JP2007285354A - 揺動内接噛合型減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力軸（モータ軸）と偏心体との嵌合部において、形状的な嵌合構造を採用してトルク伝達を図ると共に、簡単且つ高精度に芯出しする。
【解決手段】モータ軸（入力軸）１０２の回転を、内歯歯車１３６と該内歯歯車１３６に噛合する外歯歯車１３４との相対回転成分として減速して出力する減速機構とを備えた揺動内接噛合型減速装置であって、先端に雄スプライン１０２Ｓ及び真円の雄圧入部１０２Ｐを軸方向に区画して形成したモータ軸（入力軸）１０２と、外歯歯車１３４を揺動回転させることが可能な偏心体１３０を備え、該偏心体１３０に、軸方向に延在して貫通孔１３０Ｈを形成し、且つ、該貫通孔１３４Ｈの内部に、雄スプライン１０２Ｓに対応する雌スプライン１３０Ｓ及び雄圧入部１０２Ｐに対応する雌圧入部１３０Ｐを軸方向に区画して形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動源からの動力を受ける入力軸と、該入力軸の回転を、内歯歯車と該内歯歯車に噛合する外歯歯車との相対回転成分として減速して出力する減速機構とを備えた揺動内接噛合型減速装置の技術分野に関する。

従来、図４記載のギアドモータＧＭ１が知られている（特許文献１参照）。

このギアドモータＧＭ１は、モータＭ１と減速機（減速装置）Ｇ１とが連結されて構成されている。モータ軸２の先端部は減速機Ｇ１の内部に臨んでおり、スプラインを介して減速機Ｇ１の入力軸２´と連結されている。この入力軸２´には、偏心体３０が連結されている。この偏心体３０は自身が偏心回転することで、偏心体用軸受３２を介して外歯歯車３４を揺動回転させることが可能な構成とされている。又、この外歯歯車３４は内歯歯車３６の内歯３６Ａとも噛合しており、外歯歯車３４の揺動によって生じる「外歯歯車３４と内歯歯車３６との相対回転成分」を内ピン４４によってフランジ４４へと取り出すことで、モータ軸２の回転を減速し出力している。

又、このギアドモータＧＭ１では、モータ軸２と入力軸２´がスプラインにより、又、入力軸２´と偏心体３０とが所謂「Ｄカット」により一体的に回転可能に連結されている。

特開平６-５０３９５号公報

上述したギアドモータＧＭ１のように、入力軸２´が偏心体３０に連結される場合には、入力軸２´の回転を偏心体３０へと伝達する必要性から、「Ｄカット」あるいは「キー」による嵌合構造が採用されている。

一方で、運転時、高速回転するモータ軸と共に回転し、外歯歯車を揺動回転させる偏心体は、自身の回転中心が入力軸の回転中心（軸心）と精度良く一致して連結されている必要がある。仮に回転中心がずれていると、設計通りに外歯歯車を揺動させることができずに、不要な振動の原因となったり、更には伝達ロスの原因ともなってしまう。

この点、前述の「Ｄカット」構造では、形状的な嵌合によってトルク伝達を図ると共に、当該形状によって入力軸と偏心体との回転中心の位置決め（芯出し）が行われていた。しかしながら、形状的な要素、即ち、真円以外の形状の要素が存在すると、嵌め合わされる雄部材（入力軸）と雌部材（偏心体）との回転中心が一致しない可能性が高くなる。即ち、いくら各部材の形成精度（加工精度）をよくしたとしても必ずいくらかの形成誤差（加工誤差）は生じるのであり、かかる誤差が形状的な要素部分に生じれば、これに起因して連結時（嵌め合わせ時）の回転中心のズレを誘発してしまう。これを形成精度の向上によって解決しようとすれば、新たに専用の装置が必要となる等、形成に要するコストが膨らんでしまう。

