JP2007078015A - 多段遊星歯車減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、遊星歯車減速機を多段に連接した多段遊星歯車減速装置において、各遊星歯車減速機の構成を必要に応じた構成とする事で、小型で且つ回転むらの少ない多段遊星歯車減速装置を提供するものである。
【解決手段】 回転が伝達される太陽歯車３１、４１、５１、と、リング状の内歯車３８，４８，５８と、前記太陽歯車３１、４１、５１、と前記リング状の内歯車リング状の内歯車３８，４８，５８との双方に噛合いキャリヤ３４、４４、５４に回転自在に保持された遊星歯車３６、４６、５６とより構成される遊星歯車減速機３、４、５を複数連接した構成の多段遊星歯車減速装置２において、前記遊星歯車減速機３、４、５がその前段のキャリヤを次段の太陽歯車に連結する構成として連接されると共に、その初段遊歯車減速機の太陽歯車をモータ１の出力側に接続すると共に、その最終段の遊星歯車減速機５のキャリヤ５４を作動機器への出力軸６とする構成とし、前記最終段の遊星歯車減速機５をはす歯としたことを特徴とする多段遊星歯車減速装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、遊星歯車減速機を複数個用いて、前段の遊星歯車減速機の出力軸を次段の遊星歯車減速機の入力側になる様に連接した多段遊星歯車減速装置に関する。

遊星歯車減速機を複数個連接して高い減速比を得る多段遊星歯車減速装置は、特許文献1に示すものがあった。この特許文献1に示される多段遊星歯車減速装置は、遊星歯車減速機を３個連接し、その初段遊星歯車減速機の出力を次段の遊星歯車減速機の入力側に接続することで、初段遊星歯車減速機に伝達される入力回転を減速して最終段遊星歯車減速機で出力回転を得るものである。

この多段遊星歯車減速装置は、その各遊星歯車減速機を構成する各歯車（太陽歯車、遊星歯車、リング状の内歯車）全て平歯車で構成され、且つ全ての遊星歯車減速機が同一の構成である。遊星歯車減速機は、その歯車の噛合い率が小さいと回転にむらが発生しやすいので、大きな噛合い率が必要となる。

ところが、平歯車で充分な噛合い率を得るためには、歯車の径を大きくする必要があるため、遊星歯車減速装置が大きくなる。特に特許文献に示された多段遊星歯車の減速機は、全てが同一の構成であるため、装置全体が大きくなる問題点がある。

特開昭６１−２１１５６０号

本発明は、遊星歯車減速機を多段に連接した多段遊星歯車減速装置において、各遊星歯車減速機の構成を必要に応じた構成とする事で、小型で且つ回転むらの少ない多段遊星歯車減速装置を提供するものである。

課題を解決するための本発明の第１手段は、回転が伝達される太陽歯車と、リング状の内歯車と、前記太陽歯車と前記リング状の内歯車との双方に噛合いキャリアに回転自在に保持された遊星歯車とより構成される遊星歯車減速機を複数連接した構成の多段遊星歯車減速装置において、
前記遊星歯車減速機がその前段のキャリアを次段の太陽歯車に連結する構成として連接されると共に、その初段遊歯車減速機の太陽歯車をモータの出力側に接続すると共に、その最終段遊星歯車減速機のキャリアを被駆動装置への出力軸とする構成とし、前記最終段遊星歯車減速機を、はすば歯車としたことを特徴とする。

また、課題を解決するための本発明の第２手段は、前記最終の遊星歯車減速機以外の遊星歯車減速機を平歯車で構成したことを特徴とする。

また、課題を解決するための本発明の第３手段は、前記最終段遊星歯車減速機の歯車の加工精度を、日本工業規格で定められた等級の最上級とし、他の遊星歯車減速機の歯車の仕上げ精度を、それより下の等級としたこと特徴とする。

また、課題を解決するための本発明の第４手段は、前記最終段遊星歯車減速機の歯車の噛合い率を他の遊星歯車減速機の歯車の噛合い率より大きくしたことを特徴とする。

また、課題を解決するための本発明の第５手段は、前記最終段遊星歯車減速機の歯幅を他の遊星歯車減速機の歯車の歯幅より大きくしたことを特徴とする。

課題を解決するための本発明の第１手段は、最終段遊星歯車減速機のキャリアを被駆動装置への出力軸とする構成とし、前記最終段遊星歯車減速機をはすば歯車とする事で、歯車の径を増加することなく噛合い率を増加できる。このため、最終段の遊星歯車減速機のみを大型化し、他の遊星歯車減速機の構成を小型化することで、最終段遊星歯車減速機の噛合い率を増加することにより、回転が滑らかに伝達され、回転むらを少なくすることができ、更に他の遊星歯車減速機を小型化することで全体を小型化する効果を有する。

