專利名稱：偏心擺動型減速機及其偏心體軸的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種偏心擺動型減速機及其偏心體軸的制造方法。本申請主張基于2010年2月3日申請的日本專利申請第2010-022575號的優先權。本申請的全部內容通過參照援用于本說明書中。
背景技術：
在專利文獻1公開了偏心擺動型減速機。該減速機具備外齒輪；偏心體軸，具有偏心體；偏心體軸承，配置于該外齒輪與所述偏心體之間；及內齒輪。這種減速機中，通過輸入軸的旋轉使偏心體軸旋轉，且通過偏心體軸的旋轉，使所述外齒輪通過所述偏心體軸的偏心體偏心或撓曲擺動的同時，內嚙合于所述內齒輪。通過該內嚙合在內齒輪與外齒輪之間發生對應該內齒輪與外齒輪的齒數差的相對旋轉，因此約束內齒輪或外齒輪中任意一側的自轉，并從另一側輸出該相對旋轉成分。專利文獻日本特開2008-267571號公報這種偏心擺動型減速機中，配置于外齒輪與偏心體之間的軸承的滾動體(在施加外齒輪偏心擺動時的動態變動轉矩的狀況下)直接滾動接觸在偏心體軸上。因此，實際情況為如下該偏心體軸在耐久性上處于嚴峻的狀態下，該偏心體軸的壽命成為決定減速機整體的壽命的較大要素。但是，以往幾乎沒有對涉及偏心體軸的耐久性的機構詳細調查研究的例子，因此， 當制造偏心體軸時，實際情況為如下只不過進行如后述的圖2、圖6中的以往的硬化處理例P中所示的一般的表面硬化處理。
發明內容
本發明是在這種狀況下，基于詳細地探求涉及偏心體軸的耐久性的機構的結果所得到的見解而完成的，其課題為大大地延長偏心體軸的壽命，從而進一步提高偏心擺動型減速機的耐久性。本發明通過設成如下結構解決上述課題，即一種偏心擺動型減速機，具備外齒輪；偏心體軸，具有偏心體；偏心體軸承，配置于該外齒輪與所述偏心體之間；及內齒輪，使所述外齒輪通過所述偏心體軸的偏心體偏心或撓曲擺動的同時，內嚙合于所述內齒輪，在對所述偏心體軸，賦予使該偏心體軸的材料特性發生變化的熱負荷之前，進行壓痕隆起試驗的結果所產生的隆起高度為Al，對所述偏心體軸賦予所述熱負荷之后，進行壓痕隆起試驗的結果所產生的隆起高度為A2時，對所述偏心體軸實施具有A2/A1之比成為1. 0以下的特性的硬化處理。本發明是基于闡明以往未完全驗證的偏心體軸的劣化(損傷或磨損)的機構的見解而完成的。著眼的具體的課題本身并非公知的內容，因此對該具體的課題與其解決的原理在后面詳細地進行說明。在本發明中作為結論著眼于，對偏心體軸賦予如使其材料的特性發生變化的熱負荷之前與之后所進行的壓痕試驗中，各自的壓痕隆起高度的大小。S卩，在對偏心體軸在賦予使該偏心體軸的材料特性發生變化的熱負荷之前，進行壓痕隆起試驗的結果所產生的隆起高度為Al，對偏心體軸在賦予使所述熱負荷之后，進行壓痕隆起試驗的結果所產生的隆起高度為A2時，對偏心體軸實施具有A2/A1之比成為1.0 以下的特性的硬化處理。其結果，能夠得到如經使用耐久性反而(經時地)提高的理想的定性特性，且能夠使偏心體軸的耐久性飛躍地延長。并且，本發明從其他觀點考慮著眼于對偏心軸體賦予如材料特性發生變化的熱負荷之前與之后的維氏硬度的變化。具體而言，本發明也通過如下解決上述課題，即一種偏心擺動型減速機，具備外齒輪；偏心體軸，具有偏心體；偏心體軸承，配置于該外齒輪與所述偏心體之間；及內齒輪， 使所述外齒輪通過所述偏心體軸的偏心體偏心或撓曲擺動的同時，內嚙合于所述內齒輪， 其特征在于，賦予使偏心體軸的材料特性發生變化的熱負荷之前的所述偏心體軸的維氏硬度為HV1，賦予使所述熱負荷之后的所述偏心體軸的維氏硬度為HV2時，對所述偏心體軸實施使HV1-HV2的變化抑制在不足60HV的特性的硬化處理。通過該結構，與上述相同，也能夠使偏心體軸的耐久性飛躍地延長。另外，通過實施相當于上述硬化處理的處理中的一種硬化處理，在本發明的偏心體軸的表層部析出最大粒徑不足4 μ m的粒狀碳化物，由此能夠使偏心體軸的耐久性飛躍地延長。發明的效果根據本發明，能夠大大延長偏心擺動型減速機的偏心體軸的壽命，從而進一步大大提高偏心擺動型減速機其本身的耐久性。
