JP2009036224A - 偏心揺動型歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】支持体を構成する一対の端板部のどちらからでも容易にクランク軸へ回転伝達ができ、安価な偏心揺動型歯車装置及びモータ付き偏心揺動型歯車装置を提供する。
【解決手段】内歯歯車と、軸方向に第一貫通孔及び第二貫通孔を有するとともに内歯歯車に噛合う外歯歯車と、伝達歯車を有するとともに外歯歯車の第一貫通孔に偏心部が係合して外歯歯車を偏心運動させる複数のクランク軸と、軸方向に並設した一対の端板部及び一対の端板部を連結するとともに外歯歯車の第二貫通孔に遊嵌した柱部を有し、クランク軸を回転自在に支持する支持体とを備え、内歯歯車及び支持体が相対的に回転する偏心揺動型歯車装置において、支持体に回転自在に支持されるとともに各クランク軸の伝達歯車に噛合う単一の円筒歯車と、円筒歯車に噛合う中間歯車を中央部に有し、中間歯車の両側部にそれぞれ回転入力部を有するとともに支持体に回転自在に支持される入力軸とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業用ロボットの関節部などに用いられる偏心揺動型歯車装置に関する。

従来の偏心揺動型歯車装置としては、例えば以下の特許文献１記載されているものが知られている。

特開２００２−１０６６５０号公報

この従来の偏心揺動型歯車装置は、内歯歯車と、軸方向に第一貫通孔及び第二貫通孔を有するとともに内歯歯車に噛合う外歯歯車と、伝達歯車を有するとともに外歯歯車の第一貫通孔に偏心部が係合して該外歯歯車を偏心運動させる複数のクランク軸と、軸方向に並設した一対の端板部及び該一対の端板部を連結するとともに外歯歯車の第二貫通孔に遊嵌した柱部を有し、クランク軸を回転自在に支持する支持体と、各クランク軸の伝達歯車に噛合う第一外歯車部及びその第一外歯車部に並設する第二外歯車部を備えた単一の円筒歯車とを備え、支持体が回転するものである。また、単一の円筒歯車の第二外歯車部に噛合う出力歯車を有し、内歯歯車を固定する固定部材に取付けられた1個のモータを備えたモータ付き偏心揺動型歯車装置である。

この従来の偏心揺動型歯車装置は、単一の円筒歯車に二つの外歯車部を備えた歯車列であって、クランク軸の一方側端部のみに回転が入力される構造であるので、構造が複雑で高価な偏心揺動型歯車装置となっており、且つクランク軸への回転入力が支持体を構成する一対の端板部の一方側のみからしかできなかった。

かかる課題に鑑み、本発明は、クランク軸への回転入力が支持体を構成する一対の端板部のどちらからでも容易にできる安価な偏心揺動型歯車装置及びモータ付き偏心揺動型歯車装置を提供することを目的とする。

本発明の偏心揺動型歯車装置は、内歯歯車と、軸方向に第一貫通孔及び第二貫通孔を有するとともに内歯歯車に噛合う外歯歯車と、伝達歯車を有するとともに外歯歯車の第一貫通孔に偏心部が係合して該外歯歯車を偏心運動させる複数のクランク軸と、軸方向に並設した一対の端板部及び該一対の端板部を連結するとともに外歯歯車の第二貫通孔に遊嵌した柱部を有し、クランク軸を回転自在に支持する支持体とを備え、内歯歯車及び支持体が相対的に回転する偏心揺動型歯車装置において、支持体に回転自在に支持されるとともに各クランク軸の伝達歯車に噛合う単一の円筒歯車と、該円筒歯車に噛合う中間歯車を中央部に有し、該中間歯車の両側部にそれぞれ回転入力部を有するとともに支持体に回転自在に支持される入力軸とを備えている。

