專利名稱：正交動力傳遞裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及正交動力傳遞裝置，該正交動力傳遞裝置用于在動力傳遞路徑上將旋轉(zhuǎn)軸的方向變換為其垂直的方向。
背景技術：
驅(qū)動產(chǎn)業(yè)用機械手和輸送機等的被驅(qū)動裝置的情況下，從馬達等驅(qū)動源開始到該被驅(qū)動裝置為止的動力傳遞路徑上，介設有正交變換機構(gòu)(例如參照專利文獻1)。
一般、馬達在其軸向較長。因此，經(jīng)常發(fā)生以下的情況，例如，就這樣一直不變的話，馬達的存在變成障礙而不能設置，但是通過將馬達的軸向變換成其垂直方向就使設置可能。如果在動力傳遞路徑上夾設著正交變換機構(gòu)，對于該馬達的被驅(qū)動裝置可以將其設置方向(朝向)改變90°，因此這種狀況也能很好地對應。而且，設置效率更高(浪費的空間小)的設置也變得可能。
這樣的狀況，并不局限于新設置被驅(qū)動裝置的情況，對原有的被驅(qū)動裝置進行更換配置時，也同樣會發(fā)生。
作為正交變換機構(gòu)的具體的齒輪構(gòu)成，眾所周知的是錐(ベベル)齒輪機構(gòu)、雙曲線齒輪機構(gòu)、或者渦輪機構(gòu)等。錐齒輪機構(gòu)價格低廉，但是噪音大。即使是錐齒輪機構(gòu)，在齒形形成曲線齒的情況下，噪音會減小但是制造成本會提高。渦輪機構(gòu)噪音小，但是傳遞效率低、電力消耗大。雙曲線齒輪機構(gòu)，關于噪音和效率具有相當于錐齒輪機構(gòu)和渦輪機構(gòu)中間的特性，但是由于齒形特殊因而制造成本高。
與近年的改善勞動環(huán)境或者工作環(huán)境的動態(tài)等相對應，對于這種正交變換機構(gòu)也能追求低噪音化，但是從成本或者效率等的觀點來看，現(xiàn)狀是作為使用正交變換機構(gòu)的齒輪機構(gòu)，實際情況是無需經(jīng)常采用低噪音的齒輪機構(gòu)。
專利文獻1日本專利公開公報平10-299840號發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決這樣的問題而提出，其課題是提供正交動力傳遞裝置。與原有、新設置無關，通過使旋轉(zhuǎn)軸方向改變的容易來確保高的設置自由度，且極力抑制成本上升的同時，實現(xiàn)低噪音。
本發(fā)明通過發(fā)明以下結(jié)構(gòu)來解決上述課題，在動力傳遞路徑上正交變換機構(gòu)能將旋轉(zhuǎn)軸方向變換成其垂直方向，在具有該正交變換機構(gòu)的正交動力傳遞裝置上，上述正交變換機構(gòu)作為齒輪頭被收置于獨立的殼體中，作為該正交變換機構(gòu)，具有旋轉(zhuǎn)軸互相垂直配置的一對齒輪，并且，作為上述齒輪頭的輸入軸，具有驅(qū)動源一側(cè)的小齒輪可內(nèi)嚙合的內(nèi)齒輪，該內(nèi)齒輪與上述一對齒輪中的輸入側(cè)的齒輪的一端側(cè)相連接。
在本發(fā)明中，為了將正交變換機構(gòu)作為所謂的齒輪頭被收置于獨立的殼體中，不僅新設立(竣工)的情況，例如，即使通過原有設備的配置轉(zhuǎn)換等，而產(chǎn)生沒有以往問題而被設置的馬達等無法保持原樣地設置的情況時，通過將本發(fā)明的“齒輪頭”介于以往的馬達(驅(qū)動源)和減速機之間，就能容易地對被驅(qū)動裝置進行馬達的軸向改變。
而且，在本發(fā)明中，減小正交變換機構(gòu)的噪音(并不通過變換正交變換機構(gòu)的種類來實現(xiàn))通過降低其轉(zhuǎn)速的方法來實現(xiàn)。因此，在抑制成本的上升的同時能夠謀求確實的噪音減小。
