JP2006022829A - 偏心揺動型歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内歯歯車の内歯を構成するピンの傾きや脱落を防ぎつつ、軸方向寸法を短縮して設計自由度を高めるとともに、加工性及び組立作業性の向上を図ることができる偏心揺動型歯車装置を提供すること。
【解決手段】内周に回転可能に保持された多数のピン１７を内歯とする内歯歯車１４と、該内歯歯車１４の内側に配置されて前記ピン（内歯）１７と噛み合う外歯１３ｃを有する外歯歯車１３と、該外歯歯車１３に係合してこれを偏心揺動させるクランク軸と、該クランク軸を回転自在に支持する支持体２を備える偏心揺動型歯車装置１において、外周面が前記内歯歯車１４のピン１７の外周面に当接可能なピン押え部材１８を、主軸受（ピン規制部材）１５と前記外歯歯車１３の端面との間に介設する。
【選択図】図３

Description

本発明は、産業ロボット等の駆動部に設けられる偏心揺動型歯車装置に関するものである。

例えば、産業ロボットや工作機械等の駆動部には偏心揺動型歯車装置が設けられるが、この歯車装置は、内周に回転可能に保持された多数のピンを内歯とする内歯歯車と、該内歯歯車の内側に配置されて前記内歯と噛み合う外歯を有する外歯歯車と、該外歯歯車に係合してこれを偏心揺動させるクランク軸と、該クランク軸を回転自在に支持する支持体を含んで構成されている。

ところで、この種の偏心揺動型歯車装置においては、内歯歯車の全てのピンが外歯歯車の外歯に接触しているため、運転時にはそれぞれのピンと外歯とが連続して転がり接触する。このため、各ピンは連続して強制的に自転せしめられ、その回転による摩擦熱によって該ピンの焼き付き等が発生する可能性がある。

そこで、図７及び図８（図７のＣ部拡大詳細図）に示すように、外歯歯車１１３の外歯１１３ｃの歯先をカットする提案がなされている（特許文献１参照）。これによれば、外歯１１３ｃの歯先部との関係で全てのピン１１７が強制回転させられることがないため、摩擦熱によるピン１１７の焼き付き等の発生が防がれる。

ところが、図７に示すように外歯歯車１１３の偏心方向（図示例では、上方向）に対して１８０°対向側（図示例では、下方側）では、外歯１１３ｃがピン１１７から外れるためにピン１１７が遊んでしまい、ピン１１７が傾いたり脱落するという不具合が発生する。そして、このようにピン１１７が傾いたり脱落すると、外歯１１３ｃがピン１１７を噛み込んで異音が発生したり、内歯歯車１１４のピン溝１１４ａ（図８参照）が変形し、最悪の場合には歯車装置がロックしてしまう。

そこで、図９に示すように、ピン押え部材２１８を主軸受２１５とピン２１７の端面との間に介設し、このピン押え部材２１８によってピン２１７を拘束してその傾きを抑える提案がなされている（特許文献２参照）。

特開平２−２６１９４３号公報 特公平４−０４４１３４号公報

しかしながら、図９に示すピン押え部材２１８はピン２１７の端面と主軸受２１５（外輪２１５ａ）の端面との間に介設されていたため、図示の寸法（Δｘ×２）だけ軸方向寸法が大きくなり、これによって設計自由度が制限されるとともに、主軸受２１５の予圧がピン押え部材２１８によって影響を受け、図示の寸法Δｘの管理が必要となり、加工性及び組立作業性が悪いという問題があった。

又、ピン押え部材２１８が主軸受の予圧に影響を与えるため、該ピン押え部材２１８の主軸受２１５の外輪２１５ａと接する面と、ピン２１７の端面と接する面及び外歯歯車２１３と摺接する面に研磨加工を施す必要があり、加工が複雑となる。