圖1是表示(A)試驗用熱負荷賦予前，及(B)試驗用熱負荷賦予后的壓痕隆起高度與壽命的關系的圖表。圖2是各種硬化處理的性能、各因素等的一覽表(其中，P表示以往)。圖3是表示偏心體軸受到損傷或磨損的機構的一方式(假設)的說明圖。圖4是表示示出本發明的實施方式的一例的偏心擺動型減速機的剖視圖。圖5是沿圖4的向視V-V線的剖視圖。圖6是表示偏心擺動型減速機的偏心體軸的制造工序中的各種硬化處理的熱負荷賦予方式例的時序圖(其中，(P)表示以往)。圖7是示意地表示馬氏體的組織圖。圖中12-偏心擺動型減速機，14-輸入軸，16-恒星齒輪，18-傳動齒輪，20-偏心體軸，22A、22B-偏心體，24A、24B-外齒輪，26A.26B-滾子(偏心體軸承)，28-內齒輪。
具體實施例方式[本發明的具體課題與其解決原理]本發明是基于闡明以往未完全驗證的偏心體軸的劣化(損傷或磨損)的機構的見解而完成的。著眼的具體的課題本身并非公知的內容，因此進入實施方式的說明之前，首先，對在本發明著眼的具體的課題與其解決的原理詳細地進行說明。發明者們推定出如下機構作為偏心體軸劣化的機構(原因)之一如圖3所示， 在偏心體軸的偏心體E與偏心體軸承(的滾動體)R之間混入齒輪的磨損顆粒D等異物時， 在偏心體E的表面發生小的壓痕M(圖IA — B)，應力集中在該壓痕M的邊緣上(圖B)，并擴展到表面剝離H(圖3C)。若該推定正確，則在進行壓痕試驗(調查在試驗載重30kgf下實施維氏硬度試驗時的壓痕隆起高度的試驗)時，壓痕的隆起高度越小，(因為壓痕很難發生)應力集中也越難發生，壽命應該延長。但是，如圖I(A)所示，得到即使在壓痕試驗中隆起高度大致相同的偏心體軸中， 壽命上也產生大的差距的實驗結果，確認了壓痕的隆起高度“并不是單純地對壽命產生影響(不是說僅僅壓痕的隆起高度低就好)”。其中，在該試驗例(及后述的實施方式)中，作為壓痕隆起試驗，進行了在試驗負載30kgf下的維氏硬度試驗，但只要是在偏心體軸形成壓痕，則試驗負載或試驗方法并不限定于此，例如可以為30kgf以外的試驗負載，也可以進行洛氏硬度試驗。而且，壓痕隆起高度是指如圖3所示的轉移面與隆起部分最頂部之間的距離，進一步具體而言，在該試驗例(及后述的實施方式)中，將對置的2點處的隆起高度的平均值作為壓痕隆起高度Al、 A2。但是，壓痕隆起高度的決定方法并不限定于此，例如可以采用某特定的一點的隆起高度，也可以采用3點以上的平均值。另一方面，發明者明在闡明或觀察偏心體軸劣化的機構的過程中注意到這種減速機的偏心體軸一旦開始劣化，則該劣化的進行速度更快的現象。發明者們對該原因設定了如下假設。S卩，一般偏心體軸-偏心體軸承的滾動體-外齒輪之間的徑向間隙設定為-10 μ m 10 μ m左右。在要求精度的機械手的關節等的用途中有時要求-3 μ m 3 μ m 左右。而且，近幾年的產業機械中，強烈要求加快作業速度，因而偏心體軸的轉速的高速化也顯著。因此，DmN值，即偏心體軸的轉速(rpm) X偏心體軸承的滾動體的節圓直徑(mm)的值在10，000以上的情況下使用的情況也較多，處于熱性非常嚴峻的狀態(偏心體軸在減速機的運轉中成為超高溫)。因此，發明者們推測“在新品減速機的偏心體軸與經過使用開始進行劣化后的減速機的偏心體軸中，是不是(因為減速機的運轉中發生的熱)在該偏心體軸的材料的特性上發生變化”。即，發明者們推測，偏心體軸因減速機的運轉而變成超高溫，且偏心體軸的材料特性因該熱負荷發生變化后的狀況，或者材料特性發生變化“前”與“后”的狀況是否與偏心體軸的壽命有較大關系。而且，為了驗證該假設，與減速機的運轉中相同，為了使偏心體軸材料特性通過熱負荷發生變化，(對新產品的偏心體軸)有意地施以規定的試驗用熱負荷(例如，在300°C 下曝曬3小時的試驗用熱負荷)，并在賦予該試驗用熱負荷的“前”與“后”分別進行了壓痕試驗。然后確認了，如在圖2的P欄中所示，以往的減速機的偏心體軸的情況，在賦予所述試驗用熱負荷之前的壓痕試驗中只不過是2. 6 μ m的隆起，但在賦予該試驗用熱負荷后的壓痕試驗中隆起高度增大(軟化)至4.2 μ m。
