本發(fā)明涉及波動(dòng)齒輪裝置的波動(dòng)發(fā)生器，特別涉及用于具備杯形狀或者禮帽形狀的柔性外齒齒輪的波動(dòng)齒輪裝置的波動(dòng)發(fā)生器。

背景技術(shù)：

波動(dòng)齒輪裝置的波動(dòng)發(fā)生器包括：剛性的插塞和安裝在該插塞的橢圓狀外周面的波動(dòng)軸承。專利文獻(xiàn)1中提出一種使用滾針軸承作為波動(dòng)軸承的波動(dòng)發(fā)生器。

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2011－190826號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

以往的使用滾柱軸承的波動(dòng)發(fā)生器被用于具備圓筒狀的外齒齒輪的稱之為扁平型的波動(dòng)齒輪裝置。如果將該構(gòu)成的波動(dòng)發(fā)生器用于具備杯形狀或者禮帽形狀的外齒齒輪的稱之為杯型或者禮帽型的波動(dòng)齒輪裝置，則會(huì)產(chǎn)生如下弊端。

關(guān)于杯形狀或者禮帽形狀的外齒齒輪，如果其外齒形成部分被波動(dòng)發(fā)生器彎曲變形成橢圓狀，則會(huì)產(chǎn)生三維的彎曲變形狀態(tài)。圖3(a)給出了將杯形狀的外齒齒輪彎曲變形成橢圓狀的情形，實(shí)線為變形前的狀態(tài)，單點(diǎn)劃線為包含橢圓的長(zhǎng)軸在內(nèi)的截面上的變形狀態(tài)，雙點(diǎn)劃線為包含短軸在內(nèi)的截面上的變形狀態(tài)。

如該圖所示，外齒齒輪100的開口端101側(cè)的圓筒形狀的外齒形成部分102被波動(dòng)發(fā)生器彎曲變形成橢圓狀。由此，彎曲變形量從外齒齒輪100的開口端101側(cè)到隔膜103側(cè)與距開口端101的距離大致成正比地發(fā)生變化。圓筒形狀的外齒形成部分102在橢圓形狀的長(zhǎng)軸側(cè)如單點(diǎn)劃線所示向半徑方向的外方彎曲變形，在橢圓形狀的短軸側(cè)如雙點(diǎn)劃線所示向半徑方向的內(nèi)側(cè)彎曲變形。

外齒形成部分102在其圓周方向的各位置，伴隨波動(dòng)發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)，在單點(diǎn)劃線所示的位置至雙點(diǎn)劃線所示的位置之間反復(fù)地向半徑方向彎曲變形。將伴隨波動(dòng)發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的外齒齒輪的三維的彎曲變形狀態(tài)稱為“傾倒”，將該彎曲變形狀態(tài)的形狀稱為“傾倒形狀”，將發(fā)生傾倒的部分相對(duì)于中心軸線的彎曲變形角度稱為“傾角”。

通常使用的采用球軸承作為波動(dòng)軸承的波動(dòng)發(fā)生器的情況下，如圖3(e)所示，對(duì)外齒齒輪100的外齒形成部分102進(jìn)行支撐的波動(dòng)發(fā)生器104的外周部分(波動(dòng)軸承的外圈)105可能追隨傾倒而傾斜。相對(duì)于此，如圖3(b)～圖3(d)所示，采用滾柱軸承106的情況下，通過各滾柱109與中心軸線的方向平行地支撐波動(dòng)發(fā)生器107的外周部分108。因此，除了圖3(c)所示的長(zhǎng)軸位置與短軸位置之間的中間位置以外，在圖3(b)的長(zhǎng)軸位置的情況下，像圖3(d)的短軸位置的情形那樣，無法追隨杯形狀或者禮帽形狀的外齒齒輪的外齒形成部分的傾倒形狀。

