專利名稱：齒輪裝置及使用齒輪裝置的工業(yè)機器人的轉動部結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種例如在工業(yè)機器人的轉動部中使用的齒輪裝置。
背景技術：
例如，以下專利文獻1中描述的是一種已知的工業(yè)機器人的常規(guī)轉動部結構。
專利文獻JP-A-9-57678 工業(yè)機器人的該轉動部結構包括固定部件；旋轉部件；偏心差動型減速齒輪，其 設置在固定部件與旋轉部件之間，具有多個曲軸，減小施加到曲軸上的旋轉驅動力的速度， 并且將其傳遞給旋轉部件以便使旋轉部件旋轉；安裝在旋轉部件上的馬達；固定到馬達的 輸出軸上的第一傳遞構件；固定到特定的一個曲軸上，且適于直接從第一傳遞構件上接收 旋轉驅動力，以便使特定的曲軸旋轉的第二傳遞構件；圓柱齒輪，其通過接收來自于第二傳 遞構件的旋轉驅動力而旋轉；以及，外齒輪，其固定到除特定曲軸外的曲軸上，且適于與圓 柱齒輪嚙合，從而使曲軸旋轉。

發(fā)明內容
在利用工業(yè)機器人的這種常規(guī)轉動部結構的情況下，由于來自馬達的驅動力只傳 遞給特定的曲軸，故只有該特定曲軸朝旋轉部件側伸長，且來自于馬達的驅動力經由齒輪 或滑輪傳遞給曲軸的遠端部。為此，馬達的位置與減速齒輪間隔開，且使得馬達在旋轉部件 上的安裝位置很高。因此，旋轉部件的重心變得很高，這對于機器人的轉動部而言并非為所 期望的。 此外，由于特定曲軸與余下的曲軸之間的形狀有差別，故需要兩種曲軸，使得零部 件的數目較多，從而導致較高的成本。 本發(fā)明的一個目的在于，提供一種穩(wěn)定的轉動部結構，其中，通過使齒輪裝置緊湊
并將其用于機器人的轉動部結構來使旋轉部件的重心降低。 解決問題的手段 根據本發(fā)明的第一方面的齒輪裝置，包括固定到馬達的輸出軸上且設置成與中 心軸線間隔開的輸入齒輪；內齒輪；在圍繞內齒輪的中心軸線公轉且與內齒輪嚙合的同時 自轉的外齒輪；可旋轉地支承在內齒輪內，且適于伴隨著外齒輪的自轉而繞內齒輪的中心 軸線旋轉的行星架；由行星架可旋轉地支承，且適于促使外齒輪圍繞內齒輪的中心軸線公 轉的多個曲軸；每一個都設置在各曲軸的中央部上的傳動齒輪；以及與曲軸的傳動齒輪嚙 合的圓柱齒輪，且轉動從輸入齒輪傳遞給圓柱齒輪，其中，圓柱齒輪設置在經過各曲軸的旋 轉中心的假想線的徑向內側上，且由行星架可旋轉地支承，以及，其中輸入齒輪和圓柱齒輪 設置在行星架的軸向中央部中，且轉動從輸入齒輪傳遞給圓柱齒輪。 此外，作為本發(fā)明的第二方面，由行星架可旋轉地支承的中間齒輪設置成與輸入 齒輪和圓柱齒輪嚙合。 此外，作為本發(fā)明的第三方面，中間齒輪由固定到行星架上的軸和設置成可圍繞軸旋轉的齒輪構成。 此外，作為本發(fā)明的第四方面，在輸入齒輪與行星架之間設置有油封件。 此外，作為本發(fā)明的第五方面，在圓柱齒輪內側設置有保護筒，該保護筒的兩端固
定到行星架上。 此外，作為本發(fā)明的第六方面，凹部形成在外齒輪的對置表面?zhèn)壬?，而圓柱齒輪容 納在由凹部所圍繞的空間中。 此外，作為本發(fā)明的第七方面，工業(yè)機器人的轉動部結構包括通過齒輪裝置可相 對旋轉地連接到彼此上的固定部件和旋轉部件；以及，馬達用于通過齒輪裝置來使固定部 件和旋轉部件相對地旋轉，其中，馬達在偏離相對旋轉的旋轉中心的位置處固定到旋轉部 件上，齒輪裝置的內齒輪固定到固定部件上，且齒輪裝置的行星架固定到旋轉部件上。