又、長期の運転や高負荷運転等によって、形状的な嵌合部にガタが生じ、当該ガタによって回転中心がずれてしまう可能性も存在する。

本発明は、このような問題点を解決することをその課題としている。

本発明は、駆動源からの動力を受ける入力軸と、該入力軸の回転を、内歯歯車と該内歯歯車に噛合する外歯歯車との相対回転成分として減速して出力する減速機構とを備えた揺動内接噛合型減速装置であって、先端に雄スプライン部及び真円の雄圧入部が軸方向に区画されて形成された入力軸と、前記外歯歯車を揺動回転させることが可能な偏心体を備え、該偏心体に、軸方向に延在して凹部又は貫通孔を形成し、且つ、該凹部又は貫通孔の内部に、前記雄スプライン部に対応する雌スプライン部及び前記雄圧入部に対応する雌圧入部を軸方向に区画して形成することにより上記課題を解決するものである。

このようにトルク伝達を行うスプライン部とは別に、軸方向に区画して真円形状の圧入部を設けることによって、入力軸と偏心体との嵌め合いにおける回転中心を一致させている。又、本発明では、当該圧入部を「真円」の形状として構成している。真円形状の加工においては、円の一部だけに誤差が生じる可能性は低く、円全体に渡って形成誤差が現れる。その結果、雄部材と雌部材の形成誤差が生じても、嵌合に要する力が多少増減するに留まり、嵌合時に各部材の回転中心がずれることは無い。その結果、形成精度の高い専用の装置を新たに設けずとも、従来からの装置をそのまま利用できる。更に、お互い真円形状の圧入であるから、長期の使用や高負荷の使用によっても、当該圧入部にガタが生じることも無い。

又、圧入部を、組み付け時において半径方向に外歯歯車が存在しない軸方向位置に区画形成するのが望ましい。これは、圧入によって極僅かではあっても偏心体が変形する可能性があり、変形すれば外歯歯車の揺動の軌道にずれが生じることになる。よって、圧入部は、組み付け時、その半径方向に外歯歯車が存在しない位置の方がより安全である。

又、前記雌圧入部を前記雌スプライン部よりも反駆動源側に区画形成し、且つ、前記雌圧入部の内径を、前記雌スプライン部の歯先円の直径よりも小径とし、更に、前記雄圧入部を前記雄スプライン部よりも反駆動源側に区画形成し、且つ、前記雄圧入部の直径を、前記雄スプライン部の歯底円の直径よりも小径として構成すれば、雄スプライン部を例えばボブ切りにより形成し易くなるという利点がある。

又、前記雌圧入部を前記雌スプライン部よりも駆動源側に区画形成し、且つ、前記雌圧入部の内径を、前記雌スプライン部の歯底円の直径よりも大径とし、更に、前記雄圧入部を、前記雄スプライン部よりも駆動源側に区画形成し、且つ、前記雄圧入部の直径を、前記雄スプライン部の歯先円の直径よりも大径として構成すれば、雌スプラインの形成を例えばブローチ加工により形成し易くなり、更に大径の真円によって芯出しできるため、形成誤差により回転中心がずれてしまうことを一層防止できる。

又、前記雌圧入部を前記雌スプライン部の軸方向両側に区画形成し、且つ、反駆動源側に区画形成した第１の雌圧入部の内径を、前記雌スプライン部の歯先円の直径よりも小径とし、駆動源側に区画形成した第２の雌圧入部の内径を、前記雌スプライン部の歯底円の直径よりも大径とし、更に、前記雄圧入部を、前記雄スプライン部の軸方向両側に区画して形成し、且つ、反駆動源側に区画形成した第１の雄圧入部の直径を、前記雄スプライン部の歯底円の直径よりも小径とし、駆動源側に区画形成した第２の雄圧入部の直径を、前記雄スプライン部の歯先円の直径よりも大径として構成すれば、スプライン部を挟んだ軸方向両側で芯出しできるため、より精度の高い芯出しが可能となる。

なお、本明細書及び特許請求の範囲における「圧入部」とは、文字通り圧入（雄部材と雌部材との形成寸法の公差を考慮しても、嵌め合い部分が常にしめしろとなる嵌め合い。）を意味することは勿論であるが、所謂「中間ばめ」（雄部材と雌部材との形成寸法の公差を考慮すると、嵌め合い部分に各部材の実寸法によって隙間が生じたり、しめしろが生じたりする場合、即ち、雄部材と雌部材との形成寸法の公差域が全部又は部分的に重なり合う嵌め合い。）をも含む概念である。