因此，使用滾柱軸承106的波動(dòng)發(fā)生器107的外周面在外齒齒輪100的橢圓形狀的長(zhǎng)軸上如圖3(b)的箭頭所示強(qiáng)烈接觸隔膜側(cè)，在短軸上如圖3(d)的箭頭所示強(qiáng)烈接觸開口側(cè)，因此，接觸部位發(fā)生偏置。結(jié)果，作為波動(dòng)齒輪裝置的重要特性的角度傳遞誤差、定位精度發(fā)生劣化。另外，還有可能導(dǎo)致波動(dòng)齒輪裝置的短壽命及磨損。

本發(fā)明的課題鑒于這一點(diǎn)，提供一種能夠追隨杯形狀或者禮帽形狀的外齒齒輪的三維的彎曲變形狀態(tài)的、使用滾柱軸承的波動(dòng)發(fā)生器及使用該波動(dòng)發(fā)生器的波動(dòng)齒輪裝置。

為了解決上述的課題，本發(fā)明提供一種將杯狀或者禮帽狀的柔性的外齒齒輪彎曲變形成橢圓狀而與剛性的內(nèi)齒齒輪局部嚙合的波動(dòng)齒輪裝置的波動(dòng)發(fā)生器，該波動(dòng)齒輪裝置的波動(dòng)發(fā)生器包括：具備橢圓狀的外周面的剛性的插塞和安裝在所述插塞的所述外周面的滾柱軸承。所述插塞的所述外周面包括在其長(zhǎng)軸位置形成的長(zhǎng)軸側(cè)外周面部分和在其短軸位置形成的短軸側(cè)外周面部分。所述長(zhǎng)軸側(cè)外周面部分為在沿著所述插塞的中心軸線的第一方向帶有錐度的錐面，所述短軸側(cè)外周面部分為在沿著所述中心軸線的與所述第一方向相反的方向亦即第二方向帶有錐度的倒錐面。

此處，優(yōu)選，所述插塞的所述外周面在所述中心軸線的方向的各垂直于軸的截面上的橢圓狀輪廓線的周長(zhǎng)相同。

本發(fā)明的波動(dòng)發(fā)生器中，與被彎曲變形成橢圓狀的外齒齒輪的傾倒形狀對(duì)應(yīng)地，在插塞的外周面的長(zhǎng)軸側(cè)外周面部分及短軸側(cè)外周面部分，分別在相反方向帶有錐度。因此，安裝在插塞的外周面的滾柱軸承的滾柱也被支撐為向同一方向傾斜的狀態(tài)。由此，能夠使?jié)L柱軸承以沒有一端接觸的狀態(tài)或者抑制了一端接觸的狀態(tài)與外齒齒輪的內(nèi)周面接觸。

結(jié)果，能夠降低外齒齒輪與波動(dòng)發(fā)生器的接觸部分的磨損，能夠抑制這些部件的壽命減少。另外，能夠降低滾柱偏斜，能夠提高轉(zhuǎn)動(dòng)疲勞壽命。此外，通過波動(dòng)發(fā)生器可靠地支撐外齒齒輪，因此，能夠防止由這些部件之間的一端接觸狀態(tài)所引起的波動(dòng)齒輪裝置的角度傳遞誤差及定位精度的劣化。

本發(fā)明的波動(dòng)發(fā)生器中，優(yōu)選，所述插塞的所述外周面在其周向的各位置帶有不同的錐角，所述錐角為在將所述外齒齒輪的外齒形成部分的齒寬方向的規(guī)定位置彎曲變形成預(yù)先確定的設(shè)定橢圓形狀的情況下與所述外齒形成部分的圓周方向的各位置上的傾角相對(duì)應(yīng)的角度。由此，能夠使?jié)L柱軸承在圓周方向的各位置不偏置地與外齒齒輪的內(nèi)周面接觸。

本發(fā)明的波動(dòng)發(fā)生器中，可以在所述插塞上一體形成有所述滾柱軸承的內(nèi)圈。這種情況下，所述外周面作為內(nèi)圈軌道面發(fā)揮作用。