本發(fā)明的優(yōu)點 根據本發(fā)明的第一方面，由于固定到馬達的輸出軸上的輸入齒輪為進入齒輪裝置 的軸向中央部的形式，故整個齒輪裝置可制造成很緊湊。 根據本發(fā)明的第二方面，由于馬達的輸出軸可進一步沿徑向向外偏移，故齒輪裝 置可制造成使得中心孔可制作得甚至更大。 根據本發(fā)明的第三方面，可制造出便宜的中間齒輪的支承結構。 根據本發(fā)明的第四方面，可以防止?jié)櫥瑒凝X輪裝置進入馬達側。 根據本發(fā)明的第五方面，可以防止?jié)櫥瑒┻M入設置在齒輪裝置中的中空孔中。 根據本發(fā)明的第六方面，整個齒輪裝置可制造成很緊湊。 根據本發(fā)明的第七方面，可以提供穩(wěn)定的轉動部結構，其中的旋轉部件緊湊且重 心較低。


圖1為根據本發(fā)明的第一實施例的截面圖； 圖2為沿圖1中的A-A截取的截面圖； 圖3為沿圖2中的B-B截取的截面圖； 圖4為示出輸入齒輪、中間齒輪、圓柱齒輪和曲軸的傳動齒輪之間的嚙合關系的 示圖； 圖5為根據本發(fā)明的齒輪裝置應用于工業(yè)機器人的轉動部結構的示圖；以及 圖6為根據本發(fā)明的第二實施例的截面圖。 參考標號和標記的描述 100,200 :齒輪裝置 1 :馬達 2，202:輸入齒輪 4，204:內齒輪 5，205:外齒輪 6，206:行星架 7，207:曲軸 15,215 :傳動齒輪
20,220 :圓柱齒輪 23,223 :油封件 40,240 :保護筒 50,250 :中間齒輪
具體實施例方式(第一實施例) 現在參看附圖，將給出對本發(fā)明的第一實施例的描述。 在圖1至圖5中，偏心搖動型齒輪裝置100包括固定到馬達l(見圖5)的輸出軸 上且設置成與中心軸線間隔開的輸入齒輪2 ;具有由多個銷3組成的內齒的內齒輪4 ;在圍 繞內齒輪4的中心軸線公轉且與內齒輪4嚙合的同時自轉的兩個外齒輪5 ;通過一對徑向 止推滾珠軸承11可旋轉地支承在內齒輪4內且適于伴隨著外齒輪5的自轉而繞內齒輪4 的中心軸線旋轉的行星架6 ;分別由行星架6通過一對圓錐滾子軸承12可旋轉地支承，且 具有分別容納在形成于外齒輪5中的通孔中的一對曲柄部7a的多個曲軸7，多個曲軸7適 于促使外齒輪5圍繞內齒輪4的中心軸線公轉；分別設置在各曲軸7的成對的曲柄部7a之 間的中央部(軸向中央部)上的傳動齒輪15;以及，與相應的曲軸7的傳動齒輪15嚙合的 圓柱齒輪20，且轉動從輸入齒輪2傳遞給圓柱齒輪20。 —對端板部6X和6Y以夾住外齒輪5的方式構成行星架6。多個(六個)柱部8 一體地形成在一個端板部6X上，柱部8的端部分別插入形成在另一端板部6Y中的孔9中， 且由螺栓10固定，以便構成行星架6。 各外齒輪5的齒數略少于(少一個至五個)內齒輪4的內齒數。在該實施例中， 外齒輪5的齒數比內齒輪4的內齒數少一個。通孔17和多個通孔18沿外齒輪5的軸向以 與中心徑向地間隔開的方式形成在各外齒輪5中。輸入齒輪2松配合到通孔17中，而相應 的柱部8松配合到相應的通孔18中。 三個曲軸通過與內齒輪4的中心徑向地間隔開來設置為曲軸7。中空孔29和31 形成在成對的端板部6X和6Y和外齒輪5的相應的中央部(徑向中央部)中。由鋼材料形 成的保護筒40松配合到外齒輪5的中空孔31中，且安裝到行星架6的中空孔29中，而0 形圈夾在其間。