入力軸と偏心体との嵌合部において、形状的な嵌合構造を採用してトルク伝達を図ると共に、簡単且つ精度の良い位置決め（芯出し）が可能となる。

以下、添付図面を用いて、本発明にかかる実施形態の一例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例であるギアドモータの側部断面図（モータについては一部省略）であり、図２は、図１における矢示II部周辺の拡大図である。

ギアドモータＧＭ１０１は、モータ（駆動源）Ｍ１０１と、減速機（減速装置）Ｇ１０１とが連結された構成とされている。このモータＭ１０１の種類は特に限定されるものではなく、種々のモータを採用可能であるが、精密制御が可能なサーボモータを用いることが好ましい。

<モータ部>
モータＭ１０１は、その略中心にモータ軸１０２を備えている。

モータ軸１０２の先端付近には、フロントカバー１１８が備わっている。又、当該フロントカバー１１８には、モータ軸１０２の先端が貫通可能なモータ軸先端貫通孔１１８Ｈが備わっており、モータ軸１０２が軸受１５０を介して、当該モータ軸先端貫通孔１１８Ｈを貫通する態様で設置されている。

モータ軸１０２の先端には、雄スプライン１０２Ｓと、当該雄スプライン１０２Ｓのより先端側に、軸方向に区画されて雄圧入部１０２Ｐが形成されている。この雄圧入部１０２Ｐの断面は真円となるように形成されている。又、雄圧入部１０２Ｐの直径Ｄ１は、雄スプライン１０２Ｓの歯底円の直径Ｄ２よりも小径とされているため、モータ軸１０２に雄スプライン１０２Ｓを例えばホブ切りによって形成し易い構成とされている。又、雄圧入部１０２Ｐは半径方向に外歯歯車１３４（後述）が存在しない軸方向位置に形成されている。

なお、フロントカバー１１８は、モータＭ１０１のケーシングの構成要素である。

<減速機部>
モータ軸１０２の先端は、減速機Ｇ１０１の内部に臨むように配置されている。又、本実施形態においては、モータ軸１０２が直接減速機Ｇ１０１の入力軸として機能する構成とされている。モータ軸１０２の先端には、偏心体１３０が配置・固定されている。この偏心体１３０には、軸方向に延在して貫通孔１３０Ｈが形成され、該貫通孔１３０Ｈの内部には軸方向に区画されて、前述したモータ軸１０２の雄スプライン１０２Ｓと噛合して動力を受ける雌スプライン１３０Ｓ、及び、自身と前記モータ軸１０２との位置決め（軸心Ｏに対する位置決め、芯出し）を行う真円の雌圧入部１３０Ｐが形成されている。又、雌圧入部１３０Ｐは半径方向に外歯歯車１３４が存在しない軸方向位置に形成されている。又、雌圧入部１３０Ｐは真円の形状とされている。又、雌圧入部１３０Ｐの内径Ｄ１は、雌スプライン１３０Ｓの歯先円の直径Ｄ２よりも小径とされている。このように構成することによって、組み合わされる相手（モータ軸１０２）に形成される雄スプライン１０２Ｓを例えばホブ切りにより形成し易くなるという利点がある。

又、偏心体１３０は偏心体用軸受１３２を介して外歯歯車１３４の中心孔１３４Ｃ内に嵌合している。なお、本実施形態においては、外歯歯車１３４が３枚の構成とされており、これに対応するように、偏心体１３０、偏心体用軸受１３２が配置構成されているが、これに限定されるものではなく、１枚、２枚の構成であってもよいし、４枚以上の構成であってもよい。

又、外歯歯車１３４は、自身の中心孔１３４Ｃ部分に偏心体１３０（偏心体用軸受１３２）を嵌合させると同時に、内歯歯車１３６の内歯１３６Ａとも噛合している。なお、図面上には現れていないが、外歯歯車１３４が有する外歯の歯数と、内歯１３６Ａの数とは、僅少の差（１〜４程度）を有して構成されている。又、本実施形態においては、内歯１３６Ａと内歯歯車本体１３６Ｂとで内歯歯車１３６を構成し、更に、この内歯歯車本体１３６Ｂは、減速機ケーシング本体１３８と一体的に形成されている。