更に、ピン押え部材２１８はピン２１７の端面と主軸受２１５の端面との間で挟持されるため、外歯歯車２１３が不図示のクランク軸の回転によって揺動すると、ピン押え部材２１８が削られて摩耗し、歯車装置が早期に破損するという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、内歯歯車の内歯を構成するピンの傾きや脱落を防ぎつつ、軸方向寸法を短縮して設計自由度を高めるとともに、加工性及び組立作業性の向上を図ることができる偏心揺動型歯車装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、内周に回転可能に保持された多数のピンを内歯とする内歯歯車と、該内歯歯車の内側に配置されて前記内歯と噛み合う外歯を有する外歯歯車と、該外歯歯車に係合してこれを偏心揺動させるクランク軸と、該クランク軸を回転自在に支持する支持体を備える偏心揺動型歯車装置において、外周面が前記内歯歯車のピンの外周面に当接可能なピン押え部材を、ピンの端部に位置して該ピンの軸方向移動を規制するピン規制部材と前記外歯歯車の各端面間に介設したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のピン規制部材を、前記支持体に前記内歯歯車を回転自在に支承せしめる軸受で構成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のピン押え部材の外周部に前記ピンと同数の凹部を形成し、該凹部を前記ピンに嵌合させてピン押え部材の外周面を前記ピンに面接触させたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載のピン押え部材と前記ピン押え部材及び前記外歯歯車の各端面間にクリアランスを設けたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載のピン押え部材の外周面に大小異径の段部を形成し、その大径部を前記ピンに接触させ、小径部を前記ピン規制部材に接触させたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ピンの端面とピン規制部材の端面との間に部材が介在しないため、両端面間の距離を詰めて当該歯車装置の軸方向長さを短くすることができ、これによって設計自由度が拡大される。又、ピン押え部材は、外歯歯車の軸方向位置を規制する機能も果たすため、外歯歯車の軸方向の位置決め部材を省略することができる。

請求項２記載の発明によれば、内歯歯車を回転自在に支承せしめる軸受がピン規制部材を兼ねるため、ピン規制部材を別設する必要がなく、部品点数の削減と構造単純化を図ることができる。

請求項３記載の発明によれば、ピン押え部材の外周部に形成された凹部をピンに嵌合させて該ピンを凹部で保持するようにしたため、ピンの傾きや脱落が確実に防がれ、装置に高い作動安定性が確保される。

請求項４記載の発明によれば、ピン押え部材とピン規制部材及び外歯歯車の各端面間にクリアランスを設けたため、軸方向の寸法管理が不要となる。

請求項５記載の発明によれば、ピン押え部材の外周面に形成された段部の大径部がピンに接触し、小径部がピン規制部材に接触するため、組立時において該ピン押え部材をピン規制部材に対して位置決めすることができ、ピンを容易に組み込むことができるとともに、ピンの脱落を確実に防ぐことができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る偏心揺動型歯車装置の側断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は同偏心揺動型歯車装置要部（ピン押え部材周り）の拡大側断面図、図４は図２のＢ部拡大詳細図である。

図１及び図２に示す偏心揺動型歯車装置（以下、単に「歯車装置」と称する）１において、２は固定部材としての支持体であり、その中央には中央孔３が形成されている。そして、この支持体２は、基円板４と端板５とで構成されており、端板５は、基円板４に一体的に形成された複数（図示例では３つ：図２参照）の柱部４ａの端部に当接して不図示の締結ピンや締結ボルト６によって基円板４に締着されている。

又、前記支持体２の中央孔３の外周には複数（図示例では３つ：図２参照）のクランク軸９が前記柱部４ａと交互に等配的に設けられており、各クランク軸９は、一対のころ軸受１０を介して支持体２に回転自在に支持されている。そして、各クランク軸９の軸方向中央部には、位相が互いに１８０°ずれた２つの偏心体９ａ，９ｂが一体的に形成されており、これらの偏心体９ａ，９ｂは、それぞれニードル軸受１２を間に介して２枚の外歯歯車１３に係合されている。

更に、前記支持体２の中央孔３には、モータ等の駆動源に取り付けられた入力軸７が回転自在に挿入支持されており、この入力軸７の端部には入力歯車８が刻設されている。又、前記各クランク軸９の一端には伝達歯車１１が取り付けられており、該伝達歯車１１は、入力軸７に形成された前記入力歯車８に噛合している。従って、クランク軸９と入力軸７とは入力歯車８と伝達歯車１１を介して互いに連結されており、モータ等の駆動源が駆動されると、入力軸７の回転は、入力歯車８と伝達歯車１１によって減速されて各クランク軸９に伝達され、これによって各クランク軸９が所定の速度で回転駆動される。

ここで、２枚の前記外歯歯車１３は、前記支持体２の基円板４と端板５との間に介装され、入力軸７の回転によって揺動運動を行う。尚、各外歯歯車１３の外周には外歯１３ｃが刻設され、図示しないが、この外歯１３ｃはトロコイド歯形を形成しており、その歯先はカットされている。

他方、支持体２の外周には円筒状の内歯歯車１４が配され、この内歯歯車１４は、一対の主軸受１５を介して支持体２に回転自在に支持されている。又、この内歯歯車１４の内周面と基円板４の外周面との間にはオイルシール１６が設けられており、このオイルシール１６のシール機能によって当該歯車装置１内の潤滑剤の外部への流出が防がれるとともに、外部から歯車装置１内への塵埃等の侵入が防がれる。そして、内歯歯車１４の内周には多数の半円状のピン溝１４ａが等配的に形成されており、各ピン溝１４ａには、前記外歯歯車１３の外歯１３ｃと噛み合う内歯を構成する複数の円柱状のピン１７が回転可能に嵌合保持されている。