課題を解決するための本発明の第２手段は、最終段以外の遊星歯車減速機を平歯車で構成することで生産性の向上が図れ、且つ、最終段遊星歯車減速機をはすば歯車にする事で回転むらを少なくすることができる効果を有する。

課題を解決するための本発明の第３手段は、最終段遊星歯車減速機の歯車の加工精度を他の遊星歯車減速機より上級とする事で、全ての遊星歯車減速機の加工精度を同一にしないので、生産性を向上することができ、且つ、最終段の遊星歯車減速機のみの加工精度を上級にすることで、出力軸の回転むらを少なくすることができる効果を有する。

課題を解決するための本発明の第４手段は、最終段遊星歯車減速機の歯車の噛合い率を大きくすることで、歯車の回転伝達を滑らかにし回転むらを少なくすることができる効果を有する。

課題を解決するための本発明の第５手段は、最終段遊星歯車減速機の歯車の歯幅を他の遊星歯車減速機より大きすることで、歯車の噛合い率を他の遊星歯車減速機より大きくすることができ、且つ最終段の遊星歯車減速機の負荷容量を増加し得るので、高負荷に対応可能であり遊星歯車減速装置全体の減速比を大きくし、さらに、最終段の遊星歯車減速機の歯車の回転伝達が滑らかして、回転むらを少なくすることができる効果を有する。

以下、本発明の実施例の縦断面図である図1と、この図1のA−A断面を示す図２及び図1のB−B断面を示す図３により説明する。

図1において、１は、回転動力の動力源であるモータである。２は、モータ１の出力回転を減速する多段遊星歯車減速装置である。この多段遊星歯車減速装置２は、初段遊星歯車減速機３と中段遊星歯車減速機４及び最終段遊星歯車減速機５を連接して構成してある。そして、この多段遊星歯車減速装置２は、モータ１の回転を前記した３つの遊星歯車減速機で順次減速し最終段遊星歯車減速機５の出力軸６から図示しない被駆動装置に伝達する。

モータ１と初段遊星歯車減速機３との間に配置したカップリングケース７内には、モータ１の出力軸１１と、初段遊星歯車減速機３の太陽歯車３２が接続する軸３０とを連結するばねカップリング１２を設けてある。従って、モータ１の回転は、出力軸１１からばねカップリング１２を介してから太陽歯車３２に伝達される。尚、ばねカップリング１２は、モータ１設置時の軸３０と出力軸１１の軸心のずれあるいは、モータ１回転の振動などを吸収して、モータ１の回転を滑らかにして軸３０に伝達する役割を果たす。

初段遊星歯車減速機３は、カップリングケース７に固定した本体３１を備え、この本体３１内に回転自在に保持した太陽歯車３２と、本体３１に回転自在に保持されるキャリア３４と、このキャリア３４に回転自在に保持される３つの遊星歯車３６及び本体３１に固定してあるリング状の内歯車３８と、を有する構成である。
この初段遊星歯車減速機３は、図２、図３から明らかなように、その太陽歯車３２が３つの遊星歯車３６に噛合う。更に３つの遊星歯車３６がリング状の内歯車３８に噛合う構成である。さらに、この初段遊星歯車減速機３は、その太陽歯車３２に右回転が伝達されると、遊星歯車３６が左方向に回転し、リング状の内歯車３８が本体３１に固定されているのでキャリア３４が右方向に回転する。また、太陽歯車３２に伝達される回転は、リング状の内歯車３８の歯数と太陽歯車３２の歯数によって決定される減速比で減速した回転を、キャリア３４から出力する。このキャリア３４は、中段遊星歯車減速機４の軸４０にスプライン３５を介して連結固定してあり、本体４１ベアリングを介して回転自在に保持した軸４０で本体３１に回転自在に保持される。そして、このキャリア３４は、初段遊星歯車減速機３の出力回転を、軸４０を介して中段遊星歯車減速機４の太陽歯車４２に、伝達する機能を有する。