また、入力軸は、中間歯車の両端部それぞれの回転入力部を一対の軸受によって、支持体に回転自在に支持されている。
また、入力軸の回転入力部の一方に第一入力歯車を一体的に備え、入力軸の回転入力部の他方に第二入力歯車を一体的に備えている。
また、出力軸に第一出力歯車を有する第一モータ及び出力軸に第二出力歯車を有する第二モータを備え、第一出力歯車及び第一入力歯車を噛み合わせるとともに、第二出力歯車及び第二入力歯車を噛み合わせている。
また、一対の端板部の軸方向外側の両端面は各々パターンの異なる部材取付けボルト用ねじ孔を形成している。

請求項１の発明によれば、各クランク軸への回転入力を、支持体に回転自在に支持される入力軸から単一の円筒歯車を介して伝達するとともに、入力軸が円筒歯車に噛合う中間歯車を中央部に有し、該中間歯車の両側部にそれぞれ回転入力部を有するので、クランク軸への回転入力が支持体を構成する一対の端板部のどちらからでも容易にできる安価な偏心揺動型歯車装置を提供できる。
また、請求項２の発明によれば、入力軸を、その中間歯車の両側で軸受により回転自在に両端支持しているので、入力軸の各回転入力部に同方向の回転を同時に入力しても、入力軸に作用する回転トルクに起因する入力軸の軸方向左右の力及び回転のバランスが損なわず、安定した回転が円筒歯車及びクランク軸に伝達できる。
また、請求項３の発明によれば、入力軸の各回転入力部への回転入力が容易にできる。
また、請求項４の発明によれば、クランク軸が必要とする回転トルクを一個のモータで得る場合と比較して、必要回転トルクを分担する個々のモータの大きさが小さいものとなるので、モータが支持体を構成する一対の端板部の一方側に大きくはみ出さないモータ付き偏心揺動型歯車装置にできる。さらに、モータを複数個備えたことにより、万一、一個のモータに不具合が発生しても、残りのモータで原点復帰等の制御を行うことができる。
また、請求項５の発明によれば、一対の端板部に取付ける部材の取付け仕様に基づいて、一対の端板部の軸方向外側の両端面のうち、いずれか一方の端面を利用できる。さらには、二つの仕様を備えた偏心揺動型歯車装置を一つの品番として容易に管理することもできる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１乃至図４において、偏心揺動型歯車装置１００は、複数のピンからなる内歯１を有する内歯歯車３と、軸方向に三個の第一貫通孔５及び六個の第二貫通孔７を有するとともに内歯歯車３に噛合う複数の外歯を形成した外歯歯車１１と、伝達歯車１３を有するとともに外歯歯車１１の第一貫通孔５に偏心部１５が係合して該外歯歯車１１を偏心運動させる複数のクランク軸１９と、軸方向に並設した一対の端板部２１及び該一対の端板部２１を連結するとともに外歯歯車１１の第二貫通孔７に遊嵌した柱部２３を有し、クランク軸１９を回転自在に支持する支持体２５と、支持体２５に回転自在に支持されるとともに各クランク軸１９の伝達歯車１３に噛合う単一の円筒歯車３０と、該円筒歯車３０に噛合う中間歯車３３を中央部に有し、該中間歯車３３の両側部にそれぞれ回転入力部３５を有するとともに支持体２５に回転自在に支持される入力軸４０とを備え、内歯歯車３及び前記支持体２５が一対の主軸受８０（アンギュラ玉軸受）によって相対的に回転可能である。
入力軸４０は、中間歯車３３の両端部それぞれの回転入力部３５を一対の軸受３７によって、支持体２５に回転自在に支持されている。該一対の軸受３７は、中間歯車３３及び一方の回転入力部間に位置するとともに、中間歯車３３及び他方の回転入力部間に位置している。入力軸４０の回転入力部３５の一方に第一入力歯車５０を一体的に備え、入力軸４０の回転入力部３５の他方に第二入力歯車５１を一体的に備えている。
また、入力軸４０は、一対の端板部２１に取付けられるフランジに支持させても良い。
入力軸４０の回転入力部３５としては、両端部の各々にスプライン歯やキー溝を形成した形態、或いは上述のように外歯歯車を一体的に備えた形態など回転力が入力できる形態を備えていれば良い。