ここで、本発明の特徴的な構成について説明する。

前述のように外歯歯車１３の外歯１３ｃの歯先をカットすると、外歯歯車１３の偏心方向に対して１８０°対向側では、外歯１３ｃがピン１７から外れるためにピン１７が遊んでしまい、ピン１７が傾いたり脱落するという不具合が発生する。

そこで、ピン１７の脱落や傾きを防ぐためのピン押え部材１８が左右に一対設けられるが、本実施の形態では、図３に詳細に示すように、各ピン押え部材１８は、主軸受１５（外輪１５ａ）の端面と外歯歯車１３の端面との間に介設され、ピン１７の端面と主軸受１５（外輪１５ａ）の端面との間には何ら部材は介在していない。尚、本実施の形態では、主軸受１５がピン１７の軸方向移動を規制するピン規制部材を兼ねており、その外輪１５ａは、内歯歯車１４の内周に配され、ピン１７の端面に接してピンの軸方向移動を規制している。このように、本実施の形態では、主軸受１５がピン規制部材を兼ねるため、部品点数の削減と構造単純化が図られる。

ここで、図２に示すように、各ピン押え部材１８はリング状に成形され、その外径は複数のピン１７の内接円の直径と略同径に設定され、図４（ａ）に示すように、該ピン押え部材１８の外周面は各ピン１７に線接触している。尚、各ピン押え部材１８の外径をピン１７の内接円の直径よりも若干小さく設定し、図４（ｂ）に示すように、ピン押え部材１８の外周面とピン１７との間に、ピン１７の脱落や傾きが発生しない程度の微小なクリアランスδを形成するようにしても良い。

又、ピン押え部材１８と主軸受１５（外輪１５ａ）及び外歯歯車１３の各端面間には微小なクリアランス（図示せず）が形成されている。ここで、ピン押え部材１８の外歯歯車１３と摺接する側の端面には研磨加工が施されている。

而して、本実施の形態に係る歯車装置１においては、外歯歯車１３の外歯１３ｃの歯先がカットされていても、ピン１７はピン押え部材１８によって保持されているため、外歯歯車１３の偏心方向に対して１８０°対向側においてもピン１７が傾いたり脱落することがなく、当該歯車装置１の安定した作動が可能となる。

そして、本実施の形態に係る歯車装置１では、ピン１７の端面と主軸受１５の端面との間に何ら部材が介在しないため、両端面間の距離を詰めて当該歯車装置１の軸方向長さを短くすることができ（例えば、図８に示す寸法（Δｘ×２）だけ短縮することができ）、これによって設計自由度が拡大される。この場合、ピン押え部材１８は、外歯歯車１３の軸方向位置を規制する機能も果たすため、外歯歯車１３の軸方向位置を決める別個の位置決め部材を省略することができる。又、従来は、外歯歯車の軸方向規制手段として、主軸受の内輪を外歯歯車の端面に接するように特殊な形状に加工することが行われていたが、本実施の形態では、主軸受１５には何ら加工を施す必要がないため、当該歯車装置１の設計自由度が高められるとともに、コストダウンが図られる。

又、本実施の形態では、ピン押え部材１８を単純なリング状に成形することができるため、その加工が容易となる。そして、ピン押え部材１８は、その外周が各ピン１７に線接触するため、両者間の摩擦力が小さく抑えられ、摩擦に伴う発熱及び回転抵抗が低く抑えられる。

尚、図４（ｂ）に示すように、ピン押え部材１８とピン１７との間に微小なクリアランスδを設ければ、ピン１７はピン押え部材１８によって拘束されることなく自由に自転することができるため、その摩耗が抑えられるとともに、歯車装置１の作動安定性が高められる。

更に、本実施の形態では、ピン押え部材１８と主軸受１５及び外歯歯車１３の各端面間に微小なクリアランスを設けたため、軸方向の寸法管理が不要となるとともに、ピン押え部材１８が主軸受１５の予圧に影響を与えることがなく、これらの結果、加工性及び組立作業性が高められる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図５に基づいて説明する。尚、図５はピン押え部材とピンとの関係を示す部分断面図（図４と同様の図）である。

本実施の形態が前記実施の形態１と異なる点は、ピン押え部材１８の外周部の形状のみであり、他の構成は実施の形態１のそれと同じである。

即ち、本実施の形態は、ピン押え部材１８の外周部にピン１７と同数の半円状の凹部１８ａを形成し、図５（ａ）に示すように、各凹部１８ａをピン１７に嵌合させてピン押え部材１８の外周面をピン１７に面接触させたことを特徴とする。

