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TWM610119U - 諧波齒輪裝置 - Google Patents

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TWM610119U
TWM610119U TW109207950U TW109207950U TWM610119U TW M610119 U TWM610119 U TW M610119U TW 109207950 U TW109207950 U TW 109207950U TW 109207950 U TW109207950 U TW 109207950U TW M610119 U TWM610119 U TW M610119U
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TW
Taiwan
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diaphragm
external
gear
hub
teeth
Prior art date
Application number
TW109207950U
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English (en)
Inventor
小平健生
Original Assignee
日商和諧驅動系統股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Application filed by 日商和諧驅動系統股份有限公司 filed Critical 日商和諧驅動系統股份有限公司
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本創作的課題在於：藉由適當地設定膜片與輪轂的尺寸關係，而提供具備「能達成更進一步扁平化的外齒齒輪」的諧波齒輪裝置。 諧波齒輪裝置(1)之杯型的外齒齒輪(3)具備：從形成有外齒(32)的軀幹部(31)端延伸的膜片(33)、及一體形成於膜片(33)之剛性的輪轂(34)。倘若將外齒(32)的基準節圓直徑設為A，並將輪轂(34)的外徑設為B，則B/A的比設定為0.59以下。相較於具備「採傳統設計之同一外徑的膜片」之外齒齒輪的場合，外齒齒輪(3)，從膜片(33)的內周緣到外周緣為止之半徑方向的長度尺寸更大。其結果，可降低因錐進而產生於外齒齒輪之各部位的彎曲應力，齒交線方向中外齒對內齒的咬合狀態也受到改善。可實現外齒齒輪之更進一步的扁平化。