又、外歯歯車１３４には、複数の内ピン孔１３４Ｈが形成されており（図面上は１枚の外歯歯車１３４に対して１つしか現れていない）、当該内ピン孔１３４Ｈを貫通する態様で、内ピン１４４及びローラ１４５が配置されている。又、この内ピン１４４は、フランジ１４０と固定されている。このフランジ１４０は、モータＭ１０１側に配置される第１フランジ１４０Ａと、反モータＭ１０１側に配置される第２フランジ１４０Ｂから構成されており、本実施形態においては、第２フランジ１４０Ｂと内ピン１４４とが一体的に形成されている。

なお、内ピン１４４の、第１フランジ１４０Ａ側の端面中央には、タップ１４４Ｔが形成されており、当該タップ１４４Ｔに螺合可能な連結ボルト１５６によって、内ピン１４４と第１フランジ１４０Ａとが連結されている。

又、第１フランジ１４０Ａと減速機ケーシング本体１３８とは、軸受１４６によって相対的に回転可能に支持されている。一方、第２フランジ１４０Ｂと減速機ケーシング本体１３８とは、軸受１４８によって相対的に回転可能に支持されている。これら第１フランジ１４０Ａと、第２フランジ１４０Ｂと、減速機ケーシング本体１３８とで、減速機ケーシング１４２を構成している。

又、偏心体１３０は、フランジ１４０（第１フランジ１４０Ａ、第２フランジ１４０Ｂ）に対して軸受支持されておらず、モータ軸１０２を回転自在に支持する軸受１５０によって支持されている。その結果、専用軸受を不要とし、コストダウン、コンパクト性に寄与している。

なお、符号１５２は、第２フランジ１４０Ｂに備わるシールキャップであり、符号１５４はオイルシールである。

<ギアドモータＧＭ１０１の作用>
続いて、ギアドモータＧＭ１０１の作用について説明する。

モータＭ１０１に通電されると、図示せぬドライバによって制御され、モータ軸１０２が軸心Ｏを中心に回転を始める。このモータ軸１０２の回転は、モータ軸１０２の先端に固定された偏心体１３０を偏心回転させる。当該偏心体１３０の偏心回転は偏心体用軸受１３２を介して外歯歯車１３４へと伝達される。その結果、外歯歯車１３４は内歯歯車１３６に対して揺動回転することになる。しかしながら、当該外歯歯車１３４は内歯歯車１３６の内歯１３６Ａとの噛合によって回転を規制され、ほとんど揺動のみを行なうことになる。但し前述の通り、外歯歯車１３４の外歯の数と内歯１３６Ａの数とは僅少の差を有して構成されているため、外歯歯車１３４が１回揺動する毎に当該（歯数）差分だけ外歯歯車１３４が自転（内歯歯車１３６に対する相対回転）する。この相対回転成分はローラ１４５を介して内ピン１４４によって取り出され、各フランジ１４０Ａ、１４０Ｂへと伝達される。更に、第２フランジ１４０Ｂに備わるタップ１４０Ｔを利用して連結される相手機械（図示しない）へと減速された動力が伝達される。なお、外歯歯車１３４の揺動成分は、内ピン孔１３４Ｈと、当該内ピン孔１３４Ｈに遊嵌するローラ１４５及び内ピン１４４によってキャンセルされ、相対回転成分のみが出力されることになる。

