[发明专利]谐波齿轮装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及谐波齿轮装置的制造方法，利用该方法可定位刚性齿轮、柔性齿轮和波发生器；本发明还涉及谐波齿轮装置。

背景技术

谐波齿轮装置广泛用于驱动机械手关节的马达的减速器，尽管谐波齿轮装置的尺寸相对较小，但是利用谐波齿轮装置能够获得高减速比。谐波齿轮装置包括三个主要构件和定位三个主要构件的五个定位构件。

三个主要构件是被称为刚性齿轮的内齿齿轮、被称为柔性齿轮的外齿齿轮以及被称为波发生器的椭圆形凸轮部件。刚性齿轮是内侧有齿的环形刚轮。柔性齿轮是外侧有齿的薄环形柔轮。五个定位构件中的两个是壳体和输出部件。刚性齿轮固定在壳体上。作为谐波齿轮装置输出部的柔性齿轮固定在输出部件上。五个定位构件的另外三个是布置在壳体和输出部件之间的十字交叉滚柱轴承、保持波发生器旋转的轴承和保持轴承并固定在壳体上的支撑部件。

这里，已知的是刚性齿轮、柔性齿轮以及波发生器的连接精度会显著影响谐波齿轮装置的旋转精度。因此，在现有技术中要求高精度地加工这些构件例如壳体。因而，当将刚性齿轮固定在壳体上时，要求高精度地实现连接表面的平面度和平行度。此外，当固定柔性齿轮和波发生器时，要求高精度地实现固定在壳体上的刚性齿轮的轴线与柔性齿轮和波发生器的轴线的同轴度。

日本专利特开No.2009-257409提出了一种谐波齿轮装置的装配方法，其中，使用夹具，利用壳体的内周面作为基准面定位刚性齿轮、柔性齿轮和波发生器。

铰接式多轴机械手包括多个关节，每个关节中布置有驱动马达和谐波齿轮装置。因而，当每个关节中谐波齿轮装置的刚性齿轮、柔性齿轮和波发生器的连接精度不好时，各构件的轴线变得失准和倾斜，使旋转精度降级。这显著地降低了机械手的性能(JIS B8432：操作工业机器人-性能标准和相关试验方法)。也就是说，对于谐波齿轮装置，重要的是高精度地对准刚性齿轮、柔性齿轮和波发生器的中心轴线，这三个部件是谐波齿轮装置的主要构件。

然而，根据日本专利特开No.2009-257409，以壳体为基准来定位刚性齿轮、柔性齿轮和波发生器。因而，除了刚性齿轮、柔性齿轮和波发生器以外，要求高精度地加工和制造壳体的基准面。因此，由于高精度地加工和制造壳体，因此增加了制造谐波齿轮装置需要的成本和时间。

特别地，根据日本专利特开No.2009-257409，用于刚性齿轮的基准面和用来定位柔性齿轮的夹具所用的基准面需要形成在壳体的内周面上。当壳体中基准面的面积增大时，加工和制造壳体需要的成本和时间倾向于增大。因而，根据日本专利特开No.2009-257409，由于要求壳体的基准面大，因此成本增加。

当通过降低壳体基准面的精度来减少时间和成本时，刚性齿轮、柔性齿轮和波发生器的轴线的失准增大。

发明内容

本发明提供一种谐波齿轮装置的制造方法，利用该方法，刚性齿轮、柔性齿轮和波发生器的中心轴线能够彼此精确地对准，并且能够减少制造需要的时间。本发明还涉及一种谐波齿轮装置。

根据本发明第一方面的方法是谐波齿轮装置的制造方法，谐波齿轮装置包括壳体、刚性齿轮、柔性齿轮、波发生器、输出部件、轴承和支撑部件。壳体为筒状。环形刚性齿轮连接到壳体内侧并具有内齿。柔性齿轮具有带外齿的筒状筒部和从筒部一端沿径向向内延伸的连接部，该柔性齿轮布置在刚性齿轮内侧。波发生器布置在柔性齿轮内侧，沿径向使柔性齿轮变形以使柔性齿轮一部分与刚性齿轮一部分啮合，并沿圆周方向使刚性齿轮内齿与柔性齿轮外齿啮合的啮合位置移动。输出部件连接到连接部。轴承具有固定在壳体上的外圈和固定在输出部件上的内圈，并支撑输出部件使得输出部件可旋转。支撑部件支撑波发生器使得波发生器可旋转。支撑部件固定在壳体上。该方法包括步骤：将刚性齿轮固定在壳体上；相对于刚性齿轮定位输出部件；在执行了刚性齿轮的固定之后，(a)将轴承外圈固定在壳体上，(b)将输出部件固定在轴承内圈上；相对于刚性齿轮定位柔性齿轮；在执行了柔性齿轮的定位之后将柔性齿轮的连接部固定在输出部件上；相对于刚性齿轮定位波发生器；以及在执行了波发生器的定位之后将支撑波发生器的支撑部件固定在壳体上。