該實驗結果與發明者們的“一旦開始劣化，則該劣化的進行速度好像變快”的感覺一致，也證實了“在新產品的偏心軸體、與經減速機的使用而施加由熱引起的負荷后的偏心體軸中，在材料的特性上有變化”的推測是正確的。而且可認定，如圖I(B)所示，施以試驗用熱負荷之后的壓痕試驗中的隆起高度與偏心體軸的壽命明確地有負的相關。因此，發明者們組合考慮這個與先前的圖I(A)中“(未施以試驗用熱負荷的狀態下)壓痕試驗中的隆起高度一定與壽命無相關關系”，而重新推測，新產品當初(施加減速機的使用引起的熱性負荷之前)的壓痕的隆起高度Al、與該施加熱性負荷之后的壓痕試驗中的隆起高度A2的大小是否對偏心體軸的壽命發生更大的影響。而且，在該觀點上進一步對還包含至今對這種偏心體軸從未采用過的硬化處理的多種硬化處理也進行了相同的試驗，結果確認了有如下處理例(例如，后述的圖2、圖6的第1 第5的硬化處理例)，該處理例中，實施“特定的硬化處理”時，可得到所述試驗用熱負荷賦予后的壓痕試驗中的隆起高度A2反而小于該試驗用熱負荷賦予前壓痕試驗中的隆起高度Al (A2/A1 ( 1)如此的特性。而且，進行具有該傾向的硬化處理時，如后述的圖2中所見，確認了壽命大大延長(以往的1. 44 3. 13倍的壽命)。因此，本發明中著眼于偏心體軸通過減速機的運轉變成超高溫，偏心體軸的材料特性由于其熱負荷而發生變化后的狀況。也就是說，著眼于賦予使偏心體軸的材料特性發生變化的程度的試驗用熱負荷后的壓痕試驗的結果，更具體而言，著眼于比較賦予試驗用熱負荷的之前與之后所進行的壓痕試驗的結果。即，其特征在于，并不是對偏心體軸僅施加一般(尤其是未賦予試驗用熱負荷的狀態下的)壓痕試驗中較低抑制壓痕的隆起高度Al 的硬化處理這種態度，而是賦予試驗用熱性負荷后較低抑制壓痕的隆起高度A2的態度，更具體而言，進行賦予試驗用熱負荷后所進行的壓痕試驗中的壓痕隆起高度A2小于賦予試驗用熱負荷之前的壓痕試驗中的隆起高度Al變小這樣的硬化處理(滿足A2/A1 ^ 1的硬化處理)。滿足該(A2/A1 ( 1)關系的特性為，總而言之為“若由于減速機的使用而施加熱性負荷，則因壓痕引起的隆起變小”。若持續使用則壓痕反而很難發生的傾向，對減速機的運轉中施加顯著的熱性負荷的偏心軸體而言，可以說為非常優選的定性傾向。另外，發明者們在與壓痕隆起高度不同的觀點上還著眼于，偏心體軸的材料特性因熱負荷發生變化前后的維氏硬度(維氏硬度)HV的變化。而且，為了驗證，調查了對偏心體軸賦予與上述相同的試驗用熱負荷的“前(HVl) ”和“后(HV2)”的維氏硬度的變化 (HV2-HV1)、與壽命之間的關系。然后，如圖2所示，確認了對偏心體軸實施特定的硬化處理(硬化處理1 5)時， 與以往的硬化處理相比，賦予試驗用熱負荷前后(即，偏心體軸的材料特性發生變化的前后)的維氏硬度的降低(HV2-HV1)較小(另外，在圖2中記載有HV2-HV1的數值，因此成為負的數值)。而且，確認了進行具有該傾向的硬化處理時，壽命大大延長(以往的1.44 3. 13倍的壽命)。因此，本發明中，著眼于因減速機的運轉而偏心體軸變成超高溫，偏心體軸的材料特性因其熱負荷發生變化后的狀況，更具體而言，著眼于賦予偏心體軸的材料特性發生變化的程度的試驗用熱負荷前與后的偏心體軸的維氏硬度的變化。即，其特征在于，并不是對偏心體軸僅(尤其是未賦予試驗用熱負荷的狀態下的)實施硬化處理的態度，而是進行賦予試驗用熱性負荷前與后抑制維氏硬度下降這樣的硬化處理(將維氏硬度的變化抑制在不足60Hv的硬化處理)。[適用本發明的減速機的例子]以下，對本發明的更具體的實施方式的一例詳細地進行說明。圖4是表示本發明的實施方式所涉及的偏心擺動型減速機的一例的剖視圖，圖5 沿圖1的向視V-V線的剖視圖。該偏心擺動型減速機12具備外齒輪24A、24B ；偏心體軸20，一體地具有偏心體 22A、22B ；滾子(偏心體軸承)26A.26B,配置于該外齒輪24A、24B與所述偏心體22A、22B之間；及內齒輪28，并且使外齒輪24A、24B通過偏心體軸20的偏心體22A、22B偏心擺動的同時內嚙合于內齒輪28。輸出作為外齒輪24A、24B的自轉成分從第1、第2輪架32、34取出。 以下進行詳細敘述。輸入軸14可與未圖示的馬達的輸出軸連結。輸入軸14的前端一體地形成有恒星齒輪16。恒星齒輪16同時與多個(該例子中為3個)的傳動齒輪18相嚙合。各傳動齒輪18分別組裝在設置有多根(該例子中為3根)的偏心體軸20，并可同時且同方向驅動3根偏心體軸20。各偏心體軸20上分別沿軸向并排且以120°的相位一體地設置有偏心體22A、22B。另外，處于各軸的軸向相同位置的偏心體22A彼此，及偏心體 22B彼此分別以同相位且相同方向可旋轉的方式組裝。 在外齒輪24A與3個偏心體22A之間配置有構成偏心體軸承的滾子(滾動體)2&L· 在外齒輪24B與3個偏心體22B之間也配置有構成偏心體軸承的滾子(滾動體)26B.外齒輪24A、24B通過偏心體軸20的偏心體22A、22B偏心擺動的同時，可分別內嚙合于內齒輪 28。