專利名稱：偏心擺動型行星齒輪裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種偏心擺動型行星齒輪裝置，通過曲柄軸使與內齒輪嚙合的外齒齒輪偏心擺動。
背景技術：
作為現(xiàn)有的偏心擺動型行星齒輪裝置，周知例如專利文獻1中記載的裝置。
該裝置具備內齒齒輪，在內周以一定齒距設置了由多個圓柱狀滾柱構成的內齒；外齒齒輪，形成有多個曲柄軸孔和通孔，外周具有由次擺線齒形構成的、與上述內齒嚙合并且齒數(shù)比該內齒只少一個的外齒；曲柄軸，插入各曲柄軸孔中，通過旋轉使外齒齒輪偏心擺動；支持體，可以旋轉地支持上述曲柄軸，同時具有多根活動地插入各通孔中的柱體。
并且，在該裝置中，如圖22所示，互相接觸的外齒齒輪01的外齒02在其接觸點上分別給內齒輪03的內齒(滾柱)04施加與齒面垂直方向的驅動分力，同時作為其反作用內齒(滾柱)04也給外齒02施加上述驅動分力的反作用力K。
而且，如圖23所示，各外齒101施加給對應的內齒(滾柱)102的驅動分力的反作用力K的作用線S重合在一個匯聚點C上，這種匯聚點C位于，通過所有的通孔103的半徑方向外端的外端經(jīng)過圓G，與通過半徑方向內端的內端經(jīng)過圓N之間。
并且，這樣的行星齒輪裝置被要求，在不大型化，尤其是不增大外齒齒輪的直徑，并且不增大外齒施加到內齒的驅動分力(接觸壓力)的情況下，增大輸出扭矩。
此處，上述的輸出扭矩為，外齒與內齒(滾柱)的各接觸點上的驅動力沿切線方向的分力，與內齒輪的中心到上述接觸點的距離的乘積的合計值，但由于根據(jù)防止大型化的要求，內齒輪的中心到接觸點的距離為一定，因此要增大輸出扭矩，可以考慮增大驅動分力沿切線方向的分力。并且，這種驅動分力沿切線方向的分力的增大，可以通過使驅動分力的作用線重合的匯聚點向半徑方向外側移動，使上述作用線向相對于外齒齒輪的切線方向側傾斜來達到。
專利文獻1特開平7-299791號公報但是，上述的行星齒輪裝置，由于外齒齒輪01上的位于通孔05的半徑方向外側的橋狀部06的壁厚(從通孔05的半徑方向外端到外齒02的齒根07之間的半徑方向距離為最小壁厚)J比其他部分的壁厚小很多，彎曲剛性低，因此當上述反作用力K大體在半徑方向作用于該橋狀部06時，橋狀部06和該橋狀部06附近的外齒02產(chǎn)生彈性變形，外齒02與內齒(滾柱)04一端接觸，存在外齒02的齒面壽命縮短的問題。
而且，如果橋狀部06如上所述彎曲剛性低的話，則在將上述行星齒輪裝置用于機器人、工作機械等時，存在扭矩負荷的情況下，存在固有震動頻率低，震動特性惡化，控制性下降的問題。
并且，由于這種現(xiàn)有的偏心擺動型行星齒輪裝置，如上所述匯聚點C位于外端經(jīng)過圓G與內端經(jīng)過圓N之間，因此當外齒齒輪104的偏心擺動旋轉使上述匯聚點C位于通孔103的中心附近時，各反作用力K的作用線S大體沿通孔103的法線方向延伸。此處，由于外齒齒輪104上的位于通孔103的半徑方向外側的橋狀部105，與其他部位比較為薄的壁厚，因此剛性低，由于部分反作用力K如上所述大體沿通孔103的法線方向，即沿大體與橋狀部105的延伸方向正交的方向作用于該剛性低的橋狀部105，因此使橋狀部105和該橋狀部105附近的外齒101彈性變形，外齒101與內齒(滾柱)102一端接觸，存在外齒101的齒面壽命縮短的問題。
而且，為了避免外齒的齒頂干涉內齒輪的內周，由上述的匯聚點的位置(從內齒輪的中心的半徑方向距離)除以內齒(滾柱)的齒數(shù)求得的、外齒齒輪相對于內齒輪的偏心量，必須在內齒(滾柱)半徑的0.5倍以下(現(xiàn)有的行星齒輪裝置中為0.40～0.45倍左右)，結果，對如上所述的使匯聚點向半徑方向外側移動有限制，存在不能充分增大輸出扭矩的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是提供一種偏心擺動型行星齒輪裝置，通過抑制外齒齒輪的橋狀部和外齒的彈性變形來延長外齒的齒面壽命，而且還能夠提高震動特性，并且能夠在防止大型化的同時增大輸出扭矩。
可以達成這樣的目的的第1方法是通過如下述結構的偏心擺動型行星齒輪裝置，使構成內齒的滾柱的直徑D除以內齒的一定齒距P的比率減小至，外齒的齒頂超過內齒輪的內周的半徑方向外側，并且至少切除超過內齒輪的內周的部位的外齒，由此來避免外齒與內齒輪的內周的干涉。所述偏心擺動型行星齒輪裝置具有內齒齒輪，在內周以一定齒距P設置了由多個圓柱狀滾柱構成的內齒；外齒齒輪，形成有至少一個曲柄軸孔和多個通孔，外周上具有由次擺線齒形構成的、與上述內齒嚙合并且齒數(shù)比該內齒只少1個的外齒；曲柄軸，插入各曲柄軸孔內，通過旋轉使外齒齒輪偏心擺動；支持體，可以旋轉地支持上述曲柄軸，并且具有多個插入到各通孔中的柱狀體。
第2達成方法是通過同樣的偏心擺動型行星齒輪裝置，使構成內齒的滾柱的直徑D除以內齒的一定齒距P的比率減小至，外齒的齒頂超過內齒輪的內周的半徑方向外側，同時將相鄰的內齒之間的內齒輪的內周切除上述外齒超過內周的量以上的深度，由此來避免外齒與內齒輪的內周的干涉。
第3達成方法是通過在下述偏心擺動型行星齒輪裝置中，使各外齒施加給對應的內齒的驅動分力的反作用力K的作用線S重合的匯聚點C，位于通過構成內齒的所有滾柱的中心的滾柱圓P與通過所有的通孔的半徑方向外端的外端經(jīng)過圓G之間。所述偏心擺動型行星齒輪裝置具有內齒齒輪，在內周設置了由多個圓柱狀滾柱構成的內齒；外齒齒輪，形成有至少一個曲柄軸孔和多個通孔，外周上具有由次擺線齒形構成的、與上述內齒嚙合的多個外齒；曲柄軸，插入各曲柄軸孔內，通過旋轉使外齒齒輪偏心擺動；支持體，可以旋轉地支持上述曲柄軸，并且具有多個插入到各通孔中的柱狀體。
第4達成方法是通過在下述偏心擺動型行星齒輪裝置中，當將上述外齒齒輪相對于內齒輪的偏心量設為H、構成內齒的滾柱的半徑設為R時，使上述偏心量H在半徑R的0.5～1.0倍的范圍內，并且從齒頂以規(guī)定量切除各外齒，來避免外齒與內齒輪的內周的干涉，所述偏心擺動型行星齒輪裝置具有內齒齒輪，在內周設置了由多個圓柱狀滾柱構成的內齒；外齒齒輪，形成有至少一個曲柄軸孔和多個通孔，外周上具有由次擺線齒形構成、與上述內齒嚙合并且齒數(shù)比該內齒只少1個的外齒；曲柄軸，插入各曲柄軸孔內，通過旋轉使外齒齒輪偏心擺動；支持體，可以旋轉地支持上述曲柄軸，并且具有多個插入到各通孔中的柱狀體。
第5達成方法是通過在同樣的偏心擺動型行星齒輪裝置中，當將上述外齒齒輪相對于內齒輪的偏心量設為H、構成內齒的滾柱的半徑設為R時，使上述偏心量H在半徑R的0.5～1.0倍的范圍內，并且將相鄰的內齒之間的內齒輪的內周只切除規(guī)定的深度，由此來避免外齒與內齒輪的內周的干涉。
上述方式1、2涉及的發(fā)明中，由于使構成內齒的滾柱的直徑D除以內齒的一定齒距P的比率減小至，外齒的齒頂超過內齒輪的內周的半徑方向外側，因此上述內齒(滾柱)的直徑D比以往的直徑小，由此，外齒齒輪的外齒的齒根向半徑方向外側移動，結果，位于通孔的半徑方向外側的橋狀部的壁厚(最小壁厚)比以往變厚，彎曲剛性提高。由此，能夠抑制驅動分力的反作用力大體作用于半徑方向時橋狀部和外齒的彈性變形，能夠延長外齒的齒面壽命，而且能夠提高固有震動頻率，并提高震動特性和控制性。
此處，為如上所述的構成時，外齒干涉內齒輪的內周，但方式1涉及的發(fā)明中，至少切除超過內齒輪的內周的部位的外齒，并且，方式2涉及的發(fā)明中，將相鄰的內齒之間的內齒輪的內周只切除上述外齒超過內周的量以上的深度，由此來避免外齒與內齒輪的內周的干涉。