Description

諧波齒輪裝置
本創作關於諧波齒輪裝置，特別是具備「形成杯型之外齒齒輪」的諧波齒輪裝置。
具備杯型之外齒齒輪的諧波齒輪裝置，譬如專利文獻1(日本特開2014-206265號公報)所揭示。由諧波產生器彎折成橢圓狀的杯型的外齒齒輪，具備：圓筒狀的軀幹部，可朝半徑方向彎折；和外齒，形成於該軀幹部之其中一端側的外周面部分；和膜片(diaphragm)，從軀幹部的另一端朝半徑方向的內側延伸；及剛性的輪轂，一體形成於膜片的內周緣，且形成圓環狀。輪轂，作為「將外齒齒輪安裝於其他構件之安裝用的凸緣」發揮功能。在專利文獻1所揭示的諧波齒輪裝置中，杯型之外齒齒輪的輪轂，同軸地接合於「作為輸出軸發揮功能的交叉滾柱軸承」的內輪。
圖3(A)~(D)，為顯示杯型之外齒齒輪的初期狀態、及彎折成橢圓狀後之狀態的說明圖。在圖3(A)中顯 示：由諧波產生器140彎折之前，外齒齒輪130之形狀的真圓C1；及經彎折後，外齒齒輪130之形狀的橢圓C2。圖3(B)，為顯示杯型之外齒齒輪於彎折前之真圓C1狀態的剖面的說明圖。圖3(C)為顯示經彎折狀態的外齒齒輪130之包含橢圓C2的長軸L1之剖面的說明圖，圖3(D)為顯示經彎折狀態的外齒齒輪130之包含橢圓C2的短軸L2之剖面的說明圖。
在圖3(C)所示之包含橢圓C2的長軸L1的剖面中，在外齒齒輪130之圓筒狀的軀幹部131形成外齒132的部分，如以下所述地彎折。亦即，形成有外齒132的部分朝半徑方向的外側彎折，朝向該半徑方向之外側的彎折量(撓曲量)，沿著外齒132的齒交線方向，從其後端132b朝向軀幹部開口側的前端132a逐漸增加。在圖3(D)所示之包含橢圓C2的短軸L2的剖面中，形成有外齒132的部分朝半徑方向的內側彎折，朝向該半徑方向之內側的彎折量(撓曲量)，從後端132b朝向前端132a逐漸增加。這種外齒齒輪3的彎折狀態(撓曲狀態)，被稱為錐進(coning)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-206265號公報
[新型欲解決之問題]
傳統上，杯型之外齒齒輪的膜片及輪轂的尺寸，如以下所述地設定。採用外齒的基準節圓直徑，作為膜片的外徑尺寸。將外齒的基準節圓直徑設為A，並將輪轂的外徑設為B。為了使上述B/A的比成為0.6~0.7之範圍內的值，而設計膜片及輪轂。
在此，傳統上，對於變更膜片、與形成於膜片之中心部位的輪轂間之尺寸比B/A的這一點，並不具任何的著墨。
有鑑於上述的問題點，本創作的目的是提供一種諧波齒輪裝置，可藉由適當地設定膜片與輪轂之大小的關係，而降低因錐進而產生於膜片的彎曲應力，可抑制兩齒輪之齒交線方向的咬合狀態的變化，並且具備「能達成外齒齒輪之更進一步的扁平化」的外齒齒輪。 [解決問題之手段]
本創作的諧波齒輪裝置，具備形成杯型之可撓性的外齒齒輪。外齒齒輪具備：軀幹部，形成可朝半徑方向彎折的圓筒形狀；和外齒，在軀幹部，形成於其中心軸線方向之其中一端側的外周面部分；和圓盤狀的膜片，從軀幹部的另一端朝半徑方向的內側延伸；及剛性的輪轂，與膜片成為同軸地一體成形、或者同軸地接合於膜片。倘若將外齒的基準節圓直徑設為A，將輪轂的外徑設為B，而前述B/A之比的最大值則為0.59。
相較於具備「採傳統設置之同一外徑的膜片」之外齒齒輪的場合，本創作的外齒齒輪，可確保從「連結於輪轂的膜片的內周緣」到「膜片的外周緣」為止之半徑方向的長度尺寸。如此一來，可降低外齒齒輪因錐進而產生於膜片的內周緣部分、外周緣部分等的撓曲量(彎折量)，能減少外齒之齒交線方向的撓曲量(彎折量)變化。其結果，可降低產生於外齒齒輪之各部位的彎曲應力，齒交線方向中外齒對內齒的咬合狀態也受到改善。因此，可實現外齒齒輪之更進一步的扁平化。
在此，輪轂通常一體形成於膜片。換言之，輪轂與膜片是作為單一零件所製作。亦可將輪轂作為膜片以外的不同零件製作，使其同軸地接合於膜片，來取代「輪轂一體形成於膜片」的構造。
以下，參考圖面說明採用了本創作之諧波齒輪裝置的實施形態。
如圖1(A)~圖1(C)所示，本創作之實施形態的諧波齒輪裝置1具備：形成圓環形狀之剛性的內齒齒輪2、形成杯型之可撓性的外齒齒輪3、及諧波產生器4。
內齒齒輪2具備：剛性的圓環狀構件21、形成於該圓環狀構件21之圓形內周面的內齒22。外齒齒輪3具備：圓筒狀的軀幹部31；和形成於軀幹部31的其中一端，亦即形成於開口端側之外周面部分的外齒32；從軀幹部31的另一端朝半徑方向的內側延伸之圓盤形狀的的膜片33；及連結於膜片33的內周緣之剛性的輪轂34。輪轂形成圓環形狀(中空軸形成)，而具備「其中心部分貫穿中心軸線的方向」的中空部。外齒32，從半徑方向的內側面向內齒齒輪2的內齒22，可咬合於內齒22。
在外齒齒輪3的軀幹部31中形成有外齒32之部分的內側，同軸地嵌入有諧波產生器4。諧波產生器4具備：圓環形狀(中空軸形狀)之剛性的栓塞41；及嵌入該栓塞41的非圓形輪廓之外周面42的波浪軸承43，在本例中，前述的非圓形輪廓為橢圓形輪廓。由諧波產生器4，將形成有外齒齒輪3之外齒32的部分，彎折成橢圓狀。位於橢圓狀的長軸Lmax之兩端部分的外齒32，咬合於的內齒22。
舉例來說，將內齒齒輪2作為靜止側構件，將外齒齒輪3作為驅動側構件，將諧波產生器4作為「從圖面中未顯示的馬達等輸入轉動」的輸入側構件。一旦諧波產生器4轉動，兩齒輪2、3的嚙合位置便朝周方向移動。對應於兩齒輪2、3的齒數差而產生於兩齒輪2、3之間的相對轉動，從外齒齒輪3朝圖面中未顯示的負載構件側輸出。
在此，如圖1(C)所示，將外齒齒輪3之外齒32的基準節圓直徑設為A，並將輪轂34的外徑設為B。為了使上述B/A的比成為0.59以下，而設計外齒齒輪。
相較於與「傳統設計的杯型」形成相同外徑之外齒齒輪(0.6＜B/A＜0.7)的場合，本創作的外齒齒輪3，從「連結於輪轂34的膜片33的內周緣33a」到「膜片33的外周緣33b(外齒32的基準節圓直徑A)」為止之半徑方向的長度尺寸R(33)更大。如此一來，可降低外齒齒輪3因錐進而產生於「連結於輪轂34之膜片33的內周緣33a等」的撓曲量(彎折量)，能減少外齒32之齒交線方向的撓曲量(彎折量)變化。其結果，可降低產生於外齒齒輪3之各部位的彎曲應力，齒交線方向中外齒32對內齒22的咬合狀態也受到改善。此外，也有利於外齒齒輪3的扁平化。
(外齒齒輪的形狀) 圖2(A)~(D)，為顯示可用來取代上述外齒齒輪3之各種形狀的杯型之外齒齒輪的說明圖。
圖2(A)所示的外齒齒輪3A具備：形成有外齒32之圓筒狀的軀幹部31、和膜片33A、及一體形成於膜片33A的輪轂34A。將外齒齒輪3A之外齒32的基準節圓直徑A、與輪轂34A的外徑B之間的比，譬如設定為0.5。
圖2(B)所示的外齒齒輪3B，與圖1所示的外齒齒輪3的構造相同，具備：形成有外齒32之圓筒狀的軀幹部31、和膜片33B、及一體形成於膜片33B的輪轂34B。將外齒齒輪3B之外齒32的基準節圓直徑A、與輪轂34B的外徑B之間的比，譬如設定為0.5。
圖2(C)所示的外齒齒輪3C具備：形成有外齒32之圓筒狀的軀幹部31、和膜片33C、及一體形成於膜片33C的輪轂34C。將外齒齒輪3C之外齒32的基準節圓直徑A、與輪轂34C的外徑B之間的比，譬如設定為0.25。
圖2(D)所示的外齒齒輪3D是由以下所構成：形成有外齒32之圓筒狀的軀幹部31、和具備圓盤形狀的膜片33D之杯型的外齒本體部分、及同軸地安裝於膜片33D之中心部分的圓盤形狀的輪轂34D。與膜片33D作為不同構件而製作之圓盤形狀(實心軸形狀)的輪轂34D(或者負載側的構件)，同軸地接合於膜片33D的中心部分。將外齒齒輪3D之外齒32的基準節圓直徑A、與輪轂34D的外徑B之間的比，譬如設定為0.5。
1:諧波齒輪裝置
2:內齒齒輪
3,3A,3B,3C,3D:外齒齒輪
4:諧波產生器
21:圓環狀構件
22:內齒
31:軀幹部
32:外齒
33,33A,33B,33C,33D:膜片
33a:內周緣
33b:外周緣
34:輪轂
34A,34B,34C,34D:輪轂
41:栓塞
42:外周面
43:波浪軸承
A:基準節圓直徑
B:外徑
R(33):半徑方向的長度尺寸
Lmax:長軸
[圖1]：(A)為顯示採用了本創作之諧波齒輪裝置的剖面圖，(B)為顯示外齒齒輪對內齒齒輪之咬合狀態的說明圖，(C)為顯示外齒齒輪的剖面圖。 [圖2]：(A)~(D)為顯示形成杯型的外齒齒輪之各個例子的說明圖。 [圖3]：(A)~(D)為顯示外齒齒輪之錐進(coning)的說明圖。
1:諧波齒輪裝置
2:內齒齒輪
3:外齒齒輪
4:諧波產生器
21:圓環狀構件
22:內齒
31:軀幹部
32:外齒
33:膜片
33a:內周緣
33b:外周緣
34:輪轂
41:栓塞
42:外周面
43:波浪軸承
A:基準節圓直徑
B:外徑
R(33):半徑方向的長度尺寸
Lmax:長軸