即，在正交變換機構(gòu)中產(chǎn)生的噪音與當時的轉(zhuǎn)速有很大的關系，如果轉(zhuǎn)速高，噪音就會急速地增大。本發(fā)明著眼于這一點，作為齒輪頭的輸入軸為了具備內(nèi)齒輪，而使馬達一側(cè)的小齒輪與該內(nèi)齒輪內(nèi)接。其結(jié)果，內(nèi)齒輪以比小齒輪的轉(zhuǎn)速(即驅(qū)動源的轉(zhuǎn)速)也低得多的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。因此，通過該內(nèi)齒輪與構(gòu)成正交變換機構(gòu)的一對齒輪中的輸入側(cè)的齒輪相連接，能使正交變換機構(gòu)的轉(zhuǎn)速降低到1/2～n分之1，從而減小產(chǎn)生的噪音。
而且，由于采用了與內(nèi)齒輪的內(nèi)接結(jié)構(gòu)，所以能使對于小齒輪的正交變換機構(gòu)的偏置量小，也可維持與驅(qū)動源一側(cè)連接時的緊湊性。
另外，本發(fā)明涉及的“正交變換機構(gòu)”的“正交”，如錐齒輪機構(gòu)那樣的，不僅有兩個旋轉(zhuǎn)軸的軸心完全交叉的情況，而且包含如雙曲線齒輪、或者渦輪齒輪那樣旋轉(zhuǎn)軸的軸心方向偏離直角的該軸心自體是不交叉的情況。
根據(jù)本發(fā)明，與原有、新設置的無關，能確保馬達等設置的高自由度，且極力抑制成本上升的同時，能實現(xiàn)低噪音。


圖1是本發(fā)明實施例中涉及的正交齒輪頭被適用的齒輪傳動馬達的剖面圖。
圖2是圖1的主要部分的擴大圖。
圖3是沿圖2的箭頭所示III-III線的部分剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照圖來說明本發(fā)明的實施例。
圖1是本發(fā)明涉及的正交齒輪頭(正交動力傳遞裝置)100被適用的齒輪傳動馬達500的剖面圖，圖2是圖1的主要部分擴大圖，圖3是沿圖2的箭頭所示III-III線的部分剖面圖。
齒輪傳動馬達500具有馬達(驅(qū)動源)400和該正交齒輪頭100。而且，根據(jù)需要也可在正交齒輪頭100的后級附設平行齒輪頭200。首先，從整體的概要結(jié)構(gòu)來加以說明。
上述馬達400，在其馬達軸402的前端一體形成(螺旋形的)小齒輪410。
上述正交齒輪頭100，具有獨立的殼體102，在與該殼體102上的馬達(電動機)400的定位面F1上，形成4個與馬達400一側(cè)的殼體406的連接孔103。該4個連接孔103形成在自身對角線的交點O1與上述小齒輪410的軸心L1相一致那樣的虛擬正方形的頂點相當?shù)奈恢?。因此對于馬達400的殼體406，正交齒輪頭100以該馬達400的馬達軸402為中心，沿該馬達軸402的圓周方向每旋轉(zhuǎn)90°即可連接。馬達400和正交齒輪頭100通過該連接孔103由螺栓105連接。
另一方面，在正交齒輪頭100對上述平行齒輪頭200的定位面F2上，與相對馬達400的正交齒輪頭100的定位面F3上以相同的形態(tài)形成連接孔(圖中略)。即，馬達400和平行齒輪頭100具有可相互連接的協(xié)調(diào)尺寸，平行齒輪頭200是可將正交齒輪頭100旁通(バィパス)、而直接連接馬達400的。這種情況下，馬達400的馬達軸402與平行齒輪頭200的輸出軸202被平行地配置。
包含正交齒輪頭100的輸入輸出軸線L1、L2的殼體102的截面的形狀成為L字形，平行齒輪頭200的殼體204的大部分被收置在由與殼體102的該L字形相對應的兩個面102a、102b限定的空間里。
在此對正交齒輪頭100本身的結(jié)構(gòu)進行詳細說明。
