作为所述波动齿轮装置的棘轮效应扭矩而能够获得大于所述上限负荷扭矩的值的情况相比，关于将所述波动齿轮装置的刚性的内齿齿轮固定于该波动齿轮装置的固定侧部件的连结力，将其设定为针对所述内齿齿轮的圆周方向上的一部分而更小的连结力。由此，该部分的所述内齿齿轮与所述外齿齿轮的啮合刚性低于该部分以外的部分的啮合刚性。因此，两个齿轮在该部分啮合时能够产生棘轮效应，不会使波动齿轮装置整体的功能受损，能够使该波动齿轮装置作为机械式熔断器而发挥功能，从而能够避免动力传递系统的其他部件变成过负荷状态。
[0017] 另外，根据情况的不同，与波动齿轮装置的棘轮效应扭矩能够获得大于所述上限负荷扭矩的值的情况相比，可以将所述波动齿轮装置的刚性的内齿齿轮和柔性的外齿齿轮的双方或者一方的齿的齿高设定为更小的齿高。
[0018] 另外，根据情况的不同，与作为所述波动齿轮装置的棘轮效应扭矩而能够获得大于所述上限负荷扭矩的值的情况相比，可以预先将所述波动齿轮装置的柔性的外齿齿轮在半径方向上挠曲而与刚性的内齿齿轮啮合时的向所述外齿齿轮的半径方向的挠曲量设定为更小的挠曲量。附图说明
[0019] 图1是表示具备应用了本发明的杯型波动齿轮装置作为减速机的旋转传递机构的一个例子的说明图。
[0020] 图2是表示图1的杯型波动齿轮装置的概要纵向剖视图和概要主视图。
[0021] 图3是表示缩小了外齿齿轮的外齿齿高的情况的说明图。
[0022] 图4是表示将内齿齿轮的圆周方向上的一部分设为低刚性部分的情况的说明图。
[0023] 图5是表示减小了外齿齿轮的挠曲量的情况的说明图。
具体实施方式
[0024] 以下，参照附图对应用了本发明的旋转传递机构的实施方式进行说明。
[0025] 图1是表示实施方式涉及的旋转传递机构的说明图。旋转传递机构1具有：作为旋转驱动源的马达2；对马达2的输出旋转进行减速的杯型波动齿轮装置3；传递从杯型波动齿轮装置3输出的减速旋转的联轴器4；以及通过经由联轴器4而传递的减速旋转进行驱动的机械手等负荷侧部件5。
[0026] 附图中，为了简化说明，作为构成动力传递系统6的动力传递部件，仅示出了杯型波动齿轮装置3和联轴器4。对于一般的旋转传递机构而言，马达2与负荷侧部件5之间的动力传递系统由较多的部件构成。
[0027] 旋转传递机构1中，杯型波动齿轮装置3以外的动力传递部件例如联轴器4、负荷侧部件5侧的部件的容许负荷扭矩设定为：比预先规定的上限负荷扭矩大的值。与此相对，杯型波动齿轮装置3的容许负荷扭矩由设定为上限负荷扭矩以下的值的棘轮效应扭矩规定。
[0028] 图2(a)是表示杯型波动齿轮装置3的概要纵向剖视图和概要主视图。杯型波动齿轮装置3具有：筒状的装置壳体11；同轴地固定于上述装置壳体11的圆环状的刚性的内齿齿轮12；同轴地配置于内齿齿轮12的内侧的杯状的外齿齿轮13；以及嵌入于外齿齿轮13的内侧的椭圆状轮廓的波动发生器14。波动发生器14与马达2的输出轴2a连结，被马达2驱动旋转。
[0029] 利用波动发生器14使得杯状的外齿齿轮13的形成有外齿13a的部分挠曲成椭圆状，位于其长轴L的两端部分的外齿13a与内齿齿轮12的内齿12a啮合。若波动发生器14因马达2而高速旋转，则这两个齿轮之间产生与两个齿轮12、13的齿数差相应的相对旋转。由于内齿齿轮12固定于作为固定侧部件的装置壳体11，因此，外齿齿轮13旋转而从同轴地与其轴毂13b连结的输出轴13c将减速旋转输出，并经由联轴器4传递给负荷侧部件5(参照图1)。
[0030] 在此，将波动齿轮装置3的外齿齿轮13的外齿13a中的、圆周方向上的一部分外齿的齿高、例如图3(a)中位于点划线A所包围的区域内的多个外齿13a(2)的齿高设为：比外齿13a(2)以外的外齿13a(1)的齿高小的齿高h1。
[0031] 图3(b)是表示标准齿高的外齿13a(1)和较小齿高h1的外齿13a(2)的说明图。外齿13a(2)的齿高h1设定为比齿高h0小的齿高，齿高h0是使得该波动齿轮装置3的棘轮效应扭矩能够获得比上限负荷扭矩大的值的情况下的齿高。例如，外齿13a(2)的齿形形成为：对虚线所示的齿高h0的外齿13a(1)的齿形实施负变位而得到的较小的齿高h1的转位齿形。