單個圓柱齒輪20設置在經過各曲軸7的旋轉中心的假想線的徑向內側上， 且該圓柱齒輪與相應的曲軸的傳動齒輪15嚙合，其內周由保護筒40借助于圓柱滾子軸承 21可旋轉地支承。因此，圓柱齒輪20由行星架6通過圓柱滾子軸承21和保護筒40來可 旋轉地支承。應當注意到的是，外齒輪5的中空孔31為階梯狀的中空孔，其分別由大直徑 部31a和小直徑部31b構成，使得大直徑部31a所形成的凹部以彼此面對的方式形成在成 對的外齒輪5的對置表面?zhèn)壬?。圓柱齒輪20容納在由這些凹部所圍繞的空間中。在該實 施例中，盡管圓柱齒輪20形成為具有大于傳動齒輪15的壁厚，但當圓柱齒輪20容納在由 形成在外齒輪5上的兩個凹部所圍繞的空間中時，外齒輪5之間的軸向距離可縮短到只有 傳動齒輪15的高度方向部分，這促成了減速齒輪制造成在軸向上較短的這一事實。
該對端板部中的一個端板部6Y具有形成在其上的突出部14，突出部14松配合在 外齒輪5的通孔17中。這里，在一個端板部6Y側上的外齒輪5中的通孔17形成為大于另 一端板部6X側上的外齒輪5中的通孔17，且從一個端板部6Y突出的突出部14松配合在該
5通孔17中。通孔19形成在另一個端板部6X中。輸入齒輪2具有外側齒輪24，且插入通 孔19和通孔17中，而其遠端部通過殼型滾針軸承16可旋轉地支承在形成于突出部14中 的孔22中。當輸入齒輪2(即，其用作馬達的輸出齒輪)的遠端部由軸承支承時，可以確定 輸入齒輪2(馬達的輸出齒輪)所固定的馬達的輸出軸和與此嚙合的齒輪之間的中心距離。 因此，就不必為了安裝馬達而單獨地提供旋轉相位調整銷。 油封件23設置在輸入齒輪2的外周與行星架之間。轉動從馬達1 (見圖5)傳遞 給輸入齒輪2的位于油封件23側的輸入端部。 中間齒輪50具有正齒輪本體51、固定軸52及圓柱滾子軸承53，且設置成以與中 心徑向間隔開的方式沿在外齒輪5的軸向穿過形成在外齒輪5中的通孔44。固定軸52的 兩端在與內齒輪4中心徑向間隔開的位置處固定在形成于行星架6中的孔54中。正齒輪 本體51由固定軸52通過圓柱滾子軸承53可旋轉地支承。因此，中間齒輪50由行星架6 可旋轉地支承，同時與圓柱齒輪20和輸入齒輪2嚙合。 一對油封件30分別設置在行星架 6兩端的每一個的外周與內齒輪4兩端的每一個的內周之間。 圖4為示出輸入齒輪2、中間齒輪50、圓柱齒輪20和曲軸的傳動齒輪之間的嚙合 關系的示圖。 在圖5中，工業(yè)機器人的轉動部結構200包括通過齒輪裝置100可相對旋轉地連 接到彼此上的固定部件300和旋轉部件400 ;以及用于通過齒輪裝置100使固定部件300和 旋轉部件400相對地旋轉的馬達1。馬達1在偏離相對旋轉的旋轉中心的位置處固定在旋 轉部件400的凹部中，齒輪裝置100的內齒輪4通過螺栓301固定到固定部件300上，而齒 輪裝置100的行星架6通過螺栓401固定到旋轉部件400上。 諸如電線、線纜、信號線和管路的配線500穿過形成在旋轉部件400中的孔402、 汽缸40的中空孔和行星架6的中空孔29的內部。如果穿過這些的內部的構件優(yōu)選為不旋 轉，則優(yōu)選的是將行星架6固定，且從內齒輪4上取得減速旋轉。 接下來，將給出根據第一實施例的操作的描述。將簡要地描述齒輪裝置100的減 速操作。 在行星架6固定的情況下，當轉動從馬達1傳遞給輸入齒輪2時，中間齒輪50的 正齒輪本體51和圓柱齒輪20旋轉。圓柱齒輪20的轉動傳遞給曲軸7的傳動齒輪15，而曲 軸7促使外齒輪5進行相對于內齒輪4的偏心振動運動。由于外齒輪5與內齒輪4嚙合的 原因，內齒輪4輸出減速旋轉。在內齒輪4固定的情況下，行星架6輸出減速旋轉。