在外齒輪24A、24B的軸向兩側配置有第1、第2輪架32、34。第1、第2輪架32、34 通過從第2輪架34側由壓入而突出形成的輪架銷34A及螺栓40相互連結，其整體通過軸承36、38可旋轉地支承于外殼30。內齒輪觀與外殼30成一體化，并具備滾子狀的銷^P作為“內齒”。銷^P可分別與外齒輪24A、24B相嚙合。下面，說明該偏心擺動型減速機12的作用。若輸入軸14旋轉，則3根偏心體軸20通過與該輸入軸14相嚙合的傳動齒輪18同時減速旋轉。其結果，一體地安裝于各個偏心體軸20的偏心體22A彼此及22B彼此以同相位旋轉，外齒輪24A、24B內接于內齒輪觀，并且分別維持120度的相位差的同時搖擺旋轉。 由于內齒輪觀與外殼30成一體化，并處于固定的狀態，因此若偏心體軸20旋轉，則外齒輪 24A、24B通過偏心體22A、22B擺動旋轉，而發生該外齒輪24A、24B與作為內齒輪28的內齒的銷^P的嚙合位置依次移動的現象。這時，外齒輪24A、24B的齒數僅稍微少于內齒輪28的齒數，因此通過該嚙合位置的移動，相對于固定狀態的內齒輪觀僅偏移相當于齒數差的量的外齒輪24A、24B的相位 (自轉)。因此，偏心體軸20以相當于該自轉成分的速度以輸入軸14為中心公轉，支承該偏心體軸20的第1、第2輪架32、34以相當于該公轉速度的速度旋轉。第1、第2輪架32、 34通過螺栓40及輪架銷34A連結，因此該第1、第2輪架32、34成為一體(成為一個大塊) 慢慢地旋轉，并驅動通過螺栓孔42連結的未圖示的對象機械(被驅動機械)。
另外，如該實施方式，固定有外殼30 (內齒輪觀)時，能夠從第1、第2輪架32、34 側取出外齒輪24A、24B與內齒輪28的相對位移，為約束第1、第2輪架32、34的自轉的結構時，通過外齒輪24A、24B的(約束自轉)擺動，可將該相對位移作為外殼30側的旋轉(旋轉范圍)取出。其中，偏心體22A (22B)-偏心體軸承的滾動體2隊(26B)-外齒輪MA (24B)之間的徑向間隙(偏心體-滾動體之間的徑向間隙、與滾動體-外齒輪之間的徑向間隙的總計)在該實施方式中設定為-3 μ m 3 μ m左右，且制造誤差的吸收值極小。而且，偏心體軸以高速旋轉，因此成為DmN值，即偏心體軸的轉速(rpm) X偏心體軸承的滾動體的節圓直徑(mm) 的值超過10，000的狀態。在這種狀態下，偏心體軸20上始終施有通過偏心體22A、22B及滾動體^5A、26B使外齒輪24A、24B擺動旋轉時的“高速變動的負荷轉矩”。因此，偏心體軸 20處于熱性非常嚴峻的狀況(成為超高溫)。因此，本實施方式中，對偏心體軸20實施特定的硬化處理。為了容易理解，首先， 以比較的目的從以往的這種偏心體軸的硬化處理例P進行說明。如圖6的P所示，以往，偏心體軸00)通過如下的方法硬化處理。其中，實施硬化處理P的偏心體軸的材質為鐵(Fe)中含有C 0. 18 0. 23重量％、Si :0. 15 0. 35重量％、]^ 0. 60 0. 90重量％、P :0. 030重量％以下、S :0. 030重量％以下、Ni :0. 25重量％ 以下，Cr 0. 90 1. 20重量％、Mo :0. 15 0. 25重量％的材質。[以往的硬化處理例P]a)將偏心體軸與含碳的材料(可以是如木炭的固體材料，也可以是如天然氣或石油氣的氣體材料，或者還可以是液體材料)一起在1203K(絕對溫度930°C )加熱8. Ik秒 (135分鐘)。b)加熱溫度降低至1103K(830°C )，維持該狀態1. 8k秒(30分鐘)。c)將偏心體軸放入油(也可以為水)中急冷(淬火)。d)再次加熱至44;3K(17(TC )的回火溫度維持7. 2k秒(120分鐘)并進行回火。通過以上的處理，碳入侵、擴散至偏心體軸的表層部，表層部的碳量成為0.8