并且，如果是如方式3的構成，通過保留對傳遞扭矩起最大作用的拐點能夠抑制傳遞扭矩的降低，而且通過保留外齒與內齒之間滑動少的部位能夠降低噪音和發(fā)熱。
并且，如果是如方式4記載的構成，能夠將內齒與外齒的接觸點上的赫茲應力維持在較低的值，能夠進一步延長外齒的齒面壽命。
而且，如果是如方式5記載的構成，能夠防止齒面上產(chǎn)生尖銳的部位，還能夠增大輸出扭矩。
并且，如果是如方式6記載的構成，由于使各外齒施加給對應的內齒的驅動分力的反作用力K的作用線S重合的匯聚點C，位于通過所有的通孔的半徑方向外端的外端經(jīng)過圓G的半徑方向的外側，因此當匯聚點C位于通過通孔中心的半徑方向線上時，所有的反作用力K的作用線S相對于通孔比以往向切線方向側傾斜，靠近橋狀部的延伸方向。結果，抑制壁薄且剛性低的橋狀部及該橋狀部附近的外齒的彈性變形，并延長外齒的齒面壽命。
而且，當上述匯聚點C如上所述位于外端經(jīng)過圓G的半徑方向外側時，由于不是通孔的空洞部分而是切線方向剛性高的橋狀部承受上述各反作用力K的切線方向的分力，因此能夠抑制通孔的變形。但是，如果上述匯聚點C位于通過構成內齒的所有滾柱的中心的滾柱圓P的半徑方向外側時，由于外齒的齒面產(chǎn)生尖銳的部分，因此上述匯聚點C必須位于外端經(jīng)過圓G與滾柱圓P之間。
此處，當上述匯聚點C位于滾柱圓P與齒根圓M之間時，部分反作用力K大體沿切線方向作用于外齒齒輪，結果，這樣的反作用力K有可能使外齒彎曲變形，但如果如方式7記載的，使上述匯聚點C位于齒根圓M與外端經(jīng)過圓G之間的話，則能夠防止這種情況發(fā)生。
并且，如果是如方式8記載的構成，與齒數(shù)差為2以上時相比能夠實現(xiàn)高減速比，并能夠降低加工費用。
方式9涉及的發(fā)明中，由于使偏心量H在半徑R的0.5倍以上，因此能夠使該偏心量H乘以內齒的齒數(shù)Z求得的，內齒輪的中心O到匯聚點C之間的半徑方向距離L比以往大，即能夠使匯聚點C向半徑方向外側移動很大。由此，驅動分力K′的作用線S相對于外齒齒輪向切線方向側傾斜很大，增大了驅動分力K′的切線方向分力，由此，能在不改變內、外齒的嚙合齒數(shù)的情況下增大輸出扭矩。
此處，如上所述使偏心量H在半徑R的0.5倍以上時，雖然外齒的齒頂干涉內齒輪的內周，但通過從齒頂以規(guī)定量切除上述各外齒，能夠避免這樣的外齒與內齒輪的內周的干涉。而權利要求10涉及的發(fā)明中，將相鄰的內齒之間的內齒輪的內周切除規(guī)定深度，由此來避免外齒與內齒輪的內周的干涉。另外，當上述偏心量H超過半徑R的1.0倍時，上述的所有的情況下外齒齒輪的偏心擺動旋轉時都會產(chǎn)生外齒與內齒干涉的旋轉位置，因此偏心量H必須在半徑R的1.0倍以下。
并且，如果是如方式11記載的構成，能夠防止在齒面上產(chǎn)生尖銳部位，并使輸出扭矩大幅度增大。
并且，如果是如方式12記載的構成，能夠提高外齒的彎曲剛性，而且能夠使外齒加工容易。


圖1表示本發(fā)明的實施例1的側剖視2圖1的I-I向視剖視3表示作用于外齒上的反作用力K及其作用線S的說明4圖3的U部分的放大5表示內齒(滾柱)的直徑D與赫茲應力比的關系的曲線6表示L/R的值與載荷比率的關系的曲線7表示本發(fā)明的實施例2的與圖1一樣的剖視8表示本發(fā)明的實施例2的與圖2一樣的剖視9表示本發(fā)明的實施例3的側剖視10圖9的II-II向視剖視11表示內齒與外齒的嚙合狀態(tài)的與圖10相同的剖視12說明驅動分力(反作用力K)的作用線S匯聚于匯聚點C的狀態(tài)的說明13表示載荷比率與L/Q值之間的關系的曲線14表示本發(fā)明的實施例4的側剖視15圖14的III-III向視剖視16表示內齒與外齒的嚙合狀態(tài)的與圖15相同的剖視17表示作用于內齒的驅動分力K′及其作用線S的說明18表示L/Q值與載荷比率之間的關系的曲線19表示內齒(滾柱)的直徑D與赫茲應力比的關系的曲線20表示本發(fā)明的實施例5的與圖14一樣的剖視21表示本發(fā)明的實施例5的與圖15一樣的剖視22表示背景技術的一例的與圖2一樣的剖視23說明背景技術中說明過的驅動分力(反作用力K)的作用線S匯聚于匯聚點C的狀態(tài)的說明圖具體實施方式
下面說明本發(fā)明的實施例。
實施例1下面根據(jù)

本發(fā)明的實施例1。
在圖1、圖2中，11為用于機器人等的偏心擺動型行星齒輪裝置，該行星齒輪裝置11具有，例如安裝于圖中沒有表示的機器人的臂或手等的近似圓筒狀的旋轉外殼12。在該旋轉外殼12的內周形成多個其軸向方向中央部的截面為半圓形的滾柱(pin)槽13，這些滾柱槽13沿軸線方向延伸，沿圓周方向等距離分離，此處為以一定齒距P分開配置。14為由多個(與滾柱槽13的數(shù)量相同)呈圓柱狀的滾柱構成的內齒，這些內齒(滾柱)14的大體一半被插入滾柱槽13內，因此沿圓周方向以等距離(一定齒距P)設置在旋轉外殼12的內周。
此處，上述一定齒距P為，通過構成內齒14的所有滾柱的中心的滾柱圓V的周長除以內齒(滾柱)14的根數(shù)的值，換言之，為用圓弧線段連接任意相鄰的2個內齒(滾柱)14的中心時的圓弧長度。上述的旋轉外殼12、內齒(滾柱)14作為整體，構成在內周15a上設置了由多個圓柱狀滾柱構成的內齒14的內齒輪15。結果，內齒輪15(旋轉外殼12)的內周15a，位于上述滾柱圓V上或至少能夠保持內齒(滾柱)14的滾柱圓V的附近。
此處，上述內齒(滾柱)14配置有25～100根左右，但優(yōu)選在30～80根的范圍內。其理由為，如果使內齒(滾柱)14的根數(shù)在上述范圍內，在后述的外齒齒輪18與內齒輪15嚙合的前一級，設置由后述的外齒齒輪40、42構成的減速比為1/1～1/7的直齒圓柱齒輪減速機構，使前一級與后一級的減速比組合的話，則能夠容易地獲得高減速比，而且還能夠構成固有震動頻率高的高減速比的行星齒輪裝置。
上述內齒輪15內沿軸線方向并排收容有多個(此處為2個)呈環(huán)狀的外齒齒輪18，這些外齒齒輪18的外周分別形成有由次擺線齒形，具體為外擺線圓(peritrochoid)齒形構成的多個外齒19。并且，上述外齒齒輪18的外齒19的齒數(shù)Z比上述內齒(滾柱)14的齒數(shù)只少1個(齒數(shù)差為1)。之所以使內齒(滾柱)14與外齒19的齒數(shù)差為1，是因為與它們的齒數(shù)差為2以上的值G的情況相比，能夠提高減速比，而且能夠降低加工費用。
此處，齒數(shù)差為2以上的值G的外齒齒輪為，將次擺線外齒齒輪的外形輪廓，沿圓周方向錯開外齒19的齒距除以該G值的距離，并且將這些沿圓周方向錯開的G個的外形輪廓部重疊的部分作為齒形取出的外齒齒輪(參照特開平3-181641號公報)。并且，在這些外齒齒輪18與內齒輪15內接的狀態(tài)下外齒19與內齒(滾柱)14嚙合，但2個外齒齒輪18的最大嚙合部位(嚙合最深的部位)的相位錯開180°。
各外齒齒輪18上形成有至少一個，此處為3個沿軸線方向貫通的曲柄軸孔21，這些曲柄軸孔21沿半徑方向離外齒齒輪18的中心軸相等的距離，并且沿圓周方向隔開等距離。22為各外齒齒輪18上形成的多個(與曲柄軸孔21的數(shù)量相同，為3個)通孔，這些通孔22沿圓周方向與曲柄軸孔21交錯地配置，并且沿圓周方向隔開等距離的配置。于是，上述通孔22呈朝著半徑方向外側圓周方向的寬度變寬的近似基座形。