出力軸５３に第一出力歯車５５を有する第一モータ５９及び出力軸６３に第二出力歯車６５を有する第二モータ６９を備え、第一出力歯車５５及び第一入力歯車５０を噛み合わせるとともに、第二出力歯車５５及び第二入力歯車５１を噛み合わせている。二つのモータの出力軸線は同一軸上に配置するのが好ましいが、同一軸上に配置せずにずれていても良い。
外歯歯車１１は二個設けられ、各外歯歯車１１の外歯の数は、内歯歯車３の内歯の数より若干（一枚乃至五枚程度）少ない。各柱部２３は他方の端板部２１に一体的に形成されている。各柱部２３の端部は一方の端板部２１に形成した各穴２４に挿入されて、ボルト２６で固定され、一対の端板部２１は支持体２５として一体的に構成されている。

外歯歯車１１は、その軸方向で中心から放射方向に離隔した第三貫通孔９を形成している。一対の端板部２１の各々は、その軸方向で中心から放射方向に離隔した貫通孔１０を形成している。
内歯歯車３の両端部内周面と支持体２５の両端部外周面との間に一対のオイルシール６０が設けられている。
クランク軸１９は内歯歯車３の中心から放射方向に離隔して三個設けられている。各クランク軸１９は
その両端部に設けた円すいころ軸受９０によって、一対の端板部２１に回転自在に支持されている。各クランク軸１９の偏心部１５は針状コロ軸受１７を介して外歯歯車１１の第一貫通孔５に係合している。

一対の端板部２１及び外歯歯車１１の各中央部には、中空孔７０，７１が形成されている。クランク軸１９の伝達歯車１３は二個の偏心部１５の間に設けられている。
鋼材からなる円筒体７２は外歯歯車１１の中空孔７１に遊嵌するとともに、Ｏリング７３を挟んで中空孔７０に取付けられている。一個の円筒歯車３０は各外歯歯車１１の中央部に形成した円形の凹部７４に挟まれるように納められ、その外歯がクランク軸１９の伝達歯車１３に噛み合い、その内周が円筒体７２に円筒ころ軸受７５を介して回転自在に支持されている。従って、円筒歯車３０は円筒ころ軸受７５及び円筒体７２を介して支持体２５に回転自在に支持されていることになる。

一対の端板部２１の外歯歯車１１に面する軸方向内方部７７は円筒状に形成されている。該軸方向内方部７７は貫通孔１０を有するとともに、外歯歯車１１の第三貫通孔９に挿入され遊嵌されている。
一対の端板部２１の両側面には、貫通孔１０に接続され貫通孔１０の直径より大きい径の孔１２、並びに、該孔１２に並んで接続され孔１２の直径より小さい径の孔１４が形成されている。回転入力部３５の一方の第一入力歯車５０及び回転入力部３５の他方の第二入力歯車５１は、該各孔１２内に位置している。第一出力歯車５５及び第二出力歯車６５は各孔１４に挿入されている。
中間歯車３３の外径は、貫通穴１０の外径より小さく形成され、中間歯車３３は貫通穴１０に挿入できる。入力軸４０を回転自在に支持する一対の円すいころ軸受３７は、貫通孔１０の内周面に嵌っている。

