JP2007321970A

JP2007321970A - 減速機

Info

Publication number: JP2007321970A
Application number: JP2006156462A
Authority: JP
Inventors: Taku Haga; 卓芳賀; Atsushi Tamenaga; 淳為永
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2026-06-05
Also published as: JP4818818B2

Abstract

【課題】低コスト且つ大径のホロー部を備えた内接揺動噛合型遊星歯車減速機を提供する。
【解決手段】入力された動力を、揺動する外歯歯車１３４を介して減速し出力する内接揺動噛合型遊星歯車減速機であって、前記外歯歯車１３４を揺動させるための偏心体１３２を備えた偏心体軸１３０と、該偏心体軸１３０に設けられた偏心体軸歯車１２８と、該偏心体軸歯車１２８が内接噛合する伝達内歯歯車１２６と、該伝達内歯歯車１２６に駆動力を伝達する入力機構と、を備えて構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内接揺動噛合型遊星歯車減速機に関する。

従来、特許文献１に記載のギアドモータ１が知られている。

図５に、特許文献１記載のギアドモータ１を示す。

ギアドモータ１は、動力源であるモータ１０と、モータ１０のモータ軸１２に備わるピニオン１４と、外歯歯車３４を揺動させるための偏心体３２を備えた偏心体軸３０と、外歯歯車３４の自転成分を取り出すキャリア体３８とを備え、該キャリア体３８がキャリア体用軸受５０（５０Ａ、５０Ｂ）を介してケーシング４０に軸支されている。

又、ギアドモータ１では、ピニオン１４が軸方向に延在する伝達歯車２６に形成された大径の大歯車２６Ｂに外接噛合しており、更に、伝達歯車２６に形成された小歯車２６Ａが３本の偏心体軸３０（図５においては１本のみ現れている。）に備わる入力歯車２０のそれぞれと外接噛合している。又、この伝達歯車２６は、２つの軸受、即ち軸受８０、８１によって回転自在に支持されている。

特開２００２‐１０６６５０号公報

ギアドモータ１では、大歯車２６Ｂをモータ１０のピニオン１４と外接噛合させ、更に、小歯車２６Ａを介して偏心体軸３０に備わる入力歯車２０へと動力を伝達しているため、伝達歯車２６の形状が複雑となり製作にコストを要する。又、小歯車２６Ａが３つの入力軸歯車２０の内側から外接噛合する態様で配置されているために、ギアドモータの中央にホローを設けようとした場合でも、大径のホロー部を設計することは困難である。

本発明は、上記問題点を解決するべくなされたものであって、低コスト且つ大径のホローを備えた内接揺動噛合型遊星歯車減速機を提供することをその課題としている。

本発明は、入力された動力を、揺動する外歯歯車を介して減速し出力する内接揺動噛合型遊星歯車減速機であって、前記外歯歯車を揺動させるための偏心体を備えた偏心体軸と、該偏心体軸に設けられた偏心体軸歯車と、前記偏心体軸歯車が内接噛合する伝達内歯歯車と、該伝達内歯歯車に駆動力を伝達する入力機構と、を備えて構成することで、上記課題を解決するものである。

このように伝達歯車を内歯を有する伝達内歯歯車として構成し、偏心体軸歯車を当該伝達内歯歯車に内接噛合させることで、伝達内歯歯車がホロー径を制限する要因とならないようにして、大径のホロー部を構成することを可能としている。

更に、入力機構を、前段の回転軸に設けられたピニオンと噛合して該ピニオンから駆動力を受ける入力歯車を備えた入力軸と、該入力軸に設けられた入力軸歯車と、を少なくとも備え、該入力軸歯車が、前記伝達内歯歯車に内接噛合しているような構成とすれば、入力歯車が動力源から動力を受け取る際、及び入力軸の入力軸歯車から（伝達内歯歯車を介して）偏心体軸歯車へ動力を伝達する際の２段階で減速することが可能となり、高減速比を実現できる。又、この場合に伝達内歯歯車を複雑な形状で用意する必要はなく、必要以上にコストを要することもない。

加えて、入力軸に、前段の回転軸（例えばモータ軸）に設けられたピニオンと噛合して該ピニオンからの駆動力を受ける入力歯車を備える構成としたことによって、前段の回転軸を当該減速機の軸中心から、よりオフセット配置することが可能となり、モータ等の前段装置と半径方向に干渉しないという観点からも大径のホロー部を構成することが可能となる。