ギアドモータＧＭ１０１においては、前述の構成で説明したように、先端に雄スプライン１０２Ｓ及び真円の雄圧入部１０２Ｐが軸方向に区画されて形成されたモータ軸１０２と、外歯歯車１３４を揺動回転させることが可能な偏心体１３０を備え、偏心体１３０には、軸方向に延在して貫通孔１３０Ｈが形成され、且つ、該貫通孔１３０Ｈの内部には、雄スプライン１０２Ｓに対応する雌スプライン１３０Ｓ及び雄圧入部１０２Ｐに対応する雌圧入部１３０Ｐが軸方向に区画されて形成されている。このように、主にトルク伝達を担当するスプライン部と、主に芯出しを担当する圧入部とを軸方向に区画して形成している。更に、圧入部を真円の形状としているため、精度の良い芯出しが可能となっており、更に、長期間の使用や高負荷の使用によっても当該圧入部にガタが生じることも無い。このように、スプラインによる結合だけでは不可能であった精度のよい芯出しが可能となった結果、偏心体１３０を、例えば専用の軸受でフランジ１４０に対して支持させなくとも、モータ軸１０２を支持する軸受１５０によって精度良く支持させることが可能となっている。更に、当該圧入部は、その半径方向に外歯歯車が存在しない位置に形成されている。よって、万が一圧入によって偏心体に変形が生じた場合でも、外歯歯車への影響を最小限に抑えることが可能となっている。

次に、図３を用いて、本発明の他の実施形態の一例を説明する。

図３は、（Ａ）、（Ｂ）共に、本発明の他の実施形態の例を示す図であって、偏心体を中心に示した拡大図である。なお、ギアドモータＧＭ１０１と同一又は類似する部分については、数字下２桁が同一の符号を付するに止め、重複説明は省略する。又、図示していないその他の部分は、ギアドモータＧＭ１０１と同一である。

図３（Ａ）に示すモータ軸２０２においては、雄圧入部２０２Ｐが、雄スプライン２０２Ｓよりも後端側（駆動源側、モータ側）に区画されて形成され、且つ、雄圧入部２０２Ｐの直径Ｄ４は、雄スプライン２０２Ｓの歯先円の直径Ｄ３よりも大径とされている。

これを偏心体２３０側から見ると、雌圧入部２３０Ｐは雌スプライン２３０Ｓよりも駆動源側に区画形成され、且つ、雌圧入部２３０Ｐの内径Ｄ４は、雌スプライン２３０Ｓの歯底円の直径Ｄ３よりも大径とされている。

これらの構成により、雌スプライン２３０Ｓの形成を例えばブローチ加工により形成し易くなり、更に大径の真円によって芯出しできるため、形成誤差により回転中心がずれてしまうことを一層防止できる。

一方、図３（Ｂ）に示すモータ軸３０２においては、雄圧入部３０２Ｐは、雄スプライン３０２Ｓの軸方向両側に区画されて形成され、且つ、先端側（反駆動源側、反モータ側）に区画形成された第１の雄圧入部３０２Ｐ１の直径Ｄ５は、雄スプライン３０２Ｓの歯底円の直径Ｄ６よりも小径とされ、後端側（駆動源側、モータ側）に区画形成された第２の雄圧入部３０２Ｐ２の直径Ｄ８は、雄スプライン３０２Ｓの歯先円の直径Ｄ７よりも大径とされている。

これを偏心体３３０側から見ると、雌圧入部３３０Ｐは雌スプライン３３０Ｓの軸方向両側に区画形成され、且つ、反駆動源側に区画形成された第１の雌圧入部３３０Ｐ１の内径Ｄ５は、雌スプライン３３０Ｓの歯先円の直径Ｄ６よりも小径とされ、駆動源側に区画形成された第２の雌圧入部３３０Ｐ２の内径Ｄ８は、雌スプライン３３０Ｓの歯底円の直径Ｄ７よりも大径とされている。

これらの構成により、スプライン部Ｓを挟んだ軸方向両側の圧入部Ｐ１、Ｐ２で芯出しできるため、より精度の高い芯出しが可能となる。

なお、今まで説明した実施形態では全てに共通して、偏心体に軸方向に延在する貫通孔が形成されていたが、この貫通孔を、例えば凹部として構成しても同様の効果を得ることが可能である。

又、雄スプラインの歯先円と雌スプラインの歯底円、及び、雄スプラインの歯底円と雌スプラインの歯先円とが一致している前提で説明しているが、一致していない場合も同様の構成によって相応の効果を得ることが可能である。

特に、産業用ロボットの駆動などに用いるのに好適である。

本発明の実施形態の一例であるギアドモータの側部断面図（一部） 図１における矢示II部周辺の拡大図 本発明の他の実施形態の例を示す図（図２相当図） 特許文献１記載のギアドモータの側部断面図