正交齒輪頭100具有在馬達軸402上形成的(螺旋形的)小齒輪410內(nèi)嚙合的(螺旋形的)內(nèi)齒輪106；正交變換機構(gòu)104，它與該內(nèi)齒輪106相連接、將內(nèi)齒輪106的旋轉(zhuǎn)方向變換為與該內(nèi)齒輪106的軸心L2正交的方向L3；將該正交變換機構(gòu)104的輸出旋轉(zhuǎn)增速的平行軸齒輪機構(gòu)105。而且，將這些正交變換機構(gòu)104和平行軸齒輪機構(gòu)105收置于獨立的殼體102中。內(nèi)齒輪106通過軸承109被支撐在正交齒輪頭100的分殼體102s里。內(nèi)齒輪的軸心L2，與小齒輪410的軸心L1距離，從連接孔103的虛擬正方形的對角線的交點O1處僅偏離ΔL。
正交變化機構(gòu)104由具有直齒110a的第1錐齒輪(輸入側(cè)的齒輪)110和具有直齒112a的第2錐齒輪(輸出側(cè)的齒輪)112構(gòu)成。
第1錐齒輪110，其一端側(cè)110b從小齒輪410的相反側(cè)被插入到內(nèi)齒輪106的內(nèi)側(cè)，并在該一端側(cè)110b，通過開關108與該內(nèi)齒輪106可一體旋轉(zhuǎn)地被連接。而且，第1錐齒輪110通過第1中央旋轉(zhuǎn)軸130由殼體102被旋轉(zhuǎn)自由的支撐，可以在軸心L2的周圍旋轉(zhuǎn)。凹部110c形成在第1錐齒輪110的前端部，殼體102的凸部102c與該凹部110c相接觸。其結(jié)果，該第1錐齒輪110的軸向一側(cè)被定位。另外，該第1錐齒輪110的軸向相反側(cè)的定位通過內(nèi)齒輪106由軸承109進行。
另一方面，第2錐齒輪112通過第2中央旋轉(zhuǎn)軸132由殼體102被旋轉(zhuǎn)自由的支撐，與第1錐齒輪110嚙合的同時、在軸心L3的周圍旋轉(zhuǎn)。在第2錐齒輪112的前端部也形成凹部112b，殼體102的凸部102d與該凹部112b相接觸。其結(jié)果，該第2錐齒輪112的軸向一側(cè)被定位。而且，該第2錐齒輪112的軸向相對側(cè)的定位由殼體102的蓋部102e進行。
平行軸齒輪機構(gòu)105的第1螺旋齒輪(ヘリカルギャ)120通過壓入在第2錐齒輪112被一體連接。該第1螺旋齒輪120與第2螺旋齒輪122嚙合，第2螺旋齒輪122的旋轉(zhuǎn)作為正交齒輪頭100的輸出軸125的旋轉(zhuǎn)被取出。第1、第2螺旋齒輪120、122中，第2螺旋齒輪122的齒數(shù)少、構(gòu)成增速機構(gòu)。增速比與小齒輪410和內(nèi)齒輪106所構(gòu)成的減速機構(gòu)的減速比相對應。即，正交齒輪頭100作為整體既不減速也不增速。與馬達軸402的小齒輪410同形的斜齒小齒輪(ヘリカルピニオン)125a被形成在輸出軸125的前端。
另外，如果對于各軸心進行整理的話，馬達軸402的小齒輪410的軸心L1和內(nèi)齒輪106的軸心L2相平行，只偏離(偏移)ΔL。內(nèi)齒輪106的軸心L2和正交齒輪機構(gòu)104的第1錐齒輪110的軸心L2是共用(同軸)的。正交齒輪機構(gòu)104的第2錐齒輪112的軸心L3與軸心L2被垂直地配置且相交叉。而且，其結(jié)果正交齒輪頭100的輸出軸108的軸心L4與馬達軸402的軸心L1正交。
接下來，對于齒輪傳動馬達500的作用加以說明。
對馬達400進行通電時，馬達軸402上形成的小齒輪410繞軸心L1旋轉(zhuǎn)。其結(jié)果，該小齒輪410內(nèi)嚙合的內(nèi)齒輪106繞軸心L2減速旋轉(zhuǎn)。被減速的內(nèi)齒輪106的旋轉(zhuǎn)，通過開關108傳遞給第1錐齒輪110，還傳遞給第2錐齒輪112。在該階段旋轉(zhuǎn)的軸心被從L2直角變換到L3。第1錐齒輪110和第2錐齒輪112的旋轉(zhuǎn)，比馬達軸402的旋轉(zhuǎn)僅遲了相當于小齒輪410和內(nèi)齒輪106所構(gòu)成的減速機構(gòu)的減速比的部分，因此在該部分的嚙合噪音被減小。另外，在小齒輪410和內(nèi)齒輪106的嚙合部分產(chǎn)生的嚙合噪音是平行軸齒輪彼此間的嚙合噪音，原本也比正交齒輪彼此間的嚙合噪音小，特別是在本實施例中，小齒輪410和內(nèi)齒輪106的齒形是螺旋形的，基本上不會產(chǎn)生問題。