又、特段、大減速比を実現する必要がない場合には、前記偏心体軸歯車が設けられた前記偏心体軸を少なくとも２本設け、入力機構を、前段の回転軸に設けられたピニオンと噛合して該ピニオンから駆動力を受ける入力歯車を備えた入力軸を、前記偏心体軸のいずれか１本と同軸に一体形成して構成してもよい。このような構成とすれば、外歯歯車に対して、入力軸を新たに貫通させる必要がないため、外歯歯車の加工コストが低減でき、又、外歯歯車自体の剛性を高く維持することも可能となる。

低コスト且つ大径のホロー部を実現した内接揺動噛合型遊星歯車減速機を提供できる。

以下、添付図面を用いて、本発明の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を示すギアドモータ１００の側断面図であり、図２は、図１における矢示II‐II線に沿う断面図である。

ギアドモータ１００は、動力源となるモータ１１０と、内接揺動噛合型遊星歯車減速機１０１とから構成される。当該ギアドモータ１００は、自身の軸方向が上下方向となるように設置された、いわゆる「縦型」のギアドモータである。減速機構が収容されるケーシング１４０の上面側（図１における上面側）にモータ１１０が設置され、一方、ケーシング１４０の下面側（図１における下面側）には基台１４２がボルト１４４を介して連結されている。又、ギアドモータ１００の半径方向中央部分は、中空とされたホロー部Ｈが存在し、該ホロー部Ｈにケーブル１７０等を通して使用することが可能である。

ホロー部Ｈは、第１、第２キャリア体１３８Ａ、１３８Ｂを貫通する円筒フランジ１３１の内周に形成され、該円筒フランジ１３１は、取付ボルト１２９によって第２キャリア体１３８Ｂに固定されている。又、円筒フランジ１３１とモータ取付体１３９との間、及び、円筒フランジ１３１と第２キャリア体１３８Ｂとの間には、Ｏリング１６０が介在されており、減速機１０１内の潤滑剤が外部に漏れないようシールされている。

モータ１１０のモータ軸（前段の回転軸）１１２には、モータ軸１１２と一体的に（等速で）回転するようにピニオン１１４が備わっている。このピニオン１１４は、例えばモータ軸１１２に直切り形成されていてもよいし、別部材としての歯車が固定されていてもよい。このピニオン１１４は、自身より径の大きな入力歯車１２０と噛合している。即ち、ピニオン１１４よりも入力歯車１２０の方が大歯車として構成されている。

入力歯車１２０は入力軸１２２に固定されている。入力軸１２２は、第１キャリア体１３８Ａ及び外歯歯車１３４を貫通する態様で配置され、入力軸用軸受１５２Ａを介して第１キャリア体１３８Ａに対して回転自在に支持されており、更に、入力軸用軸受１５２Ｂを介して第２キャリア体１３８Ｂに対して回転自在に支持されている。本実施形態では、入力軸１２２は第２キャリア体１３８Ｂを貫通していない。

又、入力軸１２２の軸方向中程（入力軸１２２を支持する入力軸用軸受１５２Ａ、１５２Ｂの間）には、入力軸歯車１２４が入力軸１２２と一体的に形成されている。この入力軸歯車１２４は伝達内歯歯車１２６に対して内接噛合している。即ち、伝達内歯歯車１２６に対して、入力歯車１２０、入力軸１２２、入力軸歯車１２４からなる入力機構によって、駆動力を伝達可能とされている。

