谐波齿轮装置及其制造方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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H个主要构件 和定位H个主要构件的五个定位构件。
[0003] H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W及被 称为波发生器的楠圆形凸轮部件。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H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。
[0004] 该里，已知的是刚性齿轮、柔性齿轮W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该些构件例如壳体。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。
[0005] 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。
[0006] 较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。该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也轴线，该H个部件是谐波齿轮装置的主 要构件。
[0007] 然而，根据日本专利特开No. 2009-257409, W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W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。
[0008] 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。
[0009] 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】
[0010] 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 发生器的中也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。
[0011] 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W使柔性齿轮一部分与刚性齿轮一部分晒合，并沿圆周方向使刚性齿轮内齿 与柔性齿轮外齿晒合的晒合位置移动。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，化）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；W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。
[0012] 根据本发明第二方面的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W使柔性齿轮一部分 与刚性齿轮一部分晒合，并沿圆周方向使刚性齿轮内齿与柔性齿轮外齿晒合的晒合位置移 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。在该谐波齿轮装置中，刚性齿轮的外周面和支撑部件的外周面均与壳 体的内周面分隔开。
[0013] 通过下面参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得明显。
【附图说明】
[0014] 图1A和1B是示意性地示出了利用根据第一实施例的制造方法制造的谐波齿轮装 置的结构的说明图。
[0015] 图2是用于说明根据第一实施例的谐波齿轮装置的制造方法的第一固定步骤的 视图。
[0016] 图3是用于说明根据第一实施例的谐波齿轮装置的制造方法的第一定位步骤和 第二固定步骤的视图。
[0017] 图4A至4C示出了第一夹具。
[0018] 图5A和5B是用于说明根据第一实施例的谐波齿轮装置的制造方法的第二定位步 骤和第H固定步骤的视图。
[0019] 图6A至6C示出了第二夹具。
[0020] 图7是波发生器单元的剖视图。
[0021] 图8A和8B是用于说明根据第一实施例的谐波齿轮装置的制造方法的第H定位步 骤和第四固定步骤的视图。
[002引 图9A至9C示出了第H夹具。
[0023] 图10是用于说明根据第二实施例的谐波齿轮装置的制造方法的第一定位步骤、 第二定位步骤、第二固定步骤W及第H固定步骤的视图。
[0024] 图11A至11C示出了公共夹具。
【具体实施方式】
[00巧]下面参考附图详细地描述本发明的实施例。
[0026] 第一实施例
[0027] 图1A和1B是示意性地示出了利用根据第一实施例的制造方法制造的谐波齿轮装 置的结构的说明图。在该两幅图中，图1A是谐波齿轮装置的剖视图，图1B是谐波齿轮装置 的平面图。
[0028] 谐波齿轮装置10包括刚性内齿齿轮（刚性齿轮）20、柔性外齿齿轮（柔性齿轮）30 和波发生器40。
[0029] 谐波齿轮装置10还包括壳体50、输出部件60、轴承70和支撑部件80。壳体50容 纳刚性齿轮20。输出部件60用作柔性齿轮30的法兰。轴承70使用十字交叉滚柱轴承等 等。支撑部件80用作波发生器40的壳体。壳体50具有圆筒形本体50A、凸部53和凸部 54。凸部53沿与轴向垂直的径向从本体50A的内周面52朝内突出。凸部54沿径向从本 体50A的内周面52朝内比凸部53更远地突出。端面57 (它是凸部54的两个轴向端面57 和58中的一个）的一部分连接到凸部53。因此，在凸部53和凸部54之间形成台阶部。凸 部53的内表面51是壳体基准面（基准表面），刚性齿轮20的外周面24的一部分24A与该 壳体基准面相接合。
[0030] 刚性齿轮20包括齿轮本体21和多个内齿22。齿轮本体21由环形刚形部件构成。 内齿22在齿轮本体21的内周上沿圆周方向彼此分隔开。刚性齿轮20的内齿22的数量例 如为102。刚性齿轮20通过螺栓91固定在壳体50的内部。具体地，刚性齿轮20与由凸 部53和凸部54形成的台阶部相接合。因此，刚性齿轮20的外周面24的一部分24A与凸 部53的内周面51相接触，并且端面26 (它是刚性齿轮20的两个轴向端面26和27中的一 个）与端面57的另一部分（它不同于端面57的所述一部分）相接触。端面57是凸部54 的两个端面之一。在此状态下，刚性齿轮20通过螺栓91固定到凸部54。
[0031] 柔性齿轮30包括筒部31和连接部32。筒部31由薄筒状材料构成。连接部32连 接到筒部31的一个轴向端。在筒部31的另一轴向端处，在筒部31的外周面上形成有多个 外齿33。筒部31具有柔性。
[0032] 柔性齿轮30是所谓的杯型柔性外齿齿轮，其具有杯形，沿轴向在与连接部32侧相