第2錐齒輪112旋轉(zhuǎn)時，第1螺旋齒輪120做一體的旋轉(zhuǎn)，與該第1螺旋齒輪120嚙合的第2螺旋齒輪122做增速旋轉(zhuǎn)。由于該增速比被設為與由馬達軸402的小齒輪410和內(nèi)齒輪106所形成的減速機構(gòu)的減速比相對應的，最終正交齒輪頭100的輸出軸125以與馬達軸402的小齒輪410完全相同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。被形成在輸出軸125上的小齒輪125a，其齒形與馬達軸402的小齒輪410相同，而且與馬達400的定位面F3相同狀態(tài)的安裝孔被形成在定位面F2上，因此更后段的平行齒輪頭200、或者從對方機械側(cè)來看定位面F2上的輸出軸125的小齒輪125a的情況下，形成宛如與定位面F3上的馬達軸402的小齒輪410完全相同的狀態(tài)。
因此，該正交齒輪頭100，正如其自身構(gòu)成單獨的殼體102，根據(jù)是否需要正交變換，可自由的進行向馬達400和平形齒輪頭200之間的插入和拆卸。
內(nèi)齒輪106的追加，并不會伴有很大的噪音增大，與該噪音的增大相比較，由第1、第2錐齒輪110、112的旋轉(zhuǎn)速度的降低而帶來的齒輪頭整體的噪音減小效果則非常大。因此，與原有、新設置的如何無關，幾乎不會產(chǎn)生伴有噪音增大的問題，與設置狀態(tài)上的要求相符合、而可以自由的改變馬達400的設置方向。而且，內(nèi)齒輪106由通常的齒輪制造裝置能夠簡單而且低價的制造，因此也幾乎不會出現(xiàn)成本上升的問題。
另外，在上述實施例中，作為正交變換機構(gòu)的具體構(gòu)成，雖然采用了錐齒輪機構(gòu)，但在本發(fā)明中，正交變換機構(gòu)的具體構(gòu)成沒有被特別的限制。換言之，本發(fā)明并不僅局限于正交變換機構(gòu)由錐齒輪機構(gòu)構(gòu)成的情況，由雙曲線齒輪機構(gòu)或渦輪機構(gòu)構(gòu)成的情況也可以適用、并得到相應的效果。例如，雙曲線齒輪機構(gòu)是本來能實現(xiàn)低噪音的正交變換機構(gòu)，但是根據(jù)本發(fā)明，嚙合時的旋轉(zhuǎn)速度降低時，能實現(xiàn)進一步的噪音減小。而且，渦輪機構(gòu)的情況，一般如果將其減速比設高則有進一步降低效率的傾向，但是如果適用本發(fā)明，可將由小齒輪和內(nèi)齒輪確保的減速比的部分、渦輪機構(gòu)的減速比設成(高效率)更低的減速比，因此，也可以設計成能得到提高了效率這樣優(yōu)點的結(jié)構(gòu)。當然即使對于噪音，也有可以進一步降低的情況。
而且，在上述實施例中，作為內(nèi)齒輪雖然采用了螺旋型內(nèi)齒輪106，但是在本發(fā)明中，內(nèi)齒輪也不必一定是螺旋形的，平齒輪也可以。
而且，在上述實施例中，第1錐齒輪(輸入側(cè)的齒輪)110的一端側(cè)110a，通過從小齒輪相反一側(cè)插入到內(nèi)齒輪106的內(nèi)側(cè)，并與該內(nèi)齒輪106可一體旋轉(zhuǎn)的被連接，雖然示例的是上述結(jié)構(gòu)，但是在本發(fā)明中，對于內(nèi)齒輪和正交變換齒輪機構(gòu)的輸入側(cè)齒輪的連接形態(tài)并沒有特別限定為該構(gòu)成。例如，內(nèi)側(cè)、外側(cè)的關系即使與上述示例相反也可以，而且也可以代替通過開關108的連接、采用壓入等的連接。