初段遊星歯車減速機３と同様の構成である中段遊星歯車減速機４は、その太陽歯車４２が３つの遊星歯車４６に噛合う。更に、この３つの遊星歯車４６がリング状の内歯車４８に噛合う。この中段遊星歯車減速機４は、その太陽歯車４２に、初段遊星歯車減速機３からの右回転が伝達されと、遊星歯車４６が左方向に回転し、リング状の内歯車４８が本体４１に固定されているのでキャリア４４が右方向に回転する。また、太陽歯車４２に伝達される初段遊星歯車減速機３の回転は、中段遊星歯車減速機４のリング状の内歯車４８の歯数と太陽歯車４２の歯数によって決定される減速比で減速した回転としてキャリア４４から出力される。即ち初段遊星歯車減速機３の回転を中段遊星歯車減速機４により更に減速する。このキャリア４４は、最終段遊星歯車減速機５の軸５０にスプライン４５を介して連結固定してあり、本体５１ベアリングを介して回転自在に保持した軸５０で本体５１に回転自在に保持される。そして、このキャリア４４は、中段遊星歯車減速機４の主ル力回転を、軸５０を介して最終段遊星歯車減速機５の太陽歯車５２に伝達する機能を有する。

中段遊星歯車減速機４とほぼ同様の構成である最終段遊星歯車減速機５は、その太陽歯車５２が３つの遊星歯車５６に噛合う。更に３つの遊星歯車５６がリング状の内歯車５８に噛合う。この最終段遊星歯車減速機５は、その太陽歯車５２に中段遊星歯車減速機４からの右回転が伝達されと、遊星歯車５６が左方向に回転し、リング状の内歯車５８が本体５１に固定されているのでキャリア５４が右方向に回転する。また、太陽歯車５２に伝達される中段遊星歯車減速機４の回転は、リング状の内歯車５８の歯数と太陽歯車５２の歯数によって決定される減速比で減速した回転としてキャリア５４を介して出力軸６から出力され、図示しない被駆動装置に回転を伝達する。即ち中段遊星歯車減速機４の回転を最終段遊星歯車減速機５により更に減速する。また、キャリア５４は、その右端が本体５１にベアリングを介して保持してあり、その左端も同様に本体５１にベアリングを介して保持してある出力軸６に固定してある。従ってその負荷容量が他の遊星歯車減速機より大きくなっている。

上記した実施例１では、多段遊星歯車減速装置２を構成する遊星歯車減速機の歯車の全てを、はすば歯車で構成したが、最終段遊星歯車減速機５以外の遊星歯車減速機の歯車は、平歯車で構成しても良い。実施例１の様に遊星歯車減速機を全て、はすば歯車によって構成することで、歯車の径を大きくせずに噛合い率を大きくすることができるので、多段遊星歯車減速装置２全体を小型に構成できる。最終段遊星歯車減速機５をはすば歯車とし他の遊星歯車減速機を平歯車とした構成を実施例２とする

実施例２は、最終段遊星歯車減速機５以外の遊星歯車減速機を平歯車で構成すると、初段、中断の遊星歯車減速機の噛合い率を確保するために、その歯車の径を大きくする必要があり、多段遊星歯車減速装置２が全体に大型化する。しかし、平歯車は、はすば歯車より加工時間が短く、構成が単純であるから高精度の加工がしやすい等の利点がある。このため、遊星歯車減速機を平歯車で構成すれば、加工に要する費を安価になるので、多段遊星歯車減速装置２の全体が安価になる

即ち、上記の得失を踏まえ、最終段遊星歯車減速機５を、はすば歯車で構成し、初段、中断の遊星歯車減速機を平歯車の構造とした実施例２は、多段遊星歯車減速装置２を構成する遊星歯車減速機が、初段か中段あるいは最終段であるかの位置により果たす役割に応じて遊星歯車減速機の構成を変るものである。即ち、実施例２は、多段遊星歯車減速装置２全体の大きさを多少大型化する欠点を有するが、最終段以外の遊星歯車減速機を安価に構成できる遊星歯車減速機とする事で、全体を低価格に抑制し、最終段遊星歯車減速機５をはすば歯車に構成することで、滑らかな回転にして回転むらの少ない高性能の多段遊星歯車減速装置２を得ようとするものである。

次に、実施例３として、最終段遊星歯車減速機５の歯車をはすば歯車とし、さらにその歯幅は、回転むらを減少させうるに必要な噛合い率を得られるだけの大きさとし、他の遊星歯車減速機の歯車を平歯車で構成したものである。