偏心揺動型歯車装置１００は、クランク軸１９の伝達歯車１３及び入力軸４０の中間歯車３３を境にして各部品が図上左右対称に配列されている。また、一対の端板部２１の軸方向外側の両端面２７，２８は各々パターンの異なる部材取付けボルト用ねじ孔を形成している。このように取付け仕様の異なる当該ねじ孔を形成することによって、一対の端板部に取付ける部材の仕様に基づいて、一対の端板部２１の軸方向外側の両端面のうち、いずれか一方の端面を利用できる。また、一個の偏心揺動型歯車装置１００の軸方向外側の一方側に部材取付けボルト用ねじ孔を所定のパターンで形成し、他の偏心揺動型歯車装置１００の軸方向外側の他方側に部材取付けボルト用ねじ孔を上述の所定のパターンとは異なるパターンで形成し、二個の偏心揺動型歯車装置１００を二つの品番として管理する場合と比較して、一つの品番として管理することができる。従って、二つの仕様を備えた偏心揺動型歯車装置１００を一つの品番として容易に管理することができる。なお、該パターンの相違とは、ねじ孔を配置する円周上の距離間、ピッチ円直径、ピッチ円の個数、ねじ孔の大きさや個数を異ならせた形態などである。

内歯歯車３は被回転体２００を複数のボルト２０１で取付けている。一対の端板部２１の軸方向外側の一方の端面２７は、貫通孔３１２の空いた第一固定体３１０に複数のボルト３１１で取付けられている。一対の端板部２１の軸方向外側の他方の端面２８は、貫通孔３２２の空いた第二固定体３２０に複数のボルト３２１で取付けられている。第一固定体３１０及び第二固定体３２０は一体的な同一の部材であっても良い。第一モータ５９は第一固定体３１０に取付けられている。第一モータ６９は第二固定体３２０に取付けられている。また、第一モータ５９や第二モータは直接一対の端板部に取付けても良い。
円筒体７２、中空孔７０、貫通孔３１２及び貫通孔３２２の内部には、ケーブルや配管などを通すことができる。

次に実施例の作用について説明する。
偏心揺動型歯車装置１００の減速作用は公知なので簡潔に説明する。支持体２５を固定する場合、入力軸４０の回転入力部３５に回転力が伝達されると、入力軸４０の中間歯車３３に噛合う円筒歯車３０が回転する。円筒歯車３０の回転は各クランク軸１９の伝達歯車１３に伝達され、各クランク軸１９は外歯歯車１１を内歯歯車３に対して偏心揺動運動させる。外歯歯車１１が内歯歯車３に噛み合っていることに起因して、内歯歯車３が減速回転された出力となる。内歯歯車３を固定する場合は、支持体２５が減速回転された出力となる。
ここで、各クランク軸１９への回転入力を、支持体２５に回転自在に支持される入力軸４０から単一の円筒歯車３０を介して伝達するとともに、入力軸４０が円筒歯車３０に噛合う中間歯車３３を中央部に有し、該中間歯車３３の両側部にそれぞれ回転入力部３５を有するので、クランク軸１９への回転入力が支持体２５を構成する一対の端板部２１のどちらからでも容易にできる。
また、入力軸４０を、その中間歯車３３の両側で軸受３７により回転自在に両端支持しているので、入力軸４０の各回転入力部３５に同方向の回転を同時に入力しても、入力軸４０に作用する回転トルクに起因する入力軸４０の軸方向左右の力及び回転のバランスが損なわず、安定した回転が円筒歯車３０及びクランク軸１９に伝達できる。

また、入力軸４０の回転入力部３５の一方に第一入力歯車５０を一体的に備え、入力軸４０の回転入力部３５の他方に第二入力歯車５１を一体的に備えているので、入力軸４０の各回転入力部３５への回転入力が容易にできる。
また、第一モータ５９の第一出力歯車５５及び第一入力歯車５０を噛み合わせるとともに、第二モータ６９の第二出力歯車６５及び第二入力歯車５１を噛み合わせているので、クランク軸１９が必要とする回転トルクを一個のモータで得る場合と比較して、必要回転トルクを分担する個々のモータ５９，６９の大きさが小さいものとなるので、モータが支持体を構成する一対の端板部の一方側に大きくはみ出さないモータ付き偏心揺動型歯車装置にできる。
また、一対の端板部の軸方向外側の両端面は各々パターンの異なる部材取付けボルト用ねじ孔を形成しているので、一対の端板部に取付ける部材の取付け仕様に基づいて、一対の端板部の軸方向外側の両端面のうち、いずれか一方の端面を利用できる。さらには、二つの仕様を備えた偏心揺動型歯車装置を一つの品番として容易に管理することもできる。