接下來，本發(fā)明的波動(dòng)齒輪裝置的特征在于，其包括：剛性的內(nèi)齒齒輪；柔性的外齒齒輪，該柔性的外齒齒輪呈杯形狀或者禮帽形狀；以及波動(dòng)發(fā)生器，該波動(dòng)發(fā)生器將所述外齒齒輪彎曲變形成橢圓狀而與所述內(nèi)齒齒輪嚙合，并使這兩個(gè)齒輪的嚙合位置在周向上移動(dòng)，所述波動(dòng)發(fā)生器為上述構(gòu)成的波動(dòng)發(fā)生器。

此處，可以在所述外齒齒輪的外齒形成部分一體形成有所述波動(dòng)發(fā)生器的所述滾柱軸承的外圈。

附圖說明

圖1(a)是應(yīng)用了本發(fā)明的杯型波動(dòng)齒輪裝置的主視圖，圖1(b)是其剖視簡(jiǎn)圖。

圖2(a)是波動(dòng)發(fā)生器的主視簡(jiǎn)圖，圖2(b)是在波動(dòng)發(fā)生器的長(zhǎng)軸位置的剖視簡(jiǎn)圖，圖2(c)是在波動(dòng)發(fā)生器的短軸位置的剖視簡(jiǎn)圖。

圖3(a)是表示波動(dòng)齒輪裝置的彎曲變形狀態(tài)的說明圖，圖3(b)～圖3(e)分別是表示波動(dòng)發(fā)生器與外齒齒輪的接觸狀態(tài)的說明圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖，對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的波動(dòng)齒輪裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說明。

(整體構(gòu)成)

圖1(a)是杯型波動(dòng)齒輪裝置的主視簡(jiǎn)圖，圖1(b)是其縱向剖視簡(jiǎn)圖。杯型波動(dòng)齒輪裝置1包括：環(huán)狀的剛性內(nèi)齒齒輪2、同心狀地配置在內(nèi)齒齒輪2內(nèi)側(cè)的杯形狀的柔性外齒齒輪3、以及嵌入在外齒齒輪3內(nèi)側(cè)的橢圓形輪廓的波動(dòng)發(fā)生器4。

外齒齒輪3包括：圓筒狀的主體部31、與其一端相連續(xù)的環(huán)狀的隔膜32、一體形成在該隔膜32的中心部分的圓盤狀的凸臺(tái)33、以及形成在主體部31的開口部34的外周面的外齒35。外齒齒輪3的外齒形成部分36被波動(dòng)發(fā)生器4彎曲變形成橢圓狀，位于其長(zhǎng)軸方向的兩端部分的外齒35與內(nèi)齒齒輪2的內(nèi)齒25嚙合。

當(dāng)通過馬達(dá)等使波動(dòng)發(fā)生器4進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)齒輪2、3的嚙合位置在圓周方向上移動(dòng)。兩個(gè)齒輪2、3的齒數(shù)差為2n個(gè)(n為正整數(shù))，在波動(dòng)發(fā)生器4進(jìn)行1次旋轉(zhuǎn)期間，在兩個(gè)齒輪2、3之間發(fā)生與齒數(shù)差相對(duì)應(yīng)的角度的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。

波動(dòng)發(fā)生器4包括：具備橢圓狀的外周面41的剛性的插塞42和安裝在插塞42的外周面41的滾柱軸承43。滾柱軸承43包括：嵌于波動(dòng)發(fā)生器4的外周面41的內(nèi)圈44、對(duì)外齒齒輪3的外齒形成部分36的內(nèi)周面36a進(jìn)行支撐的外圈45、以及以能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)安裝在該內(nèi)圈44與外圈45之間的多根滾柱46。滾柱46通過圓筒狀的保持器47在圓周方向上被保持在等角度間隔的位置。

(插塞外周面的形狀)