25為活嵌在旋轉外殼12內、安裝在圖中沒有表示的固定機器人部件上的支持體(支座)，該支持體25由配置在外齒齒輪18的軸線方向兩外側的一對呈近似環(huán)形的端板26、27，和一端與端板26連成一體、另一端由多個螺栓28可以裝卸地連接在端板27上的多個(與通孔22的數(shù)量相同，為3根)柱狀體29構成。并且，連接上述端板26、27的柱狀體29沿軸線方向延伸，并保持若干間隙的插入(活嵌)在外齒齒輪18的通孔22內。
由于柱狀體29如此活嵌在通孔22內，因此位于該通孔22的半徑方向外側的外齒齒輪18，構成內側未被支持的橋狀部30，而且該橋狀部30的壁厚(從通孔22的半徑方向外端到外齒齒輪15的外齒19的齒根19b的半徑方向距離為最小壁厚)J比其他部位的壁厚小很多，并且彎曲剛性低。
31為安裝在上述支持體25，具體為端板26、27的外周與旋轉外殼12的軸線方向兩端內周之間的一對軸承，通過這些軸承31支持體25可以旋轉地支持著內齒齒輪15。35為沿圓周方向隔開相等的角度配置的至少一根(與曲柄軸孔21的數(shù)量相同，為3根)曲柄軸，這些曲柄軸35，通過外嵌在其軸線方向的一端上的圓錐滾柱軸承36和外嵌在其軸線方向的另一端上的圓錐滾柱軸承37，可以被支持體25，具體為端板26、27旋轉地支持。
上述曲柄軸35在其軸線方向中央具有2個離曲柄軸35的中心軸等距離偏心的偏心凸輪38，這些偏心凸輪38彼此的相位錯開180°。此處，上述曲柄軸35的偏心凸輪38分別活嵌在外齒齒輪18的曲柄軸孔21內，并且在它們之間安裝有針狀滾柱軸承39，結果，上述外齒齒輪18與曲柄軸35允許相對旋轉。并且，各曲柄軸35的軸線方向的一端固定有外齒齒輪40，這些外齒齒輪40與在圖中沒有表示的驅動電動機的輸出軸41一端上設置的外齒齒輪42嚙合。
并且，當驅動電動機動作，使外齒齒輪40旋轉時，曲柄軸35圍繞自身的中心軸旋轉，結果，曲柄軸35的偏心凸輪38在外齒齒輪18的曲柄軸孔21內偏心旋轉，使外齒齒輪18沿箭頭方向偏心擺動旋轉。此時，在互相嚙合的內齒(滾柱)14與外齒19的接觸點上，如圖2、3、4所示，分別作用有外齒19施加給對應的內齒(滾柱)14沿作用線S方向的驅動分力，并且，作為其反作用力，分別作用有內齒(滾柱)14施加給外齒19沿作用線S方向的驅動分力的反作用力K。
此處，上述的各反作用力K的作用線S位于與上述接觸點所在齒面垂直的線上，但這些作用線S，由于如上所述內齒(滾柱)14呈圓柱狀，外齒19由次擺線齒形構成，因此在外齒齒輪18上的一點即匯聚點C匯聚(交叉)。于是，上述驅動分力的切線方向分力的合力作為旋轉驅動力作用在內齒輪15。
并且，上述驅動分力的反作用力K中的一部分作用于上述彎曲剛性低的橋狀部30上，這種反作用力K使橋狀部30和該橋狀部30附近的外齒19產(chǎn)生彈性變形，使外齒19與內齒(滾柱)14一端接觸，有可能使外齒19的齒面壽命縮短，或者固有震動頻率降低，使震動特性、控制性降低。
為此，在該實施例1中，使構成內齒14的滾柱的直徑D除以內齒14的一定齒距P的比率B減小至，外齒19的假想線表示的齒頂19a超過內齒輪15的內周15a的半徑方向外側，例如，當內齒(滾柱)14的齒數(shù)為40時，以往為0.55左右，使其減小至0.32左右，由此，使上述內齒(滾柱)14的直徑D比以往小，使外齒齒輪18的外齒19的齒根19b移動到半徑方向外側。
并且，當如上所述使外齒19的齒根19b移動到半徑方向外側時，通孔22的半徑方向外端到外齒19的齒根19b的半徑方向距離，即上述橋狀部30的壁厚J比以往變厚，彎曲剛性增加，結果，抑制了橋狀部30和外齒19受上述反作用力K作用時的彈性變形，能夠延長該外齒19的齒面壽命，而且即使存在扭矩負載的情況下也能夠提高固有震動頻率，能夠提高震動特性和控制性。
此處，當如上所述減小內齒(滾柱)14的直徑D時，兩齒面分別與相鄰的內齒(滾柱)14接觸(旋轉方向前側齒面和后側齒面)的外齒19的齒厚和齒高增大，但如果如上所述使比率B減小到齒頂19a超過內周15a的半徑方向外側的話，則齒高增大的外齒19干涉內周15a。為此，通過至少切除外齒19超過內齒輪15的內周15a的部位，避免外齒19與內齒輪15的內周15a的干涉。
在該實施例1中，在內齒齒輪15與外齒齒輪18的最大嚙合部位，使切除后的外齒19的頂端與內齒輪15的內周15a之間，僅產(chǎn)生微小間隙的程度地進行切除，由此避免外齒19與內齒輪15的內周15a的干涉。并且，當將如此切除后的外齒19的旋轉方向前側邊緣44a與旋轉方向后側邊緣44b之間的距離設為A時，優(yōu)選使構成上述內齒14的滾柱的直徑D比距離A小。
此處，優(yōu)選使上述外齒齒輪18的外齒19上的切除位置，在連接外齒19的兩齒面(旋轉方向前側齒面和后側齒面)的拐點H的連線M的半徑方向外側，由此，使構成上述內齒14的滾柱的直徑D，在構成內齒14的相鄰2根滾柱的中心間直線距離Y，減去沿連線M切除后的外齒19的旋轉方向前側邊緣45a與旋轉方向后側邊緣45b間的距離F的差值以上。其理由是，如果如上所述的話，則可以保留而不切除對傳遞扭矩起作用最大(與內齒14接觸壓力為最大值)的拐點H，能夠抑制傳遞扭矩的減小。此處，上述連線M為以外齒齒輪18的中心軸為曲率中心、通過兩拐點H的圓弧線。
并且，優(yōu)選使上述外齒齒輪18的外齒19的切除位置，在外齒19的齒頂與齒根的交界N(齒高的1/2的高度位置)的半徑方向內側，由此，使構成上述內齒14的滾柱的直徑D，在上述中心間直線距離Y，減去在上述邊界N切除后的外齒19的旋轉方向前側邊緣46a與旋轉方向后側邊緣46b間的距離E的差值以下。其理由為，在上述邊界N的半徑方向外側的外齒19與內齒(滾柱)14嚙合時產(chǎn)生大的滑動，但如果如上所述處理的話，則能夠保留外齒19與內齒(滾柱)14之間滑動小的部位，由此能夠降低噪音和發(fā)熱。
由于上述原因，當將沿連接兩齒面的拐點H的連線M切除上述外齒19后，外齒19的旋轉方向前側邊緣45a與旋轉方向后側邊緣45b之間的距離設為F，并且將沿齒頂與齒根的邊界N切除上述外齒19后，外齒19的旋轉方向前側邊緣46a與旋轉方向后側邊緣46b間的距離設為E時，優(yōu)選在連線M的半徑方向外側、并且在邊界N的半徑方向內側切除上述外齒19，由此使構成上述內齒14的滾柱的直徑D，在上述中心之間的直線距離Y減去距離F的差值以上，并在上述中心之間的直線距離Y減去距離E的差值以下。
而且，當將滾柱圓V的半徑設為R、外齒齒輪18的外齒19的齒數(shù)設為Z時，優(yōu)選使構成上述內齒14的滾柱的直徑D在2R/Z±1.5mm的范圍內。其理由為，當直徑D在上述范圍內時，如由圖5所示圖形所知的，能夠將內齒(滾柱)14與外齒19的接觸點的赫茲應力維持在開始急劇增大的點內側的低值，能夠延長外齒19的齒面壽命。
另外，該圖5所示的圖形為用以下的各因素進行模擬而求得的。即，設各行星齒輪裝置的內齒(滾柱)的齒數(shù)(根數(shù))為40、滾柱圓V的半徑R為120mm、外齒的齒數(shù)為39、外齒齒輪18相對于內齒輪15的偏心量Q為規(guī)定值2.7mm，改變內齒(滾柱)14的直徑D的同時求得外齒19與內齒(滾柱)14的接觸點上的赫茲應力。此處，圖5表示當直徑D等于2R/Z時赫茲應力值為指數(shù)1。
并且，作為如上所述的隨著直徑D的變小使外齒19的齒根19b向半徑方向外側移動的方式，有使外齒齒輪18相對于內齒輪15的偏心量Q不變、為定值，增大通過外齒齒輪18的所有齒根19b的齒根圓的直徑的方式；使上述齒根圓不變、為定值，增大偏心量Q的方式；以及同時增大齒根圓和偏心量Q的方式，但在該實施例1中，使齒根圓為一定，增大偏心量Q。