又、入力軸１２２と異なる位置に、互いに１２０°位相を異ならせて３本の偏心体軸１３０が配置されている（図２参照）。それぞれの偏心体軸１３０の軸方向略中央部分には、偏心体軸歯車１２８が設けられており、この偏心体軸歯車１２８が、前述した伝達内歯歯車１２６に対して内接噛合している。その結果、伝達内歯歯車１２６には、入力軸歯車１２４及び３つの偏心体軸歯車１２８が内接噛合している。即ち、入力軸歯車１２４及び３つの偏心体軸歯車１２８の内側（減速機の軸心側）に伝達歯車１２６が位置しておらず、ホロー部Ｈを大径に構成している。又、これと同時に、伝達内歯歯車１２６は、ピン状の内歯１３６によってケーシング１４０に対して回転可能に支持されている。即ち、内歯１３６が軸受の「ころ」として機能可能な構成とされている。又、入力軸歯車１２４、偏心体軸歯車１２８、伝達内歯歯車１２６が全て同一平面上に配置されている。当該構成によって、伝達内歯歯車１２６の半径方向の位置は、複数の内歯１３６を介してケーシング１４０によって支持された上で、上述した入力軸歯車１２４及び、３つの偏心体軸歯車１２８によって規制されることとなる。なお、偏心体軸歯車１２８の径は入力軸歯車１２４の径よりも大径、即ち大歯車として構成されている。

又、偏心体歯車１２８の直ぐ上側及び下側、即ち、軸方向両側には、それぞれ偏心方向が異なる偏心体１３２が偏心体軸１３０と一体的に形成されている。更に、各偏心体１３２はそれぞれ偏心体用軸受１３３を介して外歯歯車１３４（の中空部）に嵌合している。即ち、伝達内歯歯車１２６は、その軸方向（上下方向）の位置を、２枚の外歯歯車１３４によって規制されている。

又、外歯歯車１３４は、偏心体用軸受１３３を介して偏心体１３２を自身の中空部に嵌合させると同時に、ピン状の内歯１３６と噛合している。ピン状の内歯１３６の数は、外歯歯車１３４の歯の数と僅少の差を有するように設定されている。なお、本実施形態においては、当該内歯１３６とケーシング１４０とで内歯歯車を構成している。

各偏心体軸１３０は、偏心体軸用軸受１５４Ａを介して第１キャリア体１３８Ａに対して回転自在に支持されており、一方、偏心体軸用軸受１５４Ｂを介して、第２キャリア体１３８Ｂに対して回転自在に支持されている。

キャリア体１３８は、上面側に位置する第１キャリア体１３８Ａと下面側に位置する第２キャリア体１３８Ｂとから構成されており、８本のキャリアピン１３７及び当該キャリアピン１３７に連結されるキャリアボルト（図示しない）によって、一体的に連結されている。又、第１キャリア体１３８Ａは、キャリア体用軸受１５０Ａを介してケーシング１４０に回転自在に支持されており、第２キャリア体１３８Ｂは、キャリア体用軸受１５０Ｂを介してケーシング１４０に回転自在に支持されている。

次に、ギアドモータ１００の作用について説明する。

モータ１００が作動すると、モータ軸１１２の回転はピニオン１１４を介して入力歯車１２０へと伝達される。このとき、ピニオン１１４の径よりも入力歯車１２０の径の方が大径（大歯車）であるため、モータ軸１１２の回転は減速されて入力軸１２２へと伝達される。入力軸１２２が回転すると入力軸歯車１２４も回転するため、更に入力軸歯車１２４と噛合する伝達内歯歯車１２６も回転する。又、入力軸歯車１２４の径よりも偏心体軸歯車１２８の径の方が大径（大歯車）である為、入力軸１２２の回転は、伝達内歯歯車１２６を介して、更に減速されて偏心体軸歯車１２８に伝達される。このように、本実施形態のギアドモータ１００においては、モータ軸１１２の回転が偏心体１３２に伝達されるまでの過程において２段階に減速されており、高い減速比で減速された動力を、続く遊星歯車減速部（偏心体、外歯歯車、内歯）へと伝達することが可能とされている。即ち、遊星歯車減速部で無理に高減速比を得るような構成を採用する必要がない。

又、伝達内歯歯車１２６の同一平面上に、入力軸歯車１２４、偏心体軸歯車１２８が配置されているため、当該伝達内歯歯車１２６に入力される力及び当該伝達内歯歯車１２６から出力される力は同一平面上でバランスする。その結果、伝達内歯歯車１２６に大きな転倒モーメントが掛かることはない。即ち、伝達内歯歯車１２６を精度良く回転支持することが可能となっている。更に、内歯１３６を介してケーシング１４０に支持されていることで、伝達内歯歯車１２６にかかる不均等なラジアル荷重（入力軸歯車１２４から受けた動力を３つの偏心体軸歯車１２８に振り分けた後に残るラジアル方向の偏荷重）を受け持つことが出来るために、伝達内歯歯車１２６が不要に振動したり、該振動に起因する騒音が発生することを防止している。なお、伝達歯車１２６を、内歯１３６を介してケーシング１４０（内歯歯車）に支持させているが、これは元々存在する内歯１３６の形状や機能に着目して伝達内歯歯車１２６の軸受の「ころ」として兼用したものであって、伝達内歯歯車１２６を支持するための専用の軸受ではない。このように、専用の軸受を排除したことで、専用の軸受分のコストを削減し、スペースを効率的に活用可能としている。