0.9重量％左右。如圖2的示為P的欄中所示，由該以往的硬化處理例P中處理的偏心體軸的硬化處理的處理深度為0. 4mm左右，硬化處理后的新產品的狀態(尤其為未施以試驗用熱負荷的狀態)下壓痕試驗的隆起高度為2.6 μ m。其中，硬化處理的處理深度是指硬化成所期望的硬度以上的層的深度，即為有效硬化層深度，在本硬化處理例P(硬化處理例1 5也相同)中為從維氏硬度513 (Hv)以上的層距離偏心體軸表面的深度。但是，該“有效硬化層深度”的指標并不限定于硬化成維氏硬度513 (Hv)以上的層的厚度，只要是為了特定在硬化處理的前后有效地硬化的層而選擇適宜數值即可，而且也可以將侵入、擴散的碳(在以下進行說明的硬化處理例1、2中為碳及氮)的部分距離偏心體軸表面的硬度作為硬化處理的處理深度。而且，在本實施方式中，進行各硬化處理(硬化處理P，1 5)后，在偏心體軸表面實施研磨處理后，進行壓痕隆起試驗或圖2所示的各種數值的計測。另外，馬氏體寬度為5 μ m。另外，在此所說的馬氏體寬度是指，在圖7中表示的馬氏體的示意圖中以符號Wl表示的塊晶界的寬度。順便，在圖7中，粗點線表示多斗式晶界，粗實線表示舊Y顆粒。發明者們對已實施上述硬化處理P的偏心體軸意圖地施以可以理解為偏心體軸的材料特性發生變化的如在300°C下曝曬3小時的試驗用熱負荷，其后對已施以該試驗用熱負荷的偏心體軸進行壓痕試驗。其結果，如前所述隆起的高度確實上升至4.2 μ m。這個相當于后述的々2/^1提高至4.2/2.6 = 1.61的狀態。以維氏硬度的“硬度變化”的觀點考慮將該狀態，用另一種方法調查的結果換算，則這相當于可以理解為賦予試驗用熱負荷前的偏心體軸的維氏硬度為HV1，賦予所述試驗用熱負荷后的所述偏心體軸的維氏硬度為 HV2時，對偏心體軸HV1-HV2的變化具有65HV (軟化)的狀況(另外，如前所述，圖2中，記載有HV2-HV1的數值，因此成為負值)。如這種情況下，理所當然地由損傷或磨損引起的劣化更快地進行。另一方面，在該試驗研究的過程中，對以往從未對偏心體軸實施過的各種硬化處理進行相同試驗的結果，至少對以下5種硬化處理例1 5可確認具有相反特性，即具有 “賦予試驗用熱負荷之前進行壓痕隆起試驗的結果所產生的隆起高度為Al，賦予該試驗用熱負荷后進行壓痕隆起試驗的結果所產生的隆起高度為A2時，(A2/A1 ^ 1)的關系成立的特性”。若從別的觀點來說可確認，“賦予試驗用熱負荷的前與后的偏心體軸的維氏硬度的變化抑制在不足60HV”。以下依次進行說明。[本實施方式所涉及的硬化處理1]硬化處理例1中，進行如下處理。其中，實施硬化處理例1的偏心體軸的材質與實施上述硬化處理例P的偏心體軸相同。la)將偏心體軸在包括含有碳的氣體和NH3氣體(氨氣)的氣氛中，以 1203K (930°C )加熱 10. 8k 秒(180 分鐘)。lb)將加熱溫度降低至1133K(860°C )，并維持1. 2k (20分鐘)。Ic)將偏心體軸放入油(也可以為水)中急冷(淬火)。Id)再次加熱至55;3I^28(rC )的回火溫度維持1. 8k秒(30分鐘)并進行回火。通過以上的處理，碳及氮入侵、擴散至偏心體軸的表層部。另外，以上的各硬化處理及在以下說明的各硬化處理中的加熱溫度或加熱時間， 未必需要精確至每。C單位、每分鐘單位，只要能夠得到關于上述的壓痕隆起高度的特性 (負載試驗用熱負荷之后的壓痕隆起高度抑制較低的特性，A2/A1 ^ 1的關系成立的特性)， 或者若得到關于維氏硬度的特性(賦予試驗用熱負荷的前與后的偏心體軸的維氏硬度的變化抑制在不足60HV的特性)，則可適當調整。而且，與偏心體軸一同加熱的材料也不限定于上述氣體。根據該硬化處理例1，如圖2所示，得到(A2/A1 = 2. 7/2. 7 = 1)的特性。試驗用熱負荷賦予后的硬度變化僅為49HV(即試驗用熱負荷賦予前后的維氏硬度的變化為^HV)， 相對以往的硬化處理P得到1. 59倍的壽命。[本實施方式所涉及的硬化處理2]在硬化處理例2中，進行如下處理。其中，實施硬化處理例2的偏心體軸的材質為鐵(Fe)中含有 C 0. 33 0. 38 重量％、Si :0. 15 0. 35 重量％、Mn :0. 60 0. 90 重量％、 P 0. 030重量％以下、S 0. 030重量％以下、Ni :0. 25重量％以下，Cr :0. 90 1. 20重量％、 Mo 0. 15 0. 3重量％的材質。
2a)將偏心體軸在包括含有碳的氣體和NH3氣體的氣氛中，以12i;3K(930°C )加熱 14. 4k 秒(240 分鐘)。2b)將加熱溫度降低至1133K(860°C )，并維持1. 2k (20分鐘)。2c)將偏心體軸放入油(也可以為水)中急冷(淬火)。2d)再次加熱至55;3I^28(rC )的回火溫度維持1. 8k秒(30分鐘)并進行回火。通過以上的處理，碳及氮入侵、擴散至偏心體軸的表層部，這一點與硬化處理1 相同，但若基于本硬化處理例2則處理深度成為比硬化處理1的處理深度(0. 8mm)深的 1. 6mm。在該硬化處理例2中，如圖2所示，得到(A2/A1 = 2. 4/2. 5 = 0. 96彡1)的特性。 試驗用熱負荷賦予后的硬度變化為_28HV(即試驗用熱負荷賦予前后的維氏硬度的變化為 ^HV)，相對以往的硬化處理P得到2. 10倍的壽命。而且，在本硬化處理例2中，偏心體軸表層部的殘留奧氏體大大超過10體積％而成為19體積％，這也有助于偏心體軸的壽命提