而して、本実施の形態によれば、ピン押え部材１８の外周部に形成された凹部１８ａをピン１７に嵌合させて該ピン１７を凹部１８ａで保持するようにしたため、ピン１７の傾きや脱落が確実に防がれ、当該歯車装置１に高い作動安定性が確保される。

その他、本実施の形態においても、前記実施の形態１において得られたと同様の効果が得られる。

尚、図５（ｂ）に示すように、ピン押え部材１８の凹部１８ａとピン１７との間に微小なクリアランスδを設ければ、ピン１７はピン押え部材１８によって拘束されることなく自由に自転することができるため、その摩耗が抑えられるとともに、歯車装置１の作動安定性が更に高められる。

＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態を図６に基づいて説明する。

図６はピン押え部材とピンとの関係を示す部分断面図であり、本図においては、図３に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。

本実施の形態は、ピン押え部材２８の外周面に大小異径の段部を形成し、その大径部２８ａを前記ピン１７に接触させ、小径部２８ｂを主軸受１５の外輪１５ａに微小なクリアランスを介して接触させたことを特徴とする。

而して、本実施の形態によれば、ピン押え部材２８の外周面に形成された段部の大径部２８ａによってピン１７の脱落が確実に防がれ、小径部２８ｂが主軸受１５に対して当該ピン押え部材２８を位置決めするため、組立時においてピン１７を内歯歯車１４のピン溝１４ａに容易に組み込むことができる。

尚、本発明は、その適用が以上の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、以上の実施の形態においては、入力軸の周囲に複数のクランク軸を配置した歯車装置について説明したが、入力軸をクランク軸とする所謂センタークランク入力方式を採用する歯車装置に対しても本発明を適用することができる。又、外歯の歯先をカットして２枚差歯形とした歯車装置に対しても本発明を同様に適用することができる。

本発明は、産業用ロボット等の駆動装置に使用される偏心揺動型歯車装置の他、他の任意の駆動装置に使用される同種の歯車装置に対して適用可能である。

本発明の実施の形態１に係る偏心揺動型遊星歯車装置の側断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施の形態１に係る偏心揺動型遊星歯車装置要部（ピン押え部材周り）の拡大側断面図である。 図２のＢ部拡大詳細図である。 本発明の実施の形態２に係る偏心揺動型歯車装置のピン押え部材とピンとの関係を示す部分断面図（図４と同様の図）である。 本発明の実施の形態３に係る偏心揺動型遊星歯車装置要部（ピン押え部材周り）の拡大側断面図である。 従来の偏心揺動型遊星歯車装置の外歯歯車と内歯歯車の噛合状態を示す側断面図である。 図７のＣ部拡大詳細図である。 従来の偏心揺動型遊星歯車装置要部（ピン押え部材周り）の拡大側断面図である。

符号の説明

１ 偏心揺動型歯車装置
２ 支持体
４ 基円板
５ 端板
７ 入力軸
９ クランク軸
１３ 外歯歯車
１３ｃ 外歯
１４ 内歯歯車
１５ 主軸受
１７ ピン
１８ ピン押え部材
１８ａ 凹部
２８ ピン押え部材
２８ａ ピン押え部材段部の大径部
２８ｂ ピン押え部材段部の小径部
δ クリアランス

Claims (5)

1. 内周に回転可能に保持された多数のピンを内歯とする内歯歯車と、該内歯歯車の内側に配置されて前記内歯と噛み合う外歯を有する外歯歯車と、該外歯歯車に係合してこれを偏心揺動させるクランク軸と、該クランク軸を回転自在に支持する支持体を備える偏心揺動型歯車装置において、
   外周面が前記内歯歯車のピンの外周面に当接可能なピン押え部材を、ピンの端部に位置して該ピンの軸方向移動を規制するピン規制部材と前記外歯歯車の端面との間に介設したこと特徴とする偏心揺動型歯車装置。
2. 前記ピン規制部材を、前記支持体に前記内歯歯車を回転自在に支承せしめる軸受で構成したことを特徴とする請求項１記載の偏心揺動型歯車装置。
3. 前記ピン押え部材の外周部に前記ピンと同数の凹部を形成し、該凹部を前記ピンに嵌合させてピン押え部材の外周面を前記ピンに面接触させたことを特徴とする請求項１又は２記載の偏心揺動型歯車装置。
4. 前記ピン押え部材と前記ピン規制部材及び前記外歯歯車の各端面間にクリアランスを設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の偏心揺動型歯車装置。
5. 前記ピン押え部材の外周面に大小異径の段部を形成し、その大径部を前記ピンに接触させ、小径部を前記ピン規制部材に接触させたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の偏心揺動型歯車装置。

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