如此增大偏心量Q時，能夠使內齒輪15的中心O到匯聚點C的距離L(可以通過用偏心量Q乘以內齒14的齒數(shù)求得)比以往大，即能夠使匯聚點C的位置向半徑方向外側移動，但此時，優(yōu)選使上述距離L與滾柱圓V的半徑R之比，即L/R的值在0.86～1.00的范圍內。
其理由為，如果使L/R的值在0.86以上，則作用線S相對于外齒齒輪18向切線方向傾斜，結果，能夠增加受上述反作用力K的橋狀部30的壁厚，有效地抑制該橋狀部30產(chǎn)生的彈性變形，而且如由圖6所知的，由于載荷比率大體為定值，獲得相同的扭矩，因此能夠使作用于外齒19的與傳遞扭矩有關的載荷大體一定，且為最小值。但是，當上述比L/R的值超過1.00時，外齒19制成時齒面上產(chǎn)生尖銳部位，因此優(yōu)選L/R的值在1.00以下。
此處，上述曲線用以下的各因素進行模擬求得。即，設各行星齒輪裝置的內齒(滾柱)的齒數(shù)(根數(shù))為40、滾柱的直徑D為10mm、滾柱圓V的半徑R為120mm、外齒的齒數(shù)為定值39，使L/R的值在0.5～1.0的范圍內變動，求出作用于匯聚點C的驅動分力的合力在切線方向上的分力。此處，圖6表示當L/R的值為0.75時上述切線方向的分力載荷比率為指數(shù)1時的曲線。
并且，如上所述每個外齒19從齒頂19a切除規(guī)定的量的話，則內齒(滾柱)14與外齒19只有一部分，當上述L/R的值為1.0時只有約1/3，在本實施例1中只有約3/4嚙合，因此剩余的約1/4的內齒(滾柱)14不與外齒19接觸，會脫出滾柱槽13。因此，在本實施例1中，如圖1所示，在軸承31與外齒齒輪18之間安裝了2個形成有供內齒(滾柱)14的兩端插入的插入孔49的作為控制機構的滾柱壓環(huán)50，而且將這2個滾柱壓環(huán)50不能旋轉地固定在內齒輪15上，限制上述的內齒(滾柱)14的移動。
另外，作為上述的控制機構，也可以使用軸承31的軸承外圈的內端面上形成的、供上述內齒(滾柱)14的兩端插入的插入孔，或者，軸承31的軸承外圈的內端面上形成的、寬度與內齒(滾柱)14的直徑相同的圓周槽。
下面說明關于本發(fā)明實施例1的作用。
現(xiàn)在，驅動電動機工作，曲柄軸35旋轉。此時，曲柄軸35的偏心凸輪38在外齒齒輪18的曲柄軸孔21內偏心旋轉，使外齒齒輪18偏心擺動旋轉，但由于上述外齒齒輪18的外齒19的齒數(shù)比內齒(滾柱)14的數(shù)量只少1個，因此旋轉外殼12和機器人臂等由于外齒齒輪18的偏心擺動旋轉而低速旋轉。
此處，由于如上所述使內齒(滾柱)14的直徑D除以一定齒距P的比率B減小到，外齒19的齒頂19a超過內齒輪15的內周15a的半徑方向外側，因此上述內齒(滾柱)14的直徑D比以往小，由此，外齒齒輪18的外齒19的齒根19b向半徑方向外側移動，結果，橋狀部30的壁厚J(最小壁厚)比以往變厚，彎曲剛性變強。
由此，抑制了橋狀部30和外齒19受驅動分力的反作用力K時的彈性變形，能夠延長外齒19的齒面壽命，而且固有震動頻率增高，能夠提高震動特性和控制性。此處，如果是如上所述的構成，外齒19干涉內齒輪15的內周15a，但通過至少切除外齒19的超過內齒輪15的內周15a的部位，避免了這種外齒19與內齒輪15的內周15a的干涉。
實施例2圖7、8為表示本發(fā)明的實施例2的圖。在該實施例2中，不進行如上述實施例1的外齒19的切除，而是將相鄰的內齒(滾柱)14之間的內齒輪15(旋轉外殼12)的內周和各內齒(滾柱)14的周圍的內周，切除上述外齒19超過內周的量以上的深度，此處切除掉等于內齒(滾柱)14的直徑D的大致一半的深度，以此來避免外齒19與切除后的內齒輪15(旋轉外殼12)的內周15a的干涉。
結果，各內齒(滾柱)14的半徑方向外端與切除后的內齒輪15的內周15a線接觸，由此，旋轉外殼12承受作用于各內齒(滾柱)14的驅動分力的半徑方向的分力。此時，由于不存在滾柱槽13，因此各內齒(滾柱)14能夠自由移動，但與上述一樣由滾柱壓環(huán)50限制該內齒(滾柱)14的移動。另外，其他的結構和作用與上述實施例1相同。
另外，在上述實施例1中，在外齒齒輪18中形成多個(3個)曲柄軸孔21，并且將沿同一方向等速旋轉的曲柄軸35分別插入各曲柄軸孔21中，使外齒齒輪18偏心擺動旋轉，但在本發(fā)明中，也可以將1根曲柄軸的偏心凸輪插入外齒齒輪18的中心軸上形成的1個曲柄軸孔中，由該曲柄軸的旋轉使外齒齒輪偏心擺動旋轉。此時，支持體的柱狀體有必要與通孔的內周線接觸。
并且，在上述實施例1中，固定支持體25，使內齒輪15低速旋轉，但在本發(fā)明中，也可以固定內齒輪，使支持體低速旋轉。而且，在不縮小構成內齒14的滾柱的直徑D，原有直徑的行星齒輪裝置11中，也可以在連接拐點H的連線M稍微靠半徑方向外側的某個位置切除外齒19，抑制傳遞扭矩的降低，同時減少發(fā)熱和噪音。
實施例3下面根據(jù)

本發(fā)明的實施例3。
在圖9、10、11中，111為用于機器人等的偏心擺動型行星齒輪裝置，該行星齒輪裝置111具有安裝在例如圖中沒有表示的機器人的臂、手等上的近似圓筒狀的旋轉外殼112。在該旋轉外殼112的內周形成有多條其軸向方向的中央部位的截面為半圓形的滾柱槽113，這些滾柱槽113沿軸線方向延伸，并且沿圓周方向以等距離配置。114為由多個(與滾柱槽113的數(shù)量相同)呈圓柱狀的滾柱構成的內齒，這些內齒(滾柱)114的大體一半插入滾柱槽113，因此沿圓周方向隔開等距離設置在旋轉外殼112的內周。上述的旋轉外殼112、內齒(滾柱)114作為整體，構成在內周上設置了由多個圓柱狀滾柱構成的內齒114的內齒輪115。此處，上述內齒(滾柱)114配置25～100根左右，但優(yōu)選在30～80根的范圍內。其理由為，如果使內齒(滾柱)114的根數(shù)在上述范圍內，并且通過組裝后述的外齒齒輪140、142，能夠容易地獲得必要的速比，而且還能夠構成固有震動頻率高的高減速比的行星齒輪裝置。
上述內齒輪115內沿軸方向并排收容有多個(此處為2個)呈環(huán)狀的外齒齒輪118，這些外齒齒輪118的外周分別形成有由次擺線齒形，具體為外擺線圓齒形構成的多個外齒119。并且，上述外齒齒輪118的外齒119的齒數(shù)比上述內齒(滾柱)114的齒數(shù)少1個(齒數(shù)差為1)。之所以如此使內齒(滾柱)114與外齒119的齒數(shù)差為1，是因為與它們的齒數(shù)差為2以上的值R相比，能夠容易地做到高減速比，并且能夠降低加工費用。
此處，齒數(shù)差為2以上的值R的外齒齒輪為，將次擺線外齒齒輪的外形輪廓沿圓周方向錯開外齒119的齒距除以該R值的角度，并且將這些沿圓周方向錯開的R個的外形輪廓部重疊的部分作為齒形取出的外齒齒輪(參照特開平3-181641號公報)。并且，在這些外齒齒輪118與內齒輪115內接的狀態(tài)下外齒119與內齒(滾柱)114嚙合，但2個外齒齒輪118的最大嚙合部(嚙合最深的部位)的相位錯開180°。
各外齒齒輪118上形成有至少一個，此處為3個沿軸線方向貫通的曲柄軸孔121，這些曲柄軸孔121沿半徑方向離開外齒齒輪118的中心軸相等的距離，并且沿圓周方向隔開相等的距離。122為各外齒齒輪118上形成的多個(與曲柄軸孔121的數(shù)量相同)通孔，這些通孔122沿圓周方向與曲柄軸孔121交錯地配置，并且沿圓周方向隔開相等的距離。而且，上述通孔122呈朝著半徑方向外側圓周方向的寬度變寬的近似基座形。