尚ο[本實施方式所涉及的硬化處理3]在硬化處理例3中，進行如下處理。其中，實施硬化處理例3的偏心體軸的材質與實施上述硬化處理P的偏心體軸相同。3a)將偏心體軸與含碳的材料(可以是如木炭的固體材料，也可以是如天然氣或石油氣的氣體材料，或者還可以是液體材料)一同以1203K(絕對溫度930°C )加熱16. 2k 秒(270分鐘)。3b)將加熱溫度降低至1103K(830°C )，并維持1. 8k (30分鐘)。3c)將偏心體軸放入油(也可以為水)中急冷(淬火)。3d)再次加熱至44;3K(17(TC )的低溫回火溫度維持7. 2k秒(120分鐘)并進行回火。通過以上的處理，碳入侵、擴散至偏心體軸的表層部，這一點與硬化處理P相同， 但若基于本硬化處理例3則處理深度成為比硬化處理P的處理深度(0. 4mm)深的0. 8mm 1.2mm左右。其中，硬化處理例P的處理深度(0.4mm)是指，由于(在使用成為各硬化處理的對象的偏心體軸的大小或負載條件的減速機中)與偏心體軸承的滾子在偏心體軸上滾動時的半徑方向的剪切應力分布中發生最大剪切應力的深度大致相等，因此在本硬化處理例3中，硬化處理進行至偏心體軸承的滾子在偏心體軸上滾動時在半徑方向上的剪切應力分布中比發生最大剪切應力的深度深的位置。更具體而言，硬化處理進行至發生最大剪切應力的深度的2倍以上的深度。在該硬化處理例3中，如圖2所示，得到(A2/A1 = 3. 2/3. 3 = 0. 96彡1)的特性。 試驗用熱負荷賦予后的硬度變化為_58HV(即試驗用熱負荷賦予前后的維氏硬度的變化為 58HV)，相對以往的硬化處理P得到2. 21倍的壽命。而且，在本硬化處理例3中，偏心體軸表層部的馬氏體寬度小至4 μ m，這也有助于偏心體軸的壽命提高。即，通過將偏心體軸表層部的材料中的馬氏體寬度設成4μπι以下也可得到壽命的提高。[本實施方式所涉及的硬化處理4]在硬化處理例4中，進行如下處理。其中，實施硬化處理例4的偏心體軸的材質與實施上述硬化處理P的偏心體軸相同。
4a)將偏心體軸與含碳的材料(可以是如木炭的固體材料，也可以是如天然氣或石油氣的氣體材料，或者還可以是液體材料)一同以1203K(絕對溫度930°C )加熱38. 4k 秒(640分鐘)。4b)將加熱溫度降低至1103K(830°C )，并維持1. 8k (30分鐘)。4c)將偏心體軸放入油(也可以為水)中急冷(淬火)。4d)再次加熱至44;3K(17(TC )的低溫回火溫度維持7. 2k秒(120分鐘)并進行回火。通過以上的處理，碳入侵、擴散至偏心體軸的表層部，這一點與硬化處理P相同， 但若基于本硬化處理例4則處理深度成為比硬化處理P的處理深度(0. 4mm)深的1. 2mm 1. 6mm左右。S卩，在本硬化處理例4中，硬化處理進行到偏心體軸承的滾子在偏心體軸上滾動時的在半徑方向上的剪切應力分布中比發生最大剪切應力的深度深的位置，具體而言， 進行至發生最大剪切應力的深度的3倍以上的深度。在該硬化處理例4中，如圖2所示，得到(A2/A1 = 3. 2/3. 9 = 0. 82彡1)的特性。 試驗用熱負荷賦予后的硬度變化為_32HV(即試驗用熱負荷賦予前后的維氏硬度的變化為 32HV)，相對以往的硬化處理P得到1. 44倍的壽命。[本實施方式所涉及的硬化處理5]在硬化處理例5中，進行如下處理。其中，實施硬化處理例5的偏心體軸的材質與實施上述硬化處理例P的偏心體軸相同。5a)在減壓至IOkPa以下的氣氛中，將偏心體軸與烴系氣體(例如，甲烷、丙烷、乙烯、乙炔等)一同以1223K(950°C )加熱24. 6k # (410分鐘)。5b)由氣體冷卻降低加熱溫度后，再次提高至112;3K(85(TC )，并且維持6. 3k(105 分鐘)。5c)暫時由氣體冷卻降低溫度后，使加熱溫度再次上升至112;3K(85(TC )，并維持 1. 8k秒(30分鐘)。