[0032] 如果施加有过负荷，则在较小的齿高h1的外齿13a(2)部分与内齿12a啮合的状态下产生棘轮效应，能够避免其他动力传递部件陷入过负荷状态。即，对于波动齿轮装置3而言，能够维持其作为减速机的功能，并且能够将其棘轮效应扭矩设为上限负荷扭矩以下的值。波动齿轮装置3是动力传递系统中的最弱部，在过负荷时，波动齿轮装置3最先产生棘轮效应而破损，能够避免其他部件因过负荷而破损。
[0033] 在此，可以取代外齿13a而预先将内齿12a的齿高设为在圆周方向上的一部分较小的齿高。也可以预先将外齿13a和内齿12a双方的圆周方向上的一部分外齿、内齿设为较小的齿高。
[0034] 此外，也可以降低将波动齿轮装置3的内齿齿轮12连结固定于该波动齿轮装置3的作为固定侧部件的装置壳体11的连结力。即，与作为波动齿轮装置3的棘轮效应扭矩而能够获得比上限负荷扭矩大的值的情况相比，设定为较小的值，使两个齿轮的圆周方向上的一部分的啮合刚性降低，从而使得棘轮效应扭矩降低到上下负荷扭矩以下。
[0035] 例如，如图2所示，沿着圆周方向以规定的间距利用多根连结螺栓21(图2(a)中由点划线表示。)而将内齿齿轮12连结固定于装置壳体11。对于内齿齿轮12的圆周方向上的一部分连结螺栓，例如如图2(b)所示，使3根连结螺栓21A的连结力小于其他连结螺栓21的连结力。
[0036] 其结果，被连结螺栓21A连结的内齿齿轮12的部分与外齿齿轮13之间的啮合刚性低于内齿齿轮12的其他部分与外齿齿轮13之间的啮合刚性。因此，在被该连结螺栓21A连结的部分的内齿与外齿啮合的状态下，能够使棘轮效应扭矩降低到上限负荷扭矩以下。
[0037] 还可以取代部分地减小连结力的方式，而预先在内齿齿轮12的圆周方向上的一部分形成半径方向上的刚性与其他部分相比更低的部分。
[0038] 例如，如图4所示，可以在被圆周方向上的一部分连结螺栓21连结的内齿齿轮的部分，设置从该连结螺栓21的螺栓孔朝向半径方向外侧延伸到外周面的切槽31，从而与其他部分相比，能够预先使半径方向的刚性降低。
[0039] 如上说明，本例的旋转传递机构1中，作为配置于其动力传递系统的减速机，使用了波动齿轮装置3，将该波动齿轮装置3设为动力传递系统中的最弱部。由此，能够将波动齿轮装置作为机械式熔断器(mechanical fuse)而使用，无需增加扭矩限制器等其他部件，就能够保护动力传递系统的其他构成部件而不使它们陷入过负荷状态。
[0040] 另外，波动齿轮装置3与通过刚性的齿轮彼此啮合而构成的行星齿轮减速机等不同，具有能弹性变形的齿轮，齿轮彼此同时啮合的齿数较多。因此，能够不使波动齿轮装置的功能受损地使该波动齿轮装置作为机械式熔断器而发挥功能。
[0041] (其他实施方式)
[0042] 此外，上述波动齿轮装置3是杯型波动齿轮装置，但是不言而喻，也可以使用礼帽型波动齿轮装置、扁平式波动齿轮装置、其他波动齿轮装置。
[0043] 对于上述波动齿轮装置3的外齿齿轮13而言，有时可以预先将所有外齿13a的齿高设为较小的齿高h1。
[0044] 为了使两个齿轮12、13较浅地啮合而减小棘轮效应扭矩，有时还可以减小外齿齿轮13的挠曲量。将正圆状态的外齿齿轮13的节圆挠曲成椭圆状之后的形状称为椭圆状的节圆曲线。此时，外齿齿轮13的挠曲量w在长轴L的位置处为节圆直径C与节圆曲线的直径之差。
[0045] 如图5所示，与作为波动齿轮装置3的棘轮效应扭矩而能够获得比上限负荷扭矩大的值的情况下的挠曲量w0相比，可以将外齿齿轮13向半径方向挠曲而与内齿齿轮12啮合时的外齿齿轮13在半径方向上的挠曲量w1设定为更小的挠曲量。由此，能够将棘轮效应扭矩设定为上限负荷扭矩以下的值。
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