Claims (4)

  1. 一種諧波齒輪裝置，具有：剛性的內齒齒輪；和形成杯型之可撓性的外齒齒輪，可咬合於前述內齒齒輪；及諧波產生器，同軸地嵌合於前述外齒齒輪的內側，前述外齒齒輪，具備：軀幹部，形成可朝半徑方向彎折的圓筒形狀；和外齒，在前述軀幹部，形成於其中心軸線方向之其中一端側的外周面部分；和圓盤狀的膜片，從前述軀幹部的另一端朝半徑方向的內側延伸；及剛性的輪轂，與前述膜片同軸地一體形成、或者同軸地接合於前述膜片，倘若將前述外齒的基準節圓直徑設為A，將前述輪轂的外徑設為B，前述B/A之比的最大值為0.59。
  2. 如請求項1的諧波齒輪裝置，其中前述輪轂，一體形成於前述膜片的中心部分。
  3. 如請求項1的諧波齒輪裝置，其中前述輪轂，同軸地接合於前述膜片。
  4. 如請求項1的諧波齒輪裝置，其中前述輪轂具備中空部，該中空部的中心部分貫穿中心軸線的方向。
TW109207950U 2019-07-19 2020-06-23 諧波齒輪裝置 TWM610119U (zh)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6150736B2 (ja) 2013-03-19 2017-06-21 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 波動歯車装置および中空型回転アクチュエータ

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