5d)將偏心體軸放入油(也可以為水)中急冷(淬火)。5e)再次加熱至44;3K(17(TC )的低溫回火溫度維持7.業秒(120分鐘)并進行回火。通過以上的處理，碳入侵、擴散至偏心體軸的表層部，但在本硬化處理例5中，在處理中供給與硬化處理例P相比更多量的碳(Acm飽和碳量以上的碳)，因此表層部的碳量成為1. 2 2. 5重量％左右。而且，在本硬化處理例5中，偏心體軸表層部的馬氏體組織中析出多量的粒狀(具體的形狀為球狀)的金屬碳化物。另外，在偏心體軸的表層部中所述粒狀碳化物所占的面積比例為15 25%。另外，加熱偏心體軸的氣氛不限于上述內容，這一點與其他硬化處理例說明的內容相同。在該硬化處理例5中，如圖2所示，得到(A2/A1 = 2. 7/3. 1 = 0. 87彡1)的特性。 試驗用熱負荷賦予后的硬度變化為_29HV(即試驗用熱負荷賦予前后的維氏硬度的變化為 29HV)，相對以往的硬化處理得到3. 13倍的壽命。在該硬化處理例5中，處理深度提高至 1. 4mm,與上述硬化處理例3或硬化處理例4相同，硬化處理進行至偏心體軸承的滾子在偏心體軸上滾動時的在半徑方向上的剪切應力分布中比發生最大剪切應力的深度還深的位置，這也有助于偏心體軸的壽命提高。而且在本硬化處理例5中，偏心體軸表層部的殘留奧氏體超過14%和10%，與上述硬化處理例2相同有助于偏心體軸的壽命提高。并且，在本硬化處理例5中，偏心體軸的表層部析出有上述的其他硬化處理例中未見過的細微的粒狀碳化物，因此與其他硬化處理例相比得到大幅度的壽命提高。其中，關于粒狀碳化物，其最大粒徑優選不足4 μ m(在本硬化處理例5得到的粒狀碳化物的最大粒徑為1 2 μ m)，其顆粒形狀優選為球狀，(在本硬化處理例5中得到的粒狀碳化物的顆粒形狀為球狀)粒狀碳化物在偏心體軸的表層部所占的面積比例優選為15 25%。發明者們確認了以上的5種硬化處理例1 5的存在，但當然不應該局限在這些例子。但是就至少該5種硬化處理例1 5而言，若因減速機的使用而偏心體軸被施以熱性負荷，則根據材料特性的變質，該偏心體軸得到其壓痕反而很難隆起的特性。其結果，如圖2所示，得到比通過以往的硬化處理得到的壽命時間更長的壽命。另外，在本發明中，試驗用熱負荷為試驗性地賦予在減速機的使用中負載于偏心體軸的熱負荷的負荷，應成為基準的是根據實際的使用方式負載的熱負荷。但是，其目的與減速機的使用中相同，是為了賦予偏心體軸的材料特性發生變化的程度的熱負荷，所以未必需要與實際負載于該減速機的熱負荷有關聯。總而言之，若是偏心體軸的材料的特性發生變化的熱負荷，則可掌握上述隆起高度Al、A2的定性傾向。該試驗用熱負荷在設定成比實際熱負荷更嚴峻的條件，例如高于低溫回火溫度(150°C 200°C)的條件下，反而有進行賦予前后的壓痕隆起試驗時的比較變得容易的傾向。在這種意義上本發明者們采用的例如 “在300°C下曝曬3小時”的條件可以說是顯著地顯現定性傾向的適當的熱負荷。反而言之， 本發明所涉及的偏心體軸的硬化處理原本就不限于基于“熱處理”的硬化處理。總而言之， 作為結果，只要是上述(A2/A1 ^ 1)的關系成立的硬化處理，較低抑制負載試驗用熱負荷后的壓痕隆起高度的硬化處理，賦予試驗用熱負荷的前與后的偏心體軸的維氏硬度的變化抑制至不足60HV的硬化處理，或者若指在偏心體軸的表層部析出微細的粒狀碳化物的硬化處理，則例如適當地組合噴丸硬化等機械式硬化處理，高頻淬火等電氣硬化處理等的硬化處理等，不論其具體處理手法。在這種意義上，上述用語，即，“低溫回火溫度”并不是指實際熱處理該偏心體軸自身時的回火溫度。另外，本發明所涉及的偏心擺動型減速機的具體的減速結構也不限于上述例，例如也可以為在減速機的半徑方向中央部僅具有一根偏心體軸，并通過配置于該減速機中央的偏心體軸的偏心體擺動旋轉外齒輪的減速結構。并且，也可以為外齒輪撓曲的同時內嚙合于內齒輪的所謂撓曲嚙合類型的偏心擺動型減速機。此時，可將一體具備使外齒輪撓曲的偏心體(非圓形體)的軸理解成本發明涉及的“偏心體軸”。另外，若進一步從其他觀點理解本發明，則具備外齒輪；偏心體軸，具有偏心體； 偏心體軸承，配置于該外齒輪與所述偏心體之間；及內齒輪，使所述外齒輪通過所述偏心體軸的偏心體偏心或撓曲擺動的同時，內嚙合于所述內齒輪的偏心擺動型減速機中，也能夠理解成實施對所述偏心體軸賦予熱負荷之后進行隆起試驗的結果所產生的隆起高度小于進行了以往的硬化處理P的偏心體軸的硬化處理。
