諧波齒輪裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及諧波齒輪裝置的制造方法，利用該方法可定位剛性齒輪、柔性齒輪和 波發(fā)生器；本發(fā)明還涉及諧波齒輪裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 諧波齒輪裝置廣泛用于驅(qū)動機械手關(guān)節(jié)的馬達的減速器，盡管諧波齒輪裝置的尺 寸相對較小，但是利用諧波齒輪裝置能夠獲得高減速比。諧波齒輪裝置包括H個主要構(gòu)件 和定位H個主要構(gòu)件的五個定位構(gòu)件。
[0003] H個主要構(gòu)件是被稱為剛性齒輪的內(nèi)齒齒輪、被稱為柔性齒輪的外齒齒輪W及被 稱為波發(fā)生器的楠圓形凸輪部件。剛性齒輪是內(nèi)側(cè)有齒的環(huán)形剛輪。柔性齒輪是外側(cè)有齒 的薄環(huán)形柔輪。五個定位構(gòu)件中的兩個是殼體和輸出部件。剛性齒輪固定在殼體上。作為 諧波齒輪裝置輸出部的柔性齒輪固定在輸出部件上。五個定位構(gòu)件的另外H個是布置在殼 體和輸出部件之間的十字交叉滾柱軸承、保持波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)的軸承和保持軸承并固定在殼 體上的支撐部件。
[0004] 該里，已知的是剛性齒輪、柔性齒輪W及波發(fā)生器的連接精度會顯著影響諧波齒 輪裝置的旋轉(zhuǎn)精度。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中要求高精度地加工該些構(gòu)件例如殼體。因而，當將 剛性齒輪固定在殼體上時，要求高精度地實現(xiàn)連接表面的平面度和平行度。此外，當固定柔 性齒輪和波發(fā)生器時，要求高精度地實現(xiàn)固定在殼體上的剛性齒輪的軸線與柔性齒輪和波 發(fā)生器的軸線的同軸度。
[0005] 日本專利特開No. 2009-257409提出了一種諧波齒輪裝置的裝配方法，其中，使用 夾具，利用殼體的內(nèi)周面作為基準面定位剛性齒輪、柔性齒輪和波發(fā)生器。
[0006] 較接式多軸機械手包括多個關(guān)節(jié)，每個關(guān)節(jié)中布置有驅(qū)動馬達和諧波齒輪裝置。 因而，當每個關(guān)節(jié)中諧波齒輪裝置的剛性齒輪、柔性齒輪和波發(fā)生器的連接精度不好時，各 構(gòu)件的軸線變得失準和傾斜，使旋轉(zhuǎn)精度降級。該顯著地降低了機械手的性能（JIS B8432 : 操作工業(yè)機器人-性能標準和相關(guān)試驗方法）。也就是說，對于諧波齒輪裝置，重要的是高 精度地對準剛性齒輪、柔性齒輪和波發(fā)生器的中也軸線，該H個部件是諧波齒輪裝置的主 要構(gòu)件。
[0007] 然而，根據(jù)日本專利特開No. 2009-257409, W殼體為基準來定位剛性齒輪、柔性齒 輪和波發(fā)生器。因而，除了剛性齒輪、柔性齒輪和波發(fā)生器W外，要求高精度地加工和制造 殼體的基準面。因此，由于高精度地加工和制造殼體，因此增加了制造諧波齒輪裝置需要的 成本和時間。
[0008] 特別地，根據(jù)日本專利特開No. 2009-257409，用于剛性齒輪的基準面和用來 定位柔性齒輪的夾具所用的基準面需要形成在殼體的內(nèi)周面上。當殼體中基準面的面 積增大時，加工和制造殼體需要的成本和時間傾向于增大。因而，根據(jù)日本專利特開 No. 2009-257409,由于要求殼體的基準面大，因此成本增加。
[0009] 當通過降低殼體基準面的精度來減少時間和成本時，剛性齒輪、柔性齒輪和波發(fā) 生器的軸線的失準增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明提供一種諧波齒輪裝置的制造方法，利用該方法，剛性齒輪、柔性齒輪和波 發(fā)生器的中也軸線能夠彼此精確地對準，并且能夠減少制造需要的時間。本發(fā)明還涉及一 種諧波齒輪裝置。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法是諧波齒輪裝置的制造方法，諧波齒輪裝置包括殼 體、剛性齒輪、柔性齒輪、波發(fā)生器、輸出部件、軸承和支撐部件。殼體為筒狀。環(huán)形剛性齒 輪連接到殼體內(nèi)側(cè)并具有內(nèi)齒。柔性齒輪具有帶外齒的筒狀筒部和從筒部一端沿徑向向內(nèi) 延伸的連接部，該柔性齒輪布置在剛性齒輪內(nèi)側(cè)。波發(fā)生器布置在柔性齒輪內(nèi)側(cè)，沿徑向使 柔性齒輪變形W使柔性齒輪一部分與剛性齒輪一部分曬合，并沿圓周方向使剛性齒輪內(nèi)齒 與柔性齒輪外齒曬合的曬合位置移動。輸出部件連接到連接部。軸承具有固定在殼體上的 外圈和固定在輸出部件上的內(nèi)圈，并支撐輸出部件使得輸出部件可旋轉(zhuǎn)。支撐部件支撐波 發(fā)生器使得波發(fā)生器可旋轉(zhuǎn)。支撐部件固定在殼體上。