這里，整個齒輪裝置可制造成很緊湊，因為圓柱齒輪20設置在經過各曲軸7的旋 轉中心的假想線的徑向內側上，且由行星架6可旋轉地支承，即因為固定到馬達1的輸出軸 上的輸出齒輪2為進入齒輪裝置100的軸向中心部的形式。 此外，由于中間齒輪50由行星架6可旋轉地支承，以便與輸入齒輪2和圓柱齒輪 20嚙合，故輸出軸可進一步沿徑向向外偏移，以便齒輪裝置可制造成使得中心孔可制造得 甚至更大。 此外，由于中間齒輪50由固定到行星架6上的固定軸52和圍繞固定軸52可旋轉 地設置的齒輪本體51構成，故可制造出很便宜的中間齒輪50的支承結構。
此外，由于油封件23設置在輸入齒輪2與行星架6之間，故可以防止?jié)櫥瑒凝X 輪裝置100進入馬達1側。
此外，由于其兩端固定到行星架6上的保護筒40設置在圓柱齒輪20內，故可以防止?jié)櫥瑒┻M入設置在齒輪裝置100的中空孔29中。 此外，馬達1在偏離相對旋轉的旋轉中心的位置處固定到旋轉部件400上，齒輪裝置100的內齒輪4固定到固定部件300上，而齒輪裝置100的行星架6固定到旋轉部件400上。因此，可獲得穩(wěn)定的轉動部結構，其中旋轉部件400較為緊湊，且重心較低。
(第二實施例) 接下來，將參照附圖來給出本發(fā)明的第二實施例的描述。 在圖6中，偏心搖動型齒輪裝置200具有的形式在于，省略了根據第一實施例的齒輪裝置100的中間齒輪50，而除此之外，其構造與根據第一實施例的齒輪裝置大致相同。
即偏心搖動型齒輪裝置200包括輸入齒輪(馬達輸出齒輪)202 ;具有由多個銷201構成的內齒的內齒輪204 ;在圍繞內齒輪204的中心軸線公轉且與內齒輪204嚙合的同時自轉的兩個外齒輪205 ;通過一對徑向止推滾珠軸承211可旋轉地支承在內齒輪204內且適于伴隨著外齒輪205的自轉而繞內齒輪204的中心軸線旋轉的行星架206 ;由行星架206可旋轉地支承，且適于促使外齒輪205圍繞內齒輪204的中心軸線公轉的多個曲軸；分別設置在各曲軸的中央部上的傳動齒輪；以及，與相應的曲軸的傳動齒輪嚙合，且還與輸入齒輪202嚙合來容許將轉動傳遞至其上的圓柱齒輪220。 輸入齒輪202具有與圓柱齒輪220嚙合的外側齒輪224，且插入行星架206和外齒輪205中，而其遠端部由行星架206Y通過殼型滾針軸承216可旋轉地支承，同時其輸入側端部由行星架206X通過徑向滾珠軸承217可旋轉地支承。 盡管轉動從馬達傳遞給了輸入齒輪202的輸入端部，但由于輸入齒輪202的兩端如此受到支承，故可以將滑輪固定到該輸入端部上，并通過皮帶來將轉動從馬達傳遞給該滑輪。 接下來，將給出根據第二實施例的操作的描述。齒輪裝置200所具有的形式為，可省略設置在根據第一實施例的齒輪裝置100中的中間齒輪50來使圓柱齒輪220旋轉，以便以少量零部件來制造便宜的齒輪裝置。 盡管上文已經通過實施例來描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于此，且在本發(fā)明的技術原理的范圍內的各種改進是可能的。例如，盡管傳動齒輪15和圓柱齒輪20的設置方式使得它們由兩個外齒輪5夾住，但這些齒輪可以以使它們由外齒輪5和一對端板部6中的一個夾住的方式設置。此外，實施例中的軸承形式是示例性的，且并不限于此。