125為活嵌在旋轉外殼112內、安裝在圖中沒有表示的固定機器人部件上的支持體，該支持體125由配置在外齒齒輪118的軸線方向兩外側的一對呈近似環(huán)形的端板126、127，和一端與端板126連成一體、另一端由多個螺栓128可以裝卸地連接在端板127上的多個(與通孔122的數(shù)量相同)柱狀體129構成。并且，連接上述端板126、127的柱狀體129沿軸線方向延伸，并保持若干間隙插入(活嵌)在外齒齒輪118的通孔122內。
131為安裝在上述支持體125，具體為端板126、127的外周與旋轉外殼112的軸線方向兩端內周之間的軸承，通過這些軸承131支持體125可以旋轉地支持內齒齒輪115。135為沿圓周方向隔開相等的角度配置的至少一根(與曲柄軸孔121的數(shù)量相同)曲柄軸，這些曲柄軸135，通過外嵌在其軸線方向的一端上的圓錐滾柱軸承136和外嵌在其軸線方向的另一端上的圓錐滾柱軸承137，可以被支持體125，具體為端板126、127旋轉地支持。
上述曲柄軸135在其軸線方向中央具有2個離曲柄軸135的中心軸等距離偏心的偏心凸輪138，這些偏心凸輪138彼此的相位錯開180°。此處，上述曲柄軸135的偏心凸輪138分別活嵌在外齒齒輪118的曲柄軸孔121內，并且在它們之間安裝有針狀滾柱軸承139，結果，上述外齒齒輪118與曲柄軸135允許相對旋轉。并且，各曲柄軸135的軸線方向的一端固定有外齒齒輪140，這些外齒齒輪140與在圖中沒有表示的驅動電動機的輸出軸141一端上設置的外齒齒輪142嚙合。
并且，當驅動電動機動作，使外齒齒輪140旋轉時，曲柄軸135圍繞自身的中心軸旋轉，結果，曲柄軸135的偏心凸輪138在外齒齒輪118的曲柄軸孔121內偏心旋轉，使外齒齒輪118偏心擺動旋轉。此時，在互相嚙合的內齒(滾柱)114與外齒119的接觸點上，分別作用有外齒119施加給對應的內齒(滾柱)114的沿作用線S方向的驅動分力。
此處，上述的各驅動分力的反作用力K的作用線S，如圖12所示的位于與上述接觸點所在齒面垂直的線上，但這些作用線S，由于如上所述內齒(滾柱)114呈圓柱狀，外齒119由次擺線齒形構成，因此在外齒齒輪118上的一點即匯聚點C匯聚(交叉)。于是，上述各驅動分力的切線方向分力的合力作為旋轉驅動力作用在內齒輪115上。
此處，如果匯聚點C如上述的背景技術說明過的，位于外端經(jīng)過圓G與內端經(jīng)過圓N之間(參照圖23)時，則由于部分(最大嚙合部位附近)的驅動分力的反作用力K，沿與橋狀部105的延伸方向大體垂直的方向作用于剛性低的橋狀部105，因此該橋狀部105和該橋狀部105附近的外齒101彈性變形，并且外齒101與內齒(滾柱)102一端接觸，外齒101的齒面壽命縮短。
但是，在該實施例3中，使上述的匯聚點C比以往向半徑方向外側移動，位于比上述外端經(jīng)過圓G靠半徑方向外側。由此，當匯聚點C如圖12所示位于經(jīng)過通孔122的中心的半徑方向線上時，所有反作用力K的作用線S相對于通孔122都比以往向切線方向側傾斜，靠近橋狀部118a的延伸方向。結果，抑制了壁薄而剛性低的橋狀部118a及該橋狀部118a附近的外齒119的彈性變形，延長了外齒119的齒面壽命。
而且，當上述匯聚點C如上所述位于比外端經(jīng)過圓G靠半徑方向外側時，由于不是通孔122的空洞部分，而是切線方向剛性高的橋狀部118a承受上述反作用力K的切線方向的分力，因此能夠抑制通孔122的變形。但是，當上述匯聚點C位于通過構成內齒114的所有滾柱的中心的滾柱圓P的半徑方向外側時，在外齒119的齒面上會產(chǎn)生尖銳的部位，因此上述匯聚點C必須位于外端經(jīng)過圓G與滾柱圓P之間。
此處，由于上述的內齒輪115的中心O到匯聚點C的半徑方向的距離L，可以用外齒齒輪118相對于內齒輪115的偏心量H乘以內齒輪115的內齒(滾柱)114的齒數(shù)Z來表示，為了使距離L比圖23所示的以往的距離L大，可以使偏心量H或齒數(shù)中的某一個或使兩者同時比以往大。并且，雖然在該實施例3中為了增大上述距離L而增大偏心量H，但為了進一步增大偏心量H，使內齒(滾柱)114的外徑比以往的小。
此處，優(yōu)選上述半徑方向的距離L與上述滾柱圓P的半徑Q之比(L/Q)的值在0.86～1.00的范圍內。其理由為，如果上述比L/Q的值在0.86以上，則如由圖13所知的，由于載荷比率大體為定值，獲得相同的扭矩，因此能夠使作用于外齒119的與傳遞扭矩有關的載荷(驅動分力的切線方向分力)大體一定，且為最小值，但如果不到0.86的話，則載荷比率的變化增大，作用于外齒119上的與傳遞扭矩有關的載荷增大，而當上述比L/Q的值超過1.00時，展成外齒119時齒面會產(chǎn)生尖銳的部位。
此處，上述的曲線在以下的各因素下進行模擬求得的。即，假設各行星齒輪裝置的內齒(滾柱)的齒數(shù)Z(根數(shù))為40、內齒(滾柱)的直徑為10mm、滾柱圓P的半徑Q為120mm、外齒的齒數(shù)為定值39，使L/Q的值在0.5～1.0的范圍內變動，求出作用于匯聚點C的反作用力K的合力的切線方向分力。
此處，圖13表示當L/Q的值為0.75時上述切線方向分力的載荷比率為指數(shù)1時的曲線。
如上所述使內齒(滾柱)114的外徑比以往的小、并使偏心量H比以往大的話，則兩齒面與內齒(滾柱)114接觸的外齒119變得大型化，即齒厚、齒高都增大。但是，由于旋轉外殼112的內周一般大體位于上述滾柱圓P上，如果外齒119大型化，則外齒119干涉旋轉外殼112的內周。因此在該實施例3中，沿以外齒齒輪118的中心為曲率中心的圓只以規(guī)定量切除上述外齒119的齒頂部(圖11中用假想線表示的部位)，來防止外齒119與旋轉外殼112的內周的干涉。另外，取代切除外齒119的齒頂部，上述的干涉也可以通過將相鄰的內齒(滾柱)114之間的旋轉外殼112的內周切除規(guī)定的深度來防止。
此處，優(yōu)選使上述的匯聚點C位于，通過所有的外齒119的齒根的齒根圓M與上述外端經(jīng)過圓G之間。其理由是，當匯聚點C位于滾柱圓P與齒根圓M之間時，部分的反作用力K沿近似切線的方向作用于外齒齒輪118，結果，這種反作用力K有可能使外齒119產(chǎn)生彎曲變形；但如上所述使匯聚點C位于齒根圓M與外端經(jīng)過圓G之間的話，則能夠防止這種情況發(fā)生。
并且，如上所述切除每個外齒119的齒頂部的話，則內齒(滾柱)114與外齒119只有一部分嚙合，此處只有約3/4嚙合，因此剩余的約1/4的內齒(滾柱)114不與外齒119接觸，會脫出滾柱槽113。因此，在該實施例3中，在上述軸承131的軸承外圈131a的內端面上形成供上述內齒(滾柱)114的兩端插入的插入孔131b，由此防止內齒(滾柱)114從滾柱槽113中脫出。并且，此時外齒119在約3/8的范圍內將驅動力傳遞給內齒(滾柱)114。
上述的插入孔131b作為整體，構成不與外齒119接觸的防止內齒(滾柱)114從滾柱槽113脫出的控制機構143。另外，作為上述控制機構143，代替插入孔131b，可以使用軸承131的軸承外圈131a的內端面上形成的、寬度與內齒(滾柱)114的直徑相同的圓周槽；或者使用配置在上述2個外齒齒輪118之間、外周與所有的內齒(滾柱)114接觸的1個滾柱壓環(huán)；而且還可以使用配置在軸承131與外齒齒輪118之間、形成有供內齒(滾柱)114的兩端插入的孔、圓周槽的2個滾柱壓環(huán)。