初段遊星歯車減速機３には、モータ１回転が直接伝達されるものである。このモータ１の出力は、その出力軸１１に伝達される出力が低トルクで高回転であるため、初段遊星歯車減速機３の歯車に作用するトルクが小さく所定（噛合い率１）の噛合い率を確保すれば良いので、その平歯車で構成する事で、比較的高精度の歯車を安価に製作できる利点を活かすものである。

更に、中段遊星歯車減速機４には、初段遊星歯車減速機３の出力が伝達されるものである。この出力は、リング状の内歯車３８から軸４０を経て太陽歯車４２に伝達され、その回転数が初段遊星歯車減速機３で減速され、その分トルクが上昇するが、初段遊星歯車減速機３の出力も比較的小さく所定の噛合い率を確保すればよので、その歯車を平歯車で構成することで、比較的高精度の歯車を安価に製作できる利点を活かすものである。

最終段遊星歯車減速機５には、中段遊星歯車減速機４の出力が伝達されるものである。この出力は、初段遊星歯車減速機３の出力を中段遊星歯車減速機４で減速したものであるから、低回転で高トルクの出力となる。更に、出力軸６の出力の回転を回転むらの少ないもとする必要がある。この様な条件下におかれる最終段遊星歯車減速機５は、その歯車をはすば歯車にし、且つその歯幅を大きくすることで、高トルクに耐え更に回転むらを少なくするため充分な噛合い率を確保しえる構成としたものである。従って、その出力軸６の出力の回転むらを減少させえるものである。尚、初段遊星歯車減速機３、中段遊星歯車減速機４を平歯車で構成することで、初段遊星歯車減速機３中段遊星歯車減速機４の回転むらが大きくなるが、初段遊星歯車減速機３の回転むらは中段遊星歯車減速機４の減速により縮小され更に、中段遊星歯車減速機４の回転むらは最終段遊星歯車減速機５で縮小されるので、出力軸６の回転むらにはほとんど影響しない。したがって、最終段遊星歯車減速機５以外の遊星歯車減速機の歯車を平歯車で構成しえる利点（安価で加工精度の高い）を利用しえたので、多段遊星歯車減速装置２全体を安価に製作し更にその出力の回転を高精度にしえるものである。

すなわち、最終段遊星歯車減速機５の歯車をはすば歯車で構成するのは、高トルクに耐えるように歯幅を大きくすることによって、必然的に噛合い率を増加で来るものである。このため、入力の回転を出力回転に滑らかに伝達されるので、出力軸６の回転むらを減少させることができる。なお、初段遊星歯車減速機３、中段遊星歯車減速機４を平歯車でかつ必要最小限度の噛合い率にすることで、その回転むらの減少を抑制しにくいが、遊星歯車減速機を連接することでその各遊星歯車減速機の回転むらは、次段の回転むらの波形上に乗るので、結局各遊星歯車減速機の回転むらは圧縮されることになる。

即ち、モータ１の回転は、初段遊星歯車減速機３で減速することで、その歯車の製作誤差などによる回転むらが発生することになり、同様に初段遊星歯車減速機３の出力を中段遊星歯車減速機４で減速することで同様に回転むらが発生するが、前段の回転むらは、次段で減速されることで小さくなる、即ち回転むらが圧縮されることになる。このため、多段遊星歯車減速装置２の出力である出力軸６の回転むらは、最終段遊星歯車減速機５の歯車の加工精度及び噛合い率に影響されることになる。この点、実施例２の構成は、最終段遊星歯車減速機５の歯車の構成を、はすば歯車としかつ高トルクに耐える歯幅とする事で、必然的に大きな噛合い率を達成したので、出力軸６の回転むらを減少させることができる。

また、歯車は、その加工精度の等級が日本工業規格[（平歯車及びはすば歯車の精度）JIS Ｂ１７０２-1976]により規定されている。この規格は、歯車の７つの項目に関する規定の値を定めたもので、当然上級規格になるほど歯車を加工する時間が長くなるなどにより、歯車の単価が上昇する。しかし、上級規格に適合する歯車ほど回転の伝達が正確になるものである。以下実施例３として、各遊星歯車減速機の規格適用度合いに変化を付けた多段遊星歯車減速装置２を説明する。