該方法包括步驟：將剛性齒輪固定 在殼體上；相對于剛性齒輪定位輸出部件；在執(zhí)行了剛性齒輪的固定之后，（a)將軸承外圈 固定在殼體上，化）將輸出部件固定在軸承內(nèi)圈上；相對于剛性齒輪定位柔性齒輪；在執(zhí)行 了柔性齒輪的定位之后將柔性齒輪的連接部固定在輸出部件上；相對于剛性齒輪定位波發(fā) 生器；W及在執(zhí)行了波發(fā)生器的定位之后將支撐波發(fā)生器的支撐部件固定在殼體上。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明第二方面的諧波齒輪裝置包括殼體、剛性齒輪、柔性齒輪、波發(fā)生器、 輸出部件、軸承和支撐部件。殼體為筒狀。環(huán)形剛性齒輪連接到殼體內(nèi)側(cè)并具有內(nèi)齒。柔性 齒輪具有帶外齒的筒狀筒部和從筒部一端沿徑向向內(nèi)延伸的連接部，該柔性齒輪布置在剛 性齒輪內(nèi)側(cè)。波發(fā)生器布置在柔性齒輪內(nèi)側(cè)，沿徑向使柔性齒輪變形W使柔性齒輪一部分 與剛性齒輪一部分曬合，并沿圓周方向使剛性齒輪內(nèi)齒與柔性齒輪外齒曬合的曬合位置移 動。輸出部件連接到連接部。軸承具有固定在殼體上的外圈和固定在輸出部件上的內(nèi)圈， 并支撐輸出部件使得輸出部件可旋轉(zhuǎn)。支撐部件支撐波發(fā)生器使得波發(fā)生器可旋轉(zhuǎn)。支撐 部件固定在殼體上。在該諧波齒輪裝置中，剛性齒輪的外周面和支撐部件的外周面均與殼 體的內(nèi)周面分隔開。
[0013] 通過下面參考附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的其他特征將變得明顯。
【附圖說明】
[0014] 圖1A和1B是示意性地示出了利用根據(jù)第一實施例的制造方法制造的諧波齒輪裝 置的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0015] 圖2是用于說明根據(jù)第一實施例的諧波齒輪裝置的制造方法的第一固定步驟的 視圖。
[0016] 圖3是用于說明根據(jù)第一實施例的諧波齒輪裝置的制造方法的第一定位步驟和 第二固定步驟的視圖。
[0017] 圖4A至4C示出了第一夾具。
[0018] 圖5A和5B是用于說明根據(jù)第一實施例的諧波齒輪裝置的制造方法的第二定位步 驟和第H固定步驟的視圖。
[0019] 圖6A至6C示出了第二夾具。
[0020] 圖7是波發(fā)生器單元的剖視圖。
[0021] 圖8A和8B是用于說明根據(jù)第一實施例的諧波齒輪裝置的制造方法的第H定位步 驟和第四固定步驟的視圖。
[002引 圖9A至9C示出了第H夾具。
[0023] 圖10是用于說明根據(jù)第二實施例的諧波齒輪裝置的制造方法的第一定位步驟、 第二定位步驟、第二固定步驟W及第H固定步驟的視圖。
[0024] 圖11A至11C示出了公共夾具。
【具體實施方式】
[00巧]下面參考附圖詳細地描述本發(fā)明的實施例。
[0026] 第一實施例
[0027] 圖1A和1B是示意性地示出了利用根據(jù)第一實施例的制造方法制造的諧波齒輪裝 置的結(jié)構(gòu)的說明圖。在該兩幅圖中，圖1A是諧波齒輪裝置的剖視圖，圖1B是諧波齒輪裝置 的平面圖。
[0028] 諧波齒輪裝置10包括剛性內(nèi)齒齒輪（剛性齒輪）20、柔性外齒齒輪（柔性齒輪）30 和波發(fā)生器40。
[0029] 諧波齒輪裝置10還包括殼體50、輸出部件60、軸承70和支撐部件80。殼體50容 納剛性齒輪20。輸出部件60用作柔性齒輪30的法蘭。軸承70使用十字交叉滾柱軸承等 等。支撐部件80用作波發(fā)生器40的殼體。殼體50具有圓筒形本體50A、凸部53和凸部 54。凸部53沿與軸向垂直的徑向從本體50A的內(nèi)周面52朝內(nèi)突出。凸部54沿徑向從本 體50A的內(nèi)周面52朝內(nèi)比凸部53更遠地突出。端面57 (它是凸部54的兩個軸向端面57 和58中的一個）的一部分連接到凸部53。因此，在凸部53和凸部54之間形成臺階部。凸 部53的內(nèi)表面51是殼體基準面（基準表面），剛性齒輪20的外周面24的一部分24A與該 殼體基準面相接合。
[0030] 剛性齒輪20包括齒輪本體21和多個內(nèi)齒22。齒輪本體21由環(huán)形剛形部件構(gòu)成。 內(nèi)齒22在齒輪本體21的內(nèi)周上沿圓周方向彼此分隔開。剛性齒輪20的內(nèi)齒22的數(shù)量例 如為102。剛性齒輪20通過螺栓91固定在殼體50的內(nèi)部。具體地，剛性齒輪20與由凸 部53和凸部54形成的臺階部相接合。因此，剛性齒輪20的外周面24的一部分24A與凸 部53的內(nèi)周面51相接觸，并且端面26 (它是剛性齒輪20的兩個軸向端面26和27中的一 個）與端面57的另一部分（它不同于端面57的所述一部分）相接觸。端面57是凸部54 的兩個端面之一。在此狀態(tài)下，剛性齒輪20通過螺栓91固定到凸部54。
[0031] 柔性齒輪30包括筒部31和連接部32。筒部31由薄筒狀材料構(gòu)成。連接部32連 接到筒部31的一個軸向端。在筒部31的另一軸向端處，在筒部31的外周面上形成有多個 外齒33。筒部31具有柔性。
[0032] 柔性齒輪30是所謂的杯型柔性外齒齒輪，其具有杯形，沿軸向在與連接部32側(cè)相