下面說明本發(fā)明實施例3的作用。
現(xiàn)在，驅動電動機工作，曲柄軸135圍繞自身的中心軸沿同一方向以相同的速度旋轉。此時，曲柄軸135的偏心凸輪138在外齒齒輪118的曲柄軸孔121內偏心旋轉，使外齒齒輪118偏心擺動旋轉，但由于上述外齒齒輪118的外齒119的齒數(shù)比內齒(滾柱)114的齒數(shù)只少1個，因此旋轉外殼112和機器人的臂等由于外齒齒輪118的偏心擺動旋轉而低速旋轉。
此處，由于使外齒齒輪118的各外齒119施加給對應的內齒(滾柱)114的驅動分力(反作用力K)的作用線S重合的匯聚點C，位于通過所有的內齒(滾柱)114中心的滾柱圓P與通過所有的通孔122的半徑方向外端的外端經(jīng)過圓G之間，因此當匯聚點C位于通過通孔122的中心的半徑方向線上時，所有的反作用力K的作用線S相對于通孔122都比以往向切線方向側傾斜，由此抑制橋狀部118a及該橋狀部118a附近的外齒119的彈性變形。
另外，在上述的實施例3中，在外齒齒輪118上形成多個(3個)曲柄軸孔121，并且將沿同一方向等速旋轉的曲柄軸135分別插入各曲柄軸孔121中，使外齒齒輪118偏心擺動旋轉，但在本發(fā)明中，也可以將1根曲柄軸插入外齒齒輪118的中心軸上形成的1個曲柄軸孔，通過該曲柄軸的旋轉使外齒齒輪偏心擺動旋轉。此時，支持體的柱狀體有必要與通孔的內周線接觸。
并且，在上述的實施例3中，固定支持體125，使內齒輪115低速旋轉，但在本發(fā)明中，也可以固定內齒輪，使支持體低速旋轉。而且，在本發(fā)明中，也可以在上述行星齒輪裝置111的前一級設置減速比比1/7小(接近1/1)的直齒圓柱齒輪減速機構，用2級減速。如此，能夠獲得固有震動頻率高的高減速比齒輪裝置。
實施例4下面根據(jù)

本發(fā)明的實施例4。
在圖14、15、16中，211為用于機器人等的偏心擺動型行星齒輪裝置，該偏心擺動型行星齒輪裝置211具有安裝在例如圖中沒有表示的機器人臂或手等上的近似圓筒狀的旋轉外殼212。在該旋轉外殼212的內周形成有多條其軸向方向的中央部位的截面為半圓形的滾柱槽213，該滾柱槽213沿軸線方向延伸，沿圓周方向等距離配置。
214為由多個(與滾柱槽213的數(shù)量相同)呈圓柱狀的滾柱構成的內齒，這些內齒(滾柱)214大體一半插入滾柱槽213，由此沿圓周方向以等距離設置在旋轉外殼212的內周。上述的旋轉外殼212、內齒(滾柱)214作為整體，構成在內周215a上設置了由多個圓柱狀滾柱構成的內齒214的內齒輪215。結果，內齒輪215(旋轉外殼212)的內周215a位于，通過所有的構成內齒214的滾柱的中心的滾柱圓P上或極靠近它的地方。此處，上述內齒(滾柱)214配置25～100根左右，但優(yōu)選在30～80根的范圍內。其理由為，如果使內齒(滾柱)214的根數(shù)在上述范圍內，則通過在后述的外齒齒輪218與內齒輪215嚙合的前一級，設置減速比為1/1～1/7的直齒圓柱齒輪減速機構，通過使前一級與后一級的減速比的組合，能夠容易地獲得高減速比，而且還能夠構成固有震動頻率高的高減速比的行星齒輪裝置。
上述內齒輪215內沿軸線方向并排收容有多個(此處為2個)呈環(huán)狀的外齒齒輪218，這些外齒齒輪218的外周分別形成有由次擺線齒形，具體為外擺線圓齒形構成的多個外齒219。并且，上述外齒齒輪218的外齒219的齒數(shù)比上述內齒(滾柱)214的齒數(shù)只少1個(齒數(shù)差為1)。之所以使內齒(滾柱)214與外齒219的齒數(shù)差為1，是因為與它們的齒數(shù)差為2以上的值G相比，能夠做到高減速比，而且能夠降低加工費用。
此處，齒數(shù)差為2以上的值G的外齒齒輪為，使次擺線外齒齒輪的外形輪廓，沿圓周方向錯開外齒219的齒距除以該G值的距離，并且將這些沿圓周方向錯開的G個的外形輪廓部重疊的部分作為齒形取出的外齒齒輪(參照特開平3-181641號公報)。并且，在這些外齒齒輪218與內齒輪215內接的狀態(tài)下外齒219與內齒(滾柱)214嚙合，但2個外齒齒輪218的最大嚙合部(嚙合最深的部位)的相位錯開180°。
各外齒齒輪218上形成有至少一個，此處為3個沿軸線方向貫通的曲柄軸孔221，這些曲柄軸孔221沿半徑方向離開外齒齒輪218的中心軸相等的距離，并且沿圓周方向隔開相等的距離。222為各外齒齒輪218上形成的多個(與曲柄軸孔221的數(shù)量相同)通孔，這些通孔222沿圓周方向與曲柄軸孔221交錯地配置，并且沿圓周方向隔開相等的距離。而且，上述通孔222呈朝著半徑方向外側圓周方向的寬度變寬的近似基座形。
225為活嵌在旋轉外殼212內、安裝在圖中沒有表示的固定機器人部件上的支持體(支座)，該支持體225由配置在外齒齒輪218的軸線方向兩外側的一對呈近似環(huán)形的端板226、227，和一端與端板226連成一體、另一端由多個螺栓228可以裝卸地連接在端板227上的多個(與通孔222的數(shù)量相同，為3個)柱狀體229構成。并且，連接上述端板226、227的柱狀體229沿軸線方向延伸，并保持若干間隙的插入(活嵌)在外齒齒輪218的通孔222內。
231為安裝在上述支持體225，具體為端板226、227的外周與旋轉外殼212的軸線方向的兩端的內周之間的一對軸承，通過這些軸承231支持體225可以旋轉地支持內齒齒輪215。235為沿圓周方向隔開相等的角度配置的至少一根(與曲柄軸孔221的數(shù)量相同，為3根)曲柄軸，這些曲柄軸235，通過外嵌在其軸線方向的一端上的圓錐滾柱軸承236和外嵌在其軸線方向的另一端上的圓錐滾柱軸承237，被支持體225，具體為端板226、227可以旋轉地支持。
上述曲柄軸235在其軸線方向中央具有2個離曲柄軸235的中心軸的等距離偏心的偏心凸輪238，這些偏心凸輪238彼此的相位錯開180°。此處，上述曲柄軸235的偏心凸輪238分別活嵌在外齒齒輪218的曲柄軸孔221內，并且在它們之間安裝有針狀滾柱軸承239，結果，上述外齒齒輪218與曲柄軸235允許相對旋轉。并且，各曲柄軸235的軸線方向的一端固定有外齒齒輪240，這些外齒齒輪240與在圖中沒有表示的驅動電動機的輸出軸241一端上設置的外齒齒輪242嚙合。
并且，當驅動電動機工作使外齒齒輪240旋轉時，曲柄軸235圍繞自身的中心軸旋轉，結果，曲柄軸235的偏心凸輪238在外齒齒輪218的曲柄軸孔221內偏心旋轉，使外齒齒輪218偏心擺動旋轉。此時，在互相嚙合的內齒(滾柱)214與外齒219的接觸點上，如圖17所示，分別作用有外齒219施加給對應的內齒(滾柱)214的沿作用線S方向的驅動分力K′。
此處，上述的各驅動分力K′的作用線S，位于與上述接觸點所在齒面垂直的線上，但這些作用線S，由于如上所述內齒(滾柱)214呈圓柱狀，外齒219由次擺線齒形構成，因此在外齒齒輪218上的一點即匯聚點C匯聚(交叉)。于是，這樣的行星齒輪裝置211的內齒輪215輸出給機器人的臂等的輸出扭矩為，外齒219與內齒(滾柱)214的各接觸點上的驅動分力K′沿切線方向的分力，與內齒輪215的中心O到上述接觸點的距離的乘積的合計。
并且，在該實施形態(tài)中，為了增大上述的輸出扭矩，使外齒齒輪218相對于內齒輪215的偏心量H，超過以往的限制，在構成內齒214的滾柱的半徑R的0.5倍以上。如此使偏心量H在半徑R的0.5倍以上的話，則內齒輪215的中心O到匯聚點C的半徑方向距離L(由偏心量H乘以內齒(滾柱)214的齒數(shù)Z求得)比以往大，即，能夠使匯聚點C的位置向半徑方向外側大幅移動。