權利要求
1.一種偏心擺動型減速機，具備外齒輪；偏心體軸，具有偏心體；偏心體軸承，配置于該外齒輪與所述偏心體之間；及內齒輪，使所述外齒輪通過所述偏心體軸的偏心體偏心或撓曲擺動的同時，內嚙合于所述內齒輪，其特征在于，在對所述偏心體軸賦予使該偏心體軸的材料特性發生變化的熱負荷之前，進行壓痕隆起試驗的結果所產生的隆起高度為Al，對所述偏心體軸賦予所述熱負荷之后，進行壓痕隆起試驗的結果所產生的隆起高度為A2時，對所述偏心體軸實施具有A2/A1之比成為1. 0以下的特性的硬化處理。
2.一種偏心擺動型減速機，具備外齒輪；偏心體軸，具有偏心體；偏心體軸承，配置于該外齒輪與所述偏心體之間；及內齒輪，使所述外齒輪通過所述偏心體軸的偏心體偏心或撓曲擺動的同時，內嚙合于所述內齒輪，其特征在于，在賦予使偏心體軸的材料特性發生變化的熱負荷之前的所述偏心體軸的維氏硬度為 HV1，賦予所述熱負荷之后的所述偏心體軸的維氏硬度為HV2時，對所述偏心體軸實施HV1-HV2的變化抑制為不足60HV的硬化處理。
3.如權利要求1或2所述的偏心擺動型減速機，其特征在于，賦予低溫回火溫度以上的熱負荷作為所述熱負荷。
4.如權利要求3所述的偏心擺動型減速機，其特征在于，所述賦予的熱負荷是指在300°C以上的狀態下將所述偏心體軸曝曬3小時以上的熱負荷。
5.如權利要求1 4中任一項所述的偏心擺動型減速機，其特征在于，所述硬化處理中包含所述偏心體軸的材料中的馬氏體寬度為4 μ m以下的處理。
6.如權利要求1 5中任一項所述的偏心擺動型減速機，其特征在于，所述硬化處理中包含所述偏心體軸的材料中的殘留奧氏體為10%以上的處理。
7.如權利要求1 6中任一項所述的偏心擺動型減速機，其特征在于，所述硬化處理進行到比剪切應力分布中發生最大剪切應力的深度更深的位置，所述剪切應力分布為所述軸承的滾動體在所述偏心體軸上滾動時在半徑方向上的剪切應力分布。
8.—種偏心擺動型減速機，具備外齒輪；偏心體軸，具有偏心體；偏心體軸承，配置于該外齒輪與所述偏心體之間；及內齒輪，使所述外齒輪通過所述偏心體軸的偏心體偏心或撓曲擺動的同時，內嚙合于所述內齒輪，其特征在于，在所述偏心體軸的表層部析出有最大粒徑不足4 μ m的粒狀碳化物。
9.如權利要求8所述的偏心擺動型減速機，其特征在于，所述粒狀碳化物的顆粒形狀呈球狀。
10.如權利要求8或9所述的偏心擺動型減速機，其特征在于，所述粒狀碳化物在所述偏心體軸的表層部中所占的面積比例為15 25%。
11.如權利要求1 10中任一項所述的偏心擺動型減速機，其特征在于，所述偏心體軸、偏心體軸承、及外齒輪之間的徑向間隙的總計為-IOym ΙΟμπι，所述偏心體軸的轉速與偏心體軸承的滾動體的節圓直徑之積為IOOOOrpm · mm以上。
12.—種偏心擺動型減速機的偏心體軸的制造方法，所述偏心擺動型減速機具備外齒輪；偏心體軸，具有偏心體；偏心體軸承，配置于該外齒輪和所述偏心體軸之間；及內齒輪，使所述外齒輪通過所述偏心體軸偏心或撓曲擺動的同時，內嚙合于所述內齒輪，其特征在于，包括使最大粒徑不足4 μ m的粒狀碳化物析出于所述偏心體軸的表層部的工序。
13.如權利要求12所述的偏心體軸的制造方法，其特征在于， 使所述粒狀碳化物析出的工序包括如下工序，即與含碳的材料一同加熱偏心體軸，使碳在偏心體軸的表層部侵入、擴散至其碳量成為1. 2 2. 5%。
全文摘要
本發明提供一種偏心擺動型減速機及其偏心體軸的制造方法，其大大延長偏心擺動型減速機的偏心體軸的壽命，從而進一步提高偏心擺動型減速機其本身的耐久性。在使所述外齒輪(24A、24B)通過偏心體軸(20)偏心或撓曲擺動的同時，內嚙合于內齒輪(28)的偏心擺動型減速機(12)中，對所述偏心體軸(20)賦予使該偏心體軸(20)的材料特性發生變化的熱負荷之前，進行壓痕隆起試驗的結果所產生的隆起高度為(A1)，對偏心體軸(20)賦予所述熱負荷之后，進行壓痕隆起試驗的結果所產生的隆起高度為(A2)時，對偏心體軸實施具有A2/A1之比成為1.0以下的特性的硬化處理。
文檔編號F16H1/32GK102192275SQ201110036568
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月31日 優先權日2010年2月3日
發明者永瀨純也, 石川哲三 申請人:住友重機械工業株式會社