圖2(a)是波動(dòng)發(fā)生器4的主視簡(jiǎn)圖，圖2(b)是在其長(zhǎng)軸位置切斷的情形下的縱向剖視簡(jiǎn)圖，圖2(c)是在其短軸位置切斷的情形下的縱向剖視簡(jiǎn)圖。應(yīng)予說明，圖2(b)、圖2(c)中，夸張地給出了插塞42的外周面41的形狀。

參照這些圖進(jìn)行說明，插塞42的外周面41被設(shè)定成在其中心軸線42a的方向的各垂直于軸的截面上的橢圓狀輪廓線的周長(zhǎng)相同。另外，外周面41包括：包含其長(zhǎng)軸位置l1在內(nèi)的長(zhǎng)軸側(cè)外周面部分41a、包含其短軸位置l2在內(nèi)的短軸側(cè)外周面部分41b、以及形成在這兩個(gè)部分之間的外周面部分41c。

長(zhǎng)軸側(cè)外周面部分41a為在沿著插塞42的中心軸線42a的第一方向帶有錐度的第一錐角θ1的錐面。即，從外齒齒輪3的開口部34側(cè)朝向隔膜32(參照?qǐng)D1(b))側(cè)，外徑逐漸減小。短軸側(cè)外周面部分41b為沿著中心軸線42a在與第一方向相反的方向亦即第二方向帶有錐度的第二錐角θ2的倒錐面。即，從隔膜32側(cè)朝向開口部34側(cè)，外徑逐漸減小。通常，θ1與θ2的絕對(duì)值相同。從長(zhǎng)軸側(cè)外周面部分41a到短軸側(cè)外周面部分41b之間的外周面部分41c的錐角順滑地從第一錐角θ1向第二錐角θ2切換。

該形狀的插塞42的外周面41例如可以按照以下步驟設(shè)計(jì)。首先，根據(jù)波動(dòng)齒輪裝置1的設(shè)定橢圓量確認(rèn)滾柱軸承43在軸線方向的中心位置的長(zhǎng)軸尺寸、短軸尺寸、圓周長(zhǎng)。接下來，利用波動(dòng)齒輪裝置1的設(shè)定橢圓量，確認(rèn)外齒齒輪3的外齒形成部分36的內(nèi)周面的傾角。接下來，基于傾角，確定插塞42的外周面41在中心軸線42a的方向的各垂直于軸的截面上的長(zhǎng)軸尺寸。然后，在各垂直于軸的截面上不改變橢圓形狀的周長(zhǎng)地確定短軸尺寸。

結(jié)果，得到形成有在其周向的各位置錐角不同的錐面的插塞42的外周面41。各位置的錐角為在將外齒齒輪3的外齒形成部分36彎曲變形成橢圓形狀的情況下與外齒形成部分36在圓周方向的各位置的傾角相對(duì)應(yīng)的角度。

由此，插塞42的外周面41為與外齒齒輪3的外齒形成部分36的內(nèi)周面的傾倒形狀相對(duì)應(yīng)的三維的錐面。因此，波動(dòng)發(fā)生器4的滾柱軸承的外圈45的外周面能夠以非一端接觸地接觸外齒形成部分36的內(nèi)周面的狀態(tài)支撐外齒形成部分36。

上述的例子中，還可以將滾柱軸承的內(nèi)圈44一體形成于波動(dòng)發(fā)生器4的插塞42。這種情況下，插塞42的三維的錐度形狀的外周面41成為內(nèi)圈側(cè)軌道面，在此直接支撐各滾柱46。

另外，上述的例子中，還可以將滾柱軸承的外圈45一體形成于外齒齒輪3的外齒形成部分36的內(nèi)周面部分。這種情況下，外齒形成部分36的內(nèi)周面36a作為外圈側(cè)軌道面發(fā)揮作用。

應(yīng)予說明，上述的例子將本發(fā)明應(yīng)用于杯型波動(dòng)齒輪裝置。本發(fā)明還可以同樣地應(yīng)用于禮帽型波動(dòng)齒輪裝置。