由此，上述作用線S相對于外齒齒輪218比以往大地向切線方向側傾斜，驅動分力K′的切線方向分力增大，結果，內、外齒214、219的嚙合齒數(shù)無變化時，可增大輸出扭矩。但是，當上述偏心量H超過半徑R的1.0倍時，外齒齒輪218偏心擺動旋轉時產(chǎn)生外齒219與內齒(滾柱)214干涉的位置，因此上述偏心量H必須在半徑R的0.5倍～1.0倍的范圍內。
并且，當如上所述設內齒輪215的中心O到匯聚點C的半徑方向距離(由偏心量H乘以內齒(滾柱)214的齒數(shù)Z求得)為L，設通過構成上述內齒214的所有滾柱的中心的滾柱圓P的半徑為Q時，優(yōu)選它們的比值L/Q在0.86～1.00的范圍內。
其理由為，如果上述比L/Q的值在0.86以上，則如由圖18所知的，由于載荷比率大體為定值，獲得相同的扭矩，因此能夠使作用于外齒219的與傳遞扭矩有關的載荷大體一定，且為最小值，如果不到0.86的話，則載荷比率的變化增大，作用于外齒219上的與傳遞扭矩有關的載荷增大，而當上述比L/Q的值超過1.00時，制成外齒219時齒面上會產(chǎn)生尖銳的部位。
此處，上述的曲線用以下的各因素進行模擬求得。即，設各行星齒輪裝置的內齒(滾柱)的齒數(shù)Z(根數(shù))為40、內齒(滾柱)的直徑D為10mm、滾柱圓P的半徑Q為120mm、外齒的齒數(shù)為定值39，使L/Q的值在0.5～1.0的范圍內變動，求出作用于匯聚點C的驅動分力K′的合力的切線方向分力。此處，圖18表示當L/Q的值為0.75時的上述切線方向分力的載荷比率為指數(shù)1時的曲線。
并且，當如上所述L/Q的值在0.86～1.00的范圍內時，內齒(滾柱)214的直徑D(半徑R×2)，優(yōu)選在滾柱圓P的直徑M(半徑Q×2)除以外齒219的齒數(shù)U的商，即M/U的值附近，具體為M/U±2mm的范圍內。其理由為，當直徑D在M/U的值附近時，如由圖19的曲線圖所知的，能夠維持在內齒(滾柱)214與外齒219的接觸點的赫茲應力開始急劇增大的點內側的低值，能夠延長外齒219的齒面壽命。
并且，為了使赫茲應力為大體一定的最小值，如由圖19所知的，上述直徑D優(yōu)選在M/U±0.75mm的范圍內。另外，該圖19所示的曲線，除使偏心量H為2.7mm以外，與上述圖18的曲線的條件相同，改變內齒(滾柱)214的直徑D并進行模擬，求得外齒19與內齒(滾柱)14的接觸點的赫茲應力，當直徑D等于M/U時的赫茲應力值表示為指數(shù)1。
并且，如上所述使偏心量H在半徑R的0.5倍以上的話，由于兩齒面與內齒(滾柱)214接觸的外齒219變得大型化，即齒厚、齒高都增大，因此該外齒219超過大體位于滾柱圓P上的內齒輪215(旋轉外殼12)的內周215a并進入，它們之間產(chǎn)生干涉。因此，在該實施例4中，沿以外齒齒輪218的中心為曲率中心的圓將外齒219從齒頂開始只切除規(guī)定的量(只是圖16中用虛線表示的部位)，來防止外齒219與內齒輪215的內周215a的干涉。另外，這些外齒219中的切除量優(yōu)選，在內齒齒輪215與外齒齒輪218的最大嚙合部位，使切除后的外齒219的頂端與內齒輪215的內周215a之間僅產(chǎn)生微小的間隙的程度。
并且，如上所述在部分地切除各外齒219的情況下，當將切除后的某1個外齒219的旋轉方向前側邊緣219a與旋轉方向后側邊緣219b之間的距離設為E，并將相鄰的2個外齒219中旋轉方向前側邊緣219a與旋轉方向后側邊緣219b之間的距離設為F時，優(yōu)選使上述距離E大于距離F。其理由為，如此，則外齒219的彎曲剛性增加，而且能夠使外齒的加工容易。
并且，如上所述從齒頂只以規(guī)定量切除各外齒219的話，由于內齒(滾柱)214與外齒219只有部分嚙合，上述L/Q的值為1.0時約1/3，該實施例4中約3/4嚙合，因此剩余的約1/4的內齒(滾柱)214不與外齒219接觸，會脫出滾柱槽213。因此，在該實施例4中，在上述軸承231的軸承外圈231a的內端面上，形成供上述內齒(滾柱)214的兩端插入的插入孔231b，由此，防止內齒(滾柱)214從滾柱槽213中脫出。并且，此時外齒219在約3/8的范圍內將驅動力傳遞給內齒(滾柱)214。
上述的插入孔231b作為整體，構成不與外齒219接觸的防止內齒(滾柱)214從滾柱槽213脫出的控制機構243。另外，作為上述的控制機構243，替代插入孔231b，可以使用軸承外圈231a的內端面上形成的、寬度與內齒(滾柱)214的直徑相同的圓周槽，或者使用配置在上述2個外齒齒輪218之間、外周與所有的內齒(滾柱)214接觸的1個滾柱壓環(huán)。
下面說明本發(fā)明實施例4的作用。
現(xiàn)在，驅動電動機工作，曲柄軸235圍繞自身的中心軸沿同一方向以相同的速度旋轉。此時，曲柄軸235的偏心凸輪238在外齒齒輪218的曲柄軸孔221內偏心旋轉，使外齒齒輪218偏心擺動旋轉，但由于上述外齒齒輪218的外齒219的齒數(shù)比內齒(滾柱)214的齒數(shù)只少1個，因此旋轉外殼212和機器人的臂等由于外齒齒輪218的偏心擺動旋轉而低速旋轉。
此處，由于如上所述使偏心量H在半徑R的0.5倍以上，因此內齒輪15的中心O到匯聚點C的距離L比以往大，即，可使匯聚點C的位置向半徑方向外側大幅移動，由此，上述作用線S相對于外齒齒輪218比以往大的地切線方向側傾斜，驅動分力K′的沿切線方向分力增大，輸出扭矩增大。
實施例5圖20、21為表示本發(fā)明的實施例5的圖。在該實施例5中，不進行如上述實施例4的外齒219的切除，而是將相鄰的內齒(滾柱)214之間的內齒輪215(旋轉外殼212)的內周215a及各內齒(滾柱)214的周圍的內周215a，切除規(guī)定深度，此處為切除與內齒(滾柱)214的半徑R大體相等的深度，以此來避免外齒219與內齒輪215(旋轉外殼212)的內周215a的干涉。此處，該內周215a的切除量可以根據(jù)外齒219的上述進入量適當決定。
結果，各內齒(滾柱)214的半徑方向外端與切除后的內齒輪215的內周215a線接觸，由此，旋轉外殼212承受作用于各內齒(滾柱)214的驅動分力K′的半徑方向分力。此時，由于不存在滾柱槽213，因此各內齒(滾柱)214能夠自由移動。因此，在該實施例5中，在軸承231與外齒齒輪218之間安裝了2個形成有供內齒(滾柱)214的兩端插入的插入孔245的作為控制機構的滾柱壓環(huán)246，而且將這2個滾柱壓環(huán)246不能旋轉地固定在內齒輪215上，限制上述內齒(滾柱)214的移動。另外，其他的構成和作用與上述實施例4相同。
另外，在上述的實施例4中，在外齒齒輪218中形成多個(3個)曲柄軸孔221，并且將沿同一方向等速旋轉的曲柄軸235分別插入各曲柄軸孔221中，使外齒齒輪218偏心擺動旋轉，但在本發(fā)明中，也可以將1根曲柄軸插入外齒齒輪218的中心軸上形成的1個曲柄軸孔，通過該曲柄軸的旋轉使外齒齒輪偏心擺動旋轉。此時，支持體的柱狀體有必要與通孔的內周線接觸。