工業(yè)實用性 本發(fā)明可用于所有行業(yè)中使用的偏心搖動型齒輪裝置。具體而言，本發(fā)明理想的是適于工業(yè)機器人的關節(jié)部、轉臺設備和機床的自動工具替換設備中使用的偏心搖動型齒輪裝置。
權利要求
一種齒輪裝置，包括輸入齒輪，所述輸入齒輪固定到馬達的輸出軸上且設置成與中心軸線間隔開；內齒輪；外齒輪，所述外齒輪在繞所述內齒輪的中心軸線公轉且與所述內齒輪嚙合的同時自轉；行星架，所述行星架可旋轉地支承在所述內齒輪內，且適于伴隨著所述外齒輪的自轉而繞所述內齒輪的中心軸線旋轉；多個曲軸，所述多個曲軸由所述行星架可旋轉地支承，且適于促使所述外齒輪繞所述內齒輪的中心軸線公轉；傳動齒輪，每一個傳動齒輪設置在每一個曲軸的中央部上；以及圓柱齒輪，所述圓柱齒輪與所述曲軸的傳動齒輪嚙合，且從所述輸入齒輪將轉動傳遞給所述圓柱齒輪，其中，所述圓柱齒輪位于經過每一個曲軸的旋轉中心的假想線的徑向內側上，且由所述行星架可旋轉地支承，并且其中，所述輸入齒輪和所述圓柱齒輪設置在所述行星架的軸向中央部中，并且所述轉動從所述輸入齒輪傳遞給所述圓柱齒輪。
2. 根據權利要求1所述的齒輪裝置，其中，由所述行星架可旋轉地支承的中間齒輪設 置成與所述輸入齒輪及所述圓柱齒輪嚙合。
3. 根據權利要求2所述的齒輪裝置，其中，所述中間齒輪由固定到所述行星架上的軸 和設置成可繞所述軸旋轉的齒輪構成。
4. 根據權利要求1至權利要求3中任一項所述的齒輪裝置，其中，在所述輸入齒輪與所 述行星架之間設置油封件。
5. 根據權利要求1至權利要求4中任一項所述的齒輪裝置，其中，在所述圓柱齒輪內部 設置保護筒，所述保護筒的兩端均固定到所述行星架上。
6. 根據權利要求1至權利要求5中任一項所述的齒輪裝置，其中，在所述外齒輪的對置 表面?zhèn)壬闲纬砂疾?，并且所述圓柱齒輪容納在由所述凹部圍繞的空間中。
7. —種使用根據權利要求1至權利要求6中任一項所述的齒輪裝置的工業(yè)機器人的轉 動部結構，包括固定部件和旋轉部件，所述固定部件和所述旋轉部件通過所述齒輪裝置以可相對旋轉的方式彼此連接；并且所述馬達用于通過所述齒輪裝置來使所述固定部件和所述旋轉部件相對旋轉， 其中，所述馬達在偏離所述相對旋轉的旋轉中心的位置處固定到所述旋轉部件上，所述齒輪裝置的內齒輪固定到所述固定部件上，且所述齒輪裝置的行星架固定到所述旋轉部件上。
全文摘要
機器人的轉動部結構具有轉動部，通過減小用于該結構的齒輪裝置的尺寸實現轉動部的低重心和穩(wěn)定性。齒輪裝置包括固定到馬達的輸出軸上的輸入齒輪；內齒輪；在圍繞內齒輪的中心軸線公轉且與內齒輪嚙合的同時自轉的外齒輪；可旋轉地支承在內齒輪內且適于伴隨著外齒輪的自轉而繞內齒輪的中心軸線旋轉的行星架；由行星架可旋轉地支承且適于促使外齒輪圍繞內齒輪的中心軸線公轉的多個曲軸；每一個都設置在各曲軸的中央部上的傳動齒輪；與曲軸的傳動齒輪嚙合的圓柱齒輪，轉動從輸入齒輪傳遞給圓柱齒輪，圓柱齒輪設置在經過各曲軸的旋轉中心的假想線的徑向內側上且由行星架可旋轉地支承，輸入齒輪和圓柱齒輪在行星架的軸向中央部相互嚙合。
文檔編號B25J17/00GK101772657SQ20088010140
公開日2010年7月7日 申請日期2008年7月30日 優(yōu)先權日2007年7月31日
發(fā)明者中村江兒 申請人:納博特斯克株式會社