符号の説明

ＧＭ１０１…ギアドモータ
Ｇ１０１…減速機
Ｍ１０１…モータ
Ｏ…軸心
１０２…モータ軸
１０２Ｐ…雄圧入部
１０２Ｓ…雄スプライン
１１８…フロントカバー
１１８Ｈ…モータ軸先端貫通孔
１３０…偏心体
１３０Ｈ…貫通孔
１３０Ｐ…雌圧入部
１３０Ｓ…雌スプライン
１３２…偏心体用軸受
１３４…外歯歯車
１３６…内歯歯車
１３６Ａ…内歯
１３６Ｂ…内歯歯車本体
１３８…減速機ケーシング本体
１４０Ａ…第１フランジ
１４０Ｂ…第２フランジ
１４０Ｔ、１４４Ｔ…タップ
１４２…減速機ケーシング
１４４…内ピン
１４５…ローラ
１４６、１４８、１５０…軸受
１５２…シールキャップ
１５４…オイルシール
１５６…連結ボルト
１７０…止め輪

Claims (6)

1. 駆動源からの動力を受ける入力軸と、該入力軸の回転を、内歯歯車と該内歯歯車に噛合する外歯歯車との相対回転成分として減速して出力する減速機構とを備えた揺動内接噛合型減速装置であって、
   雄スプライン部及び真円の雄圧入部が軸方向に区画されて形成された入力軸と、
   前記外歯歯車を揺動回転させることが可能な偏心体を備え、
   該偏心体には、軸方向に延在して凹部又は貫通孔が形成され、且つ、該凹部又は貫通孔の内部には、前記雄スプライン部に対応する雌スプライン部及び前記雄圧入部に対応する雌圧入部が軸方向に区画されて形成されている
   ことを特徴とする揺動内接噛合型減速装置。
2. 請求項１において、
   前記雄圧入部及び雌圧入部は、組み付け時において、半径方向に前記外歯歯車が存在しない軸方向位置に区画形成されている
   ことを特徴とする揺動内接噛合型減速装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記雌圧入部は前記雌スプライン部よりも反駆動源側に区画形成され、且つ、前記雌圧入部の内径は、前記雌スプライン部の歯先円の直径よりも小径であり、更に、
   前記雄圧入部は、前記雄スプライン部よりも反駆動源側に区画されて形成され、且つ、前記雄圧入部の直径は、前記雄スプライン部の歯底円の直径よりも小径とされている
   ことを特徴とする揺動内接噛合型減速装置。
4. 請求項１又は２において、
   前記雌圧入部は前記雌スプライン部よりも駆動源側に区画形成され、且つ、前記雌圧入部の内径は、前記雌スプライン部の歯底円の直径よりも大径であり、更に、
   前記雄圧入部は、前記雄スプライン部よりも駆動源側に区画されて形成され、且つ、前記雄圧入部の直径は、前記雄スプライン部の歯先円の直径よりも大径とされている
   ことを特徴とする揺動内接噛合型減速装置。
5. 請求項１又は２において、
   前記雌圧入部は前記雌スプライン部の軸方向両側に区画形成され、且つ、
   反駆動源側に区画形成された第１の雌圧入部の内径は、前記雌スプライン部の歯先円の直径よりも小径とされ、駆動源側に区画形成された第２の雌圧入部の内径は、前記雌スプライン部の歯底円の直径よりも大径とされており、更に、
   前記雄圧入部は、前記雄スプライン部の軸方向両側に区画形成され、且つ、
   反駆動源側に区画形成された第１の雄圧入部の直径は、前記雄スプライン部の歯底円の直径よりも小径とされ、駆動源側に区画形成された第２の雄圧入部の直径は、前記雄スプライン部の歯先円の直径よりも大径とされている
   ことを特徴とする揺動内接噛合型減速装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記入力軸が前記駆動源の出力軸を兼ねており、前記偏心体が前記出力軸を回転自在に支持する軸受で支持されている
   ことを特徴とする揺動内接噛合型減速装置。

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