并且，在上述的實施例4中，固定支持體225，使內齒輪215低速旋轉，但在本發(fā)明中，也可以固定內齒輪，使支持體低速旋轉。而且，在本發(fā)明中，也可以在上述行星齒輪裝置211的前一級設置減速比比1/7小(接近1/1)的直齒圓柱齒輪減速機構，用2級減速。如此，能夠獲得固有震動頻率高的高減速比齒輪裝置。并且，在上述的實施例4中從齒頂只以規(guī)定量切除外齒219，在實施例5中，將內齒(滾柱)214之間的內齒輪215(旋轉外殼212)的內周215a只切除規(guī)定深度，但本發(fā)明也可以同時切除外齒和內齒輪的內周。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明可以用于通過曲柄軸使與內齒輪相嚙合的外齒齒輪偏心擺動的偏心擺動型行星齒輪裝置。
符號的說明11，111，211...行星齒輪裝置14，114，214...內齒(滾柱)15，115，215...內齒齒輪15a...內周18，118，218...外齒齒輪19，119，219...外齒21，121，221...曲柄軸孔22，122，222...通孔25，125，225...支持體29，129，229...柱35，135，235...曲柄軸45a...旋轉方向前側邊緣45b...旋轉方向后側邊緣46a...旋轉方向前側邊緣46b...旋轉方向后側邊緣P...滾柱圓G...外端通過圓M...齒根圓C...匯聚點S...作用線K...驅動分力的反作用力H...偏心量K′...驅動分力R...滾柱半徑
Q...滾柱圓半徑E...距離F...距離
權利要求
1.一種偏心擺動型行星齒輪裝置，具有內齒齒輪，在內周以一定齒距P設置了由多個圓柱狀滾柱構成的內齒；外齒齒輪，形成有至少一個曲柄軸孔和多個通孔，外周上具有由次擺線齒形構成的、與上述內齒嚙合并且齒數(shù)比該內齒少1個的外齒；曲柄軸，插入各曲柄軸孔內，通過旋轉使外齒齒輪偏心擺動；支持體，可以旋轉地支持上述曲柄軸，并且具有多個插入到各通孔中的柱狀體；其特征在于使構成內齒的滾柱的直徑D除以內齒的一定齒距P的比率減小至外齒的齒頂向半徑方向外側超過內齒輪的內周，并至少切除超過內齒輪的內周的部位的外齒，由此來避免外齒與內齒輪的內周的干涉。
2.一種偏心擺動型行星齒輪裝置，具有內齒齒輪，在內周以一定齒距P設置了由多個圓柱狀滾柱構成的內齒；外齒齒輪，形成有至少一個曲柄軸孔和多個通孔，外周上具有由次擺線齒形構成的、與上述內齒嚙合并且齒數(shù)比該內齒少1個的外齒；曲柄軸，插入各曲柄軸孔內，通過旋轉使外齒齒輪偏心擺動；支持體，可以旋轉地支持上述曲柄軸，并且具有多個插入到各通孔中的柱狀體；其特征在于使構成內齒的滾柱的直徑D除以內齒的一定齒距P的比率減小至外齒的齒頂向半徑方向外側超過內齒輪的內周，并將相鄰的內齒之間的內齒輪的內周切除上述外齒超過內周的量以上的深度，由此來避免外齒與內齒輪的內周的干涉。
3.如權利要求1所述的偏心擺動型行星齒輪裝置，當沿兩齒面的拐點H間的連線M切除上述外齒后，外齒的旋轉方向前側邊緣與旋轉方向后側邊緣之間的距離設為F，并且沿齒頂與齒根的交界N切除上述外齒后，外齒的旋轉方向前側邊緣與旋轉方向后側邊緣之間的距離設為E時，通過在比連線M靠近半徑方向外側并且在比交界N靠近半徑方向內側處切除上述外齒，使構成上述內齒的滾柱的直徑D，在構成內齒的滾柱的中心之間的直線距離Y減去距離F的差值以上，并且在上述中心之間的直線距離Y減去距離E的差值以下。
4.如權利要求1或2所述的偏心擺動型行星齒輪裝置，當將通過構成上述內齒的所有滾柱的中心的滾柱圓V的半徑設為R，并且將外齒齒輪的外齒的齒數(shù)設為Z時，使構成上述內齒的滾柱的直徑D在2R/Z±1.5mm的范圍內。
5.如權利要求1或2所述的偏心擺動型行星齒輪裝置，當將通過構成上述內齒的所有滾柱的中心的滾柱圓V的半徑設為R，并且將從上述內齒輪的中心O到外齒施加給對應的內齒的驅動分力的反作用力K的作用線S重合的匯聚點C為止的半徑方向距離設為L時，使上述半徑方向距離L在上述半徑R的0.86～1.00倍的范圍內。
6.一種偏心擺動型行星齒輪裝置，具有內齒齒輪，在內周設置了由多個圓柱狀滾柱構成的內齒；外齒齒輪，形成有至少一個曲柄軸孔和多個通孔，外周上具有由次擺線齒形構成的、與上述內齒嚙合的多個外齒；曲柄軸，插入各曲柄軸孔內，通過旋轉使外齒齒輪偏心擺動；支持體，可以旋轉地支持上述曲柄軸，并且具有多個插入到各通孔中的柱狀體；其特征在于使各外齒施加給對應的內齒的驅動分力的反作用力K的作用線S重合的匯聚點C，位于通過構成內齒的所有滾柱的中心的滾柱圓P與通過所有的通孔的半徑方向外端的外端經(jīng)過圓G之間。
7.如權利要求6所述的偏心擺動型行星齒輪裝置，使上述匯聚點C位于通過所有外齒的齒根的齒根圓M與上述外端經(jīng)過圓G之間。
8.如權利要求7或8所述的偏心擺動型行星齒輪裝置，使上述外齒的齒數(shù)比內齒的齒數(shù)少1個。
9.一種偏心擺動型行星齒輪裝置，具有內齒齒輪，在內周設置了由多個圓柱狀滾柱構成的內齒；外齒齒輪，形成有至少一個曲柄軸孔和多個通孔，外周上具有由次擺線齒形構成的、與上述內齒嚙合并且齒數(shù)比該內齒少1個的外齒；曲柄軸，插入各曲柄軸孔內，通過旋轉使外齒齒輪偏心擺動；支持體，可以旋轉地支持上述曲柄軸，并且具有多個插入到各通孔中的柱狀體；其特征在于當設上述外齒齒輪相對于內齒輪的偏心量為H、構成內齒的滾柱的半徑為R時，使上述偏心量H在半徑R的0.5～1.0倍的范圍內，并且從齒頂以規(guī)定量切除各外齒，來避免外齒與內齒輪的內周的干涉。
10.一種偏心擺動型行星齒輪裝置，具有內齒齒輪，在內周設置了由多個圓柱狀滾柱構成的內齒；外齒齒輪，形成有至少一個曲柄軸孔和多個通孔，外周上具有由次擺線齒形構成的、與上述內齒嚙合并且齒數(shù)比該內齒少1個的外齒；曲柄軸，插入各曲柄軸孔內，通過旋轉使外齒齒輪偏心擺動；支持體，可以旋轉地支持上述曲柄軸，并且具有多個插入到各通孔中的柱狀體；其特征在于當設上述外齒齒輪相對于內齒輪的偏心量為H、構成內齒的滾柱的半徑為R時，使上述偏心量H在半徑R的0.5～1.0倍的范圍內，并且將相鄰的內齒之間的內齒輪的內周切除規(guī)定的深度，由此來避免外齒與內齒輪的內周的干涉。
11.如權利要求9或10所述的偏心擺動型行星齒輪裝置，當將通過構成上述內齒的所有滾柱的中心的滾柱圓P的半徑設為Q，并且將從上述內齒輪的中心O到外齒施加給對應的內齒的驅動分力K′的作用線S重合的匯聚點C為止的半徑方向上的距離設為L時，使上述半徑方向上的距離L在上述半徑Q的0.86～1.00倍的范圍內。
12.如權利要求9或11所述的偏心擺動型行星齒輪裝置，當將上述切除后的某一個外齒的旋轉方向前側邊緣與旋轉方向后側邊緣之間的距離設為E，并且將相鄰的2個外齒的旋轉方向前側邊緣與旋轉方向后側邊緣之間的距離設為F時，使上述距離E大于距離F。
全文摘要
本發(fā)明提供一種偏心擺動型行星齒輪裝置，將通過抑制外齒齒輪的橋狀部和外齒的彈性變形來延長外齒(19)的齒面壽命，并提高震動特性，防止行星齒輪裝置(11)大型化，大幅度地增大輸出扭矩。使構成內齒(14)的滾柱的直徑D除以內齒(14)的齒距P的比率減小到，外齒(19)的齒頂(19a)超過內齒輪(15)的內周(15a)的半徑方向外側；或者驅動分力的反作用力K的作用線S匯聚的匯聚點C比以往向半徑方向外側移動，位于經(jīng)過所有的內齒滾柱(14)的中心的滾柱圓P與經(jīng)過通孔(22)的半徑方向外端的外端經(jīng)過圓G之間；或者使外齒齒輪(18)相對于內齒輪的偏心量H在內齒(滾柱)(14)的半徑R的0.5倍以上。
文檔編號F16H1/32GK1914438SQ200580003679
公開日2007年2月14日 申請日期2005年1月28日 優(yōu)先權日2004年1月30日
發(fā)明者藤本憲一 申請人:納博特斯克株式會社