以上のように本発明を実施例により説明をしたが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲で各種の変更が可能である。例えば、伝達歯車１３及び円筒歯車３０を二枚の外歯歯車の間に挟むように配置したが、これらの歯車を外歯歯車と一対の端板部の一方との間で挟むように配置してもよい。また、実施例における軸受の形態も例示であり、これに限定されるものではない。

本発明は、あらゆる産業分野に用いられる偏心揺動型歯車装置に利用できる。
特に、産業ロボットの関節部や回転テーブル装置や工作機械の工具自動交換装置に用いられる偏心揺動型減速装置に最適である。

本発明に係る実施例の断面図（図２のＢ−Ｂ断面）である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図２のＣ−Ｃ断面図である。 入力軸の入力歯車及びモータの出力歯車が噛合う状態を示した側面図である。

符号の説明

３・・・・・・内歯歯車
５・・・・・・第一貫通孔
７・・・・・・第二貫通孔
１１・・・・・外歯歯車
１３・・・・・伝達歯車
１５・・・・・偏心部
１９・・・・・クランク軸
２１・・・・・一対の端板部
２３・・・・・柱部
２５・・・・・支持体
３０・・・・・単一の円筒歯車
３３・・・・・中間歯車
３５・・・・・回転入力部
３７・・・・・一対の軸受
４０・・・・・入力軸
５０，５１・・入力軸の外歯歯車
５５，６５・・モータの外歯歯車
５９・・・・・第一モータ
６９・・・・・第二モータ
１００・・・・偏心揺動型歯車装置

Claims (5)

1. 内歯歯車と、軸方向に第一貫通孔及び第二貫通孔を有するとともに内歯歯車に噛合う外歯歯車と、伝達歯車を有するとともに前記外歯歯車の前記第一貫通孔に偏心部が係合して該外歯歯車を偏心運動させる複数のクランク軸と、軸方向に並設した一対の端板部及び該一対の端板部を連結するとともに前記外歯歯車の第二貫通孔に遊嵌した柱部を有し、前記クランク軸を回転自在に支持する支持体とを備え、前記内歯歯車及び前記支持体が相対的に回転する偏心揺動型歯車装置において、
   前記支持体に回転自在に支持されるとともに前記各クランク軸の伝達歯車に噛合う単一の円筒歯車と、該円筒歯車に噛合う中間歯車を中央部に有し、該中間歯車の両側部にそれぞれ回転入力部を有するとともに前記支持体に回転自在に支持される入力軸とを備えたことを特徴とする偏心揺動型歯車装置。
2. 前記入力軸は、中間歯車の両端部それぞれの回転入力部を一対の軸受によって、前記支持体に回転自在に支持されている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. 前記入力軸の回転入力部の一方に第一入力歯車を一体的に備え、前記入力軸の回転入力部の他方に第二入力歯車を一体的に備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の偏心揺動型歯車装置。
4. 出力軸に第一出力歯車を有する第一モータ及び出力軸に第二出力歯車を有する第二モータを備え、前記第一出力歯車及び前記第一入力歯車を噛み合わせるとともに、前記第二出力歯車及び前記第二入力歯車を噛み合わせたことを特徴とする請求項３記載のモータ付き偏心揺動型歯車装置。
5. 一対の端板部の軸方向外側の両端面は各々パターンの異なる部材取付けボルト用ねじ孔を形成していることを特徴とする請求項１記載の偏心揺動型歯車装置。

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