而且，在上述實施例中，在殼體102內(nèi)的正交齒輪機構(gòu)104的后級，更具有第1、第2螺旋齒輪120、122的平行軸齒輪機構(gòu)105，且該平行軸齒輪機構(gòu)105的結(jié)構(gòu)具有與通過小齒輪410和內(nèi)齒輪106實現(xiàn)減速的減速比相對應的增速比，由此，作為無增減速的正交齒輪頭100，然在本發(fā)明中，不必在后段設有平行軸齒輪機構(gòu)，而且，即使設有的情況下也不必作為增速結(jié)構(gòu)。例如，據(jù)根設計也可以使更積極的減速。
另外，在上述實施例中，將與殼體102的馬達400側(cè)的殼體406的連接孔103，形成在與對角線的交點O1和小齒輪410的軸心L1一致的虛擬正方形的頂點相當?shù)奈恢茫瑢τ趦?nèi)齒輪106的小齒輪410的移動方向每90°可進行旋轉(zhuǎn)選擇，并且正交齒輪頭100的輸出軸125的方向是每90°可進行旋轉(zhuǎn)選擇的，但是這種結(jié)構(gòu)也不是必須的。另外，將連接孔形成在與虛擬長方形的頂點相當?shù)奈恢玫那闆r下，可每180°的旋轉(zhuǎn)選擇。形成在與虛擬正六邊形的頂點相當?shù)奈恢玫那闆r下，可每60°的旋轉(zhuǎn)選擇。
產(chǎn)業(yè)上的可使用性本發(fā)明可適用于需要用于將旋轉(zhuǎn)軸的方向變?yōu)橹苯堑恼蛔儞Q機構(gòu)的所有動力傳遞系統(tǒng)。
權利要求
1.正交動力傳遞裝置，在動力傳遞路徑上具有可將旋轉(zhuǎn)軸的方向變換為垂直方向的正交變換機構(gòu)，其特征在于上述正交變換機構(gòu)被收置于作為齒輪頭而獨立的殼體中；該正交變換機構(gòu)具有旋轉(zhuǎn)軸互相垂直配置的一對齒輪，并且上述齒輪頭的輸入軸具有驅(qū)動源一側(cè)的小齒輪可內(nèi)嚙合的內(nèi)齒輪；該內(nèi)齒輪與上述一對齒輪中的輸入側(cè)的齒輪的一端側(cè)相連接。
2.如權利要求1的正交動力傳遞裝置，其特征在于上述內(nèi)齒輪被作為斜內(nèi)齒輪。
3.如權利要求1或者2的正交動力傳遞裝置，其特征在于上述輸入側(cè)的齒輪的一端側(cè)，從小齒輪相反一側(cè)被插入到上述內(nèi)齒輪的內(nèi)側(cè)，并與該內(nèi)齒輪可一體旋轉(zhuǎn)地連接。
4.如權利要求1～3的任一項的正交動力傳遞裝置，其特征在于在上述齒輪頭內(nèi)的上述正交動力傳遞機構(gòu)的后級中，還具有平行軸齒輪機構(gòu)。
5.如權利要求4的正交動力傳遞裝置，其特征在于上述平行軸齒輪機構(gòu)具有與由上述小齒輪和上述內(nèi)齒輪實現(xiàn)減速的減速比相對應的增速比。
6.如權利要求1～5的任一項的正交動力傳遞裝置，其特征在于與上述齒輪頭的殼體的上述驅(qū)動源一側(cè)的殼體的連接孔，被形成在與對角線的交點和上述小齒輪的軸心一致的虛擬多邊形的頂點相當?shù)奈恢谩?br> 全文摘要
本發(fā)明提供的正交變換齒輪頭，它與原有、新設置無關，通過使旋轉(zhuǎn)軸的方向的容易改變，能夠確保設置的高自由度，且在極力抑制成本上升的同時，能實現(xiàn)低噪音。其中，將正交變換機構(gòu)(104)收置于獨立的殼體(102)中，作為正交齒輪頭(100)。該正交變換機構(gòu)(104)由旋轉(zhuǎn)軸互相垂直地被配置的一對第1、第2錐齒輪(110)、(112)組成。與馬達(400)的馬達軸(402)一體旋轉(zhuǎn)的小齒輪(410)，作為正交齒輪頭(100)的輸入軸，具有可內(nèi)嚙合的內(nèi)齒輪(106)，與該內(nèi)齒輪(106)和上述第1錐齒輪(110)的一端側(cè)(110b)相連接。
文檔編號F16H57/02GK1601141SQ200410079828
公開日2005年3月30日 申請日期2004年9月23日 優(yōu)先權日2003年9月24日
發(fā)明者芳賀卓, 田村光擴 申請人:住友重機械工業(yè)株式會社