又、伝達内歯歯車１２６は、３つの偏心体軸歯車１２８と噛合することによって３本の偏心体軸１３０と連結されているため、入力軸１２２から伝達された動力を、同時に各偏心体軸１３０へ伝達する。伝達内歯歯車１２６の回転により、各偏心体軸１３０が回転を始めるが、各偏心体軸１３０には偏心体１３２が一体的に形成されているために、偏心体１３２が偏心回転することによって外歯歯車１３４を揺動回転させることとなる。このとき外歯歯車１３４は、僅少の歯数差を有する内歯１３６とも噛合しているため、外歯歯車１３４は僅かに自転しつつ殆ど揺動のみをすることになる。この揺動成分は偏心体１３２によってキャンセルされるため、外歯歯車１３４の僅かな自転成分のみが、キャリア体１３８へと伝達されて出力されてくる。

なお、本実施形態では、基台１４２によってケーシング１４０が固定されているために、ギアドモータ１００の動作によって、モータ１１０も含めたキャリア体１３８全体が回転することとなる。

又、軸方向の両側を外歯歯車１３４で規制することにより、伝達内歯歯車１２６の滑らかな回転が確保できる。これは、外歯歯車１３４の表面が元々精度良く仕上げられていることに起因して得られる利点である。

又、本実施形態における伝達内歯歯車１２６は、キャリア体１３８の内部（第１、第２キャリア体１３８Ａ、１３８Ｂの間）に配置されているため、装置全体の軸方向の大きさをコンパクトに設計できる。

又、入力軸１２２に、モータ軸１１２に設けられたピニオン１１４と噛合して該ピニオンからの駆動力を受ける入力歯車１２０を備える構成としたことによって、モータ１１０を減速機１０１の軸中心から、よりオフセット配置することが可能となり、結果としてホロー部Ｈの径を大径とすることが可能となる。又、入力軸１２２を外歯歯車１３４のピッチ円の内側に配置することで、入力軸１２２に固定される入力歯車１２０に噛み合うピニオン１１４をできるだけ装置の内側（ホロー部Ｈ側）に配置構成することを可能としている（図２参照）。その結果、動力源としてモータを取り付けた場合であっても、ギアドモータ全体を半径方向にコンパクトに構成でき、運転時に周囲に要するスペースも少なくてよい。

なお、伝達内歯歯車の軸方向位置は、図３に示すように、第１キャリア体２３８Ａ（又は第２キャリア体２３８Ｂ）と外歯歯車２３４との間に位置するように構成してもよい。即ち、伝達内歯歯車２２６の軸方向位置が、外歯歯車２３４とキャリア体２３８によって規制されていてもよい。特に第１キャリア体２３８Ａと外歯歯車２３４の間に配置した場合には、重量のある外歯歯車２３４の重みが伝達内歯歯車２２６に掛からないために、摺動ロスの低減を図ることが出来る。

なお、図示はしないが、入力機構の構成を次のようにしてもよい。例えば、入力歯車が固定される入力軸を、３本の偏心体軸のうちのいずれか１つの偏心体軸と同軸で一体的に形成した構成を採用することも可能である。当該構成においては、外歯歯車に対して、別途入力軸を新たに貫通させる必要がないため、外歯歯車の加工コストが低減でき、又、外歯歯車自体の剛性を高く維持することも可能となる。

なお、上記説明した実施形態においては、外歯歯車１３４が２枚の構成とされていたが、これに限定されるものではなく、３枚以上であってもよいし、１枚であってもよい。

又、３本の偏心体軸１３０は、互いに位相を１２０°異ならせて配置されていたが、これと異なる位相で配置されていてもよい。配置される偏心体軸（偏心体軸歯車が設けられた偏心体軸）の本数等によって、適宜位相を変えて構成可能である。