実施例３は、最終段遊星歯車減速機５の歯車を、はすば歯車とし且つその加工精度の等級を最上級とすると共に、初段遊星歯車減速機３、中段遊星歯車減速機４の歯車を平歯としその等級を下級とした構成である。

実施例３によると、最終段遊星歯車減速機５の歯車を、はすば歯車でかつその歯幅を大きくすることで、高トルクに耐えさらに、噛合い率を大きくすると共にその歯車の加工精度の規格を上級の者とする事で、出力軸６の回転むらをより減少させるものである。

即ち、モータ１の回転は、初段遊星歯車減速機３で減速されその出力が中段遊星歯車減速機４でさらに減速されて最終段遊星歯車減速機５に伝達されるものである。この最終段遊星歯車減速機５は、その歯車の加工精度が最上級の規格で製作されており且つ、その噛合い率を大きくしてあるから、回転の伝達が滑らかとなるのでその出力軸６の出力回転のむらが減少する。そして、初段遊星歯車減速機３、中段遊星歯車減速機４の歯車の加工精度を下級にする事で、初段と中断の遊星歯車減速機を安価に製作することで、多段遊星歯車減速装置２全体の価格を安価にする。

初段遊星歯車減速機３と中段遊星歯車減速機４との歯車の加工精度を下級にする事で初段遊星歯車減速機３と中段遊星歯車減速機４の回転むらを充分抑制できにくくなるが、この初段、中段の遊星歯車減速機によって発生する回転むらは、順次圧縮される。即ち、初段遊星歯車減速機３の回転むらは、中段遊星歯車減速機４によって減速されることで小さくなり、更に中段遊星歯車減速機４の回転むらは、最終段遊星歯車減速機５で減速されることで小さくなる。特に、最終段遊星歯車減速機５は、はすば歯車によりその歯幅を大きくすることで、高トルクに耐える構造としたことによりその噛合い率を大きくでき、更にその加工精度を上級の規格としたことで、回転の伝達が滑らかになるので、中段遊星歯車減速機４の回転むらを減少させることができる。

以上説明したように、本発明に係る多段遊星歯車減速装置２は、それを構成する遊星歯車減速機のうち、必要な遊星歯車減速機に対して、必要な構成の歯車を使用すると共に、加工精度も上級にすることで、安価で回転むらの少ない多段遊星歯車減速装置を達成したものである。

本発明の実施形態の軸線方向の断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図 図１のＢ―Ｂ断面図

符号の説明

１ モータ
２ 多段遊星歯車減速装置
３ 初段遊星歯車減速機
４ 中段遊星歯車減速機
５ 最終段遊星歯車減速機
６ 出力軸
１２ ばねカップリング
３０、４０、５０ 軸
３１、４１，５１ 本体
３２、４２、５２ 太陽歯車
３４、４４、５４ キャリア
３６、４６、５６ 遊星歯車
３８、４８、５８ リング状の内歯車

Claims (5)

1. 回転が伝達される太陽歯車と、リング状の内歯車と、前記太陽歯車と前記リング状の内歯車との双方に噛合いキャリヤに回転自在に保持された遊星歯車とより構成される遊星歯車減速機を複数連接した構成の多段遊星歯車減速装置において、
   前記遊星歯車減速機がその前段のキャリヤを次段の太陽歯車に連結する構成として連接されると共に、その初段遊歯車減速機の太陽歯車をモータの出力側に接続すると共に、その最終段の遊星歯車減速機のキャリヤを作動機器への出力軸とする構成とし、前記最終段の遊星歯車減速機をはす歯としたことを特徴とする多段遊星歯車減速装置。
2. 前記最終の遊星歯車減速機以外の遊星歯車減速機を平歯車で構成したことを特徴とする請求項1記載の多段遊星歯車減速装置。
3. 前記最終段の遊星歯車減速機の歯車の仕上げ精度を、日本工業規格で定められた等級の最上級とし、他の遊星歯車減速機の歯車の加工精度を、それより下の等級としたこと特徴とする請求項１記載の多段遊星歯車減速機。
4. 前記最終段の遊星歯車減速機の歯車の噛合い率を他の遊星歯車減速機の歯車の噛合い率より大きくしたことを特徴とする請求項1記載の多段遊星歯車減速機。
5. 前記最終段の遊星歯車減速機の歯車の歯幅を他の遊星歯車減速機の歯車の歯幅より大きくしたことを特徴とする請求項1記載の多段遊星歯車減速機。

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