又、３本の偏心体軸１３０の全てに偏心体軸歯車１２８が設けられていたが、これに限定されるものではなく、揺動する外歯歯車１３４に従動して偏心回転する偏心体軸が存在してもよい。

又、モータ取付体１３９にピニオン１１４を有する軸を回転支持すると共に、この軸とモータ軸１１２とをスプライン等で連結する機構としてもよい。

本発明は、特に産業用ロボットの関節部分に利用すると好適である。

本発明の実施形態の一例を示すギアドモータの側断面図図１における矢示II‐II線に沿う断面図本発明の他の実施形態の一例を示すギアドモータの側断面図図３における矢示IV‐IV線に沿う断面図特許文献１記載のギアドモータ１の側断面図

符号の説明

１００…ギアドモータ
１０１…減速機（内接揺動噛合型遊星歯車減速機）
１１０…モータ
１１２…モータ軸
１１４…ピニオン
１２０…入力歯車
１２２…入力軸
１２４…入力軸歯車
１２６…伝達内歯歯車
１２８…偏心体軸歯車
１３０…偏心体軸
１２９…取付ボルト
１３１…円筒フランジ
１３１Ｔ…円筒フランジ凸部
１３２…偏心体
１３３…偏心体用軸受
１３４…外歯歯車
１３６…内歯
１３８…キャリア体
１３８Ａ…第１キャリア体
１３８Ｂ…第２キャリア体
１３９…モータ取付体
１４０…ケーシング
１４２…基台
１４４…ボルト
１５０…キャリア体用軸受
１５２…入力軸用軸受
１５４…偏心体軸用軸受
１６０…Ｏリング
１７０…ケーブル
Ｈ…ホロー部

Claims

入力された動力を、揺動する外歯歯車を介して減速し出力する内接揺動噛合型遊星歯車減速機であって、
前記外歯歯車を揺動させるための偏心体を備えた偏心体軸と、
該偏心体軸に設けられた偏心体軸歯車と、
前記偏心体軸歯車が内接噛合する伝達内歯歯車と、
該伝達内歯歯車に駆動力を伝達する入力機構と、を備える
ことを特徴とする内接揺動噛合型遊星歯車減速機。
請求項１において、
前記入力機構は、前段の回転軸に設けられたピニオンと噛合して該ピニオンから駆動力を受ける入力歯車を備えた入力軸と、該入力軸に設けられた入力軸歯車と、を少なくとも備え、
該入力軸歯車が、前記伝達内歯歯車に内接噛合している
ことを特徴とする内接揺動噛合型遊星歯車減速機。
請求項１において、
前記偏心体軸歯車が設けられた前記偏心体軸が少なくとも２本設けられ、
前記入力機構は、前段の回転軸に設けられたピニオンと噛合して該ピニオンから駆動力を受ける入力歯車を備えた入力軸が、前記偏心体軸のいずれか１本と同軸に一体形成されている
ことを特徴とする内接揺動噛合型遊星歯車減速機。
請求項２において、
前記伝達内歯歯車が、軸受に直接支持されることなく、前記入力軸歯車及び少なくとも２つの前記偏心体軸歯車と噛合することにより半径方向の位置が規制されている、
ことを特徴とする内接揺動噛合型遊星歯車減速機。
請求項３において、
前記伝達内歯歯車が、軸受に直接支持されることなく、少なくとも３つの前記偏心体軸歯車と噛合することにより半径方向の位置が規制されている、
ことを特徴とする内接揺動噛合型遊星歯車減速機。
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記揺動する外歯歯車が噛合する内歯歯車の一部がピン状部材として構成され、
該ピン状部材が軸受となって前記伝達内歯歯車を支持している
ことを特徴とする内接揺動噛合型遊星歯車減速機。
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記外歯歯車が複数枚軸方向に重ねて配置され、
前記伝達内歯歯車が、前記外歯歯車の間に配置されることにより軸方向の位置が規制されている
ことを特徴とする内接揺動噛合型遊星歯車減速機。
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記伝達内歯歯車が、前記外歯歯車と、該外歯歯車の自転成分を取り出すキャリア体との間に配置されることにより軸方向の位置が規制されている
ことを特徴とする内接